LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI

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1 Corso di IMPIANTI di CONVERSIONE dell ENERGIA L energia, fonti, trasformazioni i ed usi finali Impianti a vapore I generatori di vapore Impianti turbogas Cicli combinati e cogenerazione Il mercato dell energia 1

2 Corso di IMPIANTI di CONVERSIONE dell ENERGIA L energia, fonti, trasformazioni i ed usi finali Impianti a vapore I generatori di vapore Impianti turbogas Cicli combinati e cogenerazione Il mercato dell energia 2

3 LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI Il tipo di circolazione nel banco di evaporazione 3

4 LA CALDAIA A RECUPERO Il tipo di circolazione nel banco di evaporazione ASPETTI PROGETTUALI Vapore alla turbina Acqua di alimento ATTRAVERSAMENTO FORZATO Non è previsto il corpo cilindrico di separazione vapore-liquido. E tipica di generatori ipercritici gas 4

5 LA CALDAIA A RECUPERO Il tipo di circolazione nel banco di evaporazione ASPETTI PROGETTUALI Vapore alla turbina Acqua di alimento ATTRAVERSAMENTO FORZATO Non è previsto il corpo cilindrico di separazione vapore-liquido. E tipica di generatori ipercritici gas Vapore saturo al SH Acqua di alimento CIRCOLAZIONE NATURALE Per la semplicità e le capacità autoregolanti è spesso una soluzione preferita gas Banchi evaporatori Colonna discendente 5

6 LA CALDAIA A RECUPERO Il tipo di circolazione nel banco di evaporazione ASPETTI PROGETTUALI Vapore alla turbina Acqua di alimento ATTRAVERSAMENTO FORZATO Non è previsto il corpo cilindrico di separazione vapore-liquido. E tipica di generatori ipercritici gas Vapore saturo al SH Acqua di alimento CIRCOLAZIONE NATURALE Per la semplicità e le capacità autoregolanti è spesso una soluzione preferita gas Banchi evaporatori Colonna discendente Vapore saturo al SH Acqua di alimento CIRCOLAZIONE FORZATA E una soluzione preferita nel caso di generatori verticali gas Banchi evaporatori Pompa di circolazione < 6

7 LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI Il collocamento del degasatore Vapore dalla turbina ECO HP HRSG ECO HP Acqua di alimento 7

8 LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI Il collocamento del degasatore Vapore per degasazione generato nell HRSG ECO HP EVA ECO HP Acqua di alimento HRSG 8

9 LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI Il collocamento del degasatore Vapore alla turbina Vapore per degasazione ECO HP EVA ECO HP Acqua di alimento HRSG 9

10 LA CALDAIA A RECUPERO ASPETTI PROGETTUALI Il collocamento del degasatore Vapore dal corpo cilindrico ECO HP HRSG ECO HP Acqua di alimento 10

11 CONFIGURAZIONI DEI CICLI Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 11

12 CONFIGURAZIONI DEI CICLI eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 12

13 CONFIGURAZIONI DEI CICLI deg eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 13

14 CONFIGURAZIONI DEI CICLI eco LP deg eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 14

15 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev LP eco LP deg eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 15

16 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev LP eco LP deg eco SH LP Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 16

17 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev LP eco LP deg SH LP eco HP eco HP eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 17

18 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev HP ev LP eco LP deg SH LP eco HP eco HP eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 18

19 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev HP ev LP eco LP deg SH HP SH LP eco HP eco HP eco Turb. HP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 19

20 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev HP ev LP eco LP deg SH HP SH LP eco HP eco HP eco Turb. HP Turb. IP / LP U CICLO A DUE LIVELLI senza RH 20

21 CONFIGURAZIONI DEI CICLI ev HP ev LP eco LP deg SH HP RH SH LP eco HP eco HP eco Turb. HP Turb. IP / LP U CICLO A DUE LIVELLI con RH 21

22 CONFIGURAZIONI DEI CICLI SH HP ev HP ev IP eco IP deg/ ev.lp RH SH IP eco HP SH LP eco LP eco HP Turb. HP Turb. IP / LP U CICLO A TRE LIVELLI con RH 22

23 CONFIGURAZIONI DEI CICLI SH HP ev HP ev IP eco IP deg/ ev.lp SH IP SH IP eco HP SH LP eco LP eco HP Turb. HP Turb. IP / LP U CICLO A TRE LIVELLI senza RH 23

24 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 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 operativa 24

25 Ottimizzazione delle pressioni di evaporazione Lavoro utile e/m/t 0,6 05 0,5 ottimo Perdite di re endimento 0,4 03 0,3 0,2 scarico gas cond. turbina 0,1 scambio termico pressione di evaporazione (bar) Impianto con β=30 T sc = 497 C P t sc = 302 MW 25

26 Ottimizzazione delle pressioni di evaporazione Lavoro utile e/m/t Lavoro utile condensazione Perdite di re endimento 0,6 05 0,5 0,4 03 0,3 0,2 0,1 ottimo cond. scarico gas turbina Perdite di re endimento 0,6 05 0,5 0,4 03 0,3 0,2 scambio termico 0,1 scambio termico ottimo scarico gas e/m/t turbina pressione di evaporazione (bar) pressione di evaporazione (bar) Impianto con β=30 T sc = 497 C P t sc = 302 MW Impianto con β=15 T sc = 600 C P t sc = 394 MW 26

27 Valutazione dell efficienza del GRV CC corpo cilindrico C T U Gruppo turbogas evaporatore economizzatore surriscaldatore T U Gruppo a vapore IMPIANTO AD UN LIVELLO DI PRESSIONE 27

28 Valutazione dell efficienza del GRV corpo cilindrico T evaporatore economizzatore 400 C evaporazione Raffreddamento del gas Quota di potenza termica dissipata allo scarico 100 surriscaldamento preriscaldamento IMPIANTO AD UN LIVELLO DI PRESSIONE % Potenza termica disponibile 28

29 Valutazione dell efficienza del GRV ev HP ev LP eco LP deg SH HP SH LP eco HP eco HP eco Turb. HP / LP U IMPIANTO A DUE LIVELLI senza RH 29

30 Valutazione dell efficienza del GRV T ev LP eco LP deg 400 Raffreddamento C del gas 300 ev HP eco HP eco HP eco 200 SH LP Quota di potenza termica dissipata allo scarico 100 SH HP eco HP eco HP ed LP % Potenza termica disponibile IMPIANTO A DUE LIVELLI senza RH 30

31 Valutazione dell efficienza del GRV SH HP ev HP ev IP eco IP deg/ ev.lp RH SH IP eco HP SH LP eco LP eco HP Turb. HP Turb. IP / LP U IMPIANTO A TRE LIVELLI con RH 31

32 Valutazione dell efficienza del GRV T 400 C 300 Raffreddamento del gas ev HP eco HP ev. IP 200 ev. LP SH HP-IP SH LP eco IP Quota di potenza termica eco HP dissipata allo scarico deg/ ev.lp eco LP 100 SH HP e RH SH LP eco HP ed LP % Potenza termica disponibile IMPIANTO A TRE LIVELLI con RH 32

33 600 Valutazione dell efficienza del GRV 500 DUE salti senza RH T UN salto di pressione C Raffreddamento del gas 600 TRE salti con RH ev HP 500 Raffreddamento del gas T SH LP 200 T 400 Raffreddamento 400 eco HP C del gas SH HP C eco HP ed LP 300 evaporazione 200 ev HP eco HP ev. IP % ev. LP Potenza termica disponibile SH HP-IP 100 surriscaldamento 100 SH HP e RH SH LP preriscaldamento eco HP ed LP % Potenza termica disponibile % Potenza termica disponibile

34 600 Valutazione dell efficienza del GRV 500 DUE salti senza RH T UN salto di pressione C Raffreddamento del gas 600 TRE salti con RH ev HP 500 Raffreddamento del gas T Raffreddamento C del gas SH HP evaporazione surriscaldamento 0 SH LP eco HP T 400 C eco HP ed LP 300 ev HP eco HP ev. IP % ev. LP Potenza termica disponibile SH HP-IP preriscaldamento % Potenza termica disponibile Diminuisce 100 SH HP sensibilmente SH LP la potenza e RHpersa allo scarico e la temperatura dei eco fumi HP ed LP % Potenza termica disponibile

35 Rendimenti dei CICLI COMBINATI 0,6 0,5 η 0,4 0,3 0,2 0,1 β = Cicli semplici, TIT=1280 C C, tecn.b Lavoro specifico kj/kg 35

36 Rendimenti dei CICLI COMBINATI 0,6 0,5 η 0,4 0,3 0,2 0,1 β =30 β = Cicli semplici, TIT=1400 C, tecn.a 12 Cicli semplici, TIT=1280 C C, tecn.b Lavoro specifico kj/kg 36

37 Rendimenti dei CICLI COMBINATI 0,6 η 0,5 0,4 3 Livelli 2 +RH Livelli 1 Livello β = ,3 0,2 0,1 β =30 β = Cicli semplici, TIT=1400 C, tecn.a 12 Cicli semplici, TIT=1280 C C, tecn.b Lavoro specifico kj/kg 37

38 Rendimenti dei CICLI COMBINATI 0,6 η 0,5 0,4 Cicli combinati, tecn. A 3 Livelli 2 +RH Livelli 1 Livello β =30 β = ,3 0,2 0,1 β =30 β = Cicli semplici, TIT=1400 C, tecn.a 12 Cicli semplici, TIT=1280 C C, tecn.b Lavoro specifico kj/kg 38