GIORNATA SULL EFFICIENZA NELLE INDUSTRIE FARE DI PIU CON MENO LA COGENERAZIONE CON TURBOGAS AD ALTA EFFICIENZA NELL INDUSTRIA ITALIANA
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- Aloisia Fortunato
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1 GIORNATA SULL EFFICIENZA NELLE INDUSTRIE FARE DI PIU CON MENO Associazione Italiana Economisti dell Eneriga LA COGENERAZIONE CON TURBOGAS AD ALTA EFFICIENZA NELL INDUSTRIA ITALIANA Dott. Ing. A. Donati Dott. Ing. R. Fabbri
2 AGENDA Introduzione Il fabbisogno termo-elettrico in ambito industriale e/o terziario Valutazione comparativa fra turbine a gas e motori alternativi Turbine a gas a ciclo rigenerativo: la Mercury 50 Aquafil: la prima applicazione della Mercury 50 in Italia Bilancio dei primi mesi di funzionamento ad Aquafil Conclusioni
3 L energia nell industria - ENERGIA ELETTRICA (autoproduzione/acquisto da rete) Autoproduzione per cogenerazione termo-elettrica - ENERGIA TERMICA (vapore o altro)
4 Impianti per produzione di energia convenzionale (caldaia/turbovapore) Impianti a ciclo combinato (turbogas/turbovapore) semplice (turbogas/motore)
5 Valutazione del rapporto T/E nell industria e/o nel terziario A B C Settore Produzione di amidi, zuccheri, etanolo/alcol, lieviti, pneumatici, tessile finissaggio, piastrelle monocottura Farmaceutico Chimica di base Acciaierie / Laminatoi Raffinerie Produzione di piastrelle gres porcellanato, pannello truciolare Tintorie Alimentari Birrerie Produzione fibre sintetiche (Polimeri) CED Materie plastiche Carrozzerie industriali Verniciature industriali (elettrodomestici) Teleriscaldamento Farmaceutico (confezionamento) Rapporto T/E > < 1
6 Valutazione comparativa fra turbine a gas e motori alternativi Vantaggi generali delle turbine a gas: Vibrazioni molto contenute Peso e dimensioni contenute Facile insonorizzazione Basse emissioni inquinanti Bassa richiesta di aria Affidabilità di avviamento sicurezza di esercizio Bassi costi di esercizio e di manutenzione Vantaggi generali dei motori alternativi: Economicità di investimento Elevato rendimento elettrico Disponibilità di più vettori termici Alimentazione combustibile a bassa pressione
7 Bilancio termico per una turbina a gas di piccola taglia
8 Rapporto elettricità/calore in funzione della taglia
9 Dipendenza del rendimento elettrico dalla temperatura
10 Comparazione rendimenti elettrici
11 Spaccato di turbogas Mercury 50
12 Caratteristiche innovative Mercury 50 Ciclo rigenerativo Scambiatori a superficie primaria PSR Compressore ad elevata efficienza (ACE) Turbina bistadio - primo stadio : interamente con palette raffreddate - secondo stadio : parte con palette raffreddate e parte non raffreddate Basse emissioni inquinanti Possibilità di impiego di combustibili poveri (Low BTU) Elevata affidabilità, disponibilità e manutenibilità
13 Dati caratteristici Mercury 50 Potenza 4600 kwe Consumo specifico 9349 kj/kwe-hr Rendimento elettrico (ai morsetti alternatore) 38.5% Rapporto di compressione 9.9:1 Aria in aspirazione Portata fumi di scarico 17.9 kg/sec 64,161 kg/hr Temperatura fumi di scarico 374 C Temperatura ingresso rotore turbina (TRIT) 1163 C Velocità di rotazione Emissioni (15% O2) 14,179 rpm (50 Hz) 14,186 rpm (60 Hz) NOx 5 ppmv CO 10 ppmv UHC 10 ppmv
14 Comparazione tra i cicli Brayton tradizionale e rigenerativo ideali
15 Particolare di un recuperatore a superficie primaria (PSR) tipico di una Mercury 50
16 Compressore ACE
17 Percorso principale del flusso d aria in una Mercury 50
18 Schema del sistema di combustione SoLoNOx
19 Comparazione emissioni inquinanti
20 PRESENTAZIONE SOCIETA AQUAFIL Sede principale Produzione Arco (TN) Polimeri e fibre sintetiche Fatturato cons. 330 Milioni di Euro (2005) Percentuale verso estero > 60% Dipendenti a fine Stabilimenti in Italia, Slovenia,Slovacchia, Croazia, USA
21 Specifica impianto di cogenerazione Aquafil Produzione elettrica annuale non inferiore a 70 GWh Rapporto energia termica/elettrica non superiore a 0,8 Ore di funzionamento a pieno carico non inferiore a 8200 Combustibile Pressione del gas Emissioni di ossidi di azoto gas naturale inferiore a 20 barg inferiori a 40 mg/nm3 Rumorosità impatto ambientale acustico addizionale nullo Spazio disponibile metri 30 x 15 Funzionamento completamente automatico
22 Alternative valutate in fase di gara Fornitore 1 N. 1 Turbina potenza netta 7140 kw Fornitore 2 N. 1 Turbina potenza netta 7500 kw Fornitore 3 N. 1 Turbina potenza netta 6400 kw Fornitore 4 N. 3 Motori potenza netta kw Fornitore 5 N. 3 Motori potenza netta 8900 kw
23 Sintesi caratteristiche impianto prescelto N. 2 Turbogeneratori Mercury 50 Potenza netta 8,8 MW N. 1 Recuperatore per olio diatermico Potenza max 2,9 MW N. 1 Generatore di vapore a recupero Portata max 11 t/h Temperatura fumi al camino 175 C
24 Caratteristiche energetiche impianto prescelto Rendimento elettrico netto 38 % Rendimento termico 32 % Dissipazioni al camino 25 % Dissipazioni varie 5 %
25 Schema dell impianto di cogenerazione a ciclo semplice con Mercury 50 realizzato presso la Aquafil di Arco di Trento
26 Turbina Mercury M50 durante la fase di installazione
27 L HRSG che raccoglie i fumi di scarico delle 2 Mercury M50
28 Consuntivo funzionamento mese di Aprile 2006 Pos. Descrizione U.M. Aprile Produzione Elettrica Lorda MWh Energia del combustibile MWh Autoconsumo di centrale MWh 22 4 Perdite di trasformatori MWh 43 5 Energia Elettrica Netta MWh Recupero Termico totale MWh Rapporto T/E 0,76 8 Rendimento elettrico medio % 38,4 9 Rendimento termico medio % 29,1 10 Rendimento termo-elettrico medio % 67,5 11 IRE 0, LT 0,434
29 Emissioni rilevate NOx < 15 15% O2 secco CO < 5 15% O2 secco Rumorosità < 75 db(a) a 1 m
30 Conclusioni Rendimento elettrico elevato Elevata flessibilità operativa nel recupero termico Basse Emissioni Inquinanti Adatta soprattutto per industrie aventi T/E <1 Elevata affidabilità Bassi costi di manutenzione..in altre parole: un turbogas decisamente molto interessante!!!
31 Aquafil Spa Via Linfano ARCO (TN) phone: fax: STC Spa Via Dragoni FORLI' (ITALY) phone: fax: stc@stcgroup.it TURBOMACH SA Via Campagna 15 CH-6595 Riazzino - Switzerland Tel. +41 (0) Fax +41 (0) Solar Turbines Incorporated San Diego, CA (USA)
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