Dispensa del corso di MODELLISTICA DEI SISTEMI ENERGETICI

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Dispensa del corso di “MODELLISTICA DEI SISTEMI ENERGETICI” a. a. 2009 -2010 Argomento: Generatori

Dispensa del corso di “MODELLISTICA DEI SISTEMI ENERGETICI” a. a. 2009 -2010 Argomento: Generatori di vapore e condensatori Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento di Ingegneria Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica

Generatori di vapore Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore - tipologie • Dimensioni e potenza: – Piccola potenza: Mv=10 -80

Generatori di vapore - tipologie • Dimensioni e potenza: – Piccola potenza: Mv=10 -80 kg/s; p 0=7 MPa; – Grande potenza: Mv=1000 kg/s; p 0=35 MPa; • Tipologie costruttive; – A tubi di fumo; – A tubi d’acqua. Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore – componenti • • Focolare; Economizzatore; Evaporatore; Surriscaldatore; Preriscaldatore d’aria; Camino;

Generatori di vapore – componenti • • Focolare; Economizzatore; Evaporatore; Surriscaldatore; Preriscaldatore d’aria; Camino; Ausiliari Strumentazione di regolazione; • Apparecchiature di manutenzione; • Apparecchiature antinquinamento. Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore – circuito acqua-vapore Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”,

Generatori di vapore – circuito acqua-vapore Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore – circuito aria-fumi Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”,

Generatori di vapore – circuito aria-fumi Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore – combustibili • Combustibili solidi: – Rifiuti, coke, antracite, carboni bituminosi,

Generatori di vapore – combustibili • Combustibili solidi: – Rifiuti, coke, antracite, carboni bituminosi, ligniti, coke di petrolio, legno. • Combustibili liquidi: – Oli combustibili. • Combustibili gassosi: – Gas naturale (metano). Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore – bruciatori • Bruciatori circolari (< 50 MW) • Bruciatori a

Generatori di vapore – bruciatori • Bruciatori circolari (< 50 MW) • Bruciatori a cella (< 150 MW) • Focolari a ciclone Polverino di carbone, olio combustibile, gas naturale (anche miscelati). Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore a tubi di fumo • A tubi di fumo: – Piccola

Generatori di vapore a tubi di fumo • A tubi di fumo: – Piccola potenza: Gv=10 kg/s; p 0=2 Mpa; – Trazione ferroviaria; – Trasmissione del calore: convezione; – Tipologie: • Fondo bagnato; • Fondo asciutto; – Adatta per carichi variabili. Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore a tubi d’acqua • A tubi d’acqua: – Grandi potenze: fino

Generatori di vapore a tubi d’acqua • A tubi d’acqua: – Grandi potenze: fino a Gv=1200 kg/s; p 0=24 Mpa; – Migliore trasmissione del calore; – Alte pressioni di esercizio (piccoli tubi all’interno dei quali scorre acqua-vapore); – Elevato rapporto superfice di riscaldamento/volume del generatore: elevata portata di vapore; – Pronta messa in funzione (tubi di piccolo diametro); – Tipologie: • A convezione; • Ad irraggiamento. Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore a tubi d’acqua a convezione • Rilevante fascio tubiero (vaporizzatori); •

Generatori di vapore a tubi d’acqua a convezione • Rilevante fascio tubiero (vaporizzatori); • Potenze: medio-piccole; Gv=100 -150 kg/s; p 0=10 Mpa; • I primi generatore avevano i fasci di tubi vaporizzatori sub-orizzontali; • Circolazione naturale (acqua scende nei tubi “freddi” e vaporizza in quelli “caldi”); • Dotati di surriscaldatore; Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento • Generatori di grandi potenze: Gv=60

Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento • Generatori di grandi potenze: Gv=60 -1300 kg/s; fino p 0=27 Mpa producendo fino a 1000 MW; • Scambio termico per irraggiamento; • Vapore generato nei tubi che formano le pareti del focolare; • Fascio tubiero vaporizzatore di più modeste dimensioni; • Sistema a caldaia pressurizzata (raramente tiraggio bilanciato); • Circolazione circuito acqua vapore assistita o forzata; • Sistema di ricircolo dei gas di scarico: permette di diluire i gas combusti con fumi relativamente freddi (uscita dal preriscaldatore); Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore ad irragiamento – componenti Tubi surriscaldatori Prof. P. R. Spina “Modellistica

Generatori di vapore ad irragiamento – componenti Tubi surriscaldatori Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore ad irragiamento – componenti Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi

Generatori di vapore ad irragiamento – componenti Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento • Vantaggi del surriscaldatore ad irraggiamento:

Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento • Vantaggi del surriscaldatore ad irraggiamento: – Costi e dimensioni ridotte a parità di assorbimento; – Miglior controllo della temperatura; • Svantaggi del surriscaldatore ad irraggiamento: – A causa dell’alto flusso termico non può essere usato come surriscaldatore finale; – Deve mantenere velocità di attraversamento abbastanza elevate per evitare aumenti eccessivi della temperatura di parete; • Combinazione di serie di elementi ad irragiamento ed a convezione per avere un assorbimento al kg di vapore costante al variare del carico Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore ad irragiamento – economizzatore • A valle vaporizzatore e surriscaldatori i

Generatori di vapore ad irragiamento – economizzatore • A valle vaporizzatore e surriscaldatori i gas combusti sono ancora molto caldi; • L’economizzatore recupera questo calore fornendolo all’cqua di alimento; • DTgas combusti=20°C Dh=1%; • Per gli impianti: – Di grande dimensione (con preriscaldatore): all’uscita Tg ci=300 -350°C, Tacqua=200 -250°C, all’ingresso Tacqua=100°C nessun pericolo corrosioni S 03; – Di piccole dimensioni (senza preriscaldatore): le temperature sono più basse per evitare il pericolo corrosioni S 03 bisogna utilizzare tubi in ghisa. Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Generatori di vapore ad irraggiamento (circol. forzata) Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi

Generatori di vapore ad irraggiamento (circol. forzata) Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Condensatori Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione,

Condensatori Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010

Schema di un condensatore Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria

Schema di un condensatore Prof. P. R. Spina “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a. a. 2009 -2010