L’Energy Management nella gestione del vapore

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Secondo i dati di settore, a livello globale, i generatori di vapore per uso industriale comportano un consumo energetico pari al 30% complessivo dell’intera industria manifatturiera. Un dato decisamente significativo e che merita i giusti approfondimenti in termini di efficienza energetica.

Il vapore industriale è un vettore energetico utilizzato in grandi quantitativi e in diversi settori, come, ad esempio, in quello del riscaldamento, della produzione di energia elettrica nelle turbine, nella sterilizzazione o nella pulizia all’interno dei processi in campo alimentare o farmaceutico.

Gestire al meglio un impianto industriale di generazione di vapore significa verificare i livelli dell’acqua, la conducibilità, il valore del pH, la temperatura e la pressione nelle caldaie. Ma i fattori cruciali attengono anche e soprattutto all’aspetto energetico.

Esiste infatti un potenziale significativo per il miglioramento dell’efficienza degli impianti, finalizzato arisparmiare, riutilizzare e recuperare l’energia. In che modo? Intervenendo nelle diverse fasi di produzione, distribuzione e contabilizzazione.

L’importanza dell’analisi dei dati di monitoraggio attinenti alla generazione e distribuzione del vapore

Il monitoraggio e l’analisi dei dati relativi all’efficientamento energetico dei sistemi per la generazione di vapore permettono di evidenziare diversi punti chiave, in particolare:

  • individuare i benchmark per le caldaie di generazione di vapore e ottimizzarne il consumo;
  • ottenere informazioni trasparenti sul consumo di combustibile;
  • identificare il carico operativo ideale;
  • identificare, quantificare e allocare le perdite nel sistema;
  • verificare gli investimenti nelle misure di recupero del calore.

Attraverso un attento monitoraggio è inoltre possibile preventivare i risparmi energetici che possono essere ottenuti attraverso un’opportuna manutenzione o sostituendo parti dell’impianto che ne limitano l’efficienza.

Fasi del ciclo di produzione e distribuzione del vapore e problematiche di gestione energetica

Cominciamo prendendo in considerazione le fasi del ciclo del vapore di cui tener conto in termini di gestione ottimale di energia, ovvero:

  1. produzione acqua di alimento
  2. generazione del vapore
  3. distribuzione
  4. utenze (diverse a seconda del settore merceologico della specifica industria)
  5. recupero della condensa per generare nuovo vapore

Ognuna di queste 5 fasi presenta caratteristiche peculiari che devono essere gestite al meglio, a cominciare dalla distribuzione, dal momento che, all’interno delle condutture, possono esserci perdite dovute alla mancanza di manutenzione o a una cattiva gestione degli scaricatori di condensa.

Da qui nascono due ordini di problemi: perdite di vapore dagli scaricatori di condensa, se non controllati in modo scrupoloso, magari perché sono arrivati a fine vita, e accumulo di condensa nei tubi. Le statistiche derivanti dal Steam Trap Survey, il 10-20% degli scaricatori di condensa presenti negli impianti di generazione vapore risultano falliti. Un dato decisamente preoccupante. Infatti, se la condensa non si riesci a drenare, questa si accumula all’interno delle condutture, costituendo un tappo d’acqua o tappo di condensa.

La problematica, in questo caso, è particolarmente seria perché l’accumulo di acqua può generare i cosiddetti “colpi d’ariete”, una delle cause principali di possibili rotture meccaniche con danni seri a tubazioni e componenti, oltre che minacciare la sicurezza degli operatori. 

Superati questi aspetti il vapore arriva alle utenze, con la necessità che non perda il suo contenuto energetico.

Per far ciò torna a essere determinante la manutenzione degli scaricatori di condensa insieme alla verifica della coibentazione delle utenze e delle condizioni di utilizzo per il recupero (o meno) della condensa.

A volte sussistono particolari pressioni che limitano o impediscono il recupero dell’acqua. Altre volte la condensa è inquinata, e quindi non utilizzabile.

In quei casi occorre necessariamente l’installazione di rilevatori di inquinamento, in grado di discriminare la condensa inquinata e quella non inquinata.

L'importante l’audit del sistema vapore

Efficienza energetica e produzione di vapore: le BAT dell’Unione Europea

Risulta quasi superfluo ribadire come oggi sia estremamente importante, non solo in ottica di Energy Management, misurare i consumi e la produzione del proprio vapore, stabilendo l’effetto utile ricavabile da un audit specifico.

Alcuni spunti utili arrivano anche dalle BAT (Best Available Techniques) stilate a livello UE e relative ai diversi comparti industriali, dove spicca l’Energy Efficiency.

All’interno di questi documenti, una parte rilevante è dedicata al vapore e all’efficienza dei relativi impianti.

Tra le best available techniques si segnalano:

  • il monitoraggio dei rendimenti della centrale termica
  • l’implementazione di un programma di manutenzione degli scaricatori di condensa
  • le verifiche in merito al fatto che il ritorno di condensa sia soddisfacente, in base alle capacità dell’impianto.

  • la verifica degli spurghi dei generatori di vapore e la loro corretta gestione
  • la valutazione in merito al recupero del vapore di flash che fisiologicamente si potrebbe presentare nelle raccolte condensa, soprattutto quando l’impianto non presenta perdite.

Conclusioni

Una volta adottate le migliori prassi attinenti agli impianti di generazione di vapore, un audit rimane un passaggio importantissimo in ambito di efficienza energetica.

È fondamentale che sia realizzato da un’azienda altamente specializzata nei sistemi di generazione di vapore, dal momento che dovranno essere compiute approfondite analisi delle zone dell’impianto in cui è possibile apportare dei miglioramenti. 

Ciò presuppone una discussione preliminare, un sopraluogo tecnico dell’impianto, l’analisi attenta dei punti critici e delle esigenze specifiche.

Passaggi in cui gli esperti aiutano a stabilire quali audit risultano prioritari per migliorare l’affidabilità, le prestazioni e il rendimento dell’impianto.

L'importante l’audit del sistema vapore
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