Capitolo 3 - Descrizione della Linea 2 di termovalorizzazione
3.1 DESCRIZIONE DELLA LINEA 2 PRIMA DEL REVAMPING
3.1.3 Ciclo termico e produzione di energia elettrica
Il recupero di calore derivante dal raffreddamento dei fumi serve per la produzione dell’energia elettrica.
3.1.3.1 Generatore di vapore
La Linea 2 è dotata di una caldaia a tubi d’acqua a circolazione naturale a due corpi cilindrici è costituita da cinque canali verticali schermati con pareti membranate, attraverso le quali passano i fumi aspirati dalla depressione generata a valle della linea dal ventilatore di coda. La caldaia è provvista di tre tramogge di scarico delle polveri in lamiera d’acciaio rinforzata da profilati e rivestita di materiale refrattario adatto a resistere alle caratteristiche dei fumi e al lavaggio chimico dei tubi. Le pareti interne sono rivestite dai tubi di circolazione dell’acqua, mentre tutte le pareti esterne della caldaia sono coibentate con lana minerale e con finitura esterna con lamiera d’alluminio del tipo stagno in modo che la differenza tra la temperatura esterna della superficie della caldaia e la temperatura ambiente non superi 35°C.
Il circuito acqua-vapore prevede l’arrivo dell’acqua dalla pompa di alimentazione al corpo cilindrico superiore, da qui ripartita in tutto il fascio tubiero. Lo scambio di calore avviene prevalentemente per irraggiamento ed in parte per convezione a spese dei fumi di combustione. Il vapore prodotto si raccoglie nel corpo cilindrico superiore, in cui il processo di separazione è favorito da apposite alettature contro le quali l’acqua viene fermata.
Il condizionamento chimico per evitare le corrosioni nell’impianto è realizzato iniettando fosforo trisodico (Na3PO4) nel corpo cilindrico della caldaia e idrazina (N2H4) sulla tubazione d’acqua di alimento in uscita dal degasatore.
Sono previste anche tubazioni di presa campioni e di spurgo; gli spurghi sono necessari perché sebbene il ciclo termico sia chiuso, si ha con il passare del tempo, che l’acqua in caldaia si arricchisce di sali favorendo così incrostazioni che danneggerebbero l’impianto. L’economizzatore è installato immediatamente a valle della caldaia, all’uscita del quinto canale. La sua funzione è quella di preriscaldare l’acqua, innalzando la sua temperatura di circa 30 °C, (da 120°C a 150°C), sfruttando il residuo salto entalpico reso disponibile dai fumi a 300°C che vengono così ulteriormente raffreddati fino a 250°C. al di sotto di tale temperatura i fumi non possono venire sfruttati perché sorgerebbe il problema dei fenomeni corrosivi e dei depositi con conseguente danneggiamento o cattiva conduzione termica degli organi costituenti l’impianto, dovuta alla natura aggressiva dei fumi stessi. Il surriscaldatore installato all’interno della quarta camera d’irradiazione, ha lo scopo di surriscaldare il vapore separatosi nell’evaporatore e portandolo ad una temperatura di circa 310°C. il surriscaldatore contiene solo la fase gassosa e pertanto è necessario per non danneggiare il serpentino che lo costituisce, che sia realizzato un preciso equilibrio tra la temperatura e la portata dei fumi e la quantità di vapore prodotto.
All’uscita il vapore prodotto viene inviato principalmente alla turbina; un a parte del vapore viene comunque prelevata, depressurizzata in stazione di riduzione fino a 2 bar e quindi
impiegata insieme al vapore spillato in turbina , per le utenze interne (teleriscaldamento e degasatore).
È presente un impianto per la rimozione delle fuliggini dalle superfici di scambio dell’economizzatore e del generatore mediante vapore surriscaldato. Le fuliggini sono raccolte da apposite tramogge.
3.1.3.2 Produzione di energia
Il forno della Linea 2 è dotato di un gruppo turboalternatore e di un ciclo termico in grado di accettare anche il vapore prodotto dal forno della Linea 1.
Le apparecchiature che costituiscono il ciclo termico, e che verranno di seguito descritte, sono dimensionate per una portata di vapore pari alla somma delle portate dei due forni.
Il vapore prodotto dalla caldaia della Linea 2 è inviato ad un collettore al quale è collegata anche la caldaia della Linea 1. da questo collettore si dipartono le tubazioni vapore per la turbina della Linea 2, le tubazioni di by-pass alle turbine e per l’alimentazione dei degasatori. Il vapore prodotto nelle due caldaie viene quindi condensato nel condensatore a 0.2 ata e a 60°C.
La condensa si raccoglie nel serbatoio e di qui alimentata al degasatore. Al degasatore sono collegate le pompe di alimentazione della caldaia della Linea 2 e le pompe esistenti per l’alimentazione della caldaia della Linea 1. Il degasatore è alimentato con acqua demineralizzata prodotta dall’impianto de mineralizzatore, dall’acqua proveniente dal serbatoio delle condense e con un mix di vapore proveniente da uno spillamento intermedo in turbina e vapore proveniente dalla stazione di riduzione vapore.
Gruppo turboalternatore
La turbina opera la trasformazione dell’energia di espansione del vapore in energia meccanica; si tratta di una macchina a 6 stadi, in cui il vapor vivo affluisce ad alta pressione e si espande fino allo scarico in depressione. Fra il terzo e il quarto stadio il vapore può essere estratto e usato per le utenze ausiliarie quali teleriscaldamento interno e il degasatore.
La turbina è accoppiata all’alternatore a mezzo di gruppo riduttore di giri a ruota dentata, che permette di passare dai 10000 giri/min della turbina ai 1500 giri/min del rotore. L’alternatore è una macchina sincrona trifase, adatto alla marcia in parallelo alla rete, sia al funzionamento in isola.
Gruppo del vuoto
Il gruppo del vuoto è costituito da due eiettori in parallelo che estraggono gli incondensabili dal condensatore ad aria, creando in tal modo il vuoto, e dal refrigerante del gruppo vuoto.
Gli eiettori funzionano con vapore ad alta pressione. Gli scarichi degli eiettori pervengono ad un serbatoio orizzontale provvisto di serpentino attraverso il quale passa il condensato pompato dal serbatoio condense al degasatore; in questo serbatoio si ha la condensazione del vapore di scarico degli eiettori. Gli in condensabili vengono scaricati nell’atmosfera.
Stazione di riduzione vapore di by-pass della turbina
Questa sezione di riduzione viene impiegata per ridurre la pressione e la temperatura del vapore prodotto dalla caldaia quando la turbina è ferma. In questo caso il vapore vien ridotto da 20 bar e 280-300°C a 0.7-0.9 bar e 90-97 °C e inviato al condensatore ad aria.
Condensatore ad aria
Per condensare il vapore scaricato dal turboalternatore o proveniente dalla valvola di by-pass della turbina (sfioro) c’è un condensatore ad aria. È costituito da un complesso di tubi in acciaio alettati esternamente. Ad aumentare l’efficienza del condensatore concorrono i ventilatori comandati da motori elettrici.
Serbatoio condense
Il vapore di raccolta condensato è raccolto nel serbatoio di raccolta condensato per essere trasferito mediante pompe al degasatore. Il serbatoio ha una capacità di 12m3 e raccoglie acqua ad una temperatura di circa 60°C; è costruito in acciaio in carbonio.
Scambiatore di teleriscaldamento
Questa macchina è collegata alla linea di vapore a bassa pressione dal serbatoio di acqua demineralizzata ed è utilizzata per la produzione di acqua calda per il riscaldamento interno degli edifici.
Degasatore
Il degasatore è formato da una torre degasante dove avviene la liberazione dei gas dall’acqua e da un serbatoio di stoccaggio dell’acqua degasata della capacità utile di 18 m3. alla torre degasante arriva l’acqua di reintegro, le condense dell’impianto ed il vapore che libera i gas contenuti in essa. I gas vengono scaricati all’atmosfera mentre l’acqua passa al serbatoio di stoccaggio.
Stazione di riduzione vapore
Questa sezione di riduzione viene impiegata per ridurre la pressione e la temperatura del vapore prodotto dalla caldaia al fine di alimentare la rete di vapore a bassa pressione per gli utilizzi interni. In questo caso il vapore viene ridotto da 20 bar e 280-300 °C a 4 bar e 140-150°C, ed in queste condizioni inviato al degasatore e allo scambiatore di teleriscaldamento. La pressione del vapore prodotto dalla caldaia viene controllata dalla valvola di sfioro. Il
regolatore di pressione che comanda la valvola è montato a valle della valvola in modo da mantenere costante la pressione sul collettore vapore a bassa pressione a qualsiasi carico d’utilizzo.
Impianto di demineralizzazione
L’impianto è costituito da due linee gemelle parallele. In testa si trova l’addolcitore (colonna di resina a scambio ionico): le resine cationiche trasformano i sali di calcio e di magnesio in sali di sodio. Le resine vengono rigenerate con cloruri di sodio.
L’acqua viene poi filtrata per trattenere i corpuscoli più grossi e infine pompata (ad una pressione di 15bar) su una membrana selettiva che produce due flussi: il flusso concentrato viene spurgato, mentre il flusso permeato viene mandato ad un serbatoio di recupero.
L’impianto è automatizzato e non comporta consumo di vapore; serve per garantire l’adeguata portata d’acqua di reintegro.