N. 01 - Anno 2014
MICROTURBINE VAPORE
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Energia & Ambiente Lo sviluppo della produzione energetica deve tener conto della salvaguardia ambientale. E’ una sfida che Baxter combatte con un forte impegno etico e con una ricerca costante rivolta al recupero e al risparmio dell’energia come all’abbattimento degli inquinanti nocivi alle persone e all’ambiente. Nella nostra attività prevale sempre il desiderio di rendere il mondo migliore e più vivibile senza però essere catastrofisti perché siamo ancora in tempo. La richiesta di energia è in costante aumento in quanto non è possibile arrestare lo sviluppo tecnologico ed è per questo che è necessario un comune e forte impegno etico per riportare l’habitat al centro della nostra vita.
MICROTURBINE A VAPORE Perché usare il vapore? L'acqua è il fluido base degli impianti a vapore sia perché è disponibile in natura, perciò economico, sia per le sue caratteristiche termodinamiche; ha infatti un elevato coefficiente di scambio termico ed elevato calore specifico e latente. Con la turbina a vapore semplice si realizza un ciclo di conversione del calore in lavoro: l’acqua viene pressurizzata dalla pompa che alimenta la caldaia, riscaldata e trasformata in vapore (eventualmente surriscaldato) nella caldaia stessa. La turbina converte l’energia cinetica del vapore e la trasforma in energia meccanica. Essa è costituita di un complesso chiamato stadio, formato da una parte fissa chiamata statore e una parte mobile chiamata girante o rotore. Il vapore proveniente dalla caldaia entra nella turbina, viene regolato mediante il distributore ed espande sulle pale del rotore mettendolo in movimento. Il moto rotatorio del rotore viene trasferito, mediante un’albero, all’alternatore che produce l’energia elettrica. Successivamente, il vapore a bassa pressione che esce dalla turbina, viene condensato nel condensatore chiudendo il ciclo termodinamico.
Un kg di vapore trasferisce una grande quantità di calore, si ottengono grandi salti di entalpia e trasporta grandi quantità di energia con piccola massa. E’ facile da produrre, non è tossico, non è esplosivo, non può incendiarsi come alcuni gas organici o come l’olio diatermico. I materiali di cui è costruita la turbina non vengono particolarmente sollecitati, il rischio di erosione è più teoretico che reale, infatti migliaia di turbine a vapore sono in funzione in tutto il mondo anche da oltre 30 anni. La turbina a vapore è una macchina molto affidabile ed è una tecnologia matura che funziona da più di 100 anni. Affidabilità e disponibilità superiore al 98%.
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2 MICROTURBINE A VAPORE
- PS10 Modelli da 50 a 300 kW Rendimento Isentropico fino al 50% Pressione vapore ingresso da 5 a 45 bar(a) Temperatura vapore max 450 °C Pressione vapore uscita da 12 a 1 bar(a)
Conversione ad alto rendimento con efficienza superiore al 95%.
Le turbine a vapore hanno il compito di trasformare l’energia potenziale termodinamica, contenuta nel vapore ad alta pressione e temperatura, in lavoro meccanico. Questa trasformazione di energia, con la corrispondente variazione di entalpia del vapore, avviene con la trasformazione intermedia in energia cinetica. Esse sono costituite da due organi essenziali: il distributore, in cui l’energia potenziale termica viene trasformata in energia cinetica e la girante, dove l’energia cinetica e l’energia potenziale termica residua contenuta nel vapore vengono convertite in energia meccanica necessaria all’albero per far girare il generatore elettrico. Il Modello PS10, da 50 a 300 kWe, diventa utile quando si dispone di recuperi termici industriali altrimenti dissipati e dai quali sia possibile produrre vapore da 5 a 45 bar. E' anche indispensabile nelle industrie quando sia necessario abbassare la pressione del vapore, in sostituzione delle valvole di riduzione, utilizzando il delta P per produrre energia elettrica. Il suo utilizzo in sistemi di combustione di biomassa consente di produrre energia elettrica nonchè di utilizzare il calore di condensazione per usi termici e frigoriferi fino a -24 °C, ottenendo un rendimento globale superiore al 95%. Non per ultimo, l'utilizzo in sistemi di cogenerazione combinata in unione a turbine gas o motori, sfruttando i gas esausti, permette di produrre ulteriore energia elettrica con rendimenti molto elevati e di utilizzare il vapore a bassa pressione di risulta o il calore di condensazione. Le turbine oltre 200 kW possono essere fornite anche nella versione a condensazione con pressione di uscita fino a 0,1 bar(a).
Si tratta di una conversione aerodinamica dell'energia cinetica con perdite minime dovute all'attrito e alle turbolenze del fluido utilizzato. Le pale di questa turbina sono progettate con particolari profili aerodinamici per garantire il massimo salto termico con una conseguente maggiore potenza generata . Oltre 300 combinazioni diverse e diversi materiali come leghe di acciaio inossidabile al cromo e al titanio per soddisfare le più diverse applicazioni. Le pale sono appositamente trattate per prevenire l'erosione del bordo e garantire una lunga durata e testate ed esaminate con il metodo Zyglo per il rilevamento di eventuali crepe prima dell'uso. La girante è dotata di cuscinetti di alta qualità con lubrificazione autonoma forzata e sistema di raffreddamento. È stata data molta importanza all'equilibratura della girante. Nonostante i test non sono state rilevate vibrazioni eccetto i parametri dichiarati; i componenti essenziali dispongono di un sensore di vibrazione le cui rilevazioni possono essere lette sul display del quadro di controllo.
AS S S OLA A M RE O I RECU B SYNGAS
PERI
ESSION R P E ION RIDUZ
E
SISTEMI COMBINATI
PS10 50-300
MODELLO VERTICALE
Ÿ Può funzionare sia in posizione orizzontale che verticale (modello su richiesta) Ÿ La sua regolazione va da 0 al 100% Ÿ Funziona a basso regime operativo: 6000 giri/min. Ÿ Il tempo di messa a regime, dallo stato freddo, è, al massimo, di 10 min. Ÿ Vapore in uscita pulito ed utilizzabile Ÿ Tecnologia ecologica Ÿ Lunga vita operativa Ÿ Minima manutenzione Ÿ Efficienza isentropica fino al 50%
PARAMETRI TECNICI PARAMETRI ELETTRICI -------------------------------------------------------------------------------- -----------Tensione in uscita 230 V 480 VCA /400 VCA -------------------------------------------------------------------------------- -----------Frequenza 50 Hz / 60 Hz --------------------------------------------------------------------------------------------Regolazione V/Hz in isola +/- 0,50 % tensione nominale max +/- 0,50 % frequenza nominale --------------------------------------------------------------------------------------------Efficienza generatore 96% --------------------------------------------------------------------------------------------Grado di protezione IP 55 ---------------------------------------------------------------------------------------------
La microturbina a vapore PS è una macchina studiata per produrre energia elettrica utilizzando, come fonte di energia primaria, energia termica proveniente da recuperi su gas esausti di combustione e su processi industriali oppure da combustione di biomasse e solare a concentrazione.
Spesso nelle industrie viene prodotto vapore ad alta pressione per poi ridurla, a seconda delle necessità, mediante apposite valvole di laminazione, ma disperdendo molta energia. L’utilizzo della PS, in sostituzione delle valvole, consente di sfruttare il salto di pressione per generare energia elettrica con un rendimento isentropico molto elevato. Un’altra utilizzazione è rappresentata dai sistemi trigenerativi, abbinando alla PS una caldaia a biomassa e condensando il vapore a bassa pressione, in uscita dalla turbina, su di un chiller ad assorbimento per produrre acqua refrigerata, ammoniaca liquida, salamoia…fino a -24 °C.
------------------------------------------------------------------------------Potenza elettrica: 50 – 100 - 150 - 200 - 250 - 300 kW ------------------------------------------------------------------------------Temperatura vapore in ingresso min 152°C max 450°C ------------------------------------------------------------------------------Pressione vapore in ingresso min 5,0 bar(a) max 45,0 bar(a) ------------------------------------------------------------------------------Temperatura vapore in uscita min 99,7°C Versione a condensazione min 45°C ------------------------------------------------------------------------------Pressione vapore in uscita min 1,0 bar(a) Pressione vapore in uscita max 12 bar(a) Versione a condensazione max 0,45 bar(a) -----------------------------------------------------------------------------– DIMENSIONI E PESI VENGONO COMUNICATI NELLE OFFERTE
Funzionamento e controllo facilitati
-Sistema di controllo automatico e computerizzato -Schermo tattile (opzionale) -Connessione Internet (opzionale)
Generatore
-Generatore asincrono o sincrono
Certificazione
-Connessioni condensa e vapore conformi allo Standard DIN 2576 -Certificazione CE
Cofanatura
-Cofanatura per uso interno (opzionale) -Containerizzazione per esterno (opzionale) -Containerizzazione attrezzata: con quadro elettrico, pompe, condensatore, sistema di addolcimento acqua, accessori, flange di Collegamento. (su richiesta)
Versioni speciali
I modelli SP da 200, 250 e 300 kW, su richiesta, possono essere forniti a condensazione.
BIOMASS/SYNGAS COMBUSTION TOTAL ENERGY SYSTEM - VAPORE DIAGRAMMA, POTENZE, PORTATE E TEMPERATURE SONO INDICATIVI
SISTEMA CON RECUPERO TERMICO FORNITURA BAXTER TURBINA VAPORE PS 200 ALLA RETE NE 200 kWe NSIO
H=668,09 kcal/kg 3100 kg/h 99,7 °C
LIQUIDO
99,7 °C
3100 kg/h
3100 kg/h
H=99,8 kcal/kg
CALDAIA QE
ESSICCAZIONE BIOMASSA TELERISCALDAMENTO O ALTRI USI TERMICI PRODUZIONE FREDDO O DISSIPAZIONE
22,31 l/s
70 °C
99,7 °C DRY CONDENSER
1830 kWt
ARIA
380V 3 50Hz
99,7 °C
POTENZA TERMICA NETTA CEDUTA AL VAPORE 1863 kWt
H2O
FORNITURA BAXTER
1 bar(a) DALLA RETE
99,7 °C ARIA
CONDENSA 99,7 °C
CONDENSATORE
H=608,44 kcal/kg
H 2O
1830 kWt
1 bar(a)
99,7°C
150,3 °C
H=151,3 kcal/kg
90 °C
°C
212,2 °C
3100 kg/h
G
FORNITURA BAXTER
6000 rpm
,7 99
20 bar(a)
Potenza termica massima disponibile
ESPA
20
182 kWt
VAPORE
FUMI
ba r( a)
CONSUMO TERMICO TURBINA 215 kW
CONSUMO SOLO IN CASO DI DISSIPAZIONE
99,7 °C
BIOMASS/SYNGAS COMBUSTION TOTAL ENERGY SYSTEM - VAPORE DIAGRAMMA, POTENZE, PORTATE E TEMPERATURE SONO INDICATIVI
SENZA RECUPERO TERMICO
FORNITURA BAXTER TURBINA VAPORE PS 200 ALLA RETE NE 200 kWe NSIO ESPA
H=608,44 kcal/kg H=668,09 kcal/kg
CONDENSA 99,7 °C
3100 kg/h 99,7 °C
99,7 °C
3100 kg/h
G VAPORE
212,2 °C
99,7°C
150,3 °C
H=151,3 kcal/kg
20 bar(a)
6000 rpm
1 bar(a)
20
182 kWt
3100 kg/h
FUMI
ba r( a)
CONSUMO TERMICO TURBINA 215 kW
ARIA A 70 °C
FORNITURA BAXTER LIQUIDO
DRY CONDENSER
POTENZA TERMICA NETTA CEDUTA AL VAPORE 1863 kWt
99,7 °C DALLA RETE
99,7 °C ARIA
ARIA
QE
1 bar(a)
CALDAIA
380V 3 50Hz
99,7 °C
1830 kWt
H=99,8 kcal/kg
ALTRE TURBINE A VAPORE Storicamente, gli impianti a vapore sono nati e si sono sviluppati prima di quelli a gas e produco la gran parte dell’energia che utilizziamo. La turbina vapore è una tecnologia matura e testata per circa 100 anni e sulla quale si può fare completo affidamento. I cicli combinati gas-vapore sfiorano rendimenti del 60%, e rappresentano il sistema più conveniente di produzione di energia elettrica. Le moderne tecnologie e i controlli elettronici consentono la costruzione di turbine di sempre più elevata qualità con rendimenti ottimali e gestione facilitata. Tecnologia TURBINE IN CONTROPRESSIONE MULTISTADIO Queste turbine, utilizzate per impianti industriali e generazione elettrica, possono essere a a singolo stadio o multistadio. Esse possono essere utilizzate anche come stazione di riduzione di pressione del vapore fra la caldaia e il collettore di distribuzione. MODELLO TCM 32 TCM 42b TCM 52 TCM 102 TCM 152 TCM 201
POTENZA BASE MW 0,5 - 2,5 0,5 - 3 0,3 - 06 6 - 10 8 - 15 10 - 20
MAX PRESSIONE bar(g) 66 66 66 66 103 103
TEMPERATURA °C 510 510 510 510 540 540
TURBINE A CONDENSAZIONE E ESTRAZIONE MULTISTADIO Queste turbine a condensazione vengono utilizzate per la generazione elettrica industriale quando il flusso di vapore, a pressione costante, deve essere estratto per scopi di processo. MODELLO
POTENZA BASE MW
MAX PRESSIONE bar(g)
TEMPERATURA °C
TCEM 42E
0,5 - 3
66
510
TCEM 52EC
0,3 - 0,6
66
510
TCEM 201EC
10 - 20
103
540
TCEM 251EC
15 - 20
103
540
TURBINE A CONDENSAZIONE MULTISTADIO Le turbine a condensazione ricevono vapore ad alta pressione, lo espandono negli ugelli e sulle lame e, all’uscita, lo condensano ad una pressione inferiore a quella atmosferica. Viene utilizzata quando l’energia elettrica deve essere generata con un minimo consumo di vapore. MODELLO TCCM 42 TCCM 52 TCCM 102 TCCM 152 TCCM 201 TCCM 251
POTENZA BASE MW 0,5 - 3 0,3 - 06 0,6 - 10 0,8 - 15 10 - 20 15 - 20
MAX PRESSIONE bar(g) 66 66 66 103 103 103
TEMPERATURA °C 510 510 510 540 540 540
Sono disponibili turbine industriali e geotermiche