08-07-2024 - Education - Combined cycles [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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[ENGLISH]
08-07-2024 - Education - Combined cycles [EN]-[IT]
With this post I would like to provide some brief information regarding the technical topic mentioned in question
The context in which we operate is that of energy machines.
(code notes: 560-360)

Combined cycles
combined cycles represent an advanced technology in the energy sector, designed to maximize efficiency and reduce environmental impact in the production of electricity and thermal energy.

Combined cycles - topper and bottoming
In the most widespread variant, the combined cycles consist of a gas topping cycle that operates at high temperatures and a steam bottoming cycle

This type of configuration is common in combined cycles, where the topping cycle uses hot gases at high temperatures to generate power and the bottoming cycle uses steam or other working fluids to further exploit the residual heat of the topping cycle, improving the overall efficiency of the system.
The gas turbine group is called a topper plant, the steam group is called bottoming.
In this way the heat is no longer discharged at the turbine outlet temperature,
but partly at the exit temperature of the gases from the HRSG and partly at the temperature of
condensation of the steam cycle, increasing the temperature difference and therefore efficiency.

Cycle variants - regeneration
The regeneration of a gas turbine system consists of inserting a heat exchanger between the combustor and the turbine that is capable of extracting heat from the turbine's exhaust gases
NOTE: Regeneration thus allows us to recover part of the residual heat from the turbine exhaust gases to heat the air entering the compressor. In this way, the amount of work required from the compressor is reduced and the overall efficiency of the gas turbine cycle improves.

Cycle variants - interrefrigerated compression
In the case of intercooled compression, the net work of the system increases although lower overall compression ratios are achieved

post-combustion - efficiency
In the case of post-combustion/recombustion of a gas turbine plant, the cycle efficiency increases

recombustion - advantage not achievable
An advantage that cannot be achieved with a gas turbine cycle with recombustion is that of having a better use of the sucked air by binding it to the fuel with a lower overall excess.

Conclusions
The combined gas-steam cycle is currently the best technology for production in electric energy.

Request
Have you ever heard of combined cycles?

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[ITALIAN]
08-07-2024 - Education - Cicli combinati [EN]-[IT]
Con questo post vorrei fornire alcune brevi nozioni a riguardo dell’argomento tecnico citato in oggetto
Il contesto in cui operiamo è quello delle macchine energetiche.
(code notes: 560-360)

Cicli combinati
i cicli combinati rappresentano una tecnologia avanzata nel settore energetico, progettata per massimizzare l'efficienza e ridurre l'impatto ambientale nella produzione di energia elettrica e termica.

Cicli combinati - topper e bottoming
Nella variante più diffusa i cicli combinati sono costituiti da un ciclo topping a gas che opera a temperature elevate e da un ciclo bottoming a vapore

Questo tipo di configurazione è comune nei cicli combinati, dove il ciclo topping utilizza gas caldi a temperature elevate per generare energia e il ciclo bottoming utilizza vapore o altri fluidi di lavoro per sfruttare ulteriormente il calore residuo del ciclo topping, migliorando l'efficienza complessiva del sistema.
Il gruppo turbogas è detto impianto topper, il gruppo vapore è detto bottoming.
In questo modo il calore viene scaricato non più alla temperatura di uscita della turbina,
ma in parte alla temperatura di uscita dei gas dall’HRSG e in parte alla temperatura di
condensazione del ciclo a vapore, aumentando il salto termico e quindi l’efficienza.

Varianti di ciclo - rigenerazione
La rigenerazione di un impianto turbogas consiste nell'inserimento tra combustore e turbina di uno scambiatore di calore che sia capace di prelevare calore dai gas di scarico della turbina
NOTA: La rigenerazione permette così di recuperare parte del calore residuo dai gas di scarico della turbina per riscaldare l'aria che entra nel compressore. In questo modo viene ridotta la quantità di lavoro richiesta al compressore e migliora l'efficienza complessiva del ciclo turbogas.

Varianti di ciclo - compressione interrefrigerata
Nel caso di compressione interrefrigerata aumenta il lavoro netto dell'impianto sebbene si raggiungano rapporti di compressione complessivi inferiori

post-combustione - rendimento
Nel caso di post-combustione/ricombustione di un impianto turbogas il rendimento del ciclo aumenta

ricombustione - vantaggio non conseguibile
Un vantaggio non conseguibile con un ciclo turbogas con ricombustione è quello di avere un migliore utilizzo dell'aria aspirata legandola al combustibile con un eccesso globale minore.

Conclusioni
Il ciclo combinato gas-vapore è attualmente la migliore tecnologia per la produzione in energia elettrica.

Domanda
Avete mai sentito parlare di cicli combinati?