Ottimizzazione di scambiatori di calore mediante l'utilizzo di indici dinamici di prestazione

Negli impianti industriali, le modifiche for free, nell’ottica del risparmio energetico, sono le tipologie di ottimizzazione più apprezzate in quanto i costi per attuarle sono nulli. Esse consistono in variazioni di Set Point o di schemi di marcia che comportano una riduzione del consumo di vapore, e quindi di gas naturale.L’obiettivo di questo studio è di determinare come questo sia possibile in due sezioni critiche dell’impianto per la produzione di urea, commercializzata nei mercati agricoli come granulo. Lo studio, la modellazione e l’ottimizzazione di entrambe le sezioni è effettuato tramite una metodologia il cui scopo è quello di simulare e analizzare le performance di scambio termico degli scambiatori critici ivi presenti in termini di condizioni al contorno, coefficiente globale di scambio e di fenomeni di sporcamento. Una volta implementati e validati i modelli per il calcolo di indici dinamici di prestazione, sviluppati a partire da bilanci di materia ed energia, sono stati definiti in primo luogo i limiti di funzionamento rispetto alle attuali condizioni di marcia e, successivamente, sono state individuate le nuove condizioni di lavoro più performanti.In particolare, per la sezione di idrolisi delle acque ureiche di processo, è stata valutata la convenienza economica nell’effettuare un differente numero di pulizie chimiche annuali a seconda del costo variabile unitario del vapore. Per la sezione di raffreddamento granulare sono state valutate le modalità di marcia ottimali in base alla stagionalità ed è stato implementato un controllo con regolazione di umidità relativa in sostituzione a quello esistente, in ottica di ottimizzazione del processo di raffreddamento del prodotto finale.Oltre all’individuazione di nuove soluzioni, sulla base delle analisi fatte, si può affermare che è possibile risparmiare svariate tonnellate di gas naturale da alimentare in caldaia per l’ottenimento di vapore di servizio inviabile alle utenze di stabilimento in questione.