Efficientamento termico

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Bruciatore rigenerativo
di Felice Lucia

La tecnologia che si va sempre più affermando ai fini dell'efficientamento termico è quella dei bruciatori rigenerativi, che permettono di recuperare l’energia contenuta nei gas esausti da un processo di combustione realizzando un preriscaldamento dell’aria comburente.

Nell’industria del vetro un intervento che produce ingenti risparmi energetici termici consiste nell’ammodernamento del forno fusorio (maggiormente per la produzione del vetro cavo). Simili prassi sono tipiche anche nel settore siderurugico‐metallurgico. L’analizzatore fumi denominato EFSOP è un nuovo sistema dinamico di controllo ed ottimizzazione del processo fusorio utilizzabile nei forni elettrici (EAF). Tale sistema analizza in tempo reale la composizione chimica dei fumi di combustione in uscita dal forno EAF e in retroazione controlla l’iniezione nei bruciatori. È un’applicazione installata frequentemente negli ultimi anni.

L’ossicombustione si applica generalmente nel settore siderurgico e nel vetro. Consiste nell’utilizzare come comburente ossigeno puro anziché aria. Grazie all’eliminazione dell’azoto si riducono le perdite al camino e si raggiungono temperature più elevate della fiamma; ciò consente di ridurre il consumo specifico di metano e di aumentare la capacità produttiva del forno. L’ossigeno liquido veniva in passato prodotto e liquefatto in impianti esterni allo stabilimento e distribuito anche con reti di condutture; nuove tecnologie di separazione dell’ossigeno sul sito permettono una maggior diffusione di questa tecnologia.

Alcuni interventi sono tipici del settore petrolchimico, come la pinch technology che identifica le modalità per la minimizzazione dei consumi energetici di un processo attraverso un’analisi sistematica della rete degli scambiatori di calore che si può predisporre tra le correnti calde e quelle fredde. Essa ha come obiettivo l’ottimizzazione di reti complesse di scambiatori, effettuata al fine di individuare potenziali interventi di recupero termico riducendo il fuel consumato.

Gli interventi di ricompressione meccanica del vapore, prevalentemente realizzati nel settore alimentare, consentono di aumentare l’efficienza e la capacità evaporativa di un impianto evaporatore/concentratore mediante la riqualificazione termodinamica del vapore acqueo attraverso la compressione meccanica del vapore. Si possono ottenere notevoli riduzioni dei consumi di gas naturale a fronte di un incremento minimo di consumo elettrico dovuto ai compressori; tali interventi vanno nella linea dell’elettrificazione dei consumi e quindi beneficiano dell’aumento di efficienza del parco di generazione elettrica.

La sostituzione di bruciatori tradizionali con bruciatori rigenerativi basata sul recupero del calore dei fumi prodotti dalla combustione, è invece un intervento trasversale che si ritrova in più settori industriali quali siderurgico, alimentare, ceramico, cemento, meccanica e vetro. I bruciatori contengono al proprio interno lo scambiatore di recupero e sono adatti quando è richiesto il mantenimento della temperatura del materiale su ampie superfici, permettendo di applicare il recupero dove prima non era possibile.

L’intervento tipico nelle cartiere è il revamping della macchina continua. Sono numerosi gli interventi possibili nel ciclo di produzione della carta: installazione di una più efficiente cappa di raccolta delle fumane, utilizzate per il preriscaldamento delle acque per la preparazione impasti; efficientamento dell’impianto di pressatura meccanica per l’eliminazione dell’acqua dalla carta in formazione, consentendo così di ridurre il consumo di vapore necessario per l’essicazione; il rifacimento dell’impianto di vuoto; ristrutturazione della sezione “testa di macchina” con l’impiego di macchine di recente costruzione, progettate ed equipaggiate per ottenere un grado di maggiore efficacia nella rimozione dei contaminanti contenuti nell’impasto; sostituzione dei quadri di controllo con macchinari a controllo numerico (PLC); efficientamento degli essiccatori e un più spinto recupero delle condense; ottimizzazione della fase di formatura del foglio di carta, in modo da portare la carta con un grado di secco maggiore alla fase successiva di pressatura.

Un intervento ben noto che nel settore siderurgico consente solitamente di raggiungere un notevole risparmio in termini di gas naturale è il sistema della colata e laminazione continua. Passando dal sistema di carica a freddo, il quale prevede una fase di stazionamento delle billette, al sistema di alimentazione in continuo o a carica a caldo, si evita la fase di raffreddamento dei semilavorati utilizzata per i controlli di qualità e per organizzazione logistica delle lavorazioni, tagliando anche il successivo consumo di gas naturale nel forno di preriscaldo prima della fase di laminazione.

Negli impianti che utilizzano vapore come fluido vettore nelle varie macchine, un’area tecnologica di interesse è quella della gestione delle condense, sia per lo scarico che per la ricompressione delle stesse. Interventi di questo tipo si stanno diffondendo anche nelle lavanderie industriali con l’istallazione di scaricatori di condensa ad elevata efficienzain sostituzione di quelli tradizionali di tipo meccanico a scarico intermittente. Si tratta di tecnologie ben note nei grandi impianti chimici e che trovano applicazione anche in settori con macchine di taglie inferiori e con operazioni discontinue.

fonte: ENEA, "RAPPORTO ANNUALE EFFICIENZA ENERGETICA 2012", dicembre 2013