Miglioramento dell efficienza energetica in realtà industriali esistenti: l impianto IGCC di Sarlux

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1 Miglioramento dell efficienza energetica in realtà industriali esistenti: l impianto IGCC di Sarlux 3E - Energy, Efficiency and Environment 11 Luglio 2013 Claudio Allevi Enrico Maffeis Rosa Domenichini Luca Castronuovo (Sarlux) (Sarlux) (Foster Wheeler Italiana) (Foster Wheeler Italiana) 0

2 Agenda Descrizione dell impianto IGCC Scopo dello studio Metodologia Basi dello studio Opzioni di intervento Conclusioni 1

3 L Impianto IGCC Unità Gassificazione (tre treni al 33%): low pressure direct quench GE (ex Texaco) Unità trattamento syngas (due treni al 50%): Recuperi termici per generazione vapore e raffreddamento syngas a 40 C Idrolisi COS AGR Unità rimozione H2S (due treni al 50%): UOP (Selexol) Unità Produzione Idrogeno: Membrane e PSA Unità Ciclo Combinato (tre treni al 33%): GT GE 9E ST GE Export di vapore LP e MP alla raffineria Unità recupero zolfo e trattamento gas di coda 2

4 Lo schema d impianto Import di Ossigeno da società esterna Produzione Ossigeno Aria B.L. Export vapore LP Gassificazione Trattamento syngas Saturazione Syngas Olio pesante Filter Cake Vapore Syngas Rimozione Gas Acidi Syngas GTs Utilities Recupero Zolfo (SRU) Produzione Idrogeno HRSGs Energia elettrica Export vapore MP STs Idrogeno Zolfo 3

5 L Impianto IGCC - Disponibilità Start-up impianto: 2000 Year Availability % % % % % % % % % % ,1% ,7% 77 NOTE: Availability include le fermate programmate di singole unità e turn around generale

6 Scopo dello Studio Incremento EFFICIENZA ENERGETICA dell impianto IGCC, tramite: Riduzione dei CONSUMI ausiliari Incremento esportazione VAPORE Vengono mantenuti costanti: Produzione di energia elettrica lorda Esportazione di idrogeno e vapore alla raffineria Vengono mantenuti almeno pari ai valori attuali: Emissioni Affidabilità/Disponibilità impianto 5

7 Metodologia FASE 1 individuazione Interventi FASE 2 Studio di fattibilità Selezione Interventi Attualmente in svolgimento FASE ESECUTIVA 6

8 Metodologia FASE 1 Screening delle unità dell impianto IGCC (escluse utilities) Identificazione delle aree di miglioramento Identificazione degli interventi Analisi tecno-economica: descrizione degli interventi previsti, schema, performance attese, costo di investimento stimato, periodo di ripagamento previsto (PBT) IDENTIFICATI 18 POSSIBILI INTERVENTI 7

9 Metodologia FASE 2 Selezione degli interventi più promettenti Analisi tecno-economica dettagliata: rivalutazione risultati Fase 1 (*), verifiche preliminari effettuate (*), bilancio materiale, filosofia base di controllo, impatto sul Plot Plan (*), schedula preliminare, costo di investimento stimato e PBT (*). (*) con il supporto dei fornitori specializzati ANALIZZATI 4 INTERVENTI (selezionati sulla base dei risultati della Fase 1) 8

10 Basi dello Studio Assetto operativo (riferimento) Portata di olio (VVR) ai gassificatori Energia elettrica esportata alla rete 380 kv Esportazione vapore LP e MP a raffineria 150 t/h 550 MWe 180 t/h Produzione di idrogeno 55,000 Nm 3 /h Documentazione tecnica Bilanci di materia ed energia delle unità Bilancio di vapore Consumi di utilities (energia elettrica, acqua, etc.) Prestazioni di riferimento Emissioni attuali Parametri economici Basi per la stima del costo di investimento Prezzo di vendita dell energia elettrica Valore economico del vapore LP e MP 9

11 Opzioni di Intervento Identificate 18 opportunità di miglioramento tra le quali: Recupero termico Installazione nuova rete di pre-riscaldo del condensato mediante nuovi scambiatori in parallelo ad alcuni air-cooler Ottimizzazione circuito raffreddamento syngas Analisi degli scambiatori a piastre dell unità di lavaggio gas acidi (AGR) Abbassamento temperatura scarico fumi e recupero termico Riduzione dei consumi di LCO per gli strumenti Sostituzione degli strumenti di misura Riduzione consumi per compressione Riconfigurazione dell invio di PSA off-gas al post-firing 10

12 Opzioni di Intervento Riduzione dei consumi elettrici dei motori Installazione Inverter sui motori di media tensione (es: HP BFW) Sostituzione dei motori di bassa tensione con motori ad alta efficienza Recupero salto di pressione Espansione della soluzione ricca di Selexol mediante reverse pump Espansione del syngas a post-firing mediante turbo-espansore Miscellanea (altri 6 interventi minori) 11

13 Criteri di scelta delle opzioni approfondite in Fase 2 Attrattività economica (tempi di ritorno dell investimento 2 anni) Constructability (impatto sulle unità in esercizio, spazi necessari, ) Possibilità di effettuare le modifiche con impianto in esercizio o all interno degli slowdown programmati Affidabilita delle stime dei recuperi energetici (variabilita dei parametri) Facilita di esercizio delle modifiche No regret rispetto a eventuali modifiche future 12

14 1 esempio: Installazione VFD su pompe di HP BFW Variazione del sistema di regolazione dell acqua alimento HP: ATTUALE: Regolazione tramite valvola di controllo (dissipazione di 30 bar ca. durante la normale operazione) INTERVENTO: Regolazione tramite variazione del numero di giri del motore 13

15 Installazione VFD su pompe di HP BFW TEMPO DI RIPAGAMENTO PREVISTO: < 2 ANNI 14

16 Installazione VFD su pompe di HP BFW Configurazione elettrica: Installazione di un VFD per ogni coppia di motori (operating e spare) Interruttori di by-pass (esistenti) Nuovo interruttore Power Drive System 15

17 2 esempio: Riconfigurazione Sistema di Post-firing Il sistema di post-firing brucia una miscela di: Syngas off-gas compresso Si analizza la possibilità di non comprimere l off-gas con un risparmio potenziale fino a 4 MWe. L intervento prevede: Installazione di nuove linee e valvole per il trasporto di off-gas a bassa pressione Installazione di nuovi bruciatori nelle caldaie e nuove lance dedicate adatti a bruciare l off-gas a bassa pressione. 16

18 Riconfigurazione Sistema di Post-firing L intervento richiederà il coinvolgimento del produttore della caldaia nelle fasi successive. Viene mantenuta la possibilità di operare l impianto secondo la configurazione attuale (compressori in funzione) Il tempo di ripagamento risulta molto promettente: < 1.5 anni 17

19 Conclusioni La verifica ha dimostrato come l impianto IGCC fosse stato progettato originariamente in modo da ottenere un buona efficienza energetica. In particolare i motori originariamente installati sono caratterizzati da rendimenti elevati (di poco inferiore ai più alti che oggi offre il mercato). La sostituzione dei motori attualmente installati con motori di classe IE3 (disponibili commercialmente e obbligatori dal 2015) sarà effettuata se necessaria per esigenze di manutenzione straordinaria. Esistono alcune aree di potenziale miglioramento dell efficienza energetica con ottimi tempi di ripagamento. Per alcuni degli interventi analizzati si è passati alla fase di Basic Design. 18

20 Grazie per l attenzione claudio.allevi@saras.it enrico.maffeis@saras.it rosa_domenichini@fwceu.com luca_castronuovo@fwceu.com 19