Recupero del calore residuo: come migliorare l'efficienza nei sistemi di combustione industriale

Negli impianti di combustione moderni, sia nel settore civile sia nei processi industriali, migliorare l’efficienza energetica è diventato un obiettivo imprescindibile, non più una semplice scelta. Ridurre i consumi e ottimizzare le prestazioni significa, infatti, ottenere vantaggi sia dal punto di vista economico che ambientale.

Indipendentemente dal tipo di combustibile impiegato, analizzare il rendimento della combustione è il primo passo essenziale per individuare possibili miglioramenti. Questa valutazione permette di intervenire in modo efficace sia su impianti già esistenti sia in caso di progettazione di nuovi sistemi.

Il rendimento di combustione

Il rendimento di combustione esprime quanto dell'energia termica prodotta dalla reazione chimica viene effettivamente resa disponibile all'impianto, rispetto al totale sviluppato. In formula:

η = Energia termica resa disponibile / Energia termica totale sviluppata

Il riferimento normativo per il calcolo di questo parametro è la UNI 10389-1:2019, che definisce le procedure per l’analisi dei prodotti della combustione e la misurazione in campo del rendimento di combustione dei generatori di calore alimentati a combustibile liquido e/o gassoso.

La norma prevede, tra le principali misurazioni, la rilevazione della temperatura dei fumi e dell’aria comburente, oltre alla concentrazione di ossigeno (O₂) o anidride carbonica (CO₂), parametri fondamentali per la determinazione del rendimento di combustione.

1. Il tenore di ossigeno residuo nei fumi

Una quota di ossigeno non reagito nei gas di scarico è indice di aria in eccesso rispetto al necessario. Ridurre questo eccesso — attraverso una taratura accurata del bruciatore con rapporti aria/combustibile ottimizzati — consente di contenere le perdite legate all'aria non utilizzata. Il controllo in esercizio può essere affidato a sistemi di regolazione automatica dell'ossigeno, che adattano dinamicamente il rapporto di miscelazione alle condizioni operative reali.

2. Il differenziale termico tra fumi in uscita e aria in ingresso

I gas combusti vengono espulsi a temperature spesso elevate, trasportando con sé una quantità significativa di energia termica che si disperde nell'ambiente: una perdita diretta di efficienza. La differenza di temperatura tra i fumi in uscita e l'aria comburente aspirata è quindi un indicatore diretto dello spreco energetico del sistema.

Il recupero dell'energia dai fumi: il principio del preriscaldo dell'aria

La strategia più efficace per ridurre questa perdita consiste nel recuperare il calore dei fumi di scarico per preriscaldare l'aria destinata alla combustione, prima che questa raggiunga il bruciatore. In questo modo, parte dell'energia che andrebbe persa viene reintrodotta nel ciclo termico, abbassando il differenziale e migliorando direttamente il rendimento.

Questo principio è alla base dei sistemi dotati di recuperatore di calore e di bruciatori adeguatamente predisposti, come la serie di bruciatori industriali RIELLO DB, in cui uno scambiatore di calore sfrutta i gas esausti per elevare la temperatura dell'aria comburente che viene utilizzata dal bruciatore riducendo il consumo energetico complessivo dell'impianto.

I bruciatori industriali RIELLO DB, caratterizzati da tecnologia e affidabilità, sono adatti all'impiego in grandi impianti di riscaldamento nonché nell'industria di processo, per l'abbinamento con caldaie ad acqua calda, generatori di vapore e olio termico e per varie tipologie di processi industriali.

Sono disponibili in diverse configurazioni, tra le quali le versioni con il controllo elettronico del rapporto aria-combustibile, il controllo dell’ossigeno residuo, e l’utilizzo dell'aria di combustione preriscaldata (fino a 250°C) rappresentano la soluzione ideale per l’ottimizzazione e la riduzione del consumo energetico dell'impianto.

La serie DB è disponibile in 10 modelli con potenze da 150 kW a 22.000 kW; adatti al funzionamento con diversi tipi di combustibile e per emissioni standard, basse emissioni Low-NOx o bassissime emissioni Ultra Low- NOx.

DB BURNER MODEL

La gamma di potenza è riferita a una temperatura dell’aria comburente di 20°C; temperature dell’aria superiori possono ridurre la potenza massima disponibile.

Caso studio: recupero dinamico del calore nei forni a tunnel Radiant con tecnologia Riello DB

In questo contesto di crescente attenzione all’efficienza energetica, l’esperienza del nostro cliente Alitech, leader nel settore della panificazione industriale, rappresenta un esempio concreto di come l’integrazione tra progettazione impiantistica e tecnologia di combustione possa generare benefici tangibili.

L’azienda ha, infatti, implementato, nel proprio forno a tunnel Radiant di ultima generazione, un innovativo circuito dinamico di recupero del calore, sviluppato in collaborazione con Riello.

Il sistema consente di recuperare una quota significativa dell’energia termica normalmente dispersa attraverso il camino, reintroducendola nel processo e contribuendo così ad aumentare in modo sensibile l’efficienza complessiva del forno. Non si tratta semplicemente di un recupero passivo, ma di un circuito dinamico in grado di adattarsi alle condizioni operative, migliorando la gestione dell’energia in tempo reale.

Un ulteriore elemento distintivo è rappresentato dall’integrazione di un sensore dedicato al monitoraggio continuo della qualità dei gas combusti. Questo dispositivo consente di verificare costantemente le condizioni della combustione e di attivare automaticamente eventuali azioni correttive in presenza di anomalie, aumentando così il livello di sicurezza e l’affidabilità dell’impianto.

L’intervento si inserisce in una strategia più ampia di efficientamento energetico sviluppata da Alitech, che punta a ottimizzare ogni aspetto del funzionamento del forno.

I risultati di questo approccio integrato sono evidenti: da un lato una significativa riduzione delle perdite energetiche, dall’altro un miglioramento delle condizioni di esercizio e della sicurezza operativa. In un settore ad alta intensità energetica come quello della panificazione industriale, soluzioni di questo tipo possono incidere in modo determinante sia sui costi di produzione sia sulla sostenibilità complessiva del processo.