Gli speciali

L’efficienza energetica nei grandi impianti

A cura di: Maurizio Cudicio

Efficienza energetica e recupero di energia da cicli produttivi e macchinari

Aumentare l’efficienza energetica dei grandi impianti dai cascami termici della derivanti dalla fase produttiva

Cosa trovi in questo articolo
  • Industria metallurgica
  • Industria ceramica
  • Industria cartaria
  • Industria vetraria
  • Industria chimica e petrolchimica
  • Industria alimentare
In moltissime aziende i cicli produttivi comportano immensi cascami termici che è possibile recuperare per produrre energia elettrica. Questo genere di processo è efficace soprattutto nei seguenti settori:
  • Industria metallurgica;
  • Industria ceramica;
  • Industria cartaria;
  • Industria vetraria;
  • Settore chimica e petrolchimico;
  • Settore alimentare.
 
Vediamo qui di seguito le scelte impiantistiche e tecniche che possono essere effettuate per consentire alle varie tipologie di aziende di ottenere un’alta efficienza energetica attraverso l’utilizzo di sistemi di risparmio energetico.
 

Industria metallurgica


L'industria metallurgica è uno dei comparti principali in cui le fonti di energia termica possono e devono essere sfruttate. Come si diceva in precedenza, il calore originato può essere sfruttato per produrre acqua calda per i più disparati utilizzi, oppure per produrre energia elettrica, soprattutto nei casi in cui vi fosse una sovrapproduzione di acqua calda rispetto alle richieste di riscaldamento. E’ possibile infatti recuperare energia elettrica  e migliorare l’efficienza termica complessiva intercettando il calore residuo a media temperatura ancora presente a valle dei sistemi per la produzione di vapore,  attraverso l'inserimento di appositi scambiatori termici, ma anche dal circuito fumi di forni fusori o in punti strategici di forni riscaldo billette:
  • A monte del filtro a maniche, dove alla produzione di energia elettrica si affianca la riduzione e stabilizzazione della temperatura in ingresso al filtro per l’abbattimento delle polveri in uscita dal ciclo produttivo dei prodotti siderurgici;
  • A valle di un eventuale filtro elettrostatico, recuperando calore da fumi puliti ad alta temperatura.
Il calore presente nel circuito delle acque di raffreddamento evita e riduce la dissipazione attraverso le torri di raffreddamento.
 

Industria ceramica


L’industria della ceramica consuma ed al tempo stesso disperde moltissima energia attraverso i forni. In funzione alla tipologia di forno, le dispersioni energetiche sono suddivisibili nel seguente modo:
  • Il 20% dell’energia termica immessa nello stesso se ne va con i fumi;
  • Il 25% filtra per dispersione termica attraverso le pareti della fornace;
  • Il 55% viene volutamente dissipato per raffreddare i prodotti alla fine del processo di cottura.
 
E’ proprio sui forni che è possibile intervenire per recuperare grandi quantitativi di energia e garantire un buon risparmio energetico alla società, attraverso speciali scambiatori di calore collocati nella parte più calda degli stadi di raffreddamento del forno, arrivando a recuperare fino al 45% del calore prodotto dai bruciatori, sulla linea fumi a monte del filtro a maniche, e a valle di un eventuale filtro elettrostatico, recuperando calore da fumi puliti ad alta temperatura, ottenendo un elevato rendimento.
Da un normale forno per piastrelle da 4.000 kWt, in grado di produrre 7.600 kg/h di piastrelle, si può recuperare calore sufficiente per produrre circa 175 kW elettrici, per cui risulta possibile immettere in rete oltre 1 GW all’anno.


Industria cartaria


Rispetto ad altri tipi di attività, nell’industria cartaria è necessario selezionare in modo oculato come recuperare l’energia termica, in quanto, il vettore termico che si può recuperare è a temperatura più bassa rispetto ad altre realtà.
Il calore può essere recuperato dalle fumane provenienti dal processo di asciugatura della carta, un mix di aria e vapore acqueo che di norma è già collettato per lo smaltimento in atmosfera; nel cui circuito è possibile inserire con relativa facilità uno scambiatore fumi-acqua avente lo scopo di estrarre il calore residuo prima dello scarico in atmosfera.


Industria vetraria


L'industria vetraria è assimilabile all’industria per la produzione della ceramica in quanto a dispersioni di energia termica.
Nell'industria del vetro è possibile intervenire sui seguenti processi:
  • Recuperando calore dai fumi a monte del filtro a maniche, col vantaggio aggiuntivo di ridurre e stabilizzare la temperatura di tale filtro;
  • Recuperando calore a valle del filtro elettrostatico, dov'è possibile effettuare un recupero da fumi puliti ad alta temperatura.
Nell'industria del vetro piano è possibile invece recuperare calore dalle correnti di aria calda pulita in uscita dai processi di stabilizzazione della temperatura di processo.


Industria chimica e petrolchimica


L'industria chimica presenta numerosi processi che richiedono smaltimento di calore come di seguito descritto:

Cracking degli idrocarburi Processo nel quale viene utilizzato etilene a 850 °C, che viene raffreddato velocemente fino a 400 °C per bloccarne la reazione. Questo salto termico può essere sfruttato per produrre vapore o acqua surriscaldata.

Reforming Il reforming è un processo utilizzato per aumentare il numero di ottano di una miscela idrocarburica. Al termine del processo chimico la corrente fluida viene raffreddata ed immessa in un separatore in pressione che permette di recuperare energia termica nella fase di raffreddamento dei fumi delle camere di riscaldamento dei reattori, questa può essere sfruttata per produrre acqua calda o surriscaldata.

Ammonossidazione Processo industriale di ossidazione in cui una miscela gassosa di un idrocarburo, ammoniaca e ossigeno reagisce per dare un nitrile. La reazione necessita di pressioni di poco superiori a quella atmosferica e temperature intorno ai 500 °C.


Industria alimentare


Anche nell'industria alimentare è possibile agire per ottenere un efficientamento energetico recuperando grandi quantità di calore, anche se a temperature nettamente più basse rispetto agli altri settori industriali descritti in precedenza.
L’energia termica può essere recuperata direttamente  dalla catena di produzione alimentare, dai forni, dagli affumicatoi, dagli essicatoi, dalle vasche di frittura fino alle cappe di aspirazione.