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Copyright © by Max Weishaupt GmbH, D-88475 Schwendi
I bruciatori nell’era del digitale:un nuovo potenziale di risparmio
RELATORE:Luca BorghiWeishaupt Italia SpA
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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
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Il Gruppo:
Bruciatori, Caldaie e PdC
Building Automation
Geotermia
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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
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La combustione:
Parametri che influenzano la formazione degli ossidi di azoto
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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
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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
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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 %
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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
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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
Parametri che influenzano il funzionamento del bruciatore:
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• Dimensionamento corretto
• Campo di lavoro del bruciatore
• Campo di modulazione del bruciatore
I principali parametri che determinano il funzionamento ed il rendimento del bruciatore:
Parametri che influenzano il funzionamento del bruciatore:
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• Dimensionamento corretto
• 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
I principali parametri che determinano il funzionamento ed il rendimento del bruciatore:
Parametri che influenzano il funzionamento del bruciatore:
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• Dimensionamento corretto
• 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
• Integrazioni di accessori per la regolazione
in continua della combustione
Possibile integrazione di regolazione tramite sonda O2 e CO
I principali parametri che determinano il funzionamento ed il rendimento del bruciatore:
Parametri che influenzano il funzionamento del bruciatore:
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L’evoluzione tecnologica:
MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE MIGLIORAMENTO NELLA GESTIONE
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L’evoluzione tecnologica:
MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE
• Ottimizzazione della testa di combustione
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L’evoluzione tecnologica:MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE
• Ottimizzazione della testa di combustione
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L’evoluzione tecnologica:
MIGLIORAMENTO NELLA PROGETTAZIONE
• Ottimizzazione della testa di combustione
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L’evoluzione tecnologica:
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
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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
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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
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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
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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
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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
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Weishaupt Italia SpA
Ing. Luca [email protected]: 345 999 58 74
Via Enrico Toti 5 -21040 Gerenzano (VA)www.weishaupt.it