Prof. Pier Ruggero Spina
Dipartimento di Ingegneria 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 Dispensa del corso di
“MODELLISTICA DEI SISTEMI ENERGETICI”
a.a. 2009-2010 Argomento: Generatori di vapore e condensatori
Generatori di vapore
Generatori di vapore - tipologie Dimensioni e potenza:
Piccola potenza: Mv=10-80 kg/s; p0=7 MPa;
Grande potenza: Mv=1000 kg/s; p0=35 MPa;
Tipologie costruttive;
A tubi di fumo;
A tubi d’acqua.
Generatori di vapore – componenti Focolare;
Economizzatore;
Evaporatore;
Surriscaldatore;
Preriscaldatore d’aria;
Camino;
Ausiliari
Strumentazione di regolazione;
Apparecchiature di manutenzione;
Apparecchiature antinquinamento.
Generatori di vapore – circuito acqua-vapore
Generatori di vapore – circuito aria-fumi
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).
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).
Generatori di vapore a tubi di fumo A tubi di fumo:
Piccola potenza: Gv=10 kg/s; p0=2 Mpa;
Trazione ferroviaria;
Trasmissione del calore: convezione;
Tipologie:
Fondo bagnato;
Fondo asciutto;
Adatta per carichi variabili.
Generatori di vapore a tubi d’acqua A tubi d’acqua:
Grandi potenze: fino a Gv=1200 kg/s; p0=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.
Generatori di vapore a tubi d’acqua a convezione Rilevante fascio tubiero (vaporizzatori);
Potenze: medio-piccole; Gv=100-150 kg/s; p0=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;
Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento Generatori di grandi potenze: Gv=60-1300 kg/s; fino p0=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);
Generatori di vapore ad irragiamento – componenti Tubi surriscaldatori
Generatori di vapore ad irragiamento – componenti
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
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 S03;
Di piccole dimensioni (senza preriscaldatore): le temperature sono più basse per evitare il pericolo corrosioni S03 bisogna utilizzare tubi in ghisa.
Generatori di vapore ad irraggiamento (circol. forzata)
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