Knowledge base
Una turbina a gas è una macchina che muove aria: la sua potenza dipende dalla massa d'aria che il compressore riesce a inghiottire, e l'aria calda è aria rarefatta. In un pomeriggio a 40 °C una turbina heavy-duty eroga tipicamente dal 15 al 25 % in meno della sua potenza nominale alla condizione ISO di 15 °C, e il suo consumo specifico peggiora, proprio quando la rete ha più bisogno di energia. Il raffreddamento dell'aria aspirata raffredda l'aria prima del compressore e riconquista gran parte di quella potenza. Questa guida spiega i metodi, il ruolo della batteria alettata di aspirazione e che cosa una tale batteria deve sopportare.
Perché la temperatura costa potenza
Il compressore gira a velocità fissa e aspira un volume fisso d'aria al secondo. Quando l'aria è più calda, quel volume pesa meno, la turbina brucia meno combustibile alla stessa temperatura di combustione e la potenza all'albero cala: grosso modo da mezzo a un punto percentuale per ogni kelvin sopra i 15 °C, a seconda della macchina. Cala anche il rendimento, perché il compressore spende più lavoro sull'aria calda. Una turbina da 100 MW a 15 °C può quindi erogare circa 80 MW a 40 °C, e i 20 MW mancanti sono i megawatt più preziosi dell'anno.
Evaporativo, nebulizzazione o batterie
I raffreddatori evaporativi e i sistemi di nebulizzazione spruzzano acqua nell'aria aspirata; l'acqua evapora e raffredda l'aria verso la sua temperatura di bulbo umido. Sono economici ed efficaci nei climi secchi, ma non possono raffreddare sotto la temperatura di bulbo umido, perdono la maggior parte del loro effetto in aria umida e consumano acqua trattata. Il raffreddamento meccanico dell'aspirazione usa batterie alettate nella presa d'aria, alimentate con acqua refrigerata o con una miscela di glicole da un refrigeratore o da un serbatoio di accumulo termico: l'aria può essere raffreddata a 10 °C o meno qualunque sia l'umidità, al prezzo di un impianto frigorifero e della sua potenza.
Le stesse batterie funzionano al contrario in inverno. In aria fredda e umida può formarsi ghiaccio nei filtri di aspirazione e sui primi stadi del compressore; glicole caldo nella batteria di aspirazione, spesso riscaldato con calore recuperato, porta l'aria alcuni kelvin sopra lo zero e mantiene in marcia la turbina. Molti impianti usano un solo banco di batterie per entrambe le funzioni.
Che cosa deve sopportare una batteria di aspirazione
Una batteria di aspirazione sta nel flusso d'aria completo della turbina, per cui la sua perdita di carico lato aria costa direttamente potenza: ogni pascal in più all'aspirazione è potenza e rendimento persi, ed è per questo che le batterie di aspirazione sono progettate per una bassa velocità frontale e una bassa perdita di carico anziché per la compattezza. Quando l'aria viene raffreddata sotto il punto di rugiada, l'acqua condensa sulle alette; separatori di gocce a valle della batteria e vaschette di raccolta sotto di essa tengono quell'acqua fuori dal compressore. La batteria inoltre non deve cedere nulla all'aspirazione, né materiale delle alette, né prodotti di corrosione, né scaglie di rivestimento: i materiali e i rivestimenti sono scelti per l'atmosfera del sito e per il regime di pulizia.
TECS costruisce batterie di aspirazione per turbine a gas per funzioni di raffreddamento e antighiaccio, con geometria della batteria, materiali, vaschette di raccolta e separatori progettati per la portata d'aria della turbina e per il sito. Inviate il modello della turbina, la portata d'aria in aspirazione, la temperatura ambiente e l'umidità di progetto e il fluido refrigerato o riscaldato disponibile, e la proposta mostra il banco di batterie adatto.
In sintesi
- Una turbina a gas perde grosso modo lo 0,5-1 % di potenza per ogni kelvin sopra i 15 °C
- Sistemi evaporativi e di nebulizzazione: economici, limitati dalla temperatura di bulbo umido e dall'umidità
- Batterie ad acqua refrigerata o a glicole: raffreddano sotto il bulbo umido, indipendentemente dall'umidità
- Le stesse batterie riscaldano l'aria aspirata in inverno contro la formazione di ghiaccio
- Bassa perdita di carico, vaschette di raccolta e separatori di gocce fanno parte del progetto
- TECS costruisce batterie di aspirazione per funzioni di raffreddamento e antighiaccio
Cosa inviare con una richiesta
- Modello della turbina a gas e portata d'aria in aspirazione
- Temperatura ambiente e umidità di progetto, estate e inverno
- Temperatura obiettivo dell'aria in aspirazione e perdita di carico ammessa
- Fluido di raffreddamento e riscaldamento: acqua refrigerata, glicole, temperature e portata
- Dimensioni della camera di aspirazione e spazio per il banco di batterie
- Atmosfera del sito e classe di corrosione
Domande frequenti
Quanta potenza recupera il raffreddamento dell'aspirazione?
Dipende dalla turbina e dal clima; raffreddare da 40 °C a 15 °C può recuperare la maggior parte del 15-25 % che una turbina heavy-duty perde in un giorno caldo. Le curve di prestazione del costruttore della turbina danno la cifra per una macchina specifica.
Il raffreddamento evaporativo è sufficiente?
In un clima secco dà un buon guadagno a basso costo. In aria umida può solo raggiungere la temperatura di bulbo umido e il guadagno si riduce; le batterie meccaniche si scelgono dove l'aria è umida o la temperatura obiettivo è bassa.
La batteria di aspirazione riduce la potenza?
Lo fa la sua perdita di carico, un poco, tutto l'anno. Per questo le batterie di aspirazione sono progettate per una bassa perdita di carico e il guadagno netto viene calcolato includendo la resistenza della batteria.
La stessa batteria può prevenire la formazione di ghiaccio?
Sì. In inverno glicole caldo scorre nella batteria e porta l'aria aspirata sopra lo zero; molti impianti usano un solo banco di batterie per il raffreddamento estivo e il riscaldamento invernale.
Che fine fa la condensa?
Viene raccolta nelle vaschette sotto la batteria e i separatori di gocce a valle impediscono il trascinamento nel compressore. Entrambi fanno parte del progetto del banco di batterie.
Ci contatti
Ci invii la potenza termica, le temperature e le portate dei fluidi, le condizioni ambientali e i vincoli di installazione. Le risponderemo con una proposta di progetto, oppure ci scriva su WhatsApp.
