14 09 15

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Corso di Sistemi Energetici L Esame del 14-9-2015 1. Una centrale elettrica a vapore ha una caldaia che brucia 2000 MWLHV di carbone (composizione massica: 66% C, 7% H, 3% O, 4%N, 2% S, 10% H2O, 8% ceneri; PCI=23 MJ/kg) ed è dotata di preriscaldatore Ljungstrom che riscalda l’aria di combustione da 15°C a 260°C raffreddando i fumi fino a 140°C. L’eccesso d’aria (21% O2, 79% N2) adottato nella combustione è del 30%. La caldaia è alimentata con acqua a 300 bar e 260°C, da cui si produce vapore surriscaldato a 250 bar e 600°C. La caldaia produce anche vapore risurriscaldato a 55 bar e 600°C, la cui portata è pari al 90% della portata di vapore SH a causa degli spillamenti di vapore nella turbina di alta pressione. (MMC=12 kg/kmole, MMH=1 kg/kmole, MMO=16 kg/kmole, MMN=14 kg/kmole, MMS=32 kg/kmole) Si chiede quanto segue: a. Si calcoli la portata di gas combusti. (10) b. Si calcoli la temperatura adiabatica di fiamma, assumendo calori specifici costanti di aria e gas combusti pari a 1.04 kJ/kg-K e 1.12 kJ/kg-K. (10) c. Si calcoli la composizione dei gas combusti. (10) d. Si calcoli il rendimento minimo del desolforatore per ottenere la concentrazione di normativa pari a 200 mg/Nm3 di fumi secchi al 6% di O2. (10) e. Si calcoli la portata di vapore SH e RH prodotto in caldaia considerando perdite termiche pari all’1%, una pressione del vapore in uscita dalla turbina di alta pressione di 60 bar e assumendo un opportuno rendimento della turbina a vapore di alta pressione. (10) f. Si tracci il diagramma T-Q dell’economizzatore, sapendo che l’acqua esce dall’economizzatore a 370°C e 280 bar (h=1763 kJ/kg). (10) Nota per la risoluzione dell’esercizio: gli studenti che hanno partecipato alle attività di gruppo possono scegliere di svolgere i punti c-d oppure i punti e-f. Tutti…