01/04/2021
Progetto Temart - i risultati del caso studio “Crogiolo a biomassa”Pubblichiamo una breve sintesi dei casi studio affrontati dal progetto TEMART- Tecnologie e materiali per la manifattura artistica, i Beni Culturali, l’arredo, il decoro architettonico e urbano ed il design del futuro, progetto finanziato dalla Regione Veneto all’interno del Bando Por Fesr 2014-2020 per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati da Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali- asse 1 “ricerca, sviluppo tecnologico e innovazione”- AZIONE 1.1.4 “Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi” (Delibera di Giunta regionale n. 1139 del 19 luglio 2017).
Titolo del sottoprogetto: Crogiolo a biomassa
Partner referente: Delka srl - https://www.delka.it
Altri partner: Università degli Studi di Padova - Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Ecor International - https://www.ecor-international.com
Francescon - https://www.francescon.com
Obiettivo del sottoprogetto:
L’obiettivo di questo sotto-progetto è stato la realizzazione di un crogiolo per la combustione di biomassa, nello specifico pellet di legna, con flussi di aria di combustione, primaria e secondaria, ottimizzati per la riduzione dell’immissione di inquinanti in atmosfera. Le normative sempre più stringenti ed il mercato sempre più attento ed esigente creano la necessità di innovare costantemente i prodotti innalzando il contenuto tecnologico.
Attività realizzate:
Le principali attività per la progettazione del crogiolo sono state condotte sue due filoni principali con lo studio della geometria e dei materiali impiegati. Il primo ha visto l’ottimizzazione dei flussi di aria di combustione primaria e secondaria per l’ottenimento delle migliori prestazioni in termini di rendimento ed abbattimento di emissioni inquinanti. L’ottimizzazione della combustione è basata sull’equilibrio tra diversi fattori che comprendono le portate dei flussi di aria di combustione primaria e secondaria e le relative temperature, posizionamento rispetto alla posizione della fiamma e molti altri. Questi componenti sono stati tutti realizzati in acciaio inossidabile AISI 316 con tecniche di assemblaggio e saldatura a partire da tubo. Il secondo filone ha visto la ricerca di materiali resistenti ad alte temperature che potessero contribuire alla riduzione degli elementi inquinanti in atmosfera anche grazie ad un effetto di catalisi. Poiché in esercizio il componente è soggetto costantemente ad elevate temperature con cicli quotidiani di riscaldamento e raffreddamento, il materiale deve poter resistere a tali condizioni. È stato realizzato un braciere prototipale in un materiale refrattario costituito da una superlega a base Nickel. Nello specifico, è stata utilizzata una Inconel 718, lega metallica costituita principalmente da Nickel, Cromo, Ferro, Molibdeno e Niobio che presenta delle eccellenti proprietà di resistenza alle alte temperature. Il prototipo è stato realizzato dal DII (UniPd), partendo dal modello 3D sviluppato da Delka, con tecniche di manifattura additiva L-PBF (Laser-Powder Bed Fusion). Questo crogiolo è stato poi utilizzato per un test comparativo con un altro di pari geometria realizzato in AISI 316 con tecniche standard.
Risultati raggiunti:
Il crogiolo a biomassa realizzato nel contesto del progetto Temart ha consentito di raggiungere gli obiettivi prefissati. L’attento studio della forometria ha portato alla realizzazione di flussi d’aria di combustione ottimizzati con il conseguente raggiungimento di valori di emissioni ben al disotto dei limiti di legge e centrando l’obiettivo di progetto. Lo studio del materiale ha rivelato interessanti risultati circa l’abbattimento, seppur limitato, degli NOx in atmosfera con l’utilizzo di materiali a base nickel. È probabile che l’azione catalitica in questo caso sia limitata dalla geometria del combustore che non porta al raggiungimento della temperatura necessaria ad avviare il processo sulla parete di contatto determinata da una superficie di estensione ridotta. È quindi deducibile che l’effetto catalitico in questo tipo di applicazione abbia un’azione marginale rispetto al lavoro di ottimizzazione dei flussi di aria comburente primaria e secondaria. Quest’ultimo ha quindi contribuito in maniera preponderante all’ottenimento ai buoni risultati riscontrati dai test.
Nella tabella seguente sono riportati i principali risultati ottenuti con test comparativi di combustione con il primo prototipo e la versione finale declinata nei due diversi materiali impiegati.
Ulteriori prospettive di sviluppo
Ulteriori prospettive di sviluppo potranno vedere l’impiego di rivestimenti sottili su materiali standard per ottenere gli effetti positivi della combustione a contatto con materiali catalitici con un contenimento dei costi di produzione.
Allegati:
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