Utilizzo di sistemi gas switching combustion in cicli combinati a gas naturale con cattura di CO2

Several studies have been proving that Chemical Looping Combustion systems in power cycles allow to reach very high performance and CO2 capture efficiency. To solve the main problems of packed bed and circulating fluidized bed reactors, a boiling fluidized bed configuration has been studied, where the metal oxides in the reactors are periodically exposed to air and fuel streams, producing high temperature depleted air and high purity CO2 flows. The aim of this work consist of the investigation of the boiling fluidized bed system, called Gas Switching Combustion (GSC), which is integrated in a combined cycle. The performance of power generation and CO2 capture, as long as different plant configurations, are evaluated through numerical simulations, implemented with the GS software (developed in the Energy Department of Politecnico di Milano). Basing on the results, a sizing of the reactor system has been carried on, to demonstrate the feasibility of it and show the main features of the different plants configurations.

Numerosi studi hanno evidenziato come i sistemi di Chemical Looping Combustion inseriti in cicli di potenza permettano di ottenere elevate prestazioni insieme ad eccellenti efficienze di cattura della CO2. Per risolvere i principali problemi legati all’utilizzo di letti fissi e di letti fluidi ad ossidi circolanti, è stato pensato l’impiego di reattori a letto fluido bollente, contenenti ossidi metallici investiti alternativamente da flussi di aria e di combustibile, in grado di generare correnti di aria impoverita ad alta temperatura e di CO2 ad elevata purezza. Lo scopo del lavoro è lo studio di questo sistema, rinominato Gas Switching Combustion (GSC) , applicato a cicli combinati alimentati a gas naturale. Per mezzo di simulazioni numeriche effettuate attraverso il programma GS (sviluppato all’interno del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano) sono state valutate le prestazioni di produzione di potenza e di cattura della CO2, insieme alle caratteristiche fondamentali dell’impianto. Sulla base dei risultati ottenuti, è stata effettuata un’analisi di dimensionamento del sistema di reattori, che ne dimostra la fattibilità ed evidenzia le principali caratteristiche delle diverse configurazioni di impianto possibili.