Studio delle fattibilità tecniche ed economiche del feedwater repowering in centrali termoelettriche a vapore

La maggior parte dei gruppi turbogas utilizzati in aggiunta ad un impianto a vapore hanno generalmente lo scopo di realizzare un impianto a ciclo combinato: in tal caso il boiler a combustibili fossili viene totalmente sostituito con un generatore di vapore a recupero. Ovviamente, la potenza della turbina a gas inserita e dunque la sua energia termica residua ai gas di scarico dovrà essere notevole, circa il doppio della potenza dell’impianto stesso, per garantire la corretta produzione di vapore che alimenterà le turbine. Nel caso in analisi, invece, l’energia termica residua fornita dal turbogas dovrà essere necessaria a coprire parte di quella utile per il preriscaldamento dell’acqua di alimento, fino alle condizioni nominali o al limite ad un livello termico leggermente superiore. Si è visto come, per la linea rigenerativa, i sei scambiatori, ad esclusione del degasatore, forniscono una potenza termica di circa 313 MW termici. Ovviamente non si punterà a soddisfare per intero la potenza termica su descritta con l’ausilio della turbina aggiunta: ciò richiederebbe un by-pass totale degli spillamenti e di conseguenza un inaccettabile aumento della portata di vapore nelle sezioni delle turbine a bassa pressione. Ogni turbina, infatti, viene progettata per poter lavorare in maniera ottimale alle condizioni nominali di funzionamento. Al limite, comunque, è possibile superare tali condizioni, poiché in fase di progetto viene sempre previsto un sovradimensionamento che permette di accettare un leggero incremento delle portate di vapore, che generalmente si attesta su valori intorno al 10-15% rispetto al valore nominale.
Lo scopo sarà dunque quello di incrementare la potenza totale prodotta grazie alla riduzione di alcuni spillamenti, rimanendo comunque entro tale limite di portata massima nelle varie sezioni delle turbine. La zona critica sarà soprattutto quella a bassa pressione, che risente di più delle altre della riduzione degli spillamenti. In linea di massima, per un feedwater repowering, la scelta della potenza della turbina a gas da utilizzare dovrebbe essere indicativamente pari ad un quarto della potenza totale dell’impianto analizzato. La sola introduzione del gruppo turbogas consentirebbe così un incremento di potenza totale del 25%. Per il feedwater repowering si potrebbero ottenere addirittura incrementi del 40%, a fronte però di alcune modifiche nella zona di bassa pressione, quindi alla turbina e al condensatore.
Per ridurre i costi di investimento e quindi evitare modifiche nella zona di bassa pressione, è possibile utilizzare turbine leggermente più piccole, con minor energia residua allo scarico, che richiedono una minore riduzione degli spillamenti: in questo modo ci si può aspettare che l’aumento complessivo di potenza sia indicativamente nell’ordine del 20%.