Tecnologie efficienti ed esempi per la realizzazione di ... novembre/Sistemi... · Efficienza...

Tecnologieefficientiedesempiperla

realizzazionedidiagnosienergetiche

1CorsoEnergyManagerMilano- 24novembre2017

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Premessa• Ilvaporeèunodeivettoripiùutilizzatipertrasportareenergia;• Produrrevaporeèeconomicoeefficientedalpuntodivistaenergetico;• Puòessereprodottoaaltapressione.Piùaltalapressionemaggioreèla

temperatura;• Larelazionedirettatralapressioneelatemperaturadelvaporesaturopermettedi

controllarefacilmentelaquantitàdienergiarichiestadalprocesso;• Ilvaporetrasferiscefacilmenteilsuocontenutotermicoalprocesso;• Ilvaporeèsterileeinalcuniprocessièusatodirettamente;• Imoderniimpiantiavaporesonofacilidagestire;• Imodernigeneratoridivaporesonocompattieefficienti;• Ilvaporepuòessereprodottoutilizzandounampiavarietàdicombustibili;• Gliattualisistemidirecuperodelcalorepossonoabbattereicostidovutiagli

spurghi,alrecuperocondensa……..assicurandoun’altaefficienzad’impianto;• ……………………………………………………………

EfficienzaEnergeticanegliImpiantiVapore


Quantocostaprodurrevapore


Portatavapore 10.000 kg/hpressionevapore 12 bartemperaturavapore 188 °Centalpiavapore 2783 kJ/kgTemperaturaritornocondensa 70 °CEntalpiadellacondensa 293,07 kJ/kgpercentualerecuperocondensa 60 %Entalpiaacquadialimento 83,91 kJ/kgRendimentodicombustione 0,9PCIcombustibile 34450 kJ/Sm3Costodelcombustibile 0,4 €/Sm3Costoproduzionevapore 332,0 €/horefunzionamento 7500 h/annoSpesaannualeproduzionevapore 2.490.173 €/anno

Portatavapore 10.000 kg/hpressionevapore 12 bartemperaturavapore 188 °Centalpiavapore 2783 kJ/kgTemperaturaritornocondensa 70 °CEntalpiadellacondensa 293,07 kJ/kgpercentualerecuperocondensa 60 %Entalpiaacquadialimento 83,91 kJ/kgRendimentodicombustione 0,91PCIcombustibile 34450 kJ/Sm3Costodelcombustibile 0,4 €/Sm3Costoproduzionevapore 328,4 €/horefunzionamento 7500 h/annoSpesaannualeproduzionevapore 2.462.809 €/anno


Indice• CentraleTermica

1. Minimizzarel’eccessod’aria2. Pulirelesuperficidiscambiodelgeneratore3. Istallaredispositiviperilrecuperodicalore4. Istallareunsistemaautomaticodispurgo5. Recuperareenergiadaglispurghi6. Migliorareiltrattamentodell’acquaperminimizzareglispurghi7. Aggiungereunaccumulatoredivapore8. Ottimizzareilfunzionamentodeldeareatore9. Utilizzarecombustibilialternativi10. Ridurreleperditedovuteperattaccaestaccadelboiler11. Utilizzarevariatoridivelocitàperiventilatoriepompe12. Riparareomigliorarelacoibentazionedelboiler13. UtilizzarebruciatoriabassaemissionediNox



Indice• Retedidistribuzionedelvapore

14. Riparareleperditedivapore15. Ridurregliscarichidivapore16. Assicurarsicheletubazionisianocoibentate17. Realizzareunaefficacegestionedeicondensini18. Distaccareletubazioninonutilizzate19. Utilizzareturbineacontropressioneinvecechevalvoledilaminazione20. Drenarelacondensadallaretedidistribuzione21. Verificareildimensionamentodelletubazioni22. Verificareilnumeroelalocalizzazionedeicondensini

• Utilizzodelvapore23. Eliminareoridurrelaquantitàdivaporeutilizzatodalprocesso24. Utilizzareilvaporeallapiùbassapressionepossibile25. Recuperarelamassimaquantitàpossibiledicondensa26. Recuperarelacondensaallapiùaltatemperaturapossibile



Schemaimpiantoavapore




CentraleTermica


Unpo’distoria........


E’nelXVIIIsecolocheilvaporecominciaadessereimpiegatocomevettoreenergetico

Lacaldaiaeraalloraunrecipientemetallico,disolitocilindricopostosuunafiammaesterna acarbonella

IlpassaggioallafiammainternaavvieneconlacaldaiaCornovaglia(nomederivantedall’omonimaregioneinglese),lacuistrutturaèsimileaimoderniscaldabagnodomestici


Unpo’distoria…….EfficienzaEnergeticanegliImpiantiVapore

TralafinedelXVIIIel'iniziodelXIXsecolo,l'esigenzadell'aumentodellasuperficiediscambiodeterminòilpassaggioasistemiatubidifumo checonsentivanounmigliorecontrollodelmotoconvettivodelmediovolumed'acqua nellelocomotiveavapore.Ilprincipaleproblemaeracheinsovraccaricotendevaadesplodere perleelevatepressionichesiraggiungevanonell'acqua.

Nel1867Babcock eWilcoxsuperaronoilproblema:all'internodeitubivenivafattacircolarel'acquadavaporizzare:migliorailcoefficientediscambiotermicoeaumentasuperficidiscambiopoichélacircolazionedelliquidopotevaavvenireaparitàdiperditadicaricoinpiùtubipiùpiccoliepiùtortuosi.Ulteriorivantaggi:Minorerapportovolumepotenza;avviamentomoltopiùrapidoperviadellapresenzadimenoliquido;dimensioniminoridellepartiapressione,chevenivanocosìadavereminorispessori(daquiilnomenonesplodente).


Unpo’distoria……..EfficienzaEnergeticanegliImpiantiVapore

Venneroquindisviluppatiigeneratoriacircolazioneforzata ilcuiprimogrossorappresentantefuilLaMont,tecnologiaoggiimprescindibileeuniversale.

L'evoluzionedeigeneratorifuquindilegatafinoallametàdelXXsecoloall'evoluzionedeicombustibilifossili.

Latransizioneaicombustibililiquidicomportòlosviluppodellatecnologiadell'iniezioneeilpassaggioalloscambioperirraggiamentochecaratterizzaicombustoricontemporanei.

Losfruttamentopacificodell'energianuclearehacomportatounariprogettazionespecificadelgeneratoreeunenormeimpulsoalsuocontrollo:nelreattorenucleareadacquabollentefunzionadirettamentecolcircuitoprimario,mentrenelreattorenucleareadacquapressurizzata,enelreattorenuclearealpiombo colsecondariooterziario.

Infinelatecnologiadelsolaretermodinamico rendeaccessibileoggilagenerazionedivaporeanchesuscalainferiore,oltreall'impiegopersempliceriscaldamento.


1. Minimizzarel’eccessod’ariadicombustione

Uncombustionecorrettarichiedediimmettereincameradicombustioneunaquantitàdiariachecontengaabbastanzaossigenoperossidaretuttoilcombustibilemanondipiùalfineperminimizzareleperditedienergia.

Tipicamenteneigeneratori,laportatadicombustibileècontrollatadallapressionedelcorpocilindrico.Selapressionedivaporediminuisceilregolatorediflussodelcombustibilefaràinmododaaumentarelaportatadicombustibilealgeneratorecosìdaprodurrepiùvapore,riportandolapressionedelvaporealvaloredisetpoint.Alcontrarioselapressioneaumentailregolatoreridurràlaportatadicombustibilecosìdaridurrelaproduzionedivapore.

Poichélaportatadicombustibilecambiainfunzionedellarichiestadivaporeanchelaportatad’ariadeveadeguarsiinmododamanteneresempreunacombustionecorretta

Cisonoduemodalitàprincipaliperilcontrollodellacombustione:• Controllodiposizione• Regolatoreautomaticodell’ossigeno




• Controllodiposizione

Ilcontrollodelflussod’ariadicombustioneèrealizzatocollegandomeccanicamenteildispositivodicontrollodellaserrandadiimmissionedell’aria(alventilatore)aldispositivodicontrollodelflussodicarburante.

Questamodalitàdicontrollononincludenessunamisuraattivadell’ossigenoedelcombustibile.

Lemisurediossigenoecombustibilesonoeffettuatesoltantoperiodicamentepertararel’aperturadellaserrandainfunzionedelflussodicombustibile.




• Regolatoreautomaticodell’ossigeno

Ilflussodell’ariadicombustioneèregolatoinconsiderazionedell’aperturadellavalvoladiimmissionedelcombustibile(piùomenocombustibilerichiestodalprocesso)edelquantitativodiossigenopresenteneigasdiscaricoalcamino.

Ilcontenutodiossigenoneigasdiscaricoèmisuratoincontinuoequestopermetteunaregolazionepiùpuntualedell’eccessod’ariacosìdaminimizzarnelaquantità.

Inmolteistallazioniquestomeccanismodicontrolloèaccoppiatoconuninvertersulventilatorediimmissionedell’ariacheportaadunaddizionalerisparmiodienergiaelettrica





• Perilcalcolodelleperditedovuteall’eccessodiariavienespessoutilizzatalaformuladiHassenstein

• dove:Ks :coefficientediHassensteintf :temperaturafumita :temperaturaariaCO2 %:percentualedianidridecarbonica

λfumi=Ks x("#$"%)'()%




λstack =𝑘𝑠 ((𝑡𝑠−𝑡𝑎))/(𝐶𝑂2%)

case1 case2Portatadivapore 20 t/h 20 t/hPressionefinaledelvapore 8,5 Mpa 8,5 MpaEntalpiadelvaporesaturo 2770 kJ/kg 2770 kJ/kgTemperaturaritornocondensa 70 °C 70 °CEntalpiadellacondensa 293 kJ/kg 293 kJ/kgPotenzaerogata 13761 kW 13761 kW

Temperaturafumialcamino(misurata) 200 °C 200 °CTemperaturaaria(misurata) 30 °C 30 °CO2 %(misurato) 4,6 % 10 %CO2 %(misurata) 9,2 % 6 %

8,7 % 13,3 %


2. Pulirelesuperficidiscambiodelgeneratore

Lesuperficidiscambiotermicosisporcanoduranteilfunzionamento.

Superficidiscambiosporcheimplicanounaresistenzatermicaaddizionalealtrasferimentodell’energiadaifumidicombustioneall’acquadaevaporare;l’effettoprincipalesiconcretizzainunapiùaltatemperaturadeifumichefuoriesconoalcamino.

Piùaltalatemperaturadeifumialcaminopiùbassal’efficienzaglobaledelgeneratore,poichéunasignificativaquotadienergiaassociataagasdiscaricovienepersa.

Percuiènecessariopredisporreproceduredimanutenzioneche,periodicamente,puliscanolesuperficiediscambiodelgeneratore.



2. PulirelesuperficidiscambiodelgeneratoreL’entitàdello«sporcamento»dellesuperficidiscambiolatofumidipendedaltipodicombustibile.Percombustibiligassosipuòesseretrascurabileoinesistente mapercombustibililiquidiosolidipuòessereconsiderevole(polveriefuligginesiattaccanoinfattiaitubidelgeneratore).

Lo«sporco»vienerimossoconl’utilizzodiopportune«soffianti»chesonolanceconugellicheutilizzanovaporeadaltapressioneoariacompressaperfrantumarelafuliggineformatasisuitubi.

IGeneratoriindustrialihannoimpostataunatempisticadipuliziaperlevariesezionilatofumidelloscambiatore.E’moltoimportantechequestosistemadipuliziafunzionicorrettamente.

Unindicatoredirettodello«sporcamento»deitubilatofumièlatemperaturadeglistessialcaminoeilsuoandamentochefornisceprezioseinformazionisull’effettivaperformancedelsistemadisoffiaggio.




Lo«sporcamento»deitubilatoacquaècostituitodaincrostazionisullasuperficiedeitubi.

Taliincrostazioniportanoadunaumentodellaresistenzaalloscambiotermicooltreadunaumentodellatemperaturadeitubiconconseguenterotturadeglistessi;hannopertantounimpattodirettosullafunzionalitàeaffidabilitàdelgeneratoreesullaefficienzatotale.

Lo«sporcamento»latoacquaècontrollatoattraversol’analisidellacomposizionechimicadell’acquadelgeneratoreedèunafunzionedirettadellapressionedelgeneratore,dellaqualitàdell’acquadialimentoedelnumerodeglispurghi.

Leincrostazionivengonorimosseperviachimicaomeccanicaquandoilboilerèspentoe,solitamente,durantelafermataannuale





λstack =𝑘𝑠 ((𝑡𝑠−𝑡𝑎))/(𝐶𝑂2%)

case1 case2Portatadivapore 20 t/h 20 t/hPressionefinaledelvapore 8,5 Mpa 8,5 MpaEntalpiadelvaporesaturo 2770 kJ/kg 2770 kJ/kgTemperaturaritornocondensa 70 °C 70 °CEntalpiadellacondensa 293 kJ/kg 293 kJ/kgPotenzaerogata 13761 kW 13761 kW

Temperaturafumialcamino(misurata) 180 °C 250 °CTemperaturaaria(misurata) 30 °C 30 °CO2 %(misurato) 4,6 % 4,6 %CO2 %(misurata) 9,2 % 9,2 %

7,7 % 11,2 %


3. Istallaredispositiviperilrecuperodicalore

Cisono3 tipiprincipalidirecuperatoredicaloredaigasdiscaricodiungeneratoredivaporeindustriale:

• Economizzatoriperilpreriscaldodell’acquadialimento

• Preriscaldatoriariadicombustione

• Economizzatoriperilpreriscaldodellacondensa




Iltipodirecuperatoredicalorechepuòesseretrovatoinungeneratoreindustrialedipendedalcombustibileutilizzatoedaltipodigeneratore.

Quasituttiigeneratoridivaporeindustrialehannouneconomizzatoresull’acquadialimento.

Moltigeneratorialimentaticoncombustibilesolidoocombustibilemoltoumidohannounpreriscaldodell’ariadicombustione.

Unsignificativonumerodigeneratoriindustrialiegeneratoriperlaproduzionedienergiaelettricahannosial’economizzatorecheilpreriscaldodell’aria.

Generatorichebrucianocombustibilegassosooliquidopossonoavereunrecuperatoreperilpreriscaldodellacondensa,asecondadelleesigenzecomplessivedicalorerichiestedalsistema.




Economizzatoreperilpreriscaldodell’acquadialimento

E’unoscambiatoredicalorechetrasferisceenergiatermicadaigasdiscaricoall’acquadialimentodelgeneratore.

Lostatodell’artedellatecnologiadegliscambiatoridicaloreeimaterialiutilizzatipermettonodiridurrealminimolacadutadipressionelatogasdiscaricoeoperarecondifferenzeditemperaturatalidaminimizzarelasuperficiediscambio.Inoltre,sonocompattienonhannopertantolimitazionedovutialladimensione.

Ancheseilgeneratoredivaporenonèdotatodieconomizzatoredirettamentedallacasacostruttrice,èmoltosempliceistallarlonellacorrentedigasdiscaricochefuoriescealcamino.




PreriscaldoariadicombustioneUnpreriscaldatoredell’ariadicombustionerecuperaenergiadaigasdiscaricochefuoriescanodalcamino.Loscambiotermicoèidenticoaquellocheavvienenell’economizzatoreperilpreriscaldodell’acquadialimento.

Inconseguenzadellanaturadelloscambiotermico,aria-aria,ipreriscaldatoridiariasonodigrandidimensionietipicamentecomportanounelevatacadutadipressione.Lamaggiorpartedeigeneratoriindustrialihannounventilatorepersuperarelacadutadipressioneeevitareunasignificativacontropressioneincameradicombustione.

Ilrisultatonettoèunariduzionedell’usodicombustibile,aparitàdiservizioreso,ediconseguenzaunmiglioramentodell’efficienzadelgeneratore.




PreriscaldoariadicombustioneE’importantechelatemperaturadeigasdiscaricononscendaaldisottodelpuntodirugiada perevitarelacondensazionedelvapor d’acquacontenutoneifumichecombinandosiconlaSO3 formaacidosolforicochepuòcondurrealdeterioramentosiadelloscambiatorechedelgeneratorestessoseimaterialiconcuisonostatirealizzatinontolleranolacondensazionedeigasdiscarico.

Questolimiteditemperaturadipendedalcontenutodizolfonelcombustibile.

Oltreall’acidosolforicoun’ulterioreriduzionedellatemperaturadeigasdiscaricoportaallaformazionediacidocarbonico.Laformazionedell’acidocarbonicononinfluenzaladuratadelgeneratore,poichél’acidocarbonicoèunacidodebolemaconiltempopuòdareluogoaproblemidifunzionalità.




EconomizzatoreacondensazioneEssendoilvapored’acquaunprodottodellacombustioneessoènellostatogassosoefuoriescealcamino.Tuttaviaquestovapored’acquacontieneunasignificativaquantitàdienergiachepuòessererecuperatasesipermettealvapored’acquadicondensare.

Incommerciosonodisponibilidispositivi,specificamenteprogettatiperlacombustionedicombustibilipuliti(gasnaturale,gasmetano,propano,oliocombustibile,…),perrecuperareilcalorelatentedelvapored’acquadaifumidiscarico.

Questidispositivisonoicosiddettieconomizzatoriacondensazione easecondadelcombustibile,possonomigliorarel’efficienzadelgeneratoreanchepiùdel10%.




EconomizzatoreacondensazionePeraverelacondensazionenellacorrentedeigasdiscaricoènecessariochelatemperaturascendaaldisottodelpuntodirugiada.Questoètipicamenteacirca60°Cperlacombustionedelgasnaturaleepiùlatemperaturadiminuiscepiùvapored’acquacondensapermettendounpiùaltorecuperodicalore.

Deveevidenziarsicheilrecuperodienergiadallacondensazionedelvapored’acquadeigasdiscaricoèvantaggiososel’impiantorichiedecaloreabassatemperatura.

Applicazioniindustrialicherichiedonocaloreabassatemperatura,comeindustrieagroalimentari,impiantiavaporesenzarecuperodellecondense(100%acquadialimento),industrietessili,impiantiperilteleriscaldamento,etc.,costituisconoiltargetperglieconomizzatoriacondensazione.



4. Istallareunsistemaautomaticodispurgo

L’acquadialimentodelgeneratore,principalmentecostituitadaacquadireintegroecondensato,deveesseretrattataprimadell’ingressonelgeneratore inquanto:• nell’acquadialimentosonosemprediscioltesostanzechenonsono

solubilinelvaporeelaloroconcentrazioneaumentaduranteilfunzionamentodelgeneratore.

• un’elevataconcentrazionedisostanzeinsolubilipuòprodurreseriinconvenientialgeneratoreduranteilfunzionamentochepossonocomprometternel’integritàecausarnedanneggiamenti.Taliinconvenienticonsistononella:• formazionedischiumacontrasportodiliquidonellaretevapore,• incrostazionedelletubazionilatoacquachepossonodareluogoa

perditeemalfunzionamenti,• presenzadifanghidiscioltinell’acqua,etc…




Ilcontrollodellaconcentrazionedellesostanzedisciolteeprecipitatenelgeneratoreavvieneattraversolo«spurgo»dipartedell’acquadialimento.

Generalmente,l’entitàdellospurgoècontrollataattraversolamisuradellaconducibilitàdell’acquadelgeneratore.

Laconducibilitàeirisultatiditestspecificisull’acquaaiutanoadaggiustarelaportatadeglispurghi.

Inlineagenerale:Piùèaltalaqualitàdell’acquadireintegrodisponibileminoresaràilnumerodispurghirichiesti.

Piùcondensasirecuperaminoresaràilnumerodispurghirichiesti.




Lospurgoècostituitodaliquidosaturoallapressionedelgeneratore.Contienepertantounasignificativaquantitàdienergiatermica.

Poichélospurgoèscaricatodalgeneratorel’energiatermicaassociata(cheèstatafornitaconilcombustibile)èpersa.

Ilrapportotral’energiapersael’energiainingressoalgeneratoreèlaperditadovutaallospurgo.




Utilizzareimisuratoridiportataconvenzionalipermisurarelaportatadeglispurghièdifficileessendolospurgocostituitodaacquasaturacheevaporaallaminimacadutadipressione (lamaggiorpartedeimisuratoridiportataimpongonounacadutadipressionesufficientepercuiilflussorisultacompostodaunafasevaporeeunafaseliquidapertantoimpossibiledamisurare).

Pertanto,alfinedimisurarelospurgosimisuralacomposizionechimicadell’acquadialimentoequelladell’acquanelboiler.




Perstabilirel’entitàdellospurgosiutilizzailrapportotralaconcentrazionedellesostanzeinsolubilinell’acquadialimentoenell’acquadelgeneratore

Laportatadellospurgo(β)comepercentualedellaportatadell’acquadialimentosiottienedallaformulaseguente:

β= 6789:9:;<==7>6?8@76789:9::AB?:;C:=CD<E97

=A7EA?ACFC=C9à:AB?:;C:=CD<E97A7E;?ACFC=C9à;<==7>6?8@7

mspurgo =(HI$H

)mvap

Dovemspurgo èlaportatadellospurgo.




L’energiatermicapersadalgeneratore(Qsp,gen)eleperditedovuteallospurgo(λspurgo)sonocalcolatecomediseguito:

Qsp,gen= 𝑚𝑠𝑝𝑢𝑟𝑔𝑜(ℎ𝑠𝑝𝑢𝑟𝑔𝑜 − ℎ𝑎𝑐𝑞𝑢𝑎𝑎𝑙𝑖𝑚)

λspurgo =(YZ[,]^_

DA7DF`abcA7DF)x100

dovehspurgo ehacquaalim corrispondonorispettivamenteall’entalpiadell’acquadispurgoedell’acquadialimento




EsempioCalcolarelaquantitàdiacquadispurgoelerelativeperditeperungeneratorecheproduce20ton/hdivaporea25baralimentatoagasnaturale.L’acquadialimentoentranelgeneratorea30bare110°C.Leinformazionisono:


Portatavapore 20000 kg/h

Entalpiavaporesaturo25bar 2801 kJ/kg

Entalpiaacquaalimento30bar,110°C 463,5 kJ/kg

Entalpiaspurgo25bar 971,8 kJ/kg

PCIgasnat 34540 kJ/m3

Portatacomb. 1693 m3/hCostocomb 0,5 €/m3

Conducibilità spurgo 2000 μS/cm

Conducibilità acquaalimento 100 μS/cm

Temperaturaacquareintegro 20 °C



Esempio


1053 kg/h

149 kW

0,92 %

mspurgo =𝜷

(𝟏$𝜷)mvapore

Qspurgo,generatore =mspurgo *(hsprugo - hacqua alimento)

λ spurgo =(Qspurgo,generatore𝒎𝒄𝒐𝒎𝒃∗𝑷𝑪𝑰𝒄𝒐𝒎𝒃

)∗ 𝟏𝟎𝟎



Esempio




Inrealtàinunimpiantoindustrialel’acquadialimentoèprimariscaldatainundegasatore oinunriscaldatoreesolodopoinviataalgeneratore.

Percuiinunaprospettivad’impianto,lospurgoèrimpiazzatoconacquadireintegrochesitrovaallecondizioniambientali(enonallecondizionedell’acquadialimento).Pertantolaperditaperspurgoècalcolatacomesegue:

Qsp,impianto= 𝑚𝑠𝑝𝑢𝑟𝑔𝑜(ℎ𝑠𝑝𝑢𝑟𝑔𝑜 − ℎ𝑟𝑒𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑜)

λspurgo =(YZ[,fg[f%_"h

DA7DF`abcA7DF)x100




Sullabasedeidatidell’esercizioprecedentecalcolarelaperditadienergiadeglispurghialivellodisistema(d’impianto)eicostiassociatiataleperdita.Assumerechel’acquadireintegroall’impiantositrovia20°C:

Qsp,impianto= mspurgo(hspurgo − hreintegro)=259,6 kW

λspurgo =(YZ[,fg[f%_"h

gshgtuv'wshgt)x100=1,60%




Inmoltecircostanze,ilcontrollomanualedeglispurghiportaadeccedereconglispurghistessiediconseguenzaaumentanoleperditedienergia.Altrevoltel’entitàdeglispurghièinsufficienteconconseguenzesull’affidabilitàelafunzionalitàdelgeneratore.

L’istallazionediundispositivoautomaticodicontrollopermettediminimizzareglispurghimantenendolacomposizionechimicadell’acquaneilimitirichiestiperunbuonfunzionamentodelgeneratoreeriducendoleperditedienergiaassociateaglistessi.

Ildispositivoperilcontrolloautomaticodeglispurghimonitoraincontinuolaconduttivitàdell’acquadelboileredagiscesuunavalvoladispurgoOn/Offomodulanteinmododariportarelaconduttivitàdell’acquaavaloricorretti.




Laconvenienzaadistallareundispositivoautomaticodispurgopuòesserecalcolatacomesegue:


Qrisparmio,spurgo =(m spurgoattuale - mspurgonuovo)*(hspurgo - hreintegro)

Rspurgo =(Qrisparmiospurgox@<E∗abcA7DF

) ∗ Costocomb ∗hore


5. Recuperareenergiadaglispurghi

L’energiatermicaassociataaglispurghipuòesserevirtualmentetuttarecuperatapermezzodiduetecniche:• Recuperotermicodalflashdivapore• Preriscaldodell’acquadireintegro

Nelprimocasolospurgoadaltapressionevieneinviatoalserbatoiodiraccoltachesitrovaabassapressione(generalmenteleggermentesuperioreallapressionedeldegasatore).Partedelliquidori-evaporaapressionepiùbassa.Questovaporeèpulitoepuòalimentareilcollettoredivaporeabassapressioneofornirevaporealdegasatore oalsistemadiriscaldodell’acquadialimento.

Illiquidocherimanenelserbatoiositrovaallatemperaturadisaturazione(>100°C)epuòancoraessereusatoperpreriscaldarel’acquadireintegropermezzodiunoscambiatoredicalore.





PressioneVapore 7 baraTemperaturacondense 170,4 °CEntalpiavaporesaturo 2768,3 kJ/kgEntalpiadelcondensato hc 720,8 kJ/kg

Pressioneserbatoiocondense 1 baraTemperaturacondense 100 °CPortatacondensaspurgo W 300 kg/hEntalpiavaporesaturo hv 2674,9 kJ/kgEntalpiaacquacondensa hw 419 kJ/kg

VaporeprodottodalFlash 0,134 kgv/kgc

VaporeprodottodalFlash 40,1 kg/h

Perditadienergia 22,8 kW

FSP=hc!hwhv−hw



L’acquadispurgopuòesseresuccessivamentescaricatainfognaadunatemperaturamoltosimileaquelladell’acquadireintegro(temperaturaambiente).

Leperditeassociateaglispurghipossonopertantoessereteoricamentequasinulle.

Dalpuntodivistadeimateriali,ilserbatoiodiraccoltadeglispurghièuncomponentemoltosempliceeabassocosto.Tuttavia,loscambiatoredicaloredeveesseresceltoconaccuratezzainquantoilflussodispurgosporcalesuperficidiscambioepertantoènecessariochelestessesianofacilmenteaccessibiliperlapulizia.



6. Migliorareiltrattamentodell’acqua

• Generalmentel’acquadialimentoèinfluenzatamoltodall’acquadireintegro.

• Ilcondensatoènormalmentel’acquapiùpulitadell’impiantovapore.• L’acquadireintegrodeveesseretrattataprimadiessereaggiunta

all’impiantosullabasedeirequisitichimicirichiestipergarantireunaffidabilefunzionamentodelgeneratore.

• Piùefficaceilsistemaditrattamentomigliorelaqualitàdell’acquadireintegro

Sisottolineachelagestionedeglispurghidipendedaduefattori:lapressionedifunzionamentodelgeneratoreeiltrattamentodell’acqua.




• Piùaltalaqualitàdell’acquadireintegrominoreilnumerodispurghirichiesti.

• Piùbassoilnumerodispurghirichiestominoriperditedienergiaassociateaglistessi

Ma…….All’aumentaredellaqualitàdell’acquadireintegroaumentanoicostiditrattamentodell’acqua(infrastruttureaddizionaliemaggioreimpegnodicapitaliperlarealizzazionediimpiantididemineralizzazioneoaosmosiinversa).

Inmoltiimpiantiavaporeindustrialic’èunresponsabileperl’acquadireintegrochehailcompitodiassicurarechelastessaabbiaqualitàchimicheadeguate.





L’acquademineralizzata prodottausandoitrattamentidiosmosiinversaeelettrodeionizzazione raggiungevaloridipurezzaconresistivitàfinoa18,3MΩ/cm(pariaunaconducibilitàdi0,056µS/cm).


7. Migliorareosostituireirefrattaridelgeneratore

• Lacoibentazionedelgeneratoreeirefrattarihannoloscopodiassicurarelivellidisicurezzaadeguatialpersonaledell’impiantooltrearidurreleperditeperconvezioneeirraggiamentodelmantello.

• Sialacoibentazionedellasuperficieesterna,chesitrovaallecondizioniambientali,ealtridannigeneratidalfunzionamentodevonoessereriparatiperiodicamente.

• Inoltre,duranteleverificheannualiilrefrattariodeveessereispezionatoperindividuareeventualicrepeorotture.Infatti,particolariciclitermiciourtidirettipotrebberoaverlesionatoilrefrattario.Questaattivitàfapartedelprogrammadimanutenzionepredittivaepreventivaedhal’obiettivodiassicurareunfunzionamentoaffidabiledell’impianto.

• Disolitoilpersonaleutilizzaunacameraainfrarossipercercareipunticaldi(<70°C)econfrontaleimmaginineltempoperverificaresesononecessarieriparazioni.



8. Minimizzareilnumerodeibruciatorifunzionanti

• Leperditealmantellosonogeneralmentepiccoleseconfrontateconaltreperditedelgeneratore.Maquesteperditepossonodiventaresignificativequandosonoinfunzionepiùgeneratori.Taliperditepossonodiventareancheeccessiveneicasiincuiilgeneratoreèpostoin“riservacalda”.

• Tipicamente,lamaggiorpartedegliimpiantiindustrialioperaconunaridondanzadigeneratoridialmeno“n+1”inmodocheèdisponibilealmenounextrageneratoreperprodurrevaporerispettoalladomandadivaporedelprocesso.

• Tuttociòperaumentarel’affidabilitàdifunzionamentoegarantirechelaproduzionenonrisentadieventualimalfunzionamentiincentraletermica.



• Laproduzioneèspessodipendentedallastagionalità,daifinesettimana,dalleferie,dalciclogiorno/notteequestavariabilitàcondizionailnumerodigeneratorinecessaripercoprireladomanda.

• Generalmente,leopportunitàdiottimizzazioneerisparmioenergeticopossonocondurreallospegnimentodiunboilermaquesteopportunitàdevonoessereattentamentevalutate.

• Moltediquesteopportunità,infatti,sonoirrilevantiseconfrontateconlacomplessitàdicerteoperazionitipolospegnimentoel’accensionediungeneratoreeiltemponecessarioperriportarloall’operativitàprestabilita.

• Questoperòseèveropergrossigeneratoridivaporealimentatiacombustibilesolidoemenogiustificatonelcasodipiccoligeneratorialimentatiacombustibilegassosooliquido.





Pertantoquandosianalizzanopotenzialiinterventidimiglioramento,nellagestionedeigeneratoridiunacentraletermica,sideve:• condurreunaattentavalutazionedeirischichepotrebberosorgere,a

livellodiproduttivitàdell’azienda,daunmancanzaoinsufficientedisponibilitàdivaporedovutaagliinterventichesiattuano.

• considerareidannieconomicichepotrebberoderivare.

• Tenereincontoanchelaspesanecessariaperlastrumentazionedainstallareperottimizzarelagestionedeigeneratoriinfunzionedelladomandadivaporedelprocesso.



9. Analizzarel’eventualitàdisostituireilcombustibile

• Lasceltadelcombustibileèsignificativaperridurreicostioperatividovutialledifferenzedicostotraivaricombustibiliealdifferenterendimentodeigeneratori.

• L’efficienzadelcombustibileègeneralmenteunfattoresignificativoquandolosisostituisce.

• Avolteicostienergeticielespesedimanutenzionesicompensanomaquestononèimmediatamenteevidente.

• Inoltre,i«vincoli»ambientalipossonoincideresignificativamentenellasceltadelcombustibile.

• Sostituireilcombustibilenonnecessariamentesignifica“sostituirlocompletamente”.




Impiantiperlagenerazionedivaporeinindustriapossonoaverepiùgeneratoriinfunzioneelasostituzionedelcombustibilepuòimplicare:• Lospegnimentodiungeneratorealimentatodauncertocombustibile

• Ridurrelaproduzionedivaporediungeneratorealimentatoconuncertotipodicombustibileecompensarequestariduzioneconunaumentodiproduzionediungeneratorealimentatoconunaltrocombustibile

• Utilizzodibruciatoriadoppioomulticombustibile



10. Ottimizzareilfunzionamentodeldegasatore

Ildegasatore svolgeparecchiefunzioniinunimpiantoavapore,tracui:

• Rimuoverel’ossigenodiscioltonell’acquadialimento(funzioneprincipale)

• Preriscaldarel’acquadireintegro;

• Puòfunzionarecomeserbatoiopermiscelarelacondensarecuperataconl’acquadireintegro;

• Funzionacomeserbatoiodiaccumuloperl’acquadialimento




Ildegastore funzionaapressionefissa,stabilitainfasediprogetto.Lafunzioneprincipaledeldegasatore,rimuoverel’ossigenodall’acqua,richiedeun’azionedistrippaggio.L’azionedistrippaggioèdatadalvapore.Inaggiuntailvaporepreriscaldal’acquadireintegropercuiriducelasolubilitàdell’ossigenonell’acquaprimadell’azionedistrippaggio.Ildegasatore,pertanto,richiedeiniezionedirettadivaporevivo.Laquantitàdivaporerichiestodipendedalla:• Pressionedeldegasatore;• Laquantitàdicondensarecuperataedall’acquadireintegro;• Latemperaturadellacondensa;• Latemperaturadell’acquadireintegro;• Iltassodisfiatodeldegasatore





Ladegasazione termicaèbasatasulprincipiosecondoilqualelasolubilitàdeigasnell'acquadiminuisceconl'aumentodellatemperaturafinoaraggiungerelecondizionidisaturazioneallequalilaquantitàdigasdiscioltiinessaèpraticamentenulla.Iltipopiùcomunedidegasatore èquelloatorretta.Intalemacchinasiindividuanotrezonediprocessodiverse:1. Zonadipreriscaldamento:generalmenteè

costituitadallapartepiùaltadellatorrettanellaqualevienenebulizzatal'acquadatrattareamezzodiugellispruzzatori,inquestomodol'acquavienepreriscaldata,condensandoilvaporeprovenientedallabasedellatorrettatrascinatodaigaschesonogiàstatiliberatiinprecedenza.




2. Zonadiriscaldamentoedegasaggio:l'acquacheerastatanebulizzata,scendepergravitànellazonacentraledellatorrettadovevieneliberatadeigasinessacontenutimediantefrazionamentoottenutoinpiattiforatidurantelasuafasedicaduta.

3. Zonadiribollimento:leultimetraccedigaspresentivengonoeliminateriscaldandol'acquafinoallasuatemperaturadisaturazioneadunapressionepiùelevatarispettoaquellaregnanteneldegasatore.Questoèpossibilealimentandolabasedellatorrettaconvaporeprovenientedallaturbina,ottenutomedianteopportunispillamenti.Facendolasuccessivamenteespandereedevaporare.



Selapressionedeldegasatore aumenta,ènecessariopiùvaporeelaquantitàdivaporechesfiataaumenta.Tuttavia,seilcondensatoritornaaaltatemperaturaoseesistelapossibilitàdipreriscaldarel’acquadireintegroconcalorealtrimentinonutilizzato,alloraèconvenienteoperareconildegasatoreapressionepiùalta.Operareapressionepiùaltarichiedeundegasatore didimensionipiùpiccoleaparitàdicaricodivapore.Cisonoparecchiesempidiprocessichesonocambiatineltempoochegliimpiantisisonomodificati.Questoasuavoltapuòcambiarelaquantitàdicondensatorecuperato,latemperaturadellacondensaeilpreriscaldodell’acquadireintegro.Percui,èmoltoimportantevalutarelafunzionalitàdeldegasatore eassicurarsichestialavorandoallapiùbassapressionepossibileeconlapiùaltaefficienza.




Inoltre,riducendolapressionedeldegasatore siridurràlatemperaturad’ingressodell’acquadialimentoall’eventualeeconomizzatoreequestoriducelatemperaturadeifumicheesconoalcaminoaumentandol’efficienzaglobaledelgeneratore.

Attenzionedeveesserepostasulvaloredellatemperaturadell’acquadialimentoiningressoall’economizzatoreinmododaevitarechelatemperaturadeifumiscendasottoilpuntodirugiada.




Retedidistribuzione


Retedidistribuzionedelvapore

• Laretedidistribuzioneèmoltoimportanteperchéattraversoisuoicomponenti,collettori,tubazioni,raccordi,valvole,…ecc,portailvaporedallagenerazioneall’utenzafinale.

• Alcuniimpiantiindustrialisonomoltopiccolielaretedidistribuzionedelvaporepuònonesistere.

• Ilvaporedisolitoèprodottoadaltapressionechevieneridottaasecondadeiramidiretechedeveservire.Inalternativailvaporepuòessereprodottoaaltapressioneepoilaminatoadogniutilizzatore.

• Ilvaporeperesseremovimentatononrichiedenessundispositivomeccanico(pompa,compressore,..).Lapressioneforniscelaspintanecessariaperesseredistribuitoall’utenza.




Iprincipalicomponentidiunaretedidistribuzionedelvaporeincludono:• Tubazionieraccordi• Stazionidiriduzionedellapressione• Valvole• Coibentazione• Valvoledisicurezza• Separatoridicondensa(condensini)• Strumentidimisura




Dalpuntodivistadelprocesso,èfondamentalegarantirechegliutilizzatoriricevanolagiustaquantitàdivapore,allatemperaturaepressioneindicatadallespecifichediprogetto.

E’importanteevidenziarechesiailprocessochegliutilizzatoridelvaporepossonocambiareneltempomentrelaretedidistribuzionepuònoncambiare.

Analizzare,valutareeottimizzarelareteincontinuoèindispensabileperrendereilsistemaaffidabileedefficiente.




Unaretedidistribuzionenonadeguatapuòcreareproblemicome:

• Pressionedelvaporeinsufficientealcollettoredell’utilizzatore

• Quantitàdivaporeinsufficiente

• Scarsaqualitàdelvapore(vaporeumidopiuttostochesecco)

• Colpidiarieteneicollettori



Ottimizzazioneretedidistribuzionedelvapore



Ottimizzazioneretedidistribuzionedelvapore

Ottimizzarelaretedidistribuzionecomportadi:

• Intervenireperriparareeventualiperditedivapore;

• Ridurrealminimogli«sfiati»divapore;

• Verificarechetubazioni,valvole,raccordiecontenitorisianobencoibentati;

• Ridurrelacadutadipressioneneicollettori;

• Drenarelacondensadaicollettori.



11. Ripararele«fughe»divapore

Produrrevaporeèunprocessocostoso;noninterveniresulle«fughe»divaporecomportasignificativeperditeeconomiche.

Fughedivaporepossonoavveniredappertuttomaipiùcomuniluoghisono:• Flangeeguarnizioni• Raccordi• Valvole• Condensini• Valvoledisicurezza• Rottureditubazioni



11. Ripararelefughedivapore

Lefughedivaporedovuteallarotturadelletubazionipossonocostituirelafonteprincipalediperditeinunimpiantoindustriale.

Indipendentementedall’aspettoeconomicoleperditedivaporecostituisconounproblemadisicurezza,specialmenteseavvengonoinprossimitàdiareefrequentatedaaddettiall’impianto.

Leperditedivaporepossonoavvenireinpostiremotidellaretedidistribuzionepercuinonessendovisibilispessorimangonolipersemprecostituendounafontenontrascurabilediperditadienergia.




E’pertantoessenzialeimpostareuncontinuoprogrammadimanutenzionebasatosull’individuazioneeeliminazionedellefughepermantenereinefficienzalafunzionalitàdell’impianto.

Moltevoltequestiprogrammidimanutenzionesonoostacolatiinaziendaperillorocostoeperleinterferenzesullafunzionalitàdell’impianto.

E’statocomunquedimostratocheadeguatiprogrammidimanutenzioneportanobeneficisiadalpuntodivistaeconomicochedalpuntodivistadell’affidabilitàfunzionaledell’impianto.





Areaforo A mm2

Pressionevapore Pvapore baraOrefunzionamento 7.500 h

PCImetano 34.325 kJ/Sm3

Costometano 0,4 €/Sm3

Entalpiacondensa 293 kJ/kg

Efficienzadelboiler 0,9 %

Portatadivapore 16 t/h

Costoproduzionedivapore(3bara) 3.737.256 €




Pressione Pvapore hvap.saturo diametro Area Perditavapore Perditavapore Energiapersa Comb.equi.nte CostoComb.equi.ntebar bara kJ/kg mm mm2 kg/h t/anno kWh/anno Sm3/anno €/anno

2 3,14 6,58 49,3 37.328 3.915 1.5664 12,56 26,30 197,3 149.313 15.660 6.2646 28,26 59,18 443,8 335.955 35.235 14.0948 50,24 105,20 789,0 597.254 62.640 25.05610 78,5 164,38 1232,9 933.209 97.875 39.15012 113,04 236,71 1775,3 1.343.821 140.940 56.376

2 3,14 10,94 82,0 62.631 6.569 2.6274 12,56 43,76 328,2 250.523 26.275 10.5106 28,26 98,46 738,4 563.677 59.118 23.6478 50,24 175,04 1312,8 1.002.092 105.099 42.04010 78,5 273,50 2051,2 1.565.769 164.218 65.68712 113,04 393,84 2953,8 2.254.707 236.473 94.589

2 3,14 15,30 114,8 88.064 9.236 3.6944 12,56 61,22 459,1 352.258 36.945 14.7786 28,26 137,74 1033,1 792.580 83.126 33.2508 50,24 244,87 1836,5 1.409.032 147.779 59.11210 78,5 382,61 2869,6 2.201.612 230.905 92.36212 113,04 550,96 4132,2 3.170.321 332.503 133.001

2 3,14 19,67 147,5 113.425 11.896 4.7584 12,56 78,68 590,1 453.700 47.584 19.0346 28,26 177,02 1327,7 1.020.825 107.064 42.8268 50,24 314,71 2360,3 1.814.800 190.336 76.13410 78,5 491,73 3688,0 2.835.624 297.400 118.96012 113,04 708,09 5310,6 4.083.299 428.256 171.302

2768

4 5,013

6 7,013

8 9,013

2 3,013 2725

2748

2762




Perdita

vapore[kg/h]

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

2 4 6 8 10 12 14 16

pressionecollettore(bar)

diametro[mm]2diametro[mm]4diametro[mm]6diametro[mm]8diametro[mm]10diametro[mm]12


12. Minimizzareglisfiatidivapore

• Avvengonoquandolevalvoledisicurezzaoaltridispositividicontrollodellapressionesfiatanovaporeinambientedirettamentedalcollettore.Questogeneralmenteavvienequandolaquantitàdivaporechearrivaalcollettoreèmaggiorediquellautilizzatadalprocesso.

• Avvengonoautomaticamentequandonelcollettoresisuperanoilimitidipressionestabiliti.

• Qualchevoltaglisfiatisonoeffettuatimanualmenteperragionidiprocesso.

• Glisfiatidivaporenondevonoessereconfusiconleperdite.



12. Minimizzareglisfiatidivapore

• Glisfiatidivaporesonomoltopiùfrequentiinimpiantiindustrialidicogenerazionedicaloreeelettricitàcheutilizzanoturbineacontropressione,mentresonoassentiinimpianticheutilizzanoturbineacondensazione.

• Leperditedivaporedovuteaglisfiatipossonoesserecalcolateconlostessometodochesiutilizzaperlavalutazionedelleperditedaforioorifizi.

.



13. Coibentazionetubazioni/valvole/raccordi…..

Lacoibentazionedellesuperficicaldeèestremamenteimportanteneisistemivaporeperleragionicheseguono:

• Sicurezzadelpersonaleaddettoall’impianto;

• Riduzionedelleperditedienergia;

• Mantenimentodellecaratteristichedelvaporeallecondizionirichiestedalprocessoedagliutilizzatorifinali;

• Protezionedeidispositivi,tubazioni,…..daifattoriambientali;

• Mantenimentodell’integritàcomplessivadelsistema;




Traleragionipercuilacoibentazioneèmancanteodanneggiatasipossonoelencare:

• Attivitàdimanutenzione;

• Scarsacuradegliimpianti;

• Nonprevistainfasediprogetto(valvole,raccordi,…);

• Usuradovutaallecondizioniambientali;

• Danneggiamentiaccidentali.




Leareepiùcomunidimancanza/danneggiamentodellacoibentazioneincludono:

• Collettori;

• Valvole;

• Utilizzatorifinali;

• Accumulatorieserbatoi;

• Tubazionidellacondensa.




Ifattoriprincipalicheinfluisconosullaquantitàdienergiapersapermancanzaoinadeguatacoibentazionesono:

• Temperaturadelvaporerichiestodalprocesso;

• Temperaturaambiente;

• Lasuperficieespostaallatemperaturaambientale;

• Laventositàdellazona;

• Leoreannualidiattività;

• Lecaratteristichediconducibilitàtermicadellatubazione/dispositivi;

• Laresistenzatermicadelmaterialecoibente.





Datid'ingresso

conducibilitàtubo k1 50W/m°Cconducibilitàisolante k2 0,034W/m°Craggiointerno ri 0,045mspessoretubo r 0,005mraggioesternotubo r2 0,05m

coefficienteliminareinterno hi 4000W/m2°C

coefficienteliminareesterno he 20W/m2°Ctemperaturainterna ti 300°Ctemperaturaesterna te 20°Clunghezzatubo L 10m

superficieesternatubo S 3,14m2

Rendimentodelgeneratore ηboiler 0,85PCIcombustibile LHV 41860kj/kgoreannuali h 5000h/year

costodelcombustibile 0,3€/kg300€/TOE

costomaterialeisolante 15€/m2




spessoreisolante

raggioesterno

Resistenzatermica

Flussotermico

Riduzioneflussotermico

Risparmio duratainvestimento

tassod'interesse

Fattorediannualità

VAN

(r0-r2)=s r0

mm m m2°C/W W/m2 W/m2KgOIL/hm

2 Tep/anno €/anno anni % anni €0 0,05 0,05 6175 0

10 0,06 0,279 1003 5172 0,523 8,22 2.465 20 5 12,46 30.714

20 0,07 0,478 586 5589 0,565 8,88 2.663 20 5 12,46 33.191

30 0,08 0,651 430 5744 0,581 9,13 2.738 20 5 12,46 34.115

40 0,09 0,803 349 5826 0,589 9,26 2.777 20 5 12,46 34.601

50 0,1 0,940 298 5877 0,595 9,34 2.801 20 5 12,46 34.902

60 0,11 1,064 263 5912 0,598 9,39 2.817 20 5 12,46 35.109

70 0,12 1,178 238 5937 0,601 9,43 2.829 20 5 12,46 35.259

80 0,13 1,282 218 5957 0,603 9,46 2.839 20 5 12,46 35.374

90 0,14 1,379 203 5972 0,604 9,49 2.846 20 5 12,46 35.465

100 0,15 1,469 191 5984 0,605 9,51 2.852 20 5 12,46 35.539

110 0,16 1,554 180 5995 0,607 9,52 2.857 20 5 12,46 35.601

120 0,17 1,633 171 6003 0,607 9,54 2.861 20 5 12,46 35.652

130 0,18 1,708 164 6011 0,608 9,55 2.865 20 5 12,46 35.697

140 0,19 1,779 157 6018 0,609 9,56 2.868 20 5 12,46 35.736


13. Distaccarelelineedivaporeinutilizzate


Unprocessoindustrialecambia,ladomandadivaporevariaeavoltevaporenonèpiùrichiestoperparticolariutilizzatori.Tuttavia,spesso,lelineedivaporerimangonocollegateecontengonovaporevivofinoallaprimavalvoladiblocco.

Daunpuntodivistadirisparmioenergeticoeeconomicodistaccarequestelineeportaa:

• Eliminareleperditedienergia;

• Eliminarelefughedivapore;

• Eliminareilcondensatochesiformanelcollettoreechepuòdarluogoacolpid’ariete;

• Ridurrelamanutenzionedeicomponentidelsistemavaporecheinsistonosuquestelinee.



Usifinali


14. Opportunitàdiottimizzazionenegliusifinali


Un’attentacuradeveesserepostanellostudioenellacomprensionedelleutenzevaporeinquantol’ottimizzazionedellestessepotrebbeforniresignificativibeneficidalpuntodivistaenergeticoeeconomico.

Un’industriacheutilizzavaporenelprocessoproduttivodovrebbeistruireilpropriopersonaleacapireleeffettiveesigenzedivaporenellediversefasidelprocessoproduttivo.




dovehvapore 2676 kJ/kghcondensato 419 kJ/kg

Unoscambiatoredicaloretubolare(atubiemantello)riscalda600l/mindiacquada25a75°C.Perilriscaldamentosiutilizzavaporesaturoallapressioneatmosferica.Ilcondensatoescedalloscambiatorea100°C.Calcolarelapotenza(flussodicalore)elaquantitàdivaporerichiestoperquestoprocesso

Perilbilancioenergeticolaquantitàdicaloredicuisopraèfornitadalvaporepercuisiha:

Q acqua= macquaxCpx(Tout − Tin)

Q acqua=34434 x4,183x(75− 25) = 2091kW

Q acqua= Qvapore = mvaporex(hvapore − hcondensato)

Q acqua= 2091 = mvaporex(2776 − 419)

mvapore =𝟐𝟎𝟗𝟏

(𝟐𝟕𝟕𝟔−𝟒𝟏𝟗)=0,926kg/s=3,34t/h




Poichénonsifalavoroesternol'equazionediconservazionepuòesserescritta

dovehvapore 2676 kJ/kg hacqua75°C 314 kJ/kghacqua25°C 104,8 kJ/kg ρacqua75°C 0,975 kg/l

mvapore=9,75-macquaingresso

Facendoledovutesostituzionisiottiene:macquaingresso= 539l/m mvapore= 2,85t/h

Vaporesaturoallapressioneatmosfericaèdirettamenteiniettatoinunserbatoioperriscaldareacquada25a75°C.Ilprocessorichiede600l/mindiacquacalda.Calcolarelaquantitàdivaporerichiestoperquestoscambiodirettodivapore.

L'equazionediconservazionepuòesserescritta:macquauscita= macquaingresso + mvapore

macquauscita x hacquauscita= macquaingressoxhacquaingresso −mvaporexhvapore

macquauscita= macquaingresso + mvapore=600/60x974,9/1000 =9,75kg/s

9,75x 314 = macquaingressox104,8+mvaporex2676=3061,5kJ/s


15. Opportunitàdiottimizzazionenelrecuperodellacondensa


Unavoltacheilvaporehatrasferitolasuaenergiatermicasitrasformaincondensa.Lacondensadeveessererimossadicontinuodall’impiantoLacondensanonèunoscartodelprocessomalaformapiùpuradell’acquaed,inoltre,haunsignificativovaloreeconomicoinquanto:• Èpiùcaldadell’acquadireintegro• Nonnecessitadinessuntrattamentochimicoperessere

riutilizzatanell’impianto• Puòessereinviatadirettamenteinfognasenzanecessitàdi

asportareilsuocontenutotermico




Ilrecuperodellacondensaèconsiderato«buono»quandoeccedel’80%,inprocessiladdovenonèrichiestovaporeaperdere.Iprincipalicomponentidiunsistemadirecuperodellacondensasono;• Gliscaricatoridicondensa(trappoledivapore,condensini,..)• Letubazionidirecupero• Iserbatoidirecuperoediflash• Lepompe• Ifiltri




Inunimpiantoindustrialeconunaretedivaporemoltoestesaemoltiutilizzatori,ilrecuperodellacondensadipendedaiseguentifattori:• Illivellodicontaminazionidellastessa• Ilcostodeicomponentiattrezzaturenecessari• Ilcostodellareteditubazioniperilrecupero




Recuperarepiùcondensapossibileportaaridurre:• l’energiarichiestaneldegasatore• l’acquadireintegro• lesostanzechimicheperiltrattamentodell’acqua• Glispurghi




Esercizio

Efficienza delgeneratore 0,92

Portata diavpore 20t/h

Temperaturaritornocondensa 70°C

Entalpiadellacondensa 293,07kJ/kg

Entalpiaacquadireintegro 83,91kJ/kg

PCIgasanturale 34450kJ/Sm3

Oreannualidiattività 7500h/year

Costo delgasnaturale 0,4€/Sm3




Esercizio

condensarecuperata % 20 40 60 80 100

portatacondensa t/h 4 8 12 16 20

contenutoenergeticocondensa kW 232,4 464,8 697,2 929,6 1162

risparmioenergetico kW 252,6 505,2 757,8 1010,4 1263,0

risparmiodicombustibile Sm3/year 197.981 395.961 593.942 791.923 989.903

Risparmioeconomico €/year 79.192 158.385 237.577 316.769 395.961


Confronto




GRAZIEPERL’ATTENZIONE


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