Confronto di cicli Rankine a vapore e cicli ORC per produzione di energia elettrica tramite recupero termico in impianti di produzione del vetro

The present paper evaluates the potential of thermal recovery existing in the glass industry, in particular is evaluated the possibility of exploit the thermal energy exiting from the melting furnace.In the first analysis is briefly described the glass production process and the energy consumption of the entire industrial sector.Subsequently is analyzed a specific case, characterized by a available thermal power that could be exploitable by the most suitable technologies for the use of thermal waste, in respect of the constraints imposed by the purification system of the flue gases.The analysis shows that the thermal power contained in the combustible gases allows itself to the possibility of being exploited through a thermodynamic cycle for the production of electricity.The applications studied in this paper are those of the Rankine water vapor cycle and more innovative Rankine organic fluid (ORC) cycles.For the ORC cycles, it was decided to develop the thermodynamic analysis for three different organic fluids (toluene, MDM, cyclopentane) in sub-critical and supercritical order.After a thermodynamic comparison a rough economic analysis is performed.

Il presente lavoro di tesi valuta le potenzialità di efficientamento energetico esistenti nell’industria del vetro, in particolare si valuta la possibilità di sfruttare l’energia termica uscente dal forno fusorio. In prima analisi si descrive brevemente il processo di produzione del vetro e i consumi energetici dell’intero settore industriale. Successivamente si analizza un caso studio specifico, si caratterizza la potenza termica disponibile e si ricercano le tecnologie più adatte per l’utilizzo del cascame termico in rispetto dei vincoli imposti dal sistema di purificazione dei gas combusti. Dall’analisi si evince che la potenza termica contenuta nei fumi si presta alla possibilità di essere sfruttata attraverso un ciclo termodinamico per la produzione di energia elettrica; le applicazioni studiate in questo elaborato sono quelle del ciclo Rankine a vapore d’acqua e più innovativi cicli Rnakine a fluido organico (ORC). Per i cicli ORC si è scelto di effettuare l’analisi termodinamica per tre diversi fluidi organici (toluene, MDM, ciclopentano) in assetto sub critico e supercritico. Dopo un confronto a livello termodinamico viene effettuata un’analisi economica di massima delle migliori soluzioni individuate.