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Scambiatori di calore SECESPOL con soluzioni customizzate per technologie ORC

5. 5. 2021

Scambiatori di calore SECESPOL con soluzioni customizzate per technologie ORC

La [SECESPOL-CZ](SECESPOL-CZ NEWS “https://trends.directindustry.com/list/secespol-cz-sro-221900.html") ha un ampio background per il calcolo degli scambiatori di calore a fascio tubiero per tutte le costruzioni secondo TEMA . Questi scambiatori di calore, oltre agli standard a fascio tubiero (JAD, DNA, P-Line) a piastre (linea-L, linea-R, LUNA, SafePLATE), soddisfano la domanda di prodotti speciali nella tecnologia chimica e nell’ingegneria energetica.

Uno dei casi di scambiatori di calore a fascio tubiero convenzionali è il recupero di calore dal circuito dell’olio della tecnologia ORC - Organic Rankine cycle.

Progetto: Ricostruzione del sistema di teleriscaldamento TLR

Fornitore degli scambiatori di calore: SECESPOL-CZ, s.r.o.

Carico termico degli scambiatori di calore: 9000 KW, 900 KW

La tecnologia ORC utilizza la combustione della biomassa per produrre elettricità e calore utilizzando sostanze organiche invece del vapore acqueo.

Durante la costruzione di questa tecnologia è stata installata una moderna caldaia a combustione di biomasse con convogliatore automatico di erogazione del combustibile, manipolatore per uno stoccaggio ottimale nei silos e controllo della temperatura della fiamma. La temperatura della fiamma è controllata dal ricircolo dei fumi per ridurre al minimo la formazione di NOx. Il rendimento della caldaia è aumentato da un recuperatore di calore dei fumi con preriscaldamento dell’aria di combustione e da una combustione ottimizzata del combustibile con dosaggio preciso dell’ossigeno mediante sonda lambda.

Nel trasporto di calore dalla caldaia gli oli termovettori della caldaia stessa , vengono utilizzati per assorbire grandi quantità di energia senza modificarne lo stato fisico. In questo caso è stato utilizzato l’olio sintetico Therminol. Questo olio collaudato è costituito da molecole a base di terpenile, sostanze ad alto peso molecolare, che ne assicurano lo stato liquido a pressioni relativamente basse. Ciò si traduce in temperature d´esercizio elevate, migliori proprietà di trasporto dell’olio e migliori coefficienti di trasferimento del calore.

L´olio per il trasferimento del calore distribuito dal circuito primario viene quindi utilizzato per riscaldare l’olio siliconico del modulo ORC (circuito secondario). Questo olio viene portato alla temperatura di saturazione, evaporando nell’evaporatore ed ulteriormente utilizzato all’interno della turbina per la generazione d´energia elettrica. L’olio del circuito secondario (dimetil-bis (trimetilsilossi) silano) è un derivato polimerico speciale del silano (SiH4) con legami d´ossigeno, ed è quindi un fluido a base siliconica con ottime proprietà termiche. Un altro vantaggio è che non trasporta processi d´erosione dannosi come il vapore acqueo.

La successiva condensazione dei vapori dell´ olio siliconico ed il suo raffreddamento costituiscono la fonte di calore del circuito terziario, che assicura il riscaldamento dell’acqua nella rete di distribuzione del teleriscaldamento. A tale scopo sono stati progettati gli scambiatori di calore SECESPOL. I loro parametri di progetto lato olio sono TS = 345 °C e PS = 16 bar. La superficie di scambio termico di questi scambiatori è realizzata con tubi ad U in acciaio al carbonio. Gli scambiatori di calore sono progettati con multipassi lato tubi per massimizzare i valori dello scambio termico mantenendo le perdite di carico e le dimensioni esterne consentite.

Progettazione di scambiatori di calore per oli tecnici

Gli oli tecnici utilizzati come fluido di servizio negli scambiatori di calore cambiano completamente il concetto di progettazione degli scambiatori dal punto di vista delle applicazioni convenzionali vapore-acqua. L’olio di trasporto ad una temperatura d´esercizio di 300 °C può avere parametri diametralmente differenti rispetto all’acqua a 80 ° C, dal database B-JAC, ad esempio:

- conduttività termica circa 7 volte inferiore;

- circa il 40% in meno di capacità termica;

- circa il 15% in più di viscosità dinamica;

- peso molecolare più di 10 volte superiore.

Inoltre, queste sostanze mostrano cambiamenti comportamentali dei parametri fisici con la temperatura non lineari generalmente più ripidi. Questo fatto spesso sottovalutato deve essere attentamente considerato quando si progettano scambiatori di calore ed includere correzioni dei calcoli termici. Sono necessari metodi avanzati di calcolo della superficie di scambio termico con integrazione graduale del carico termico lungo la superficie dello scambiatore con le proprietà dei fluidi locali ed il coefficiente di scambio termico. Le peggiori proprietà di trasporto della sostanza di lavoro possono comportare una necessità multipla dell’area di trasferimento del calore a una data potenza, maggiori perdite di pressione, maggiore rischio di sporcamento degli scambiatori di calore a causa delle velocità inferiori, ecc. La selezione del materiale può essere influenzata in misura considerevole dagli ioni di cloruro, gli scambiatori sono soggetti alla valutazione di conformità per sostanze pericolose, che non è necessaria in caso d´utilizzo dell’acqua come fluido di lavoro.

Tutti questi aspetti giustificano, se non direttamente richiedono, un approccio individuale alla progettazione degli scambiatori di calore per applicazioni con oli termici ed altri prodotti chimici di proprietà uniche. Capitoli separati sono miscele multicomponenti e miscele d´esatta composizione sconosciuta. Gli scambiatori di calore SECESPOL sono testati e verificati dal mercato nei vari settori applicativi .

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