Sistemi energetici avanzati - Relazione progetto CC

Sistemi energetici avanzati

CICLO COMBINATO

CLEMENTE IADANZA

MAT.146022

SISTEMI ENERGETICI AVANZATI 1

Pag.

Ciclo combinato

Sistemi energetici avanzati

Introduzione e obiettivi

Nell'intento di aumentare il rendimento energetico delle centrali termoelettriche

L’adozione

si sta diffondendo negli ultimi anni l'uso dei cicli combinati gas-vapore.

di tali cicli prevede l’utilizzo di un turbogas, composto da un compressore, calettato

una turbina e ad un alternatore, che prevede l’immissione di aria comburente

ad

prelevata dall’atmosfera nella camera di combustione. I fumi di scarico utilizzati in

turbina per la produzione di energia elettrica con un alternatore, vengono poi

recuperati per produrre vapore in un’apposita caldaia a recupero.

successivamente

Oggetto della nostra analisi è stato in particolare un ciclo 3LR: esso prevedeva 3

livelli di pressione con risurriscaldamento.

La ricerca si è mossa attraverso equazioni di bilancio, tabelle e diagrammi

opportunamente forniti per poter determinare le diverse portate confluenti, le potenze

scambiate tratto per tratto ed i diversi punti del ciclo termodinamico sottoposto. Solo

così infatti si è potuto risalire alla potenza erogata dal ciclo vapore sottoposto e alle

prestazioni del ciclo combinato.

Infatti all’inizio si ha a disposizione un ciclo a vapore, al quale si deve

associare un turbogas considerando soprattutto la compatibilità tra temperatura

massima del ciclo a vapore e temperatura di uscita dei fumi dal turbogas. 2

Pag.

Ciclo combinato

Sistemi energetici avanzati

Scelta turbogas

La scelta del turbogas passa attraverso delle specifiche di progetto: una di

Noti infatti il ΔTap, pari a

queste è relativa alla TOT (temperatura di scarico fumi) .

30°C, e la Tmax del ciclo a vapore sottoposto pari a 538°, la TOT del turbogas deve

soddisfare teoricamente la seguente condizione:

TOT ≥ 538+30

In secondo luogo si è dovuta effettuare una distinzione fra la temperatura di

che effettivamente si registra all’uscita con la

uscita dei fumi del turbogas e quella

presenza della caldaia a recupero.

Infatti il turbogas, come si sa, non è libero di scaricare ma è tappato dalla caldaia a

recupero. Ciò fa si che la temperatura di uscita sia in realtà maggiore, con

conseguenti perdite di potenza e diminuizione di rendimento e lavoro.

Grazie a tali premesse e ad un’opportuna documentazione si è quindi potuto

scegliere fra diversi turbogas quello che più si prestava alle richieste:

Turbina GE Energy Heavy Duty PG6591C (2003)

Dati di targa:

η=0,33 (rendimento globale)

P =42,3 MW (potenza elettrica prodotta)

el

β=19 (rapporto di compressione)

G =117 kg/s (portata d'aria circolante)

aria

TOT=573,9 C (temperatura di uscita dalla turbina)

In primo luogo si effettua il calcolo della portata di combustibile (gas naturale)

necessaria per riscaldare l'aria:

In cui Hi rappresenta il potere calorifico inferiore del combustibile stesso. Si ricava

un valore pari a 2,87 kg/s. calcolare λ espresso come il rapporto tra α e

Nota la portata di combustibile si può

α (per il metano pari a 15,2).

stechiometrico 3

α è definito a sua volta come rapporto tra la portata di aria e quella di combustibile: Pag.

Ciclo combinato

Sistemi en