08 Ott 2020
Cannon Bono Energia su Industria della carta

I costi energetici che le imprese appartenenti al settore cartario devono sostenere hanno un’incidenza sempre più rilevante sul fatturato. Per rimanere competitivi, perciò, diventa sempre più importante incrementare l’efficienza energetica

Il vapore rappresenta, ancora oggi, uno dei più importanti vettori di scambio termico utilizzato in numerosi processi cartari che sono soggetti, da una parte, a continui interventi di ottimizzazione per migliorare costantemente la qualità del prodotto e, dall’altra, sono fortemente soggetti a costanti processi di ottimizzazione dei consumi e dei recuperi energetici. Per raggiungere questi obiettivi ponendo l’asticella su valori sempre più performanti, nell’ambito della generazione del vapore, le cartiere nell’ultimo decennio hanno fortemente investito con l’installazione di impianti di cogenerazione uniti a processi di ottimizzazione dei consumi energetici.

Per svariati motivi, si è investito molto meno nell’ambito dei generatori di vapore, spesso gestiti come unità di backup o di integrazione al cogeneratore. Uno dei motivi principali è stata la mancanza di proposte innovative da parte dei costruttori di generatori di vapore che per anni hanno proposto soluzioni molto convenzionali e che si integravano sempre meno con le condizioni operative disponibili in cartiera dove, con l’obiettivo dell’efficientamento energetico, rendevano disponibile ai generatori condense a temperature molto elevate non permettendo quindi al generatore stesso di raggiungere livelli di efficienza soddisfacenti.

Industria 4.0: un nuovo scenario

La disponibilità di fondi europei e nuovi strumenti volti alla promozione dell’innovazione orientata a raggiungere target di efficienza energetica imposti dall’Europa – Titoli di efficienza energetica, TEE – hanno spinto i fornitori di tecnologie più strutturati a investire risorse per poter offrire soluzioni più performanti che hanno portato notevole innovazione. Sono numerosi i clienti che, avendo scelto la tecnologia brevettata della serie HE Smart di Cannon Bono Energia, hanno ottenuto significativi contributi in tal senso.

Queste tecnologie più performanti, se non adeguatamente controllate e interconnesse al processo di fabbrica, spesso vedono fortemente ridotto il potenziale di saving per cui sono state progettate. Cogliere il collegamento fra uso razionale dell’energia e core business può al contrario cambiare l’approccio strategico di un’impresa per incrementare la propria competitività.

Se l’obiettivo più evoluto diventa efficientare & controllare il processo interconnesso, questo nuovo scenario si sposa perfettamente con lo stimolo agli investimenti in tecnologie innovative promossi dal Piano Nazionale Industria 4.0.

Una fabbrica sempre più connessa, integrata, automatizzata e flessibile nei cicli produttivi ha bisogno di essere alimentata da sistemi energetici che siano altrettanto all’avanguardia, sostenibili e quindi efficienti da un punto di vista economico e ambientale. Industria 4.0 ed efficienza energetica sono, quindi, un binomio inscindibile per aumentare la competitività, un’unione virtuosa che punta a raggiungere tre obiettivi fondamentali.

Il Piano Nazionale Industria 4.0, attraverso il quale il governo promuove la trasformazione digitale delle imprese, stimola investimenti anche in tecnologie innovative che migliorino l’utilizzo delle risorse energetiche e la gestione delle emissioni nell’ambiente e permette la combinazione delle agevolazioni fiscali previste con il sistema di incentivi esistenti per l’ambito energetico.

Cannon Bono Energia efficienza energetica

I generatori di vapore industriale HE Smart

Dal 2014 la tecnologia HE Smart si pone ai vertici del mercato dei generatori di vapore industriali, sia in termini di efficienza energetica garantita sia dei sistemi di automazione per il controllo, la gestione e l’interconnessione del generatore con gli altri elementi di produzione. La soluzione HE Smart garantisce, infatti, un’efficienza termica fino al 97,5%, calcolata e verificata in campo, in accordo alla normativa Europea EN 12953-11 (Metodo indiretto) e certificata da numerose Energy Service Company.

La caratteristica fondamentale dell’HE Smart è la sua capacità di fissare e controllare la temperatura dei fumi in uscita dalla caldaia, quindi massimizzare il recupero termico, in modo dinamico a diversi carichi e al variare delle condizioni al contorno: ±15°C temperatura acqua alimento e temperatura dell’aria ambiente rispetto alle temperature di progetto.

Il sistema HE Smart è progettato per ottenere la più alta efficienza termica possibile, senza condensazione dei fumi, per applicazioni caratterizzate da elevata temperatura dell’acqua di alimento al generatore, inclusi i processi cartari caratterizzati da condizioni estreme: carichi variabili e temperature dell’acqua di alimento fino a 170°C.La peculiarità della tecnologia HE Smart è data dalla combinazione e dalla gestione simultanea, istantanea, auto-adattativa e integrata delle differenti tecnologie di recupero di calore dai fumi caldi della combustione
– economizzatore e preriscaldatore dell’aria in alimento al sistema di combustione –, il tutto offrendo un sistema estremamente compatto e preinstallato a bordo macchina. Questa configurazione permette il controllo delle portate in ingresso ai sistemi di recupero calore in funzione della temperatura di ingresso dell’acqua di alimento, della temperatura dell’aria esterna e del carico.

Tutto ciò permette di ottenere e assicurare un rendimento costante indipendentemente dalle condizioni esterne, garantendo in ogni situazione una temperatura di uscita dei fumi costante e pari ad 80°C. A tal proposito è importante sottolineare che è proprio la temperatura alla quale vengono rilasciati i fumi a determinare il rendimento del generatore, infatti un’alta temperatura dei fumi implica un alto contenuto energetico non recuperato e disperso nell’ambiente, viceversa una bassa temperatura comporta alti valori di recupero termico e, dunque, di efficienza.

In tal modo si ottiene un rendimento termico garantito del 97,5%, recuperando il massimo dai fumi ed evitando, allo stesso tempo, la formazione di condensa acida (58°C), ovvero garantendo un margine di 20°C rispetto alla condizione di condensazione. Si evita, perciò, qualsiasi fenomeno di condensa acida dei fumi lungo tutto il tratto del camino, tratto che spesso non è coibentato.Inoltre, il sistema HE Smart è accoppiato ad avanzati sistemi di combustione che con opportuni kit possono arrivare fino al 60 mg e garantiscono emissioni molto inferiori ai limiti di legge (< 100 mg/Nm3). In caso di esigenze più restrittive e/o variazione futura delle normative, i sistemi HE Smart sono già predisposti per accettare soluzioni tecniche – per esempio il ricircolo dei fumi di combustione – atte a ridurre ulteriormente le emissioni senza che ciò provochi una diminuzione dell’efficienza termica globale del sistema (figura 1).

In termini di automazione, il moderno generatore HE Smart è dotato del sistema elettronico integrato di controllo Optispark, prodotto dalla consociata Cannon Automata, il quale permette la gestione dinamica dell’intero generatore di vapore centralizzando la visualizzazione in una moderna interfaccia operatore a colori e con funzionalità touchscreen.

Inoltre, gestisce tutti gli allarmi e blocchi e realizza trend storici e dinamici delle variabili controllate. Il sistema di controllo Optispark, oltre a gestire e controllare tutti i parametri del generatore, pone l’HE Smart ai vertici per innovazione rivolta ai temi dell’Industria 4.0.Il sistema Optispark, infatti, è predisposto per soddisfare i requisiti stabiliti dalle agevolazioni previste dal Ministero dello Sviluppo Economico attraverso il Piano Nazionale Industria 4.0, offrendo la possibilità di monitorare da remoto l’impianto, poter gestire numerosi parametri da distanza – teleassistenza e ottimizzazione –, sino ad arrivare alla reale interconnessione tra generatore e processo – “smart factory”. Si contano, infatti, già numerose installazioni in cui il generatore, interconnesso con il sistema produttivo, viene pilotato dal sistema gestionale di processo.

Il connubbio delle tecnologie He Smart e tesi permette di gestire il processo produttivo con tutte le sue richieste.

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Efficienza massima: il connubio HE Smart e TESI

Per raggiungere costantemente questi elevati valori di efficienza, è necessario consentire alla caldaia di lavorare in condizioni operative stabili, specialmente per quanto riguarda le proprietà termofisiche della condensa. Se ci riferiamo a processi industriali continui, troviamo pochissimi sistemi con le condizioni operative sopra menzionate, ciò significa che è necessario apportare modifiche sostanziali all’impianto di recupero delle condense per consentire l’operatività ideale.

I sistemi standard utilizzati per sopperire alle suddette necessità presentano numerosi svantaggi come il grande impatto sul layout dell’impianto, dispositivi costosi da aggiungere e le difficoltà nell’interfacciamento con il quadro di comando della caldaia.

Basandosi su anni di esperienza e collaborazioni con i più grandi produttori di caldaie, Mevas ha sviluppato Tesi (Tower eco system injection). Tesi può essere adattato a qualsiasi tipo di sistema di ritorno delle condense per caldaie di nuova generazione, con impatti di layout molto bassi e ridotti costi di installazione grazie al suo posizionamento su skid con struttura di supporto certificata secondo normativa EN 1090. È dotato di un PLC di controllo indipendente in grado di gestire tutte le fasi operative separatamente dalla logica della caldaia, in modo da ridurre le tempistiche di messa in servizio, gestire le fasi transitorie e di warm-up favorendo una migliore diagnosi del processo. Il PLC è dotato di sistema per l’assistenza remota, fornita al fine di monitorare il processo e massimizzare la velocità di intervento in caso di richieste da parte del cliente. Tutta l’automazione del sistema è perfettamente integrata con il PLC di caldaia e il DCS cliente. La vera rivoluzione del sistema Tesi risiede nel nuovo approccio impiantistico con cui è vista la centrale termica; se fino ad oggi l’unico componente preassemblato risultava essere la caldaia, adesso anche il recupero condense ed il trattamento termofisico dell’acqua di alimento potranno beneficiare della rapidità di installazione tipica dei sistemi compatti. La versatilità di Tesi è tale da poter consentire, mediante l’aggiunta del pacchetto Sp (Steam pack), lo sfruttamento di flussi entalpici provenienti da un processo primario – per esempio fumi
caldi in estrazione da processo cartario, gas di scarico da turbogas ecc. – fungendo da vera e propria caldaia a recupero.

Il pacchetto TesiSp (Steam Pack) permette, quindi, una produzione di vapore a differenti livelli di pressione – TesiSpL per vapore fino a 9 bar e TesiSpH per vapore fino a 20 bar –, aumentando considerevolmente l’efficienza globale dell’impianto di produzione vapore, riducendo al minimo l’impatto sul layout generale. Il connubio delle tecnologie HE Smart e Tesi permette di gestire il processo produttivo con le sue richieste di vapore e il sistema di ritorno condense in modo complementare, integrato e rivolto alla massimizzazione dell’efficienza globale dell’impianto.

Tabella Cannon Bono Energia HE Smart + TESI

L’integrazione di questi due sistemi porta come beneficio l’ottimizzazione simultanea di portata e temperatura dell’acqua di alimento al generatore: il sistema HE Smart può lavorare in condizioni ottimali e distribuire il recupero termico sui tre scambiatori nel modo più efficiente possibile. Il generatore di vapore lavorerà sempre nell’intorno del suo punto di ottimo, lo stress degli elementi di controllo saranno minore e conseguentemente questi organi saranno meno soggetti ad usura. Si propone di seguito l’analisi di una recente installazione presso un importante cartiera del territorio nord italiano, che ha provveduto alla sostituzione del generatore di vapore con un moderno sistema HE Smart e l’installazione del pacchetto TesiSpL per la produzione di vapore a bassa pressione. La tabella precedente evidenzia un riepilogo dei principali miglioramenti apportati dall’installazione di TESISpL.

L’ottima sinergia ottenuta tra i due sistemi è stata favorita dell’automazione presente sugli stessi: la loro interconnessione è avvenuta senza modifiche sostanziali di hardware o software dei relativi pannelli di controllo; entrambi i dispositivi sono in possesso delle predisposizioni necessarie per essere interconessi e far parte di una Smart Factory in ottica Industria 4.0. I sistemi oltre a comunicare tra di loro, possono interagire con l’esterno per servizi di teleassistenza, registrazione di andamenti, trend, allarmi, dati puntuali in un cloud protetto e tanti altri servizi implementabili e sviluppati su misura conciliando le esigenze del singolo cliente.

Questo articolo è uscito su Industria della Carta – edizione Maggio 2020

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