Bruciatori a Idrogeno per la Decarbonizzazione Industriale

Nel dibattito pubblico, l'idrogeno (H2) è diventato un faro di speranza per il futuro mix energetico, dato il suo enorme potenziale in industrie difficili da decarbonizzare (acciaio, cemento, chimica) e nella mobilità (trasporto marittimo, aviazione, automobilistico). A differenza dell'elettricità prodotta da solare ed eolico, l'H2 può essere facilmente immagazzinato - come gas o liquido. Nell'estate del 2020, il governo federale tedesco (in attesa della versione polacca) ha adottato la "Strategia Nazionale sull'Idrogeno", e la Commissione Europea punta a un vero cambiamento sistemico attraverso il Green Deal: entro il 2030, le emissioni di CO2 dovrebbero essere ridotte del 40%, e entro il 2050, l'Europa dovrebbe diventare un continente a impatto climatico zero.
Entro il 2024, la produzione di idrogeno pulito dovrebbe aumentare a un milione di tonnellate, e entro il 2030, a dieci milioni di tonnellate. Pertanto, l'H2 non dovrebbe essere solo una ancora di salvezza per la trasformazione climatica ed energetica, ma anche un motore per l'innovazione tecnologica.

La Tecnologia è Comprovata e Prontamente Disponibile

L'integrazione dell'idrogeno nel paniere energetico richiede esperienza e conoscenze specializzate. SAACKE, leader tecnologico da decenni, produce sistemi di combustione a basso NOx, anche in combinazione con l'idrogeno, i cosiddetti "H2 Ready."
Possiamo supportarvi immediatamente nella transizione alla generazione di calore basata su H2 per sfruttare il potenziale di un'economia energetica climaticamente neutra e ultramoderna. Qui entriamo in gioco con una tecnologia reale per la lavorazione efficiente di grandi quantità di H2 "blu" o "verde" nei processi termici industriali. E sta già accadendo oggi - ad esempio, come sottoprodotto nell'industria cloro-alcali o nella produzione di biossido di titanio, così come nei sistemi di propulsione e riscaldamento sulle navi. Utilizzare l'H2 esistente invece di gas naturale aggiuntivo o diesel per le navi non solo riduce le emissioni, ma abbassa anche i costi.

Iniezione di H2 nella Rete del Gas Naturale - Garantire la Sicurezza Operativa

Si prevede un aumento significativo della quantità di H2 come combustibile complementare al gas naturale. Attualmente, il contenuto di H2 consentito aggiunto alla rete di gas naturale esistente è fino al 20%. Due terzi dell'attuale infrastruttura del gas tedesca (in attesa della versione polacca) potrebbero potenzialmente essere utilizzati per la miscelazione dell'idrogeno in futuro. Questo pone richieste sia agli operatori degli impianti che alla tecnologia stessa. Coloro che utilizzano bruciatori compatibili con H2 oggi evitano la necessità di aggiornamenti futuri e garantiscono il funzionamento a lungo termine dei loro impianti.

Verso l'Idrogeno

Quali sono le caratteristiche di questa promettente fonte energetica, in quali varianti si presenta e cos'altro deve essere considerato?

• Idrogeno Grigio H2 - Prodotto della reforming a vapore del gas naturale (emette CO2); attualmente circa il 90% dell'idrogeno prodotto per scopi industriali
• Idrogeno Blu H2 - Produzione di idrogeno dal gas naturale, seguita da stoccaggio sotterraneo/sottomarino o stoccaggio di CO2 (tecnologia CCS)
• Idrogeno Verde H2 - Ottenuto tramite elettrolisi (relativamente costosa) alimentata da fonti di energia rinnovabile

Caratteristiche della Combustione dell'Idrogeno

• L'atomo di idrogeno H è l'elemento più leggero e più piccolo della tavola periodica
• L'H2 è incolore, inodore e insapore
• È 8 volte più leggero del gas naturale
• Il valore calorifico è da 3 a 3,5 volte inferiore rispetto alla maggior parte dei gas naturali disponibili in commercio
• La fiamma brucia circa 8 volte più velocemente del gas naturale
• Range di infiammabilità estremamente ampio (4-77% in volume rispetto al 4-16% in volume del gas naturale)
• Richiede 15 volte meno energia di scintilla per l'accensione rispetto al gas naturale (0,02 mJ)

L'H2 ha un enorme potenziale per la protezione ambientale e la riduzione di CO2

Calcolo esemplificativo: Un bruciatore da 7,5 MW che opera continuamente alla massima capacità (24 ore al giorno) e funziona a idrogeno può risparmiare circa 35 tonnellate di emissioni di CO2 al giorno rispetto alla combustione di gas naturale.

Processo Power-To-Gas - Come viene Prodotto l'Idrogeno Verde H2

Power-to-X: La Tecnologia di Combustione SAACKE è Pronta per l'Idrogeno

L'Unione Europea mira a raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. Secondo le conoscenze attuali, l'uso diffuso dell'idrogeno può svolgere un ruolo cruciale nel raggiungere questo obiettivo ed è quindi attualmente al centro di una significativa attenzione da parte dei media e dei politici. Soprattutto nel campo della generazione di calore industriale, l'utilizzo termico dell'idrogeno verde rappresenta una reale alternativa ai combustibili fossili.

Nella generazione di calore industriale, l'idrogeno come combustibile non è un'area nuova. Ad esempio, l'idrogeno generato come sottoprodotto dell'elettrolisi cloro-alcali è già stato ampiamente bruciato in bruciatori a ricircolo d'aria. Le prime installazioni di questo tipo da parte di SAACKE sono state messe in funzione già nel 1981. Finora, tali applicazioni sono state installazioni speciali con un'elevata domanda di ingegneria individuale. L'idrogeno come combustibile pone requisiti aggiuntivi sia per il bruciatore che per i sistemi collegati. Molti progetti sull'idrogeno sono stati implementati con successo finora. Da piccole miscele di idrogeno nel gas naturale fino a un contenuto di idrogeno del 100%. A seconda dei requisiti, vengono utilizzati vari tipi di bruciatori.

Tutti i bruciatori SAACKE sono già in grado di processare fino al 20% di miscela di idrogeno nel gas naturale senza problemi. Se il contenuto di H2 è più alto (fino al 100%) e variabile, anche i nostri bruciatori delle serie SSB e ROTONOX sono adatti e comprovati per questo scopo. A proposito: è possibile anche la combustione mista di idrogeno e gas naturale (o olio combustibile EL) in proporzioni variabili ed è spesso utilizzata. Ciò significa che il cliente può tornare al "combustibile di riserva" sotto forma di gas naturale, biogas o olio combustibile in qualsiasi momento in caso di carenze nell'approvvigionamento di idrogeno.

Naturalmente, anche con il 100% di H2, i bruciatori SAACKE rispettano tutti i limiti di NOx, e in alcuni casi li superano significativamente (> 50%). Generalmente, i bruciatori a gas standard che operano al 100% di idrogeno hanno emissioni tre volte superiori rispetto a quando operano con gas naturale.

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Bruciatori a Idrogeno SAACKE

SAACKE ricerca sull'H2 da circa 40 anni e, grazie a questo vantaggio tecnologico, è uno dei pochi fornitori al mondo che può già offrire bruciatori a idrogeno sicuri e a basse emissioni sul mercato, fornendo calore neutrale in termini di CO2 - sia nell'industria che nella navigazione marittima. Con l'esperienza nell'ingegneria di impianti speciali, SAACKE può offrire una vasta gamma di bruciatori per la generazione di vapore basati sul gas naturale che possono utilizzare combustibili alternativi come l'H2.

Con noi, ottenete tutto da un'unica fonte perché siamo il vostro punto di servizio completo per sistemi di combustione H2 completi - che si tratti di ingegneria, installazione, modernizzazione o servizio di pezzi di ricambio.
Il nostro vantaggio tecnologico risiede nella sofisticata ricircolazione dei gas di scarico e nel design speciale dell'iniezione di gas. Questi due componenti chiave assicurano che le temperature della fiamma più elevate e le emissioni di NOx più alte della combustione dell'idrogeno rispetto al gas naturale siano ridotte fino a 3 volte.

Applicazioni dei Bruciatori SAACKE

Industrie per le Applicazioni dei Bruciatori a Idrogeno

Modernizzazione degli Impianti + Automazione degli Impianti - Transizione all'Idrogeno

L'uso responsabile dei combustibili fossili è più importante oggi che mai. Un'installazione di combustione moderna deve quindi ottenere la massima efficienza dal combustibile disponibile. La chiave per questo è un'elevata efficienza operativa. Ottimizzate il vostro sistema con i moduli di modernizzazione SAACKE!

Il portafoglio SAACKE include:

• Motori a velocità regolata che offrono risparmi energetici fino all'80%.
• Controller CO-/O2 che migliorano l'efficienza di circa l'1-2%
• Economizzatori e scambiatori di calore che aumentano l'efficienza fino all'11% riducendo le emissioni.
• Calcolo del potenziale di riduzione dei costi e delle emissioni
• Ottimizzazione della modalità operativa e dei parametri di controllo

Purificazione Termica dell'Aria con Idrogeno

Valori di emissione più bassi e basso consumo energetico

L'aria di scarico odorosa, generata ad esempio nell'industria alimentare, nelle raffinerie o nell'industria chimica, deve essere liberata dagli odori sgradevoli attraverso la purificazione dell'aria di scarico prima di essere rilasciata nell'ambiente.

Esistono fondamentalmente due metodi per la purificazione dell'aria di scarico: purificazione termica e biologica. Il vantaggio del primo è che può essere utilizzato anche quando la composizione dell'aria di scarico è diversa e quando sono coinvolte grandi quantità di aria di scarico. Nel caso della purificazione termica dell'aria di scarico, l'aria di scarico viene riscaldata a una temperatura superiore a 750°C.

Il portafoglio SAACKE include sia soluzioni individuali che complete per la purificazione dell'aria di scarico mentre si utilizza l'energia per l'aria di scarico e i vapori. L'obiettivo principale è sempre quello di minimizzare l'energia necessaria per riscaldare l'aria di scarico e ridurre i corrispondenti valori di emissione. SAACKE dispone dei prodotti necessari, dell'esperienza e delle conoscenze ingegneristiche complete per raggiungere questi obiettivi.

Il portafoglio SAACKE include:

• Bruciatore, camera di combustione e caldaia di recupero
• Tecnologia di combustione per l'utilizzo dell'aria di scarico a basso carico

Le soluzioni SAACKE combinano la purificazione dell'aria di scarico con l'uso del calore generato. In questo processo, l'aria di scarico odorosa viene riscaldata e combusta. Il calore ottenuto viene poi utilizzato termicamente in una caldaia a valle. In questo modo, le emissioni degli impianti di lavorazione della carne e delle patate non solo vengono eliminate, ma sostituiscono anche altre fonti di energia fornendo calore di processo. Anche per l'aria di scarico molto difficile, come negli impianti di incenerimento dei rifiuti, SAACKE offre soluzioni per la rimozione dei vapori.

Caldaia a Tubi d'Acqua a Idrogeno

Maggiore efficienza e migliori valori di emissione

Le caldaie a tubi d'acqua sono utilizzate in molte industrie diverse, come la produzione di energia, il riscaldamento o l'industria della carta. Durante il periodo operativo di 30-40 anni di un sistema di caldaie, i bruciatori devono essere modernizzati più volte per garantire la conformità alle normative sulle emissioni, in particolare NOx. Pertanto, sia per le nuove installazioni che per le ristrutturazioni, si applicano i seguenti principi: la tecnologia di combustione a basso NOx all'avanguardia è una necessità assoluta e la sua sicurezza operativa è mantenuta.

Per le caldaie a tubi d'acqua, SAACKE offre bruciatori individuali, oltre a raccordi, controlli dei bruciatori e soluzioni complete. In SAACKE troverete i prodotti e i servizi giusti per un nuovo sistema o la modernizzazione di un sistema esistente. Tutte queste offerte mirano a rendere il sistema di combustione della caldaia a tubi d'acqua il più efficiente e a basse emissioni possibile.

Il portafoglio SAACKE include:

• Bruciatori e sistemi di accensione per combustibili standard e speciali, come gas magro, gas di convertitore o melassa
• Sistemi di combustione a basso NOx (ad esempio, per emissioni NOx molto basse)
• Bruciatori di riserva e pilota per caldaie a letto fluido (ad esempio, per impianti da rifiuti a energia)
• Modernizzazione degli impianti di caldaie esistenti installando nuovi bruciatori e/o ulteriori misure di modernizzazione

Riscaldatori a Olio Caldo a Idrogeno

I riscaldatori a olio sono utilizzati principalmente nelle industrie chimiche e farmaceutiche per fornire calore ai processi a temperature elevate (da 300 a 450 °C). Sono spesso alimentati da combustibili speciali come sottoprodotti gassosi o liquidi del processo. Oltre all'uso di questi combustibili, una sfida particolare è spesso l'utilizzo termico dell'aria di scarico.

Un vantaggio di tutti i bruciatori SAACKE è che possono funzionare con aria di combustione preriscaldata e garantire comunque una combustione a basso NOx.

Il portafoglio SAACKE include:

• Bruciatori a basse emissioni per combustibili standard come gas naturale, olio leggero e pesante, e combustibili speciali come sottoprodotti liquidi o gassosi dell'industria chimica
• Sistemi di combustione per il supporto termico di riserva agli impianti solari termici per garantire un funzionamento continuo nel caso in cui l'energia solare non sia disponibile

Combustione Ausiliaria per Turbine a Gas - Uso Razionale delle Turbine a Gas

Generare elettricità utilizzando una turbina a gas e vapore utilizzando gas di scarico caldi è ecologico ed efficiente - in linea di principio. Tuttavia, in pratica, tali processi combinati raggiungono un tasso di utilizzo del combustibile di circa il 75% e lasciano significative riserve inutilizzate. La combustione ausiliaria delle turbine a gas (GTA) tra la turbina e la caldaia a recupero di calore utilizza l'ossigeno residuo contenuto nei gas di scarico della turbina e migliora il tasso di utilizzo del combustibile nell'impianto a oltre il 96%.

Il portafoglio SAACKE include:

• Bruciatori e sistemi di combustione per caldaie a recupero di calore e a tubi d'acqua, e camere di combustione isolate con scambiatori di calore per gas di scarico.
• Bruciatori e sistemi di combustione per riscaldare i gas di scarico della turbina nelle centrali elettriche e per riscaldare l'aria di processo negli essiccatori.
• Disposizioni/costruzioni individuali secondo le esigenze del cliente
• Uso di bruciatori standard comprovati per gas e combustibili liquidi

In generale, sia i bruciatori a superficie (serie GDG) che i bruciatori a pressione atomizzante (ad esempio, serie DDZG A e DDZG GT) sono disponibili per sistemi di combustione ausiliaria GTA in varie configurazioni, che possono essere perfettamente adattati a qualsiasi installazione. Pertanto, né le alte temperature GTA fino a 650°C né le pressioni particolarmente basse di pochi mbar dietro la turbina rappresentano un ostacolo per utilizzare l'energia preziosa contenuta nei gas di scarico. Sono sempre adattati individualmente all'installazione della turbina a gas e consentono un uso efficiente anche in spazi di installazione ridotti.

Oltre al funzionamento simultaneo della turbina e del bruciatore, è possibile anche il funzionamento individuale di entrambi i componenti. In ogni caso, un sistema di controllo avanzato garantisce un funzionamento ottimale del bruciatore, una combustione completa e i valori di emissione più bassi. La tecnologia GTA di SAACKE garantisce la massima disponibilità e una vita utile molto lunga, che si tratti di una semplice combustione di emergenza o di un funzionamento continuo pesante con 4 bruciatori e una capacità di 160 MW.

Processi di Essiccazione a Idrogeno

Focus su efficienza ed ecocompatibilità
I processi di essiccazione diretta sono utilizzati in molte industrie, come quelle del gesso, del legno, dello zucchero, del cemento, del potassio o dei fosfati. In questo processo di essiccazione, i gas di combustione entrano in contatto diretto con il materiale da essiccare.

Per i processi di essiccazione, SAACKE offre generatori di gas caldo e bruciatori adatti a una vasta gamma di combustibili. SAACKE ha molti anni di esperienza nella combustione per processi di essiccazione e può quindi offrire soluzioni a basso NOx adatte per combustibili standard e speciali, oltre a generatori di gas caldo estremamente efficienti. L'aumento dell'efficienza e l'ecocompatibilità sono sempre al centro dello sviluppo dei sistemi di combustione.

Il portafoglio SAACKE include:

Generatori di gas caldo con combustibili standard per:

• Essiccazione dei fosfati
• Essiccazione del cloruro di potassio o sodio
• Essiccazione e calcinazione del gesso
• Essiccazione del gesso e delle ceneri volanti nei sistemi FGD
• Altri processi termici di materiali in essiccatori flash o a letto fluido, o altri dispositivi di ingegneria dei processi

Generatori di gas caldo con bruciatori a polvere per:

• Essiccazione del minerale
• Essiccazione della polpa di barbabietola da zucchero
• Essiccazione e calcinazione del gesso
• Essiccazione della sabbia (anche per impianti di miscelazione dell'asfalto)
• Essiccazione dei pannelli di truciolato

Generatori di gas caldo con bruciatori a gas per:

• Impianti di pellettizzazione del minerale di ferro
• Impianti di macinazione del carbone (processo PCI nell'industria siderurgica)
• Impianti per la macinazione e l'essiccazione delle scorie di altoforno