Spilling Steam Power: Engines and Turbines Workshop, Torino, 3 Luglio 2012 Biomasse ad uso energetico Impianti di cogenerazione a biomassa di piccola taglia con espansori di vapore di nuova generazione Prof. Ing. Alberto Piatti Studio Associato di Ingegneria Via F. Juvara 9 – 20129 Milano Tel/Fax: 02-26681115 Email: [email protected]Dipl.-Ing. Till Augustin Spilling Energie Systeme GmbH Werftstrasse 5 - D-20457 Hamburg Tel.: 0049 - (0)40-789175-35 Email: [email protected]Spilling Steam Power: Engines and Turbines ! Chi è Spilling ! Cogenerazione con impianti a vapore alimentati da biomassa ! Espansore a vapore Spilling ! Esempi applicativi Impianti di cogenerazione a biomassa con Espansori a vapore Spilling Contenuti:
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Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Workshop, Torino, 3 Luglio 2012
Biomasse ad uso energetico Impianti di cogenerazione a biomassa di piccola taglia
con espansori di vapore di nuova generazione
Prof. Ing. Alberto Piatti Studio Associato di Ingegneria Via F. Juvara 9 – 20129 Milano Tel/Fax: 02-26681115 Email: [email protected]
Dipl.-Ing. Till Augustin Spilling Energie Systeme GmbH Werftstrasse 5 - D-20457 Hamburg Tel.: 0049 - (0)40-789175-35 Email: [email protected]
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
! Chi è Spilling
! Cogenerazione con impianti a vapore alimentati da
biomassa
! Espansore a vapore Spilling
! Esempi applicativi
Impianti di cogenerazione a biomassa
con Espansori a vapore Spilling
Contenuti:
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Spilling: Informazioni sull‘Azienda
! Produttore di Espansori e Turbine
! Ubicazione: Amburgo
! Fondata nel 1889
! Linee di produzione: Espansori a Vapore Turbine a Vapore Espansori di Gas
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Programma Spilling
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Cogenerazione di vapore da biomassa
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Ottimizzazione energetica con impianti di cogenerazione
Diagramma Sankey di Impianto di cogenerazione a vapore da Biomassa
~ 60 - 80 % Energia Termica
~ 5 – 20 % Energia Elettrica
~ 70 - 85 % Produzione di energia
100 % Energia immessa col combustibile
~10 - 25 % Perdite in caldaia
Altre Perdite
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Utilizzazione Ottimale dell‘Energia con Impianti di Cogenerazione
Elettricità come prodotto pregiato
111
Utilizzo vapore in uscita da turbina Teleriscaldamento IndustrialeIndustriale e
teleriscaldamento
Temperatura vapore in uscita da turbina (°C) 93 185
2330
Rendimento elettrico (lordo) in funzione del combustibile utilizzato 18,10% 5,60% 10,20%
Calore del vapore di scarico (kWt) 18.000 13.500
1,5
Potenza elettrica ai morsetti del Generatore (kWel) 4.830 1.000 333
- Pressione uscita (bar abs.) 0,8 11
25,0
- Temperatura ingresso (°C) 420 vapore saturo secco 260
- Pressione ingresso (bar abs.) 40,0 60,0
0,84
Potenza termica al focolare (kW) 26.659 17.700 3.262
Rendimento di caldaia 0,88 0,88
685
Potenza termica netta di caldaia (kW) 23.460 15.576 2.740
Consumo specifico di calore per la produzione di vapore (kWh/t) 782 649
Produzione di vapore (t/h) 30,0 24,0 4,0
Combustibile biomassa solida
26
Temperatura del vapore prodotto da caldaia (°C) 425 vapore saturo secco 265
Pressione del vapore prodotto da caldaia (bar abs.) 42 62
Espansore
Tipo multi stadio monostadio bistadio
Motore primo Turbina Espansore
Vapore a/da Espansore/Turbina
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Generazione Elettrica Pura
Diagramma-Fiume (Sankey) di impianto di cogenerazione (energia elettrica e vapore) da biomassa
~ 55 - 65 % Perdita di calore al condensatore
15 – 25 (30) % Energia Elettrica ~ 70 - 80 %
Energia Termica sottoforma di vapore
100 % Energia immessa col combustibile
~10 - 25 % perdite in caldaia
Altre perdite
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Impianto di generazione elettrica con condensazione sotto vuoto
Consumo specifico di calore per la produzione di vapore
Vapore a/da Espansore/Turbina
Potenza elettrica ai morsetti del Generatore
- Pressione ingresso
Rendimento di caldaia
Potenza termica netta di caldaia
Potenza termica al focolare
Motore primo Turbina
Tipo multi stadio
Pressione del vapore prodotto da caldaia (bar abs) 42
Temperatura del vapore prodotto da caldaia (°C) 425
Combustibile Biomassa solida
(t/h) 30,0
(kWh/t) 782
(bar abs) 40
(kW) 23.460
0,88
Rendimento elettrico (lordo) in funzione delcombustibile utilizzato
25%
(kWel) 6.700
(bar abs) 0,1
(°C) 420
(kW) 26.659
Produzione di vapore
- Temperatura ingresso
- Pressione uscita
Temperatura vapore in uscita da turbina (°C) 46
Utilizzo vapore in uscita da turbina nessuno
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Espansore Spilling: Progettazione modulare
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
! progettazione modulare
(da 1 a 6 cilindri; 15 possibilità di diametro di pistone)
! controllo volumetrico di portata: regolazione del coefficiente di
riempimento
! lubrificazione a secco e vapore senza presenza olio
! espansore montato su skid per installazione più rapida e semplice
Espansore Spilling
Caratteristiche progettuali:
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Espansore Spilling
Caratteristiche e dati principali
fino a ~ 1.200 kW ! Energia elettrica
fino a ~ 40 t/h ! Portata vapore
~ 6 a 60 bar ! Pressione vapore
fino a ~ 15 bar ! Contropressioni
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Filmato dell‘Espansore
Espansore Spilling
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Espansori Spilling: rendimenti elevati anche a carico parziale
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120 140 160
Throughput
Cap
acity
[%
]
Spe
c. S
team
con
sum
ptio
n [%
]
Spilling Steam Power: Engines and Turbines
Espansori Spilling :
Esempio con 4 t/h
Engine Type: 1/ 1-H12 TSNumber of Expansion Stages: 2Number of Cylinders: 2Speed: [rpm] 1000