Cos’è la miscelazione aria-combustibile nelle raffinerie?

Quando gli ingegneri di processo di una delle principali raffinerie di petrolio italiane hanno tentato di ottimizzare l’efficienza della caldaia del loro impianto, hanno dovuto fare i conti con il problema del rapporto di miscelazione aria-combustibile all’interno del bruciatore. Le misurazioni del flusso dell’aria del sistema erano spesso imprecise ed errate, il che impediva qualsiasi tentativo di ottimizzazione.

Il progetto del sistema a caldaia comprende un ampio condotto di presa dell’aria ad alta capacità che fornisce l’aria al bruciatore. Una misurazione accurata della portata di aria in entrata è fondamentale per ottenere la miscelazione più efficiente di aria e gas naturale nel bruciatore. Più il controllo è efficiente, minore è il gas consumato e di conseguenza minore è il costo di gestione dell’impianto.

Il problema del cliente

Le ampie dimensioni del condotto del sistema a caldaia hanno limitato le tecnologie disponibili in materia di misuratori selezionabili dagli ingegneri dell’impianto, rendendo inadeguato anche il luogo di installazione stesso.

Un ulteriore problema era legato alla portata dell’aria all’avvio che era sostanzialmente inferiore rispetto a quella misurata durante il normale funzionamento, il che ha richiesto l’utilizzo di un misuratore ad aria con rapporto di turndown elevato.

La raffineria aveva installato originariamente un misuratore di compensazione multipunto a pressione differenziale . Tuttavia, la lettura del misuratore DPT non era affidabile e ripetibile nel tempo. Questo sistema di misura aveva un turndown estremamente ridotto e i piccoli fori presenti sul dispositivo erano spesso soggetti a guasti e ostruzioni, il che allungava notevolmente i tempi di inattività e la frequenza degli interventi di manutenzione non programmata.

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La soluzione di Precision Fluid Controls

Il personale ingegneristico di processo e strumentazione della raffineria ha contattato Precision Fluid Controls per considerare una soluzione alternativa che risolvesse il problema legato alla miscelazione aria-combustibile. Il nostro team in collaborazione con il team ingegneristico di FCI hanno scelto d’installare il misuratore di portata a dispersione termica multipunto MT100S.

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Il diametro degli elementi di flusso del MT100 è sufficientemente piccolo da inserirsi tra i silenziatori e le rispettive lunghezze di inserimento regolabili permettono di configurare il punto di misurazione direttamente in loco, in modo da ottimizzare la ripetibilità e l’affidabilità della misurazione dell’aria. Inoltre, l’assenza di fori o parti mobili soggette a ostruzione o guasto negli elementi di flusso termico del MT100 permette di ridurre sensibilmente sia i costi che i tempi di manutenzione ordinaria.

I misuratori MT100 sono disponibili con un massimo di otto sensori di portata. I vari sensori sono inseriti a diverse profondità all’interno di un condotto, di un tubo o di una pila e le rispettive uscite sono multiplexate e compensate in modo da calcolare la portata con una precisione maggiore all’interno della linea di processo.

Il personale ingegneristico della raffineria ha anche positivamente constatato che nel turndown da 100 a 1 del misuratore MT100, la percentuale di lettura ±1,75, la percentuale ±0,5 di precisione su scala globale, la percentuale ±0,5 di ripetibilità della lettura e l’ampiezza dell’intervallo di portata da 0,07 a 305 Nl/min erano perfettamente in linea con tutti gli obiettivi di prestazione desiderati.

In questo modo la problematica relativa alla miscelazione aria-combustibile nella raffineria è stata risolta con successo, permettendo una maggiore efficienza a tutto il processo.

Le caratteristiche del trasmettitore MT100:

La lettura locale del trasmettitore MT100 è garantita tramite un display LCD a colori e all’avanguardia che mostra costantemente la portata in tempo reale come grafico di tendenza, il flusso totalizzato, la temperatura dell’aria in entrata e lo stato operativo di ciascun sensore di flusso del sistema.

Le uscite analogiche standard del trasmettitore MT100 includono una doppia (2) uscita NAMUR NE43 ad alta risoluzione, 4-20mA e un intervallo di frequenza/impulso da 0-1kHz.

Le comunicazioni standard del bus digitale comprendono HART (certificato da FieldcommGroup) e Modbus 485. È inclusa anche una porta USB per interfaccia con i PC. Tra le comunicazioni bus opzionali disponibili ci sono Foundation Fieldbus e Profibus-PA.

Tra i componenti elettronici del misuratore inclusi si elencano una funzione di data logger programmabile dall’utente, che permette di registrare la portata, la temperatura, il flusso totalizzato e i codici d’errore su una scheda microSD rimovibile da 8 GB. Lo strumento è dotato, inoltre, di un controllo di calibrazione che può essere avviato su richiesta dell’utente o programmato in modo da funzionare in maniera automatica.

Per le applicazioni di controllo ambientale dei gas a camino ed effluenti, i misuratori multipunto MT100 sono disponibili con un sistema di controllo continuo delle emissioni opzionale (CEMS/CERMS), che consente di eseguire controlli di calibrazione specifici, conformi ai requisiti dell’Agenzia USA per la protezione dell’ambiente.

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