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Corso diCorso diCorso di Corso di IMPIANTI di CONVERSIONE IMPIANTI di CONVERSIONE
d ll’ENERGIAd ll’ENERGIAdell’ENERGIAdell’ENERGIA
L’ i f ti t f i i d i fi liL’ i f ti t f i i d i fi liL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliImpianti a vaporeImpianti a vaporeI t i diI t i diI generatori di vaporeI generatori di vaporeImpianti turbogasImpianti turbogasCicli combinati e cogenerazioneCicli combinati e cogenerazioneIl mercato dell’energiaIl mercato dell’energia
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Corso diCorso diCorso di Corso di IMPIANTI di CONVERSIONE IMPIANTI di CONVERSIONE
d ll’ENERGIAd ll’ENERGIAdell’ENERGIAdell’ENERGIA
L’ i f ti t f i i d i fi liL’ i f ti t f i i d i fi liL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliImpianti a vaporeImpianti a vaporeI t i diI t i diI generatori di vaporeI generatori di vaporeImpianti turbogasImpianti turbogasCicli combinatiCicli combinati e cogenerazionee cogenerazioneIl mercato dell’energiaIl mercato dell’energia
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LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il tipo di circolazione nel bancoIl tipo di circolazione nel banco di evaporazione
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LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il tipo di circolazione nel bancoIl tipo di circolazione nel banco di evaporazione Acqua di
alimentoVapore alla
turbina
gasATTRAVERSAMENTO FORZATO
Non è previsto il corpo cilindrico di separazione vapore-liquido.E’ tipica di generatori ipercritici
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LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il tipo di circolazione nel bancoIl tipo di circolazione nel banco di evaporazione Acqua di
alimentoVapore alla
turbina
gasATTRAVERSAMENTO FORZATO
Non è previsto il corpo cilindrico di separazione vapore-liquido.
Acqua di alimento
Vapore saturo al SH
E’ tipica di generatori ipercritici
Banchi evaporatori
Colonna discendente
CIRCOLAZIONE NATURALEPer la semplicità e le capacità autoregolanti è spesso una sol ione preferita
gas
soluzione preferita
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LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il tipo di circolazione nel bancoIl tipo di circolazione nel banco di evaporazione Acqua di
alimentoVapore alla
turbina
gasATTRAVERSAMENTO FORZATO
Non è previsto il corpo cilindrico di separazione vapore-liquido.
Acqua di alimento
Vapore saturo al SH
E’ tipica di generatori ipercritici
Banchi evaporatori
Colonna discendente
CIRCOLAZIONE NATURALEPer la semplicità e le capacità autoregolanti è spesso una sol ione preferita
gas
Acqua di alimento
Vapore saturo al SH
soluzione preferita
Banchi evaporatori
CIRCOLAZIONE FORZATA Pompa di circolazioneE’ una soluzione preferita nel
caso di generatori verticaligas
6<g
LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il ll t d l d tIl collocamento del degasatore
Vapore dallaVapore dalla turbina
ECO HP
ECO HP
Acqua di li tHP HP
HRSG
alimento
7
LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il ll t d l d tIl collocamento del degasatore
Vapore per degasa ioneVapore per degasazione generato nell’HRSG
ECO HP
ECO HP
Acqua di li t
EVA HP HP
HRSG
alimento
8
LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il ll t d l d tIl collocamento del degasatore
Vapore alla turbina
Vapore per degasazione
ECO HP
Acqua di li t
ECO HP
EVA HP
HRSG
alimentoHP
9
LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI
Il ll t d l d tIl collocamento del degasatore
Vapore dalVapore dal corpo cilindrico
ECO HP
ECO HP
Acqua di li tHP HP
HRSG
alimento
10
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
11
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
12
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
deg
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
13
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LP
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
14
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
15
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
SH LP
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
16
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
SH LP eco HP’eco HP”
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
17
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
ev HP
SH LP eco HP’eco HP”
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
18
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
ev HP
SH LP eco HP’eco HP”SH HP
Turb. HP / LP U
CICLO A DUE LIVELLI RH
19
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
ev HP
SH LP eco HP’eco HP”SH HP
Turb. IP / LP UTurb. HP
CICLO A DUE LIVELLI RH
20
CICLO A DUE LIVELLI senza RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
eco
degeco LPev LP
ev HP
SH LP eco HP’eco HP”SH HP
RH
UTurb. HP Turb. IP / LP
CICLO A DUE LIVELLI RH
21
CICLO A DUE LIVELLI con RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
ecoLP
deg/ev.LPeco IP
ev IPev HPSH HP
LP
eco HP’
eco HP” SH LPSH IPRH
UTurb. HP Turb. IP / LP
eco HP
CICLO A TRE LIVELLI RH
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CICLO A TRE LIVELLI con RH
CONFIGURAZIONI DEI CICLI
ecoLP
deg/ev.LPeco IP
ev IPev HPSH HP
LP
eco HP’
eco HP” SH LPSH IP’SH IP”
UTurb. HP Turb. IP / LP
eco HP
CICLO A TRE LIVELLI RH
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CICLO A TRE LIVELLI senza RH
PRESTAZIONI DEI CICLI COMBINATI
Partendo da valori più frequentemente usati nella pratica si può osservare che:
Non sono normalmente posti limiti forti alla minima temperatura dei fumi all’uscita dei gas di scarico, ma normalmente non si scende sotto i 70- 80 °C,
Il rendimento delle turbine a vapore del ciclo sottoposto dipende da molti fattori e quindi deve essere ogni volta valutato perché potrebbe incidere in modo significativo sulle valutazioni,
Le analisi fatte sono per gruppi di taglia medio-grande e quindi sono da considerare ottimistici per gruppi di taglia piccola,
Le considerazioni sono state fatte per condensazione a circuito ad acqua a pressione di 0,05 bar.
Sulla base di tali assunzioni si sono fatte le seguenti considerazioni di ottimizzazione operativaSulla base di tali assunzioni si sono fatte le seguenti considerazioni di ottimizzazione operativa
24
Ottimizzazione delle pressioni di evaporazione
0,6
0 5
Lavoro utile e/m/t
ottimo
endi
men
to 0,5
0,4
0 3
cond.
Perd
ite d
i re 0,3
0,2
scarico gas
turbina
0,1
010 20 30 40 50 60
scambio termico
pressione di evaporazione (bar)
Impianto conβ=30T sc = 497°CPt sc = 302 MW
25
Ottimizzazione delle pressioni di evaporazione
0,6
0 5
Lavoro utile e/m/t
ottimo
0,6
0 5
Lavoro utile
e/m/t
condensazioneen
dim
ento
0,5
0,4
0 3
cond.
endi
men
to 0,5
0,4
0 3
ottimo
Perd
ite d
i re 0,3
0,2
scarico gas
turbina Perd
ite d
i re 0,3
0,2
turbina
scarico gas
0,1
010 20 30 40 50 60
scambio termico 0,1
020 40 60 100 120 140
scambio termico
pressione di evaporazione (bar)
Impianto con
pressione di evaporazione (bar)
Impianto conβ=30T sc = 497°CPt sc = 302 MW
β=15T sc = 600°CPt sc = 394 MW
26
Valutazione dell’efficienza del GRV
CC corpo cilindrico
C T U
Gruppo turbogasGruppo turbogas
surriscaldatore
evaporatoreeconomizzatore
T U
Gruppo avapore
IMPIANTO AD UN LIVELLO DI PRESSIONE
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IMPIANTO AD UN LIVELLO DI PRESSIONE
Valutazione dell’efficienza del GRV
corpo cilindrico
600
evaporatoreeconomizzatore
T
500
°C400
300
Raffreddamentodel gas
Quota di potenza termica 300
200evaporazione
dissipata allo scarico
100surriscaldamento
preriscaldamento IMPIANTO AD UN LIVELLO DI PRESSIONE
280
0 20 40 60 80 100%Potenza termica disponibile
p IMPIANTO AD UN LIVELLO DI PRESSIONE
Valutazione dell’efficienza del GRV
eco
degeco LPev LP
ev HP
SH LP eco HP’eco HP”SH HP
Turb. HP / LP U
29IMPIANTO A DUE LIVELLI senza RH
Valutazione dell’efficienza del GRV
600
500
eco
degeco LPev LPT
500
400 Raffreddamento
eco HP’eco HP”°C
300
del gas
ev HP
Q t di t t i200
SH HPeco HP”
SH LPQuota di potenza termica dissipata allo scarico
100
0
eco HP ed LP
SH HP
30IMPIANTO A DUE LIVELLI senza RH
00 20 40 60 80 100%
Potenza termica disponibile
Valutazione dell’efficienza del GRV
ecoLP
deg/ev.LPeco IP
ev IPev HPSH HP
LP
eco HP’
eco HP” SH LPSH IPRH
UTurb. HP Turb. IP / LP
eco HP
31IMPIANTO A TRE LIVELLI con RH
Valutazione dell’efficienza del GRV
600
500
Raffreddamentodel gas
ecoLP
deg/ev.LPeco IPT
500
400
g
ev HP
LP
eco HP’
SH LP°C
300eco HP”
ev. IPQ t di t t ieco HP
200 ev. LPSH HP-IP
Quota di potenza termica dissipata allo scarico
100
0
eco HP ed LP
SH HP e RH
SH LP
32IMPIANTO A TRE LIVELLI con RH 0
0 20 40 60 80 100%Potenza termica disponibile
600 Valutazione dell’efficienza del GRV
DUE lti RH
T
500DUE salti senza RH
600
Raffreddamento
°C400
300
Raffreddamentodel gas
ev HP
600UN salto di pressione TRE salti con RH
T
500
400
del gas
ev HP
300
200 SH LPT
500
400 Raffreddamento°C400
300eco HP”
IP
100
eco HP ed LP
SH HPeco HP”
°C400
300
Raffreddamentodel gas
200 ev. LPSH HP-IP
ev. IP0
0 20 40 60 80 100%Potenza termica disponibile
eco HP ed LP
200evaporazione
100
eco HP ed LP
SH HP e RH
SH LP100surriscaldamento
preriscaldamento
330
0 20 40 60 80 100%Potenza termica disponibile
00 20 40 60 80 100%
Potenza termica disponibile
600 Valutazione dell’efficienza del GRV
DUE lti RH
T
500DUE salti senza RH
600
Raffreddamento
°C400
300
Raffreddamentodel gas
ev HP
600UN salto di pressione TRE salti con RH
T
500
400
del gas
ev HP
300
200 SH LPT
500
400 Raffreddamento°C400
300eco HP”
IP
100
eco HP ed LP
SH HPeco HP”
°C400
300
Raffreddamentodel gas
200 ev. LPSH HP-IP
ev. IP0
0 20 40 60 80 100%Potenza termica disponibile
eco HP ed LP
200evaporazione
100
eco HP ed LP
SH HP e RH
SH LP100surriscaldamento
preriscaldamento
Diminuisce sensibilmente la potenza persa allo scarico
e la temperatura dei fumi
340
0 20 40 60 80 100%Potenza termica disponibile
00 20 40 60 80 100%
Potenza termica disponibile
p
Rendimenti dei CICLI COMBINATI
0,6
η
0,5
0,4
0,3,
0,2β =30
24
0,1
1815
12Cicli semplici TIT=1280°C tecn B
0300 350 400 450 500 550 600 650 700
Lavoro specifico kJ/kg
9 Cicli semplici, TIT=1280 C, tecn.B
35
Rendimenti dei CICLI COMBINATI
0,6
η
0,5
0,4
0,3,
0,2β =30
β =36
24 18
3024
Cicli semplici, TIT=1400°C, tecn.A
0,1
1815
12
15
Cicli semplici TIT=1280°C tecn B
0300 350 400 450 500 550 600 650 700
Lavoro specifico kJ/kg
9 Cicli semplici, TIT=1280 C, tecn.B
36
Rendimenti dei CICLI COMBINATI
0,6
η
0,5
2418 15 12
9
3 Livelli +RH2 Livelli
1 Livello 0,4
0,3
β =3024 12
,
0,2β =30
β =36
24 18
3024
Cicli semplici, TIT=1400°C, tecn.A
0,1
1815
12
15
Cicli semplici TIT=1280°C tecn B
0300 350 400 450 500 550 600 650 700
Lavoro specifico kJ/kg
9 Cicli semplici, TIT=1280 C, tecn.B
37
Rendimenti dei CICLI COMBINATI
0,6
β =3630 24 18 15Cicli combinati, tecn. A
η
0,530 24 18 15,
2418 15 12
9
3 Livelli +RH2 Livelli
1 Livello 0,4
0,3
β =3024 12
,
0,2β =30
β =36
24 18
3024
Cicli semplici, TIT=1400°C, tecn.A
0,1
1815
12
15
Cicli semplici TIT=1280°C tecn B
0300 350 400 450 500 550 600 650 700
Lavoro specifico kJ/kg
9 Cicli semplici, TIT=1280 C, tecn.B
38