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Strategie di controllo dei generatori di vapore in impianti a recupero

Recentemente i cicli a vapore a recupero (cicli combinati) sono stati protagonisti di un'importante rivoluzione nella tecnologia energetica. Essi costituiscono oggi la scelta più efficiente, economica e rispettosa verso l'ambiente per la generazione di potenza elettromeccanica, almeno quando si utilizza il gas naturale. Il loro costo è sensibilmente ridotto rispetto ai termici tradizionali: per taglia 340MW il costo del kWh installato può scendere sino al 50% dell'analogo policombustibile con desolforazione e a circa 65% dell'analogo alimentato a gas naturale. I cicli combinati ci offrono costi di produzione competitivi, dato il maggior rendimento (? = 47% con prospettive di miglioramento sino a ? = 53?58%). Si possono ottenere ottime caratteristiche termodinamiche anche per unità di potenza modesta. I tempi di avviamento sono molto brevi (i turbogas arrivano a pieno carico a 45 minuti), mentre il ciclo tradizionale raggiunge il massimo dopo tempi variabili da un'ora, in avviamento da caldo, ad alcune ore con partenza da freddo. I cicli a vapore a recupero hanno un ridotto impatto ambientale: piccole dimensioni (450m²/MW), con ridotto sviluppo verticale, i fumi sono senza polveri e composti solforati (a gas naturale) ed anche gli Nox sono ridotti a livelli accettabili per l'ambiente, la rumorosità è anche notevolmente ridotta. La loro realizzazione richiede un tempo nettamente inferiore ai termici tradizionali, inoltre, la produzione può essere avviata modularmente in 24 mesi per i turbogas e 40 mesi per l'intero impianto. Nonostante tutti questi vantaggi rispetto ai cicli termici tradizionali, la loro affidabilità è ancora da esplorare, poiché non si hanno ancora dati certi sull'affidabilità dei turbogas.
Il presente lavoro analizzerà gli impianti a ciclo combinato, soffermando l'attenzione principalmente allo studio del generatore di vapore a recupero. La tesi e sostanzialmente divisa in quattro capitoli.
In particolare nel primo capitolo viene evidenziata la differenza tra i classici generatori di vapore e quelli a recupero, soffermandosi, per una migliore comprensione degli argomenti successivamente trattati, sul fenomeno della circolazione naturale. Un altro interessante aspetto di codesto capitolo è stato l'esame dei principali aspetti costruttivi dei generatori di vapore a recupero e di tutti gli accorgimenti che necessitano per una perfetta realizzazione dell'impianto.
Nel secondo capitolo sono stati, invece, trattati i principali aspetti funzionali, ed in particolare il ciclo acqua/vapore ed i macchinari principali, con una speciale attenzione all'analisi della degasazione chimica. Nell'ultimo paragrafo di tale capitolo è messa in evidenza l'importanza di una adeguata protezione del generatore.
Nel seguito si è affrontata la problematica della regolazione automatica dell'impianto. Il terzo capitolo descrive in una prima parte i principali aspetti che riguardano tale regolazione; l'ultima parte, invece, affronta la problematica riguardante le tipologie e i criteri generali per l'avviamento, con particolare attenzione alle procedure e alle operazioni necessarie per effettuare un avviamento da caldo o da freddo del generatore. Infine, si sono evidenziate le principali cause che possono portare al blocco termico del generatore.
Nel quarto ed ultimo capitolo, si è svolto uno studio mirato principalmente all'analisi dei dati ottenuti dalle prove di esercizio eseguite sulla centrale di La Casella (PC). Nei primi due paragrafi, si sono citate le procedure da eseguire per il collaudo e i parametri che vengono garantiti e soggetti a verifica, durante la sua esecuzione. Nel terzo e quarto paragrafo è stato evidenziato lo scopo delle suddette prove, le operazioni preliminari da eseguire per la loro esecuzione e i diversi assetti. Successivamente, i risultati delle prove tramite curve di correzioni, messe appunto a tale scopo, sono state riportate in opportune condizioni di riferimento. Ciò allo scopo di poter effettuare tutti i confronti, fra le prestazioni, in condizioni omogenee e mettere in risalto l'influenza delle grandezze più significative sulla resa globale dell'impianto.

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1INTRODUZIONE Recentemente i cicli a vapore a recupero (cicli combinati) sono stati protagonisti di un'importante rivoluzione nella tecnologia energetica. Essi costituiscono oggi la scelta più efficiente, economica e rispettosa verso l'ambiente per la generazione di potenza elettromeccanica, almeno quando si utilizza il gas naturale. Il loro costo è sensibilmente ridotto rispetto ai termici tradizionali: per taglia 340MW il costo del kWh installato può scendere sino al 50% dell'analogo policombustibile con desolforazione e a circa 65% dell'analogo alimentato a gas naturale. I cicli combinati ci offrono costi di produzione competitivi, dato il maggior rendimento (η = 47% con prospettive di miglioramento sino a η = 53÷58%). Si possono ottenere ottime caratteristiche termodinamiche anche per unità di potenza modesta. I tempi di avviamento sono molto brevi (i turbogas arrivano a pieno carico a 45 minuti), mentre il ciclo tradizionale raggiunge il massimo dopo tempi variabili da un'ora, in avviamento da caldo, ad alcune ore con partenza da freddo. I cicli a vapore a recupero hanno un ridotto impatto ambientale: piccole dimensioni (450m²/MW), con ridotto sviluppo verticale, i fumi sono senza polveri e composti solforati (a gas naturale) ed anche gli Nox sono ridotti a livelli accettabili per l'ambiente, la rumorosità è anche notevolmente ridotta. La loro realizzazione richiede un tempo nettamente inferiore ai termici tradizionali, inoltre, la produzione può essere avviata modularmente in 24 mesi per i turbogas e 40 mesi per l'intero impianto. Nonostante tutti questi vantaggi rispetto ai cicli termici tradizionali, la loro affidabilità è ancora da esplorare, poiché non si hanno ancora dati certi sull'affidabilità dei turbogas. Il presente lavoro analizzerà gli impianti a ciclo combinato, soffermando l'attenzione principalmente allo studio del generatore di vapore a recupero. La tesi e sostanzialmente divisa in quattro capitoli. In particolare nel primo capitolo viene evidenziata la differenza tra i classici generatori di vapore e quelli a recupero, soffermandosi, per una migliore comprensione degli argomenti successivamente trattati, sul fenomeno della circolazione naturale. Un

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Lorenzo Federico Contatta »

Composta da 206 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.