Ottimizzazione delle pompe di alimentazione della caldaia

Dec 06, 2023

Uno dei principali componenti interni che consumano energia in una centrale termica è la pompa principale dell'acqua di alimento della caldaia. La sua funzione principale è fornire acqua ad alta pressione alla caldaia che genera vapore. Il suo consumo energetico contribuisce all'efficienza termica complessiva dell'impianto e ai costi operativi.

Gli operatori delle centrali elettriche possono migliorare l’efficienza termica dell’intero impianto fino allo 0,3% ottimizzando il sistema dell’acqua di alimentazione. Potrebbe sembrare banale, ma per una centrale elettrica da 900 megawatt (MW), ciò equivale a 2,7 MW di energia elettrica aggiuntiva che può essere fornita alla rete. Ecco le pratiche consigliate per identificare le opportunità su questo sistema:

Quando acquistano pompe di alimentazione per caldaie, gli operatori delle centrali elettriche e i loro consulenti di ingegneria, approvvigionamento e costruzione (EPC) spesso danno priorità a costi di capitale inferiori rispetto a costi operativi inferiori durante l'intero ciclo di vita.

L’aumento dei costi energetici sta mettendo a dura prova questo business case, spingendo gli operatori degli impianti a prendere in considerazione misure per ridurre al minimo il consumo energetico delle pompe di alimentazione delle caldaie. La rivalutazione della pompa principale dell'acqua di alimentazione della caldaia è un progetto importante che richiede una pianificazione approfondita da parte di tutte le parti.

I metodi di progettazione, ingegneria e implementazione del progetto di ottimizzazione delle pompe sono ben noti. Le tecnologie sono state testate e collaudate nell’ultimo mezzo secolo, ma anche le pompe di alimentazione delle caldaie sono fondamentali per i processi di produzione di energia. Metterli offline per i lunghi periodi necessari per apportare modifiche può mettere a rischio la capacità dell'operatore dell'impianto di soddisfare la domanda di energia e gli obiettivi di produzione.

Per garantire il successo del progetto, si consiglia agli operatori dell'impianto di porre le seguenti quattro domande chiave per apprendere le opzioni per ridurre al minimo il consumo energetico e condurre con successo un progetto di ottimizzazione della pompa.

Questa è una domanda che spesso si pongono i direttori di stabilimento e gli ingegneri di processo.

La combinazione di diverse soluzioni a livello del sistema dell’acqua di alimentazione può migliorare l’efficienza termica complessiva dell’impianto fino allo 0,3%. Per una centrale da 900 MW ciò equivale a 2,7 MW di potenza elettrica aggiuntiva che può essere immessa in rete.

Anche se il potenziale della pompa dell'acqua di alimentazione della caldaia è isolato, una piccola modifica dell'efficienza può comportare notevoli risparmi. Ciò può comportare una riduzione dei costi fino a centinaia di migliaia o milioni di euro o dollari ogni anno in una tipica centrale elettrica.

Miglioramento dell’efficienza nel mondo reale

Dieci anni fa è stato avviato un progetto per ottimizzare la progettazione di una pompa centrifuga multistadio da 30 MW installata per fornire acqua di alimentazione della caldaia. L'impianto idraulico completo della pompa è stato riprogettato per migliorare l'efficienza complessiva.

La fluidodinamica computazionale (CFD) e test su modelli in scala sono stati utilizzati per progettare modifiche ai singoli componenti, tra cui volute, incroci corti e lunghi, la scatola di aspirazione e lo scarico finale.

In un documento presentato all'American Society of Mechanical Engineers (ASME), sono state dettagliate le ottimizzazioni di progettazione che hanno aumentato l'efficienza complessiva della pompa di almeno il 3%. Anni dopo, il gestore della centrale elettrica continua a riferire di aver raggiunto costantemente quel tasso di efficienza o migliore.

Di conseguenza, questo impianto supercritico alimentato a carbone situato nei Paesi Bassi ha ottenuto una riduzione del consumo energetico di circa 10.200 megawattora (MWh) all’anno, un vantaggio finanziario stimato di 816.000 euro (866.257 dollari) all’anno.

Inoltre, il miglioramento dell’efficienza della pompa di alimentazione della caldaia ha offerto l’ulteriore vantaggio di una riduzione di anidride carbonica (CO2) di circa 6.120 tonnellate all’anno. Di conseguenza, il gestore della centrale ha garantito la conformità normativa e ha fatto progressi verso gli obiettivi di sostenibilità dell'azienda.

Efficienza idraulica prima e dopo l'ottimizzazione della pompa

Energia: il costo più grande per le pompe per servizi critici

Non c’è mai stato un business case più forte di quello attuale per ottimizzare le pompe di alimentazione delle caldaie. Storicamente i costi energetici sono stati sufficientemente bassi da consentire alle pompe di alimentazione delle caldaie di consumare energia parassita senza un impatto significativo sulle operazioni o sulle prestazioni finanziarie. Tutto è cambiato a causa dell’aumento dei prezzi dell’energia e degli obiettivi di decarbonizzazione.