I TEE in una raffineria

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Michela Castelli
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1 Convegno nazionale I TEE in una raffineria EGE settore industriale Certificato n si/032 Attività professionale Ingegnere meccanico Libero professionista Studio Seta s.r.l. Faenza (RA) - ingegneria impiantistica - consulenza energetica - E.S.Co. 3 figure certificate EGE - Secem

2-2012-si/032 Attività professionale Ingegnere meccanico Libero

2 Best practice - Case study Stabilimento industriale di raffinazione, Ravenna Produzione di bitumi stradali e bitumi speciali con partenza da grezzi pesanti Situazione di partenza Obiettivi posti dalla Dirigenza aziendale migliorare la conoscenza dei flussi energetici interni innalzare il livello di efficienza energetica dello stabilimento riducendo i costi eliminare problematiche di power-quality connesse a microinterruzioni sulla rete di distribuzione

migliorare la conoscenza dei flussi energetici interni innalzare il livello di efficienza energetica dello

3 Diagnosi energetica 1. Analisi dei flussi energetici MWhe/anno tep/anno - 5,0 milioni Sm 3 /anno tep/anno 2. Identificazione e caratterizzazione dei processi energivori 3. Definizione dei principali indici energetici di controllo - energia per tonnellata di prodotto Individuazione della tecnologia della cogenerazione come strumento per il conseguimento degli obiettivi Individuazione della tecnologia del motore primo Rispondenza ai fabbisogni energetici di stabilimento ~ Fabbisogno elettrico in potenza dello stabilimento: kwe ~ Fabbisogno termico in potenza dello stabilimento: kwt Ciclo Rankine-Hirn Turbogas Motore a combustione interna Caratteristiche richieste per la risoluzione dei problemi di power-quality: ~ inseguire l assorbimento elettrico di stabilimento parzializzando fino al 50% della potenza nominale ~ sopportare il transitorio di distacco dalla rete compiendo il passaggio all isola elettrica al verificarsi delle microinterruzioni sulla rete Ciclo Rankine-Hirn Turbogas Motore a combustione interna

Individuazione della tecnologia del motore primo Rispondenza ai fabbisogni energetici di stabilimento ~ Fabbisogno elettrico in potenza dello stabilimento: 600 1.

4 Gruppo motoalternatore simulazione passaggio ad isola elettrica Motore endotermico, gas naturale Architettura: 12 cilindri a V, turbocompresso Cilindrata unitaria: cm 3 Alternatore: Sincrono trifase Potenza elettrica in uscita nominale: 996 kwe Potenza termica totale disponibile: kwt Verifica al banco di rilascio e presa di carico Evidenza di irregolarità di funzionamento in rilascio nel secondo transitorio (innesco pompaggio turbocompressore) Rimappatura centralina e nuovo test positivo kwe Profilo di carico per prova al banco Carichi termici Vapore 7 barg Situazione ex-ante 100% utenze di stabilimento alimentate a vapore CHP System 46% Vapore 7 barg 48% Acqua 80 C 6% Acqua 40 C Situazione expost utenze vapore preriscaldamenti + conversione utenze da vapore a acqua calda preriscaldamenti

200 kwt Verifica al banco di rilascio e presa di carico Evidenza di irregolarità di funzionamento in rilascio nel secondo transitorio (innesco pompaggio turbocompressore) Rimappatura centralina e

5 Nuove utenze bassa temperatura Serbatoi prodotti grezzi S5 ed S6 Serbatoi stoccaggio grezzi Caratteristiche tecniche diametro: 46 m altezza: 11 m Volume stoccato: m 3 Tetto galleggiante Temperatura interna 50 C

Caratteristiche tecniche diametro: 46 m altezza: 11 m

6 Serbatoi stoccaggio grezzi Superficie disperdente laterale: variabile in funzione del riempimento Superficie tetto: m 2 Lunghezza serpentino riscaldamento: 2x1.200 m Vettore utilizzato per riscaldamento: barg Potenza termica richiesta: max 500 kwt min 150 kwt Modellazione del serbatoio Obiettivi della modellazione: 1. verificare la possibilità di sostituzione del vettore termico vapore con il vettore termico acqua calda (80 C) senza apportare modifiche al serbatoio Esito negativo, non è possibile scambiare sufficiente potenza 2. valutare possibili azioni in grado di consentire il passaggio al vettore acqua calda a. incrementare la superficie di scambio termico b. ridurre il fabbisogno termico del serbatoio meno dispersioni 3. individuazione della maggior superficie disperdente Tetto, responsabile del 60% delle dispersioni

verificare la possibilità di sostituzione del vettore termico vapore con il vettore termico acqua calda (80 C) senza apportare modifiche al serbatoio Esito negativo, non è possibile scambiare

7 Attività: coibentazione tetto Realizzazione di una doppia pontonatura in sostituzione della pontonatura semplice Estensione dei cassoni di galleggiamento per compensare il maggior peso Attività:coibentazione tetto

semplice Estensione dei cassoni di galleggiamento per

8 Attività: coibentazione tetto Attività: coibentazione tetto

9 Attività: partizione serpentini Divisione dei serpentini di riscaldamento per consentire la circolazione di una maggior portata garantendo un maggior scambio termico Lunghezza serpentino riscaldamento: 4x600 m Potenza termica richiesta: max 210 kwt min 50 kwt Validazione modello serbatoio misura kwht/giorno Correlazione tra dissipazione misurata e calcola ta dal modello ex-ante ex-post baricentro ex ante baricentro ex-post corr_diretta modello kwht/giorno

15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Correlazione tra dissipazione misurata e calcola ta dal modello ex-ante

10 Sottostazioni Realizzazione di una sottostazione alimentata a vapore per ogni serbatoio con funzioni di: back-up rispetto al cogeneratore innalzamento della temperatura di mandata Regolazione sistema 350 Regolazione serbatoi S5/6 Tserb=50 C l/min, C, kw Portata [l/min] Tin [ C] Tout [ C] CHP [kw] Vapore [kw] Ptot [kw] Vincoli: Portata max Tout_max kw

350 Regolazione serbatoi S5/6 Tserb=50 C l/min, C, kw 300 250 200 150 Portata [l/min] Tin [ C] Tout

11 Strumentazione serbatoi Riduzione fabbisogno: -42% Risparmio energetico: -2x80 tep/anno Presentazione di due PPPM per 540 TEE/anno di tipo II Riconoscimento CAR Flussi energetici che attraversano il cogeneratore oggetto di misura per riconoscimento CAR Immessa Gas naturale CHP System En. elettrica generata Autoconsumata En. termica vapore En. termica acqua alimentazione GVR En. termica acqua calda En. termica acqua tiepida

oggetto di misura per riconoscimento CAR Immessa Gas naturale CHP System En.

12 Autoproduzione Profilo di prelievo elettrico ex-ante Profilo di prelievo elettrico ex-post Parametri energetici Dati di funzionamento impianto CHP ore di funzionamento: produzione elettrica: MWh produzione termica: MWh rendimento globale: 82,8% quota autoconsumo energia generata: 96% PES: 20,9% RISP: MWh 572 tep TEE generati annualmente (tipo II-CAR): 800 Dati coibentazione serbatoi fabbisogno termico annuale ex-ante: MWh fabbisogno termico annuale ex-post: MWh risparmio energetico annuale conseguito: MWh 160 tep TEE generati annualmente (tipo II): 540 Totale risparmio conseguito annualmente: 732 tep TEE generati: TEE

647 MWh 572 tep TEE generati annualmente (tipo II-CAR): 800 Dati coibentazione serbatoi fabbisogno termico annuale ex-ante: 4.

13 Parametri economici k Tempo di rientro atteso < 3 anni Convegno nazionale Grazie per l attenzione [email protected] Studio Seta s.r.l. Faenza

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