un nuovo potenziale di risparmio · Best practice: il caso Barilla I risultati ottenuti e rilevati...

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I bruciatori nell’era del digitale:un nuovo potenziale di risparmio

RELATORE:Luca BorghiWeishaupt Italia SpA


L’azienda Weishaupt

Attuale sede di Schwendi

• Oggi:o 3’200 dipendentio Fatturato superiore ai 540 M€o Azienda a gestione familiare: Presidente Ing. Siegfried Weishaupt

Attuale sede di SchwendiBruciatore Monarch®

• Fondata nel 1932 da Max Weishaupt

• Dal 1930 al 1960 passa da impresa artigianale ad azienda industriale


Il Gruppo:

Bruciatori, Caldaie e PdC

Building Automation

Geotermia


Premessa: scopo e campo di applicabilità del bruciatore

Il più comune e diffuso sistema di combustione nell’industria è il bruciatore ad aria soffiata:

• caldaie per acqua calda, vapore o ad olio diatermico

• Impianti di processo: forni cottura, essicazione, atomizzatori, post-combustori ecc…

Il bruciatore ha il compito di svolgere la Combustione, ovvero un insieme di reazioni chimiche che comportano

l’ossidazione di un combustibile da parte di un comburente, con lo sviluppo di calore e radiazioni elettromagnetiche.

Una buona combustione deve:

1) essere svolta in completa sicurezza

2) rispettare l’ambiente:

a) Non emettere inquinanti

b) Avere un alto rendimento


La combustione:

Parametri che influenzano la formazione degli ossidi di azoto


La combustione:

Emissioni

NOX

CO

h

Parametri che influenzano la formazione degli ossidi di azoto

Le azioni svolte per ridurre le emissioni di NOX portano ad una

riduzione di rendimento.

E’ quindi complicato intervenire sulle emissioni senza inficiare il

rendimento di combustione


Il rapporto aria/combustibile:

Problemi in caso di mancanza d’aria:

• Presenza di incombusti

• Pericolo di esplosione

• Formazione di CO

• Bassa resa energetica

Problemi in caso di eccesso d’aria:

• Bassa resa energetica a causa

dell’elevata diluizione in aria

• Aumento di emissioni di NOx

Situazione ideale: fornire il minimo eccesso d’aria sufficiente a completare la combustione senza formazione di inquinanti

NOx

CO

-20 % -10 % 0 % 20 % 40 %% eccesso aria

O2

Zona di lavoro di un buon bruciatore

h

Ogni punto di lavoro del bruciatore dovrà cercare di perseguire questo obiettivo

Il bruciatore è un componente dinamico


La UNI 10389, che trova applicazione per i generatori di calore,

descrive la modalità di calcolo del rendimento tecnico istantaneo di

combustione in funzione della temperatura netta dei fumi e del

tenore di O2

L’influenza dell’eccesso d’aria:

Fissati i limiti emissivi, uno dei principali parametri che identifica

la qualità della combustione è il tenore di O2 residuo ai fumi

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Rend

imen

to d

i com

bust

ione

O2

100 °C

125 °C

150 °C

175 °C

200 °C

225 °C

250 °CUNA VARIAZIONE DI 3 PUNTI PERCENTUALI DI O2 PUÒ PORTARE AD UNA

VARIAZIONE DEL RENDIMENTO DI COMBUSTIONE DEL 2 %


Parametri che influenzano il funzionamento del bruciatore:

Il bruciatore è un componente che si interfaccia con un sistema complesso:

Condizioni ambientali

Contropressione al focolare

Fluido termovettore

Tipologia di combustibile

Dimensioni focolare

Profilo di carico dell’utenza servita

Limiti emissivi imposti

Rumorosità

Gestione avviamenti e fermate

Rampa di alimento combustibile


I principali parametri che determinano il funzionamento ed il rendimento del bruciatore:

• Dimensionamento corretto

Le caratteristiche del bruciatore devono abbinarsi perfettamente

alla caldaia/impianto su cui viene installato.

Parametri principali che influenzano la scelta del bruciatore sono:

• Pressione di arrivo del metano

• Potenzialità richiesta

• Limiti emissivi richiesti

• Dimensioni camera di combustione e contropressione al focolare

• Condizioni ambientali del sito




• Campo di lavoro del bruciatore

• Campo di modulazione del bruciatore







• Classe di efficienza del motore elettrico

• Eventuale presenza di inverter per

regolazione del motore aria

Potenze contenute ma elevate ore di funzionamento.

Alcuni tipici profili di funzionamento:

• Riscaldamento: 4’300 h/y

• Riscaldamento e produzione ACS: 5’800 h/y

• Industria operante su 1 turno: 5’000 h/y

Consumo del ventilatore cubo velocità

L’utilizzo di inverter porta a considerevoli risparmi







• Classe di efficienza del motore elettrico

• Eventuale presenza di inverter per

regolazione del motore aria

• Integrazioni di accessori per la regolazione

in continua della combustione

Possibile integrazione di regolazione tramite sonda O2 e CO




L’evoluzione tecnologica:

MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE MIGLIORAMENTO NELLA GESTIONE



MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE

• Ottimizzazione della testa di combustione


L’evoluzione tecnologica:MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE




MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE




MIGLIORAMENTO NELLA GESTIONE

• Utilizzo di servomotori per regolazione aria e gas

• Management digitale

• Flessibilità di comunicazione

• Facile integrazione su sistemi di regolazione esterni

• Migliore gestione dei dati rilevati dalle sonde


Vantaggi ottenuti:

• Ampliamento della gamma prodotti

• Riduzione delle emissioni

• Incremento dell’affidabilità

• Semplicità di assemblaggio / manutenzione

• Ridotti tempi di avviamento / fermi-guasto

• Riduzione consumi

• Ampliamento campo di modulazione

• Eliminazione dell’influenza delle condizioni ambientali

• Semplicità di connessione con sistemi di monitoraggio e/o

gestione esterni


Best practice: il caso Barilla

Il progetto ha riguardato la sostituzione dei bruciatori abbinati ad un forno di cottura biscotti

Step 1:Weishaupt attraverso il proprio software, ha effettuato una valutazione dei costi/benefici legati all’intervento

Step 0:Sono state misurate le condizioni operative del forno in termini di consumo e qualità delle emissioni

Step 5:Sono stati sostituiti i restanti bruciatori del forno con bruciatori Weishaupt aventi potenzialità 40-350kW

caso Barilla

Step 2:Weishaupt sulla base della propria esperienza ha indicato a Barilla delle modifiche strutturali da svolgersi sul fornoStep 3:Barilla ha svolto le modifiche sul forno ed acquistato un bruciatore

Step 4:Barilla ha monitorato le performance del nuovo bruciatore


Best practice: il caso Barilla

I risultati ottenuti e rilevati da Barilla:

EMISSIONI:

Riduzione NOX da 122 mg/Nmc a 73 mg/Nmc (-41%)

RIDUZIONE DEI CONSUMI DI METANO DEL 7%

Investimento completamente ripagato in 3 anni

il caso Barilla


Best practice: Galleria del Duomo e Teatro alla Scala

Il progetto ha riguardato la sostituzione di 4 bruciatori installati su caldaie acqua calda

Obiettivo: riduzione emissioni

Fornitura di:

• Nr 3 bruciatori da 4,5 MW

• Nr 1 bruciatore da 1,5 MW

Tutti i bruciatori dotati di Inverter e sonda O2

RISULTATI:

Riduzione consumi di metano ed elettrici del 25%

Tempo di rientro dell’investimento < 1 anno


Effettua il check del tuo bruciatore con noi

Software Weishaupt per valutazione risparmi ottenibilisviluppato dal Politecnico di Aachen

Raccolta dati impiantistici

Esecuzione prova fumi con nostro

strumento certificato

Simulazione tramite software

dei risparmi ottenibili

L’analisi prevede:

• Identificazione del bruciatore più idoneo alle esigenze produttive

• Valutazione del costo di intervento

• Valutazione dei risparmi di combustibile e di energia elettrica

• Valutazione del tempo di rientro dell’intervento in funzione del

profilo di carico del cliente


Giugno: effettua il check del bruciatore


Weishaupt Italia SpA

Ing. Luca [email protected]: 345 999 58 74

Via Enrico Toti 5 -21040 Gerenzano (VA)www.weishaupt.it

mailto:[email protected]

http://www.weishaupt.it/

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