Marco Santucci

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Bassa percentuale ritorno condense: analisi della problematica e possibili soluzioni

Alcune aziende che usano il vapore nei propri processi, specie se gli impianti sono di modesta potenzialità, spesso hanno uno scarso rientro di condensa.

Gli impianti definiti da questa caratteristica hanno grande difficoltà a mantenere il range di accettabilità dei valori chimici dell’acqua nel generatore, ma hanno anche difficoltà nella gestione tecnica e, soprattutto, hanno un elevato costo di generazione.

Analizziamo uno ad uno questi aspetti negativi.

La gestione tecnica è molto complicata; infatti, il mancato rientro delle condense determina, come effetto primario, una temperatura dell’acqua di alimentazione troppo bassa con un conseguente shock termico nell’ingresso della tubolatura di alimentazione,  tra la tubolatura stessa e il fasciame del corpo cilindrico.

Questa differenza di temperatura (circa 160 – 180 °C) che si manifesta ad intermittenza (durante l’alimentazione), determina con il passare del tempo il rischio di formazione di cricche che interessano la struttura stessa dell’involucro in pressione del generatore.

Nei generatori di piccola potenzialità, la riparazione di un danno di questo tipo, determina spesso la convenienza economica della sostituzione del generatore.

Inoltre, nei piccoli impianti, la degasazione termica dell’acqua di alimentazione viene concepita con il riscaldamento del reintegro attraverso il ritorno delle condense calde.

In questo caso, mancando quasi completamente il ritorno delle condense, l’acqua di alimentazione ha una temperatura così bassa per cui l’avidità dell’acqua a sciogliere i gas con cui viene a contatto è massima.

Azoto, ma soprattutto, ossigeno e anidride carbonica vengono così catturati da quel fantastico solvente che è l’acqua, alle basse temperature e vengono immessi in caldaia in grande quantità.

I prodotti che si immettono attraverso le pompette dosatrici, hanno valenza come degasazione chimica, ma solo a completamento di una già buona degasazione termica. Quando non c’è stata degasazione termica, spesso la degasazione chimica non ha l’effetto desiderato e si ha una elevata possibilità che si verifichino processi corrosivi.

Il costo di generazione risulta essere elevato poiché il mancato rientro di condense significa perdere calorie nell’acqua di alimentazione.
Non avendo rientri di acqua priva di sostanze disciolte (le condense teoricamente dovrebbero essere considerate così), il serbatoio da cui preleva la pompa, avrà solo acqua proveniente dall’addolcitore.
Supponendo che contenga anche solo 210 ppm di sali  e che la concentrazione massima di sali ammissibile in caldaia, sia di 1.000 ppm dovremo effettuare spurghi pari a:
  • q M Alcalinità (sali) in ingresso (concentrazione nell’acqua addolcita di alimento) 210 ppm
  • q M.tot Alcalinità (sali) max. caldaia (concentrazione massima in caldaia) 1.000 ppm
  • q R Reintegro rispetto al recupero condense (percentuale) 100 %

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Gli spurghi eseguiti durante la produzione, ipotizzando una pressione media di lavoro di 9 Ate, eliminano acqua ad un contenuto termico di 181,3 Kcal/Kg.
Se ne dobbiamo eseguire una quantità pari al 26,58% della produzione si perdono in spurghi (181,3*26,58/100) circa 48,19 Kcal per ogni Kg. di acqua trasformata in vapore.
Il vapore generato ad una pressione media di 9 ATE, supponendo che abbia titolo 0,9, avrà (598,5 + 18,5) circa 617 Kcal/Kg.

produzione media oraria Ipotizzata Kg./h ore al giorno pressione media di esercizio Ate titolo Contenuto termico vapore Contenuto termico acqua di alimento
1.000 12 9,0 0,9 617 18
Produzione giornaliera Kilocalorie da produrre giornalmente
12.000 7.188.000
giorni annui di produzione potere calorifico combustibile al Kg. prezzo ipotetico Iva esclusa
330 10.000 0,50
Kilocalorie annue Chilogrammi di combustibile annui spesa annua combustibile
2.372.040.000 237.204 € 118.602,00

Ma 48,19 Kcal/Kg perse, se trascuriamo il rendimento, sono pari al (617/48,19*100) 7,81% della produzione, pari quindi al 7,81% della spesa totale di combustibile.
In questo caso la temperatura dell’acqua di alimentazione è stata ipotizzata nell’arco dell’anno mediamente pari a  18°C con un contenuto termico di 18 Kcal/Kg.
Anche facendo il ragionamento da un altro versante otteniamo all’incirca lo stesso risultato.
Negli impianti in cui rientrano una bella percentuale di condense, l’acqua di alimento raggiunge  di frequente i 70°C. e quindi gli compete un contenuto termico di 70 Kcal/Kg.
Tra le due ipotesi ci sono già in partenza (70 – 18) 52 Kcal per ogni Kg di vapore prodotto.

Mettendo nel foglio di calcolo l’ipotesi in cui le condense rientrino, avremo:

produzione media oraria Ipotizzata Kg./h

ore al giorno

pressione media di esercizio     Ate

titolo

Contenuto termico vapore    Kcal./Kg.

Contenuto termico acqua di alimento

1.000

 12 9 0,9 617 70

 Produzione giornaliera 

 Kilocalorie da produrre giornalmente 

                                     12.000  6.564.000

giorni annui di produzione

potere calorifico combustibile al Kg.

prezzo ipotetico Iva esclusa
                                          330 10.000

€ 0,50

 Kilocalorie annue 

 Chilogrammi di combustibile annui 

 spesa annua combustibile 

 2.166.120.000 216.612

 € 108.306,00

Come vediamo tra l’ ipotesi di condensa recuperata e l’ ipotesi di condensa persa, anche solo relativamente alla spesa di combustibile, ci sono circa Euro 10.300 di differenza.

Accettabilità dei valori chimici dell’acqua.
Questo aspetto deve essere visto da due angolazioni: l’alcalinità in caldaia e i gas introdotti.
La problematica della alcalinità elevata si risolve facendo adeguati spurghi, nel nostro caso circa il 27% dell’acqua che si immette deve essere eliminata in spurghi e si perde circa l’8% della potenzialità della caldaia (significa che abbiamo dovuto installare un generatore  più grande di quello effettivamente necessario); la nostra pompa di alimentazione starà  accesa molto più tempo, consumerà maggior energia elettrica e avrà una vita più breve, le nostre pompette dosatrici di prodotto degasante faranno lievitare il costo di additivi chimici senza peraltro ottenere un risultato accettabile.

Possibile soluzione

Usiamo l’acqua degli spurghi per scaldare il serbatoio di alimentazione tramite una serpentina immersa.
Anziché fare uno spurgo intermittente di grande portata, facciamo uno spurgo continuo di piccola portata e di pari volume che garantisce un costante apporto di calorie al serbatoio di alimentazione che riuscirà così a riscaldarsi e garantire una appropriata degasazione termica. Questo ci permetterà di tornare alle normali quantità di additivi deossigenanti.

Inoltre, lo spurgo continuo se ben calcolato (o meglio ancora, comandato da un conduttimetro), garantirà un livello di alcalinità costante e non più a gradini, così come invece accade se si praticano spurghi intermittenti.

La pompa di alimentazione lavorerà soltanto per far entrare l’acqua trasformata in vapore senza dover colmare anche la grande quantità portata via dagli spurghi intermittenti, e il carico termico del bruciatore rimarrà molto più costante facendoci risparmiare ulteriori “soldini”.

Con la speranza che alcuni suggerimenti riaccendano lampadine un po’ offuscate dal tempo.

Vi do appuntamento al prossimo articolo.

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