Cogenerazione: recupero dei fumi esausti

Tubi diritti scovolabili in scambiatore fumi per impianto di cogenerazione a motori endotermici alimentati a gas naturale

Voglio richiamare l’attenzione su questa importante componente degli impianti di cogenerazione con motori endotermici, in quanto se mal progettata, può dar luogo a moltissimi problemi.

Se è vero e sacrosanto che negli impianti di cogenerazione è utile e vantaggioso recuperare il più possibile per la parte acqua ed olio, per quanto riguarda il recupero dei fumi la questione prende tutt’altro aspetto.

Come dicevo in un precedente articolo, i gruppi di cogenerazione con motori endotermici, possono essere alimentati da diversi combustibili:

  • gasolio
  • gas naturale (metano)
  • biogas da allevamenti animali
  • biodiesel
  • biogas da discarica

Proprio il tipo di combustibile, diventa fondamentale nella selezione dello scambiatore di calore per il recupero dei fumi esausti.

scambiatore a fascio tubiero per recupero fumi

Infatti a seconda del tipo di combustibile utilizzato, si potranno avere diversi coefficienti di sporcamento da considerare nella scelta del diameto dei tubi. Inoltre cosa ancor più fondamentale, è bene che lo scambiatore fumi sia dimensionato in modo corretto e non sovrabbondante.

Sicuramente qualcuno si domanderà il perchè di questa affermazione: un dimensionamento abbondante del recuperatore fumi, porta ad un abbassamento spinto dei fumi in uscita dallo scambiatore, con incremento delle probabilità di formazione di condense che a seconda del tipo di combustibile utilizzato, potranno essere più o meno acide, aumentando di conseguenza i rischi di corrosione sullo scambiatore stesso.

Solitamente si tende a recuperare il calore dai fumi cercando di ottenere una temperatura dei fumi in uscita non più bassa di 130°C (valore indicativo che varia al variare del tipo di combustibile).

Scambiatore a fascio tubiero, giunto di compensazione dilatazioni

In ogni caso le regole di una buona progettazione di un impianto di cogenerazione, consigliano:

  1. tubi diritti scovolabili
  2. testate e tubi in acciaio inox AISI 316
  3. testate smontabili o comunue sostituibili
  4. compensatore di dilatazione sul mantello

Pensate sempre di aggiungere anche la valvola di by-pass sui fumi…e che sia una buona valvola, deve resistere e funzionare a 600°C è più…

Valvola di bypass scambiatore fumi

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Pubblicato in Cogenerazione, Condense, Corrosione, Energia Termica, recupero energetico, Risparmio energetico, Scambiatori di calore, Vapore

38 commenti su a “Cogenerazione: recupero dei fumi esausti

  1. Buongiorno Davide,
    Può contattare l’ing. Giordano di Icenova, sono tecnici esperti in materia di cogenerazione, potrebbero supportarla meglio, in quanto noi solitamente ci occupiamo della parte utilities.

    Cordialmente
    valter

  2. davide perrone dice:

    Salve signor Biolchi,

    sono un laureando in ingegneria meccanica del Politecnico di Bari e nel mio lavoro di tesi sto collaborando con la ricerca di alcuni componenti di un impianto combinato di piccola taglia, tra cui una HRSG che soddisfi le seguenti caratteristiche : portata di vapore 0.3-0.4 tonnellate/ora, pressione di lavoro di circa 10 bar, temperatura di ingresso fumi derivanti dalla combustione di biomasse circa 300-400 °C.
    Può indicarmi il nome di una piattaforma o di un’azienda dove è possibile trovarla?

    La ringrazio anticipo,distinti saluti

  3. Buongiorno, siamo produttori e installatori di impianti di Pirogassificazione a biomassa legnosa (Cippato)
    ………
    I cogeneratori funzionano a Syngas
    Per il 100 KWe utilizziamo n. 2 motori con cilindrata 6000 cc a 1500 rpm
    Per il 200 KWe utilizziamo n. 3 motori con cilindrata 6000 cc a 1800 rpm

    Abbiamo necessità di recuperare tutto il calore derivante dai fumi di scarico
    ………

  4. Buongiorno.
    Vorrei chiederle se secondo lei esiste un modo per innalzare la temperatura dei fumi di scarico di una caldaia da 120-150 gradi a 300 gradi.
    Grazie

  5. Buongiorno, vorrei chiederle quali sono le norme di riferimento per la produzione di recuperatori di calori da fumi per produzione di acqua calda .
    Grazie
    Alessandro

  6. Buonasera Alessandro,
    tutto chiaro.
    le suggerisco di guardare un paio di articoli di qualche settimana fa:
    http://www.tempcoblog.it/4519/refrigeratori-chiller-nei-processi-industriali/
    http://www.tempcoblog.it/4495/raffreddare-i-data-center-e-risparmiare-energia/

    non sono riferiti nello specifico alle macchine utensili, ma credo possa trovare le informazioni che sta cercando.
    Se poi necessita di maggiori informazioni, non esiti a contattarmi nuovamente su queste pagine.

    cordialmente, valter

  7. Buongiorno Valter,
    innanzitutto la ringrazio della cortese risposta.
    Per quanto riguarda la mia domanda mi provo a spiegare meglio: non devo effettuare una vera e propria classificazione ma quello che più mi interessa è capire quali sono i parametri principali che influenzano il consumo di energia dei sistemi di raffreddamento nel settore delle macchine utensili (ad esempio un parametro che avevo pensato era proprio il livello di temperatura raggiunto).

    la ringrazio nuovamente e le porgo un cordiale salute,

    Alessandro

  8. Buongiorno Alessandro,
    sono lieto di poterla aiutare.
    Gentilmente che tipo di classificazione vuole effettuare?
    Per livelli di temperatura?
    Per tipologia di scambio termico?

    Grazie e buon lavoro,
    valter

  9. Buonasera,
    sto cercando di fare una classificazione dei diversi tipi di sistemi di raffreddamento per le macchine utensili a controllo numerico, sia per quanto riguarda il raffreddamento dell’olio da taglio che per l’olio idraulico. Mi potrebbe consigliare in base a quale caratteristiche del sistema di raffreddamento sarebbe più opportuno procedere con la suddetta classificazione?

    La ringrazio anticipatamente.

    Cordiali Saluti,

    Alessandro

  10. Buongiorno Sheille (corretto?)…
    la portata è interessante, le temperature non sono proprio altissime e secondo me un recupero si può valutare.
    Dopo esserci consultati, il nostro parere è che si potrebbe pensare di inserire una batteria a tubi alettati nel flusso dei fumi, per produrre acqua calda oppure olio diatermico.
    Il primo caso le consente di ottenere coefficienti di scambio migliori anche se comporta qualche attenzione in più a livello impiantistico (PED ecc…).
    Con l’olio, potrebbe realizzare un impianto a vaso aperto (decisamente più semplice come impianto e normativa PED). E’ anche vero che con l’olio i coefficienti di scambio diminuiscono, quindi lo scambiatore richiederà più superficie, e la gestione dell’olio diatermico richiede più attenzione.

    A lei la scelta…

    Cordiali saluti, grazie per il contatto e Buone Feste,

    valter biolchi

  11. Buongiorno,
    sono una studentessa di Ingegneria e sto cercando di sviluppare un progetto per il risparmio energetico. Ho combustore rigenerativo dal quale vorrei recuperare il calore dei fumi di scarico. Lo scarico è di circa 4100 Nm3/h ad una temperatura tra i 140-150 °C.
    Vorrei sapere secondo voi quale potrebbe essere il modo più efficiente ed in che modo poter eventualmente impiegare il recupero.
    Grazie!!!!

  12. Buongiorno Guido,
    non sono un motorista e non le so dare una risposta adeguata.
    pubblico la sua richiesta in modo che qualcuno che legge il blog, possa aiutarla.

    Cordiali saluti,

    valter

  13. Buonasera,
    ho fatto analizzare le condense del mio motore di cogenerazione fire, aspettandomi di trovare pH acido per i composti dello zolfo. invece il pH è risultato 8.2, con 589 mg/L di ammoniaca. Non ho idea da dove possa provenire. Ha qualche idea?
    Grazie
    Guido

  14. Buonasera Antonio,
    non credo esistano sistemi simili al momento.
    L’energia contenuta dai funi di una singola stufa a pellet è molto bassa per poter essere sfruttata in modo economicamente conveniente.

    Cordiali saluti,
    valter

  15. Salve.
    Ho un tubo fumi di una stufa a pellet, posto in orizzontale. Esiste un modo di sfruttare i fumi per produrre energia elettrica, visto che hanno una temperatura di circa 90°?

  16. Davide Zanolli dice:

    Buona sera, ho alcuni problemi nel dimensionamento del generatore di vapore (scambiatore caldo) per il recupero di energia di un generatore elettrico (biogas), riesce a darmi qualche suo riferimento, è possibile che in un paio di mail si risolva il problema.
    La ringrazio in anticipo

  17. Salve, sono un allevatore e stiamo cercando di progettare un impianto di biogas. L’impianto sara in grado di alimentare un motore a biogas di circa 500 kW. Volevo valutare se è possibile sfruttare i fumi di scarico del motore endotermico per alimentare una turbina ORC. Purtroppo geograficamente non è possibile usare il calore per riscaldare acqua ad uso sanitario. Secondo Lei si puo fare e se si, mi potrebbe consigliare qualche azienda?. La ringrazio anticipatamente

  18. Gentile Marco,
    potrebbe al riguardo provare a sentire direttamente la società Ingeco, distributori delle turbine G.E. (ex Kalnetix), sicuramente le sanno dare informazioni più puntuali delle mie.

  19. Salve, secondo lei un flusso di gas di scarico di cogeneratore a metano gia utilizzato per assorbitore (6.000 Nm3/h a 170°C per 7.000 ore anno) dispone ancora di un’energia sfruttabile in un ORC? Che energia potrei ricavare con un recuperatore (penso che ORC debba essere alimentato almeno a 120°C e dispongo di batterie free-cooling per condensare ORC a 32°C)
    Grazie
    Marco

  20. una prima idea, potrebbe essere quella di utilizzare uno scambiatore a tubi lisci in ferro da inserire nel flusso caldo, per produrre acqua calda.
    bisogna capire bene i residui nei fumi, per la scelta dei materiali dello scambiatore, allo scopo di prevenire eventuali corrosioni.
    non è cosa facile, ma se fosse facile qualcun’altro ci avrebbe già pensato.

  21. Salve,
    sono uno studente di Ing. Gestionale che sta svolgendo il tirocinio per un azienda produttrice di capsule per il confezionamento di alimenti ecc…
    Questa azienda utilizza un termoreattore per bruciare i solventi,per autocombustione,in modo tale da non immettere nell atmosfera sostanze nocive.
    Si è pensato di recuperare i fumi dal camino per riscaldare\raffreddare una porzione dello stabilimento.La temperatura all`uscita e all`incirca di 150°C
    le portate variano fino ad un massimo di 30000 Nm3/h.Vorrei dunque capire quale sia la migliore soluzione per effettuare tale recupero energetico..essendo
    un ragazzo alle prime esperienze sto trovando molte difficoltà in questo studio…ringranzio anticipatamente e infinitamente chiunque di voi mi possa illuminare..

  22. Nazario Buda dice:

    Sto realizzando un bruciatore per scarti agricoli il calore sprigionato a 5/6cento gradi vorrei trasformarlo in energia elettrica cosa mi consigliate.
    Una turbina ORC dovrebbe essere buona ma non ho nomi di ditte produttrici o rivenditori
    in attesa ringrazio chiunque mi possa aiutare

  23. NICOLAS ELEFTHERIOU dice:

    Salve, sono un allevatore e stiamo cercando di progettare un impianto di biogas io e altri allevatori insieme. L’impianto sara in grado matematicamente di alimentare un motore a biogas di circa 500 kw. Sto cercando di capire se possibile sfruttare il gas di scarico per alimentare una microturbina a vapore. purtroppo non e possibile usare il calore per riscaldare acqua ad uso sanitario. Secondo Lei si puo fare e se si puo mi possa consigliare qualche azienda. grazie mille

  24. Buongiorno Simone, scusi il ritardo nella risposta.
    In effetti i cicli Rankine stanno riscuotendo un discreto successo ultimamente. Noi stessi stiamo seguendi diversi progetti del genere.

    Per i fumi mi sono spiegato male (utilizzando sistemi tipo T Recogen), si può produrre direttamente acqua calda.

  25. salve
    nella parte finale del commento precedente intendevo chiedere se è meglio uno scambiatore(mi ha corretto sul fatto che non si può usare un fascio tubiero con liquido-gas ma occorrono i T-recogen anche se il funzionamento è simile da quanto capito),oppure si può alimentare una caldaia a recupero per realizzare un ciclo rankine.
    mi scuso ancora intendevo dire ciclo rankine non ciclo combinato(non so se esistano impianti del genere però).

    cordiali saluti.

  26. salve sono uno studente che ha ultimato da poco il 3 anno in ing.meccanica e ora devo realizzare una tesi.
    ho deciso di effettuare uno studio sul biogas e il professore che mi segue mi ha proposto di “ampliare” la tesi considerando un caso reale;entra in gioco un azienda che produce 2MW da biogas derivante da scarti di macellazione e ceroso.i fumi di scarico arrivano a 500°C.il problema è che non so cosa fare:
    meglio usare il salto di temperatura per alimentare uno scambiatore e destinare l’acqua all’uso civile oppure collegarlo ad una turbina/microturbina(quindi ciclo combinato)per incrementare il rendimento finale?

  27. A livello teorico è possibile recuperare qualche cosa…praticamente difficile e costoso.
    per le norma secondo la quale è “Meglio avere poca portata ad alta temperatura che tanta portata a bassa temperatura”.

  28. Buongiorno,
    può aver senso tentare il recupero energetico da fumi 140-150°C uscenti da una caldaia a recupero? Secondo me assolutamente no, ma continuo a vedere non pochi “consulenti” che dichiarano la possibilità di recuperare 30-40°C !

  29. Donato Alberti dice:

    Per produrre energia elettrica? turbine a ciclo rankine a vapore o altri fluidi organici (con utilizzo diretto dei gas di scarico del ciclo produttivo). Dipende solamente dalla temperatura (che dovrebbe eeserci visto i 1000 – 1100 °C di temperatura dei forni) e portata dei fumi. Domanda: ma 6500 mc di metano sono consumati in quanto tempo?

  30. Esistono parecchie soluzioni che permettono di sfruttare il calore dei fumi, per produrre energia.
    E’ importante valutare bene le temperature e le portate dei fumi al camino.

  31. Buon giorno
    Sono un consulente interno di una società che produce vetro. Il sistema produttivo si basa su un forno a fusione continua che consuma mediamente 6500 metri cubi di gas metano. Ho visto che esistono impianti di cogenerazione per il recupero di energia dai fumi con la relativa trasformazione in energia elettrica. Vorrei sapere, cortesemente, se sapevate qualcosa al riguardo e se avevate dei nominativi di aziende specializzate in tale settore grazie Mauro Morra

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