Il Processo

La Centrale Termoelettrica è autorizzata all’esercizio per una potenza pari a 365 MWt e opera attraverso un ciclo combinato cogenerativo alimentato da gas naturale con utilizzo di vapore per la produzione di energia elettrica e cessione di vapore per usi di processo.

Dal punto di vista funzionale il ciclo combinato trasforma l’energia termica del gas naturale in energia meccanica utilizzando due cicli termici a cascata. Nel primo ciclo l’energia meccanica è ottenuta dalla turbina a gas, grazie all’espansione di gas caldi provenienti dalla combustione del gas naturale. Nel secondo ciclo l’energia meccanica è ottenuta da una turbina a vapore alimentata dal vapore prodotto dalla caldaia a recupero termico che utilizza come fonte di calore i fumi uscenti dall’unità turbogas. Il ciclo combinato e la cogenerazione consentono un elevato sfruttamento dell’energia del combustibile e quindi un elevato rendimento energetico complessivo rispetto ai sistemi termoelettrici tradizionali.

Lo schema dell’impianto è quello classico di un ciclo combinato a cogenerazione con la particolarità che il gruppo di generazione, costituito da turbina a gas, alternatore e turbina a vapore, è disposto sullo stesso asse.

La centrale produce energia elettrica e vapore tecnologico, conferiti rispettivamente alla Rete Elettrica Nazionale (GRTN) e alla Raffineria di Milazzo, adiacente alla centrale stessa.

Un aspetto particolarmente importante da un punto di vista ambientale è la presenza di un dissalatore che provvede alla produzione di acqua industriale utilizzando l’acqua di mare.

Schema semplificato

Lo schema di impianto della centrale è costituito dalle seguenti sezioni impiantistiche:

Alimentazione gas naturale. Il gas naturale utilizzato ha una composizione media in metano pari a circa l'80% del totale. La Centrale termoelettrica è direttamente collegata al gasdotto e la sezione comprende i sistemi di misura e filtrazione. L'alimentazione del gas naturale alla turbina a gas è diretta senza stoccaggi intermedi.

Gruppo di generazione, composto da un sistema di filtrazione dell’area comburente, una turbina a gas, una caldaia a recupero termico, una turbina a vapore e un generatore elettrico. Il gruppo turbogas è costituito da un compressore assiale dell’aria comburente in ingresso, un sistema di combustione DLN e dalla turbina a gas vera e propria. La turbina a gas, la turbina a vapore e il generatore elettrico sono disposti su un unico asse. Il sistema di combustione è del tipo DLN (Dry Low NOx) che permette un' ottimizzazione della combustione, riducendo così la formazione di NOx e CO. La caldaia a recupero produce vapore a tre livelli di pressione utilizzando i gas combusti in uscita dalla turbina a gas, alla temperatura di circa 550 °C. Questi gas combusti sono infine scaricati all' atmosfera mediante un camino alto circa 40 metri, su cui è installata la sonda di prelievo del campione di gas per l' analisi in continuo dei fumi stessi. Le concentrazioni nei fumi di NOx ,CO e O2 sono registrate in continuo, è misurata la loro temperatura e calcolata indirettamente la portata in uscita; il sistema è completo di sottosistemi di campionamento, di condizionamento, di analisi e misura, di calibrazione, di controllo e di monitoraggio. Inoltre, la caldaia è provvista, nella sua parte iniziale, di un proprio camino di by-pass, che ha la funzione di scaricare i fumi provenienti dalla turbina a gas durante il transitorio intercorrente tra un blocco caldaia ed il conseguente arresto del turbogas. La caldaia è anche fornita di un sistema autonomo di combustione, che può operare unicamente con gas naturale, e di un ventilatore per l' immissione d' aria e può quindi, in emergenza, operare autonomamente (sistema fresh-air) o in supporto/integrazione ai gas scaricati dalla turbina a gas (sistema post-combustione). Il vapore prodotto è inviato alla turbina a vapore, la quale è provvista di estrazioni parziali di vapore da conferire alla Raffineria di Milazzo e all'impianto di dissalazione. Il vapore rimanente viene condensato mediante un condensatore raffreddato con acqua di mare e quindi riprende il ciclo tornando nella caldaia a recupero per la vaporizzazione.

Impianto di alimentazione acqua mare composta da un'opera di presa, da un sistema di pompe di rilancio, dalle tubazioni, apparecchiature e strumentazioni necessarie per l'approvvigionamento l’utilizzazione e lo scarico finale sempre in mare. Questa acqua è utilizzata quale raffreddamento al condensatore della turbina a vapore, per il raffreddamento in circuito chiuso delle apparecchiature ausiliarie del processo e al dissalatore, per ottenere acqua industriale utilizzabile nel processo (produzione vapore, antincendio, servizi di centrale, ecc.). La portata di acqua prelevata dal mare è variabile, in quanto dipendente sia dalle modalità di funzionamento dell’impianto che dalla temperatura dell’acqua di mare in ingresso. Lo scarico a mare è ubicato nei pressi della foce del torrente Corriolo, in area adiacente al pontile della Raffineria di Milazzo e termina con un diffusore, provvisto di tre bocche di uscita, posto a 200 metri dalla costa su un fondale profondo 7 metri.

Impianto di demineralizzazione, utilizzato per la produzione di acqua demineralizzata da utilizzare nella produzione di vapore. È inoltre presente una sezione di rimineralizzazione dell’acqua industriale per ottenere l’acqua utilizzata per le utilities di centrale.

Servizi ausiliari, che comprendono: il sistema di raffreddamento a circuito chiuso delle apparecchiature ausiliarie di processo, la sezione di produzione e distribuzione dell' aria compressa utilizzata per servizi industriali, gli strumenti e gli impianti antincendio.

 

Dissalazione acqua di mare

L’acqua mare, dissalata nell’impianto di dissalazione della Centrale Termoelettrica, viene utilizzata per la produzione di acqua industriale, acqua demineralizzata, successivamente utilizzata per la produzione di vapore tecnologico, e acqua dei servizi.

Il processo di dissalazione avviene facendo evaporare l’acqua di mare e condensando il vapore ottenuto. Pertanto il principio base dell’impianto consiste nella distillazione per evaporazione, in modo da ottenere un prodotto, il Distillato, costituito da acqua con percentuale di sali estremamente bassa e quindi utilizzabile per qualsiasi uso industriale.

L’impianto installato è del tipo a "multiplo effetto", composto da 11 stadi in serie, di cui il primo è costituito da uno scambiatore di riscaldamento che utilizza il vapore quale fluido motore per tutto il processo successivo, e da un condensatore finale utilizzante l’acqua mare in ingresso quale refrigerante.

In questo caso, per diminuire l’energia necessaria alla dissalazione, il processo di distillazione avviene a pressione inferiore a quella atmosferica (sotto vuoto): ciò permette di utilizzare temperature di esercizio inferiori a quelle necessarie all' evaporazione atmosferica (100 °C) con diminuzione dell’apporto energetico necessario.

Di seguito è riportato lo schema dell’impianto di dissalazione, costituito da quattro stadi.

Nel primo stadio, il vapore di riscaldamento in ingresso, proveniente dalla turbina a vapore, trasferisce il suo calore all’acqua di mare in alimentazione e ne vaporizza una parte. Il vapore così ottenuto nel primo stadio passa nello scambiatore del secondo stadio, dove si condensa a contatto con l’acqua di mare in ingresso allo stesso stadio, vaporizzandone una parte.Il vapore prodotto nel secondo stadio è quindi utilizzato come fluido di riscaldamento nello scambiatore del terzo stadio e così via fino all’ultimo stadio,dove il vapore prodotto viene condensato completamente nello scambiatore finale.

Riassumendo, molto semplicemente, l’acqua mare di alimentazione ai vari stadi è inizialmente utilizzata come fluido refrigerante nello scambiatore per la condensazione finale e successivamente è spruzzata sopra gli scambiatori di calore dei singoli stadi: una parte vaporizza, formando il vapore che sarà condensato nello stadio successivo e che rappresenta il Distillato, mentre la rimanente acqua di mare, concentrata di sali, rappresenta la Salamoia. Distillato e Salamoia sono infine estratti con pompe: il Distillato (acqua industriale) è inviato al serbatoio di stoccaggio per il successivo utilizzo nell’impianto, mentre la Salamoia confluisce con i reflui industriali del processo e quindi è scaricata a mare. La temperatura degli stadi è decrescente dal primo stadio fino all’ultimo e l’evaporazione avviene a pressione inferiore a quella atmosferica con temperature inferiori a 65 °C. Per poter mantenere il grado di vuoto desiderato all’interno dei vari stadi è installato un sistema di sfiato costituito da eiettori a getto di vapore, in grado di rimuovere i gas incondensabili prodotti dalla degasazione dell’acqua in alimentazione. Per migliorare l’efficienza del processo ed evitare incrostazioni sulle apparecchiature, si utilizza un sistema di trattamento dell’acqua stessa costituito essenzialmundefinedente da agenti antincrostanti e antischiumanti.