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Opportunità di risparmio energetico: la “Pinch analysis”
Cos'è la pinch analysis <ul><li>Nell'industria di processo il recupero energetico (soprattutto termico) è una necessità im...
Cos'è la pinch analysis <ul><li>Ma molto spesso i flussi da recuperare sono numerosi: non solo ma gli stream sono a livell...
Cos'è la pinch analysis <ul><li>Siamo sicuri che la configurazione del recupero energetico (esistente o da realizzare) sia...
Cos'è la pinch analysis <ul><li>Questa tecnica d'analisi è stata sviluppata a partire dal 1977 da Linhoff: l'obiettivo fin...
Da dove si parte <ul><li>Nell'impianto si identificano i flussi che devono essere riscaldati e quelli che devono essere ra...
Da dove si parte <ul><li>Ragionevolmente il solo recupero termico non è sufficiente a raggiungere  i target prefissati: è ...
Da dove si parte <ul><li>I flussi vengono individuati su un grafico Temperatura (T, °C) vs. entalpia (H, kW) </li></ul>
Da dove si parte <ul><li>Notare che questo grafico evidenzia anche il recupero termico e i carichi di raffreddamento e ris...
Da dove si parte <ul><li>Ma il DT=0 è una possibilità esclusivamente teorica: adotterò un compromesso tra recupero e costo...
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Pinch analysis <ul><li>L'utilità del metodo si dimostra in impianti complessi dove i recuperi che posso effettuare sono mo...
Costruzione della curva composita <ul><li>Tutte gli stream da raffreddare e tutti gli stream da riscaldare vengono “riunit...
Costruzione della curva composita
Pinch analysis <ul><li>Le curve composite vengono “avvicinate” fino al punto di pinch (il DT minimo risulterà da considera...
Pinch analysis <ul><li>Per quanto detto precedentemente questo grafico illustra qual'è il  minimo carico di utility  (risc...
Vantaggi della Pinch analysis <ul><li>Il grafico è idealmente diviso dal pinch point: </li></ul><ul><li>- la zona a destra...
Vantaggi della pinch analysis <ul><li>L'analisi così costruita da un “optimum” da traguardare nella progettazione e nelle ...
Vantaggi della pinch analysis <ul><li>Posso anche fare delle valutazioni veloci di costi- benefici: ad esempio, se riduco ...
Vantaggi della pinch analysis <ul><li>Queste considerazioni mi permettono di cercare un ottimo tra costi d'investimento e ...
Estensione della pinch analysis <ul><li>Oltre che ai recuperi termici di processo la pinch analysis si applica anche alla ...
Conclusioni <ul><li>La pinch analysis non va vista come un metodo di “progettazione automatica”. E' però un valido strumen...
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1 Pinch Analysis

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1 Pinch Analysis

  1. 1. Opportunità di risparmio energetico: la “Pinch analysis”
  2. 2. Cos'è la pinch analysis <ul><li>Nell'industria di processo il recupero energetico (soprattutto termico) è una necessità imprescindibile. </li></ul><ul><li>Spesso la configurazione di tale recupero è semplice ed immediata. </li></ul>Esempio: i fumi caldi di un forno di ossidazione sono utilizzati per preriscaldare il gas in ingresso
  3. 3. Cos'è la pinch analysis <ul><li>Ma molto spesso i flussi da recuperare sono numerosi: non solo ma gli stream sono a livelli di temperatura e portata molto diversi tra loro. </li></ul>
  4. 4. Cos'è la pinch analysis <ul><li>Siamo sicuri che la configurazione del recupero energetico (esistente o da realizzare) sia la migliore in assoluto? </li></ul><ul><li>La pinch analysis nasce per rispondere a questo interrogativo. </li></ul>
  5. 5. Cos'è la pinch analysis <ul><li>Questa tecnica d'analisi è stata sviluppata a partire dal 1977 da Linhoff: l'obiettivo finale è il raggiungimento di un “pinch point” ideale nel quale il consumo di energia è minimo. </li></ul><ul><li>Il concetto è stato poi esteso anche ai flussi di materia di un impianto per la riduzione del consumo totale di materie prime (“water pinch” e “hydrogen pich”). </li></ul>
  6. 6. Da dove si parte <ul><li>Nell'impianto si identificano i flussi che devono essere riscaldati e quelli che devono essere raffreddati. </li></ul>
  7. 7. Da dove si parte <ul><li>Ragionevolmente il solo recupero termico non è sufficiente a raggiungere i target prefissati: è necessario provvedere anche dei riscaldamenti e dei raffreddamenti ulteriori (H e C). </li></ul>
  8. 8. Da dove si parte <ul><li>I flussi vengono individuati su un grafico Temperatura (T, °C) vs. entalpia (H, kW) </li></ul>
  9. 9. Da dove si parte <ul><li>Notare che questo grafico evidenzia anche il recupero termico e i carichi di raffreddamento e riscaldamento che devo provvedere dall'esterno. </li></ul>
  10. 10. Da dove si parte <ul><li>Ma il DT=0 è una possibilità esclusivamente teorica: adotterò un compromesso tra recupero e costo delle apparecchiature, individuando un DT minimo. </li></ul>
  11. 11. Da dove si parte <ul><li>Ovviamente all'aumentare del DT aumenteranno anche i carichi termici di riscaldamento e raffreddamento. </li></ul><ul><li>L'utilità del grafico sta nel fatto che si può dimostrare che i carichi termici che evidenzia sono i minimi per quel determinato DT. </li></ul>
  12. 12. Pinch analysis <ul><li>L'utilità del metodo si dimostra in impianti complessi dove i recuperi che posso effettuare sono molteplici e differenziati. </li></ul>
  13. 13. Costruzione della curva composita <ul><li>Tutte gli stream da raffreddare e tutti gli stream da riscaldare vengono “riuniti” in due curve composite. </li></ul>
  14. 14. Costruzione della curva composita
  15. 15. Pinch analysis <ul><li>Le curve composite vengono “avvicinate” fino al punto di pinch (il DT minimo risulterà da considerazioni di processo) </li></ul>
  16. 16. Pinch analysis <ul><li>Per quanto detto precedentemente questo grafico illustra qual'è il minimo carico di utility (riscaldamento e raffreddamento) che posso utilizzare nelle condizioni date. </li></ul>Minimo Riscaldamento da fornire Minimo raffreddamento da fornire Massimo recupero possibile
  17. 17. Vantaggi della Pinch analysis <ul><li>Il grafico è idealmente diviso dal pinch point: </li></ul><ul><li>- la zona a destra necessita solo di riscaldamenti </li></ul><ul><li>- la zona a sinistra necessita solo di raffreddamenti </li></ul><ul><li>Ma in questo modo ho precise indicazioni su dove posizionare scambiatori, forni, ecc. </li></ul>
  18. 18. Vantaggi della pinch analysis <ul><li>L'analisi così costruita da un “optimum” da traguardare nella progettazione e nelle modifiche impiantistiche. </li></ul><ul><li>La bontà del progetto sarà tanto migliore quanto più i carichi termici saranno vicini a quelli trovati con la pinch analysis. </li></ul>
  19. 19. Vantaggi della pinch analysis <ul><li>Posso anche fare delle valutazioni veloci di costi- benefici: ad esempio, se riduco le superfici di scambio (quindi aumento la DT min) di quanto peggioro lo scambio termico? </li></ul>
  20. 20. Vantaggi della pinch analysis <ul><li>Queste considerazioni mi permettono di cercare un ottimo tra costi d'investimento e costi d'esercizio. </li></ul>
  21. 21. Estensione della pinch analysis <ul><li>Oltre che ai recuperi termici di processo la pinch analysis si applica anche alla gestione ottimale dei flussi di acqua in industrie di processo (ad esempio quando stream liquidi in uscita da un reparto hanno purezza sufficiente per essere utilizzati da altri reparti). </li></ul><ul><li>Nell'industria petrolifera di si parla anche di “hydrogen pinch” per la gestione degli stream di idrogeno che entrano/escono da ciascun impiantodi raffineria. </li></ul>
  22. 22. Conclusioni <ul><li>La pinch analysis non va vista come un metodo di “progettazione automatica”. E' però un valido strumento per la gestione della complessità nella progettazione e gestione dei processi. </li></ul>

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