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Hydrogen and Natural Gas Combustion in gas Turbine

Pubblicazione


Autore: G. Benelli, G. Tanzini, V. Cinti

Collana: FM - 2004 Sorrento - Third International Symposium - Energy and Environment

Note:
In the view of transition to the Hydrogen Economy ENEL Ricerca, since 2000 year, has directed part of its research activities to the combustion of both hythane mixtures and pure hydrogen on industrial gas turbines.
The experimental activities have been carried out at atmospheric and pressurised conditions, in order to verify the influence of the addition of hydrogen on the pollutants emissions from both diffusion and premixed flames of methane.
The last experiments have been performed at full industrial scale with a DLN combustor, suitable for 70 MWe GT, installed on a test-rig where the flame can be continuously monitored to detect its morphology as well as the flash-back and blow-off conditions.
This paper summarizes the results obtained in the course of an experimental campaign of combustion of hydrogen and natural gas mixtures with different compositions, performed at full pressure conditions. They show evidence that hydrogen enrichment of the natural gas can promote a wide flame stability range together with NOx reduction.


Lo sviluppo delle tecnologie per l’utilizzo di miscele di idrogeno e idrocarburi convenzionali in sistemi turbogas è oggi uno dei temi più attuali della ricerca industriale per la produzione di energia elettrica. Le motivazioni di questo interesse sono associate prevalentemente al soddisfacimento dei vincoli di sostenibilità ambientale imposti da leggi nazionali e regionali.
ENEL Ricerca ha indirizzato, sin dal 2000, parte delle sue attività di ricerca su questo tema effettuando numerosi test di combustione sia a pressione atmosferica che a piena pressione e sia su combustori a fiamma diffusiva che a fiamma premiscelata.
Questa memoria riporta i risultati di una serie di prove di combustione di miscele di Gas Naturale e Idrogeno condotte su un combustore DLN per turbogas di taglia industriale e in condizioni di esercizio in piena scala.
Nell’esperimento specifico, l’alimentazione a solo gas naturale non ha permesso di ridurre la portata di gas alla fiamma pilota al di sotto di una percentuale del 6.4% della portata totale pena lo spegnimento del bruciatore. La produzione di ossidi di azoto con alimentazione a solo gas naturale, che è connessa principalmente alla fiamma pilota, ha fatto rilevare, per l’assetto provato, un limite inferiore non riducibile di 13¸15 ppm. E’ stato invece riscontrato che alimentando il bruciatore, a parità di potenza termica, con una miscela di Idrogeno e Gas Naturale, il limite di emissioni minimo si è ridotto a livelli di 3¸5 ppm in virtù del fatto che si è potuto spengere la fiamma pilota e far funzionare quindi il bruciatore in assetto totalmente premiscelato.




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