Turbina a gas

La turbina a gas è alimentata a gas naturale; è composta da un compressore a 15 stadi, da una camera di combustione anulare –con tecnologia Dry Low NOx (versione VeLoNOX)- in cui il metano viene bruciato con elevato apporto di aria per ottenere un gas di scarico a circa 570 °C che viene inviato in una turbina a 4 stadi di espansione alla quale è collegato il generatore elettrico

 

Compressore:

l’elevato numero di stadi di compressione è dovuto al basso salto entalpico realizzabile in un singolo stadio. Le palette di un compressore, infatti, formano dei canali divergenti che rallentano il flusso di aria (in termini di velocità relativa, w2 < w1) provocandone l’aumento della pressione (P2 > P1). Se la differenza di pressione dovesse risultare troppo elevata, si potrebbe verificare un distacco di vena in corrispondenza dello strato limite fluidodinamico esistente sulla superficie della paletta causando lo stallo del canale palettato. Lo stallo potrebbe facilmente propagarsi alle schiere di palette precedenti causando il pompaggio del compressore. Per evitare tale rischio, l’intero salto di pressione è suddiviso su più stadi di compressione, ognuno dei quali produce un salto di pressione limitato.

Combustore anulare DLN:

la maggior parte degli NOx prodotti in camera di combustione sono dovuti all’elevata temperatura di fiamma. Onde limitare le emissioni si adottano combustori Dry Low-NOx (versione VeLoNOX) che limitano tale temperatura ricorrendo ad una combustione povera di combustibile. Il gas e l’aria premiscelati entrano in camera di combustione e vengono rallentati per permettere l’instaurarsi di un fronte di fiamma stabile. La velocità deve essere comunque superiore a quella di propagazione del fronte di fiamma onde evitare il fenomeno del flashback. Una volta assicurata una temperatura di fiamma tale da limitare la produzione di NOx, si provvede ad alimentare l’aria secondaria (o di diluizione) per raggiungere la combustione completa del combustibile.

Turbina:

i gas combusti attraversano il primo stadio statorico della turbina a gas costituito da palette con sistema di raffreddamento a film. I materiali di cui sono costituite le palette non possono sopportare la temperatura dei gas in uscita dal combustore (1200÷1300 °C), di conseguenza si provvede a raffreddare la loro superficie creando una “barriera termica” costituita dall’aria compressa spillata dal compressore ad una pressione sufficiente e fatta uscire a velocità opportuna da piccoli fori realizzati sulla parete della paletta. Un’ulteriore protezione dalle elevate temperature è realizzata dal rivestimento ceramico delle palette (TBC: Thermal Barrier Coating). I canali convergenti formati dalle palette rotoriche accelerano il flusso di gas (velocità relativa w2 > w1), ne riducono di conseguenza la pressione e lo deviano. La velocità assoluta del flusso diminuisce e l’energia cinetica viene convertita in energia meccanica che mette in rotazione la macchina trascinando il compressore e l’alternatore.