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Progetto didattico
Studio tecno-economico dell’applicazione della cogenerazione ad un cementificio
SUPSI Image Focus
Le turbine a gas hanno il vantaggio di avere bassi costi operativi ed elevata affidabilità. Oltre a produrre elettricità, il flusso di calore di scarico di alta qualità che esce dalla turbina può essere utilizzato in altri processi, rendendo la turbina a gas un sistema perfetto per la cogenerazione di calore ed energia (CHP). In questo lavoro è stata studiata l'implementazione di una turbina a gas per la cogenerazione in un cementificio.
AbstractLa produzione di clinker, componente base del cemento, richiede circa 3700 kJ/kgcl di energia termica e 411 kJ/kgcl di elettricità. Ogni anno, un impianto con una capacità produttiva di 3,3 Mta fabbisogna di circa 47 MWe e 428 MWth. Dato che i cementifici lavorano con un circuito d'aria quasi chiuso, l'aria di scarico della turbina non può essere iniettata direttamente nel sistema per ridurre il consumo termico. L'unica fonte che è stata individuata in questo studio per il recupero del calore è il preriscaldamento dell'aria primaria. Questo preriscaldamento, fatto con il gas di scarico della turbina, consentirebbe di risparmiare fino a 3 MW di combustibile all'anno per un impianto con una capacità di 3,3 Mta. Nelle condizioni in cui il prezzo dell'elettricità sia sufficientemente alto e il prezzo del gas sia sufficientemente basso, questa configurazione è redditizia e permetterebbe di risparmiare fino a diversi milioni di euro all'anno.
ConclusioneL'obiettivo di questo studio era verificare se la cogenerazione con una turbina a gas potesse essere implementata nell'industria del cemento. Ipotizzando che l'aria primaria possa essere effettivamente preriscaldata, questo è stato conisderato come il punto di ingresso dell’energia di recupero ottenuta dai gas caldi scaricati dalla turbina a gas.
I risultati mostrano che, con una linea di forni da 10000 TPD, è possibile risparmiare 2,4 MW di combustibile immesso nel forno aumentando la temperatura dell'aria primaria da 50°C a 335°C.
Il principale svantaggio è che, poiché non viene utilizzato tutto messo a disposizione allo scarico della turbina a gas, il consumo termico complessivo dell'impianto aumenta, così come la produzione locale di CO2. Ma se si guarda a livello nazionale, per alcuni paesi, grazie allo specifico mix energetico, le emissioni globali potrebbero anche essere ridotte.