Utilizzo della metodologia R.B.I. (Risk Based Inspection) sul settore power – Case Study
E. Latona*, M. Corsini*, L.Nobile**
*Bureau Veritas Italia S.p.A.
**Erg Power Generation S.p.A.
Sommario
La metodologia API Risk Based Inspection, viene comunemente utilizzata per la gestione del rischio in impianti petroliferi, focalizzando le ispezioni sulle attrezzature con livello di rischio più alto.
L’applicazione classica di queste metodologie si rivolge quindi a impianti complessi come raffinerie, tuttavia Bureau Veritas Italia S.p.A. ha sviluppato con un cliente storico quale Erg Power Generation S.p.A. l’utilizzo di tale metodologia per impianti “non convenzionali”
quali unita CCGT (Combined Cycle Gas Turbine) per la produzione di energia elettrica.
E’ stato infatti dimostrato che sebbene questa tipologia di impianti non trattano fluidi pericolosi paragonabili ad un impianto chimico e quindi il rilascio di sostanze non comporta danni ambientali, la pericolosità è associata a temperature e pressioni elevate (vapore surriscaldato) che nel caso di failure potrebbero avere conseguenze sulle persone.
Il case history che presentiamo ha lo scopo di dimostrare i vantaggi ottenuti, sia in termini economici e in particolar modo per la sicurezza, attraverso l’utilizzo di una metodologia internazionale.
La seguente descrizione è relativa ad uno dei moduli di potenza alimentati a gas naturale.
Tali gruppi sono composti dalle seguenti apparecchiature principali:
Nr. 2 turbine a gas, generatori e relativi ausiliari di macchina;
Nr.1 turbina a vapore, generatore e relativi ausiliari di macchina;
Nr. 2 caldaie a recupero di tipo orizzontale a tre livelli di pressione e risurriscaldamento, con torretta degasante integrata nel corpo cilindrico di bassa pressione;
Nr.1 condensatore di vapore;
Nr. 1 trasformatore elevatore per turbina a vapore a 3 avvolgimenti;
2.1 Ciclo Termico
Il ciclo termico realizzato da ogni modulo di potenza è del tipo a tre livelli di pressione con risurriscaldamento.
Il vapore di alta pressione (VA) generato in caldaia a recupero è surriscaldato e quindi inviato alla sezione di alta pressione della turbina a vapore dove espande fino alla pressione intermedia.
Il vapore scaricato dalla sezione di alta pressione della turbina a vapore (risurriscaldato freddo, RHF) ritorna quindi in caldaia dove, mescolato con il vapore surriscaldato generato a pressione intermedia, viene risurriscaldato (risurriscaldato caldo – RH caldo).
Il vapore risurriscaldato in uscita dalla caldaia a recupero RH caldo è destinato alla sezione di media pressione della turbina a vapore.
Una parte del vapore risurriscaldato può essere prelevato per generare vapore di media pressione e bassa pressione mediante stazioni di riduzione ed attemperamento, per poi essere esportato allo Stabilimento.
Il vapore ammesso in turbina a vapore è invece espanso fino alla minima pressione mantenuta nel condensatore, ed in questo ultimo condensa.
In una sezione intermedia tra l’immissione di vapore risurriscaldato e lo scarico è introdotto il vapore surriscaldato di bassa pressione generato dalla caldaia a recupero.
È inoltre previsto uno spillamento nella sezione di bassa pressione della turbina a vapore destinato all’esportazione di vapore allo Stabilimento, ad integrazione di quello prodotto dalle stazioni di riduzione ed attemperamento di media / bassa pressione.
Il condensato prodotto nel condensatore di vapore è accumulato nel pozzo caldo del condensatore da cui è estratto mediante le pompe di estrazione del condensato e mandato all’ingresso della caldaia a recupero.
Il vapore esportato allo Stabilimento, viene reintegrato nel ciclo termico mediante acqua demineralizzata che viene miscelata con il condensato prima dell’ingresso in caldaia.
All’ingresso della caldaia, il condensato è preriscaldato in un banco che opera da economizzatore, installato nel flusso di gas nell’ultima sezione di caldaia.
Lo stesso condensato viene mantenuto ad una temperatura minima mediante un ricircolo di acqua calda realizzato tramite pompe di ricircolo; la portata di acqua è calcolata per mantenere tale temperatura minima al fine di evitare condensazione acida sui banchi del preriscaldatore.
Il sistema di ricircolo prevede due pompe al 100% e relativa valvola di controllo di temperatura.
2.2 Sezione VB
All’uscita del preriscaldatore, il condensato è diretto al corpo cilindrico di bassa pressione, dotato di torretta degasante integrata.
SAFAP 2016 Integrità 1
Il vapore di degasaggio è generato direttamente nell’evaporatore di bassa pressione; da qui una frazione del vapore saturo generato fluisce dal corpo cilindrico verso la torretta degasante.
La restante parte del vapore saturo generato esce dal corpo cilindrico di bassa pressione e viene surriscaldato in un banco dedicato.
Le pompe di alimento caldaia aspirano dal corpo cilindrico di bassa pressione, alimentando la sezione ad alta pressione ed a pressione intermedia.
Il corpo cilindrico stesso garantisce un adeguato volume di accumulo in caso di mancanza di alimentazione del condensato.
2.3 Sezione VA
L’acqua di alimento alla sezione di alta pressione è ulteriormente riscaldata tramite 2 economizzatori di alta pressione, e quindi entra nel corpo cilindrico di alta pressione.
Il vapore generato nell’evaporatore di alta pressione viene separato nel corpo cilindrico di alta pressione e quindi surriscaldato mediante 2 surriscaldatori di alta pressione.
Il controllo della temperatura del vapore surriscaldato di alta pressione all’uscita di caldaia è realizzato tramite un desurriscaldamento ad iniezione d’acqua interposto ai due banchi di surriscaldamento.
L’acqua di attemperamento proviene da uno spillamento sulla mandata delle pompe di alimento caldaia.
2.4 Sezione MP/RH
L’acqua di alimento alla sezione a pressione intermedia viene ulteriormente riscaldata tramite apposito economizzatore e quindi entra nel corpo cilindrico a pressione intermedia.
Anche in questo caso il vapore generato nell’evaporatore è separato nel corpo cilindrico e quindi surriscaldato mediante surriscaldatore.
Il vapore surriscaldato a pressione intermedia viene miscelato con il vapore risurriscaldato freddo (RHF) per poi essere risurriscaldato.
La sezione di risurriscaldamento (RH caldo) è composta da 2 banchi ai quali viene interposto un desurriscaldatore ad iniezione d’acqua per il controllo della temperatura del vapore in uscita di caldaia.
L’acqua di attemperamento proviene da uno spillamento sulla mandata delle pompe di alimento caldaia.
In generale, la pressione in caldaia nella condizione normale di esercizio è libera di variare (“sliding pressure”) in funzione delle condizioni ambientali, operative e del carico della turbina a gas; tale operazione si realizza al fine di massimizzare il recupero energetico sui fumi scaricati dalla turbina a gas.
La supervisione delle caratteristiche dell’acqua, del vapore del ciclo termico e del trattamento chimico dell’acqua di caldaia viene realizzata mediante un sistema di campionamento.
Un sistema di iniezione dei prodotti chimici ne permette invece il controllo.
SAFAP 2016 Integrità 1
Figura 1. Schema semplificato impianto con i principali meccanismi di danno secondo AP571
SAFAP 2016 Integrità 1