Sistemi Energetici (parte 2)

CICLI COMBINATI

Ciclo Combinato: accoppia il ciclo a gas (J-B) e il ciclo a vapore (Rankine) sfruttando calore dai gas di scarico del turbogas per generare vapore.

• I cicli a gas semplici sono poco diffusi perché ha poco senso scaricare gas caldi in atmosfera, conviene recuperarne il contenuto termico, che è elevato.
• Ciclo “topping” = che lavora ad alte T → J-B
• Ciclo “bottoming” = che lavora a basse T recuperando calore scaricato da ciclo “topping” → Rankine

Sostituisce caldaia a combustione vista in centrali a vapore “convenzionali”, e si effettua uno scambio di calore.

Rappresenta: “jump” in quanto sintesi di 2 grafici diversi (riferiti a 2 diversi fluidi di lavoro)

A partire da questi 2 cicli si può rappresent. Il diagramma di Scambio termico tra caloria a recupero:

X maggior Compattezza si rappresentano entrambi i cicli in unico grafico (come visto prima)

Come recuperare nel modo + efficiente possibile il calore dei gas di scarico del TG?

• Ideale sarebbe avere ciclo in cui T H₂O "segue" absomen, di Temperatura dei gas, poi espans. isentropica e cessione di calore all‘amb. esterno a T=cost
• Non esiste nessun fluido capace di compiere simili trasformaz.
• Se provassimo a usare ciclo Carnot come ciclo bottoming avremmo grosse irreversibilità CV. Grafico pag seguente)

Caso : ΔT elevato

Caso : ΔT piccolo

per entrambi: Q̇ = ṁ c_p ΔT_caldo

In realtà l'az.: Scambio termico sotto ΔT piccolo è + difficile risc. scambio sotto ΔT grande:

Q̇ = UA⋅ΔT

sostanza (+ ΔT piccolo ΔT_L devo avere sup. scambio elevato e condicib. termica elevata)

In sostanza, avere ΔT_PP piccolo causa costi maggiori (perché serve scambiatore di dimen. maggiore)

costo tot

Δcosto x altri componenti (oltre e scambi. + grandi servono anche altri compomenti aumentati e grandi)

a ΔT_PP

costo di smontato prod. elettrico (perché efficienza aumenta)

Contro: Ottimo (costi minimi)

7-8°C x impianti grandi

15-20°C x impianti piccolo taglio e caldaie economiche

In generale si usa che ΔT_PP ha rispetto una frazione sul pot. erogato da turbina e vapore, ΔT_AP ha in genere scossa influenza, ΔT_sc ha rispetto di entità “intermedia” tra ΔT_PP e ΔT_AP (TABELLE → V. SLIDE)

HRSG VS CALDAIA A FUOCO (TRADIZIONALE)

• No T elevate da gas combusti in HRSG: 400-650°C contro a 1500-2000 che i raggiungono in calde a fuoco x
• dimensione fiamma ⬆
• livelli di T possono influenzare diffic x integrità delle strutture
• Scambio termico predominante in cald. a fuoco è quello
• radiativo (& causa di T elevate)

Circolazione forzata

Simile alla precedente, ma circolaz è causata da una pompa all'uscita del demister

• usato in caldaie a sviluppo verticale: corpo cil. sup. non deve x forza essere installato nel pt. + alto
• posso scegliere pos. + comoda grazie al fatto che c'è una pompa che dirige i flussi

Degasatore

(in partic. ora)

La componente da separare da H₂O è gas disciolti in essa, che non sono combustibili e che se non eliminati potrebbero alterare funzioni ciclo Rankine (in partic. ossigeno potrebbe causare fenomeni di corrosione)

Aria entrata con circuito vapore nelle sez. di impianto in depressione (tra turbine basso p a pompa H₂O) a causa di tenuta imperfetta tubazioni

Degasatore consiste in serbatoio in pressione al cui interno viene immessa una portata di vapore:

H₂O da condensa

gas atmosfera

gas

piatti forati

vapore

Serb. raccolta H₂O liquida

A pompa aliment.