Recupero del calore residuo: come contribuire all'efficienza dei sistemi di combustione industriale

Negli impianti di combustione moderni, sia nel settore civile sia nei processi industriali, il miglioramento dell’efficienza energetica rapprensenta un obiettivo sempre più rilevante. La riduzione dei consumi e il miglioramento delle prestazioni operative possono contribuire a benefici sia dal punto di vista economico che ambientale.

Indipendentemente dal tipo di combustibile impiegato, analizzare il rendimento della combustione rappresenta un primo passaggio utile per individuare possibili miglioramenti. Questa valutazione consente di definire interventi mirati sia sugli 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, può contribuire a limitare le perdite legate all'aria non utilizzata. Il controllo in esercizio può essere affidato a sistemi di regolazione automatica dell'ossigeno, che adeguano il rapporto di miscelazione alle condizioni operative effettive.

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 parte dell'energia termica che non viene recuperata dal sistema. La differenza di temperatura tra i fumi in uscita e l'aria comburente aspirata rappresenta quindi un parametro diretto dello spreco energetico del sistema.

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

Una delle strategie per ridurre queste perdite 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 altrimenti verrebbe dispersa viene reintrodotta nel ciclo termico, contribuendo a ridurre il differenziale di temperatura e a migliorare il rendimento del sistema.

Questo principio è alla base dei sistemi dotati di recuperatore di calore e di bruciatori progettati per questo tipo di applicazione, 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, sviluppati per applicazioni industriali, 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 queste, le versioni con il controllo elettronico del rapporto aria-combustibile, controllo dell’ossigeno residuo, e utilizzo dell'aria di combustione preriscaldata (fino a 250°C) sono progettate per supportare una gestione efficiente del processo di combustione e contribuire al contenimento dei consumi energetici 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, Low-NOx o 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, realtà operante nel settore della panificazione industriale, rappresenta un esempio di come l’integrazione tra progettazione impiantistica e tecnologia di combustione possa contribuire al miglioramento delle prestazioni del sistema.

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

Il sistema è progettato per recuperare parte dell’energia termica normalmente dispersa attraverso il camino e reintrodurla nel processo, contribuendo al miglioramento dell’efficienza energetica complessiva del forno. Non si tratta semplicemente di un recupero passivo, ma di un circuito dinamico in grado di adattarsi alle diverse condizioni operative e di supportare una gestione più efficiente dell’energia.

Un ulteriore elemento del sistema 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, contribuendo al controllo del processo e supportando il corretto funzionamento dell’impianto.

L’intervento si inserisce in una strategia più ampia di efficientamento energetico sviluppata da Alitech, arientata orientata al miglioramento continuo delle prestazioni operative del forno.

L'intervento combina recupero energetico e monitoraggio continuo del processo. Da un lato permette di reimpiegare parte dell'energia termica che verrebbe normalmente dispersa, dall'altro consente un controllo costante delle condizioni operative dell'impianto. In un settore ad alta intensità energetica come quello della panificazione industriale, questo approccio rappresenta uno strumento concreto per una gestione più efficiente del processo.