Convegni ATI - Accesso riservato soci CTI

Autore: S.M. Camporeale, B. Fortunato

Collana: CA - 55 - Bari Matera 2000

Note:
Negli ultimi anni si è avuto un rinnovato interesse verso i cicli a gas di tipo evaporativo; nella prospettiva della liberalizzazione del mercato dell’energia elettrica, la generazione distribuita di energia elettrica presenta diversi elementi di interesse per gli investitori, che può essere realizzata con piccoli o medi impianti, con basso impatto ambientale e minori oneri. Per impianti di piccola e media taglia, gli impianti a ciclo evaporativo sembrano offrire una valida alternativa agli impianti a ciclo semplice e a quelli a ciclo combinato. Gli impianti di generazione distribuita sono destinati ad una produzione variabile nel corso della giornata e nel corso dell’anno. Pertanto, è importante verificare che tali impianti siano in grado di avere elevata efficienza sia a carico parziale, sia al variare della temperatura ambiente. Questi risultati sono resi possibili in quanto sussiste la possibilità di manipolare in maniera opportuna il rapporto tra la portata di acqua e la portata di aria. Nel momento in cui viene variato il rapporto aria-acqua, occorre tener conto degli effetti che tale variazione produce sulle altre grandezze termodinamiche e di funzionamento, tra cui la
temperatura di ingresso turbina ed il rapporto di compressione. I criteri di regolazione dipendono dalla configurazione dell’impianto e dalla possibilità di intervenire su altri organi di regolazione.
Scopo di questo lavoro è quello di valutare le prestazioni a carico parziale ed al variare della temperatura ambiente di un impianto turbina a gas a ciclo evaporativo. Si farà riferimento al ciclo RWI (Recuperated Water Injected cycle) e si prenderà in considerazione un impianto bialbero con turbina di potenza indipendente collegata al generatore mediante un riduttore di giri. E’ stata condotta l’analisi termodinamica del ciclo allo scopo di determinare il rendimento ed il lavoro utile in funzione del
rapporto tra acqua iniettata ed aria aspirata. E’ stato quindi progettato l’impianto di potenza e, in particolare, si è proceduto ad un dimensionamento dei turboespansori di alta e bassa pressione, di cui sono state valutate le curve caratteristiche, tenendo anche conto della possibilità di variare l’angolo di calettamento delle pale della turbina di potenza. A questo proposito è stato utilizzato un procedimento di calcolo descritto in Appendice.
La regolazione è stata esaminata considerando la simultanea variazione della portata di combustibile, portata di acqua e posizione delle pale statoriche del primo stadio della turbina di potenza. Vengono esaminati i criteri di regolazione più idonei al fine di ottimizzare il rendimento a carico parziale, tenendo conto dell’interazione tra le diverse grandezze manipolate, nonché della sicurezza delle operazioni per quanto concerne la temperatura massima di ingresso in turbina ed il limite di pompaggio.
Vengono infine mostrate le prestazioni della macchina al variare della temperatura ambiente. In particolare si evidenzia che la possibilità di intervenire simultaneamente su più variabili consente di mantenere elevato il rendimento anche nel corso di giornate molto calde.