Proprietà idriche ottimali nella rete di teleriscaldamento grazie alla tecnologia del vuoto all'avanguardia

La qualità dell'acqua nei circuiti di una rete di teleriscaldamento è un fattore decisivo per la durata delle tubazioni della rete. Per evitare la corrosione dei tubi in acciaio nero, è necessario utilizzare acqua demineralizzata o permeato come fluido termovettore. Consultandosi con Busch Vacuum Solutions, l'azienda elettrica Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG ha trovato una soluzione perfetta per eliminare l'ossigeno e l'anidride carbonica dal circuito idrico grazie alla tecnologia del vuoto all'avanguardia. Per desalinizzare l'acqua si utilizza ancora un impianto di osmosi inversa. Con il sistema di degassaggio di nuova concezione, le due aziende hanno sviluppato una tecnologia estremamente efficiente e sicura in grado di aumentare notevolmente la durata utile dei tubi in acciaio nero della rete.

Informazioni su Elektrizitätswerke Mittelbaden

L'azienda elettrica Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG con i suoi quattro siti a Lahr, Offenburg, Hausach e Kehl fornisce energia a circa 300.000 abitanti. Il sito di Offenburg opera anche una rete di teleriscaldamento per 900 abitazioni. L'acqua immessa nella rete di teleriscaldamento funge da fluido termovettore, che viene riscaldato a 80 °C con il calore di scarto di un'unità di cogenerazione. Il sistema di teleriscaldamento è attualmente in fase di espansione. Nel 2021, una terza rete entrerà in funzione, e una quarta è attualmente in fase di pianificazione.

Utilizzo della tecnologia del vuoto nel teleriscaldamento

Insieme, entrambe le reti di teleriscaldamento esistenti sono lunghe circa cinque chilometri e sono formate da tubi in acciaio nero termoisolati. Per garantire una durata utile più lunga possibile, la prima fase prevede la riduzione a 0 del valore pH dell'acqua in un addolcitore. La conducibilità elettrica dell'acqua viene quindi abbassata al valore minimo di otto/nove microsiemens per centimetro cubo (µs/cm³) in un impianto a osmosi inversa. In passato, i fumi, principalmente costituiti da ossigeno e scarse quantità di anidride carbonica, venivano estratti mediante un sistema di degassaggio. Queste unità erano dotate di pompe per vuoto ad anello liquido. Per Tobias Friedemann, esperto di tecnologia dell'azienda, questo tipo di fornitura di vuoto non era una soluzione soddisfacente. Le pompe per vuoto avevano bisogno dell'acqua come fluido operativo. I costi per l'acqua dolce necessaria ammontavano a 3.000 euro all'anno. Quando il precedente fornitore dei sistemi di degassaggio interruppe la fornitura del servizio, Tobias Friedemann iniziò a esplorare le alternative disponibili sul mercato. L'uso di sostanze chimiche per il trattamento dell'acqua presso l'azienda elettrica di Offenburg non era un'alternativa legittima per motivi ambientali. Inoltre, l'uso di sostanze chimiche è complicato perché il dosaggio e la composizione delle stesse può provocare reazioni indesiderate, che possono di conseguenza avere un impatto negativo sulla qualità dell'acqua.

Vantaggi di un sistema di degassaggio termico Busch

Dopo approfondite ricerche, Tobias Friedemann venne finalmente a conoscenza di Busch Vacuum Solutions. Gli ingegneri di processo di Busch svilupparono un sistema di degassaggio completamente nuovo, il cui fulcro è costituito dalle pompa per vuoto a camme MINKa frequenza controllatadi ultima generazione.

Durante l'esercizio 24 ore su 24, il circuito immette costantemente 1000 litri di acqua all'ora nel sistema di degassaggio. L'acqua viene spruzzata in un serbatoio di vuoto. Spruzzando l'acqua e i corpi di riempimento nel serbatoio si crea la superficie più grande possibile per l'acqua, cosicché i fumi possano essere efficacemente aspirati dalla pompa per vuoto. In questo modo, l'acqua degassata può essere reimmessa nel circuito mediante il sistema di controllo sia in modo diretto che utilizzando un serbatoio di stoccaggio. Una sfida per gli ingegneri di processo era lo spazio ristretto nella sala direttamente accanto all'unità di cogenerazione. La soluzione è un sistema di degassaggio compatto su un telaio (fig. 1), che contiene tutti i componenti, compreso il sistema di controllo. Il collegamento con la fornitura di calore era realizzato in modo che il sistema di degassaggio potesse trattare alternatamente l'acqua di entrambe le reti di teleriscaldamento in funzione.

Il sistema di degassaggio di Busch è entrato in funzione all'inizio del 2020 e da allora degassa l'acqua 24 ore su 24 per due reti di teleriscaldamento di 1,8 e 2,8 km di lunghezza con un volume totale di acqua di 300 metri cubi. Per Tobias Friedemann, i vantaggi del suo nuovo sistema di degassaggio sono evidenti. L'uso delle pompe per vuoto a camme MINK significa non dover più utilizzare l'acqua dolce come fluido operativo. Friedemann riesce pertanto a risparmiare sui costi di installazione per l'immissione e la rimozione e, soprattutto, sui costi dell'acqua stessa. Le pompe per vuoto a camme MINK funzionano completamente a secco. Ciò significa che non hanno bisogno dell'acqua o di un altro fluido operativo per comprimere o estrarre i vapori. Inoltre, generano in modo affidabile il livello di vuoto desiderato nel contenitore di degassaggio, indipendentemente dalla quantità di acqua o dalla sua temperatura. Un variatore di velocità consente di regolare con precisione la pompa per vuoto in base alle condizioni dell'acqua e di fornire in modo accurato il livello di vuoto desiderato in base alla domanda. Le pompe per vuoto ad anello liquido, d'altro canto, non possono essere controllate in modo altrettanto efficace, e le relative prestazioni del vuoto dipendono dalla temperatura dell'acqua. Le pompe per vuoto a camme MINK sono quasi esenti da manutenzione e sostituiscono due delle pompe per vuoto ad anello liquido utilizzate in passato. Oltre al variatore di velocità, questo vantaggio è associato anche alla soddisfacente riduzione dei costi di energia, che risulta un beneficio persino per una centrale elettrica. Il nuovo sistema di degassaggio è monitorato da un protocollo Modbus RTU. In questo modo, può essere azionato e controllato dall'esterno. Circolazione, temperatura e conducibilità dell'acqua sono monitorate costantemente. Se uno dei tre parametri devia dal target, è possibile adottare immediatamente azioni correttive appropriate.

Tobias Friedemann ha capito che questa è la soluzione più promettente per il futuro del degassaggio dell'acqua nelle reti di teleriscaldamento. Ha già installato il secondo sistema di degassaggio di Busch per la nuova rete di teleriscaldamento, che entrerà in funzione il prossimo anno. Le future reti saranno dotate di sistemi di degassaggio Busch Vacuum Solutions.