Gasificazione degli impianti industriali: opzioni e norme per la gasificazione degli stabilimenti produttivi

Cosa rende necessaria la realizzazione di un sistema di fornitura del gas verso uno stabilimento, una fabbrica, un complesso industriale o una centrale elettrica? In primo luogo, la gasificazione degli impianti industriali garantisce un riscaldamento ininterrotto.

In secondo luogo, consente la fornitura continua di acqua calda. In terzo luogo, il gas può essere utilizzato in diversi processi tecnologici come combustibile, e alcune aziende necessitano di un'alimentazione di vapore.

Spiegheremo come viene organizzata la realizzazione di sistemi di approvvigionamento idrico negli stabilimenti produttivi. Nell'articolo che presentiamo sono descritte in dettaglio le opzioni per la realizzazione di sistemi di fornitura del gas e le loro varianti più richieste. Sono esaminati i costi sostenuti per la costruzione delle reti di alimentazione del gas di rete.

Opzioni di combustibile gassoso

I principali consumatori di gas sono gli stabilimenti e le centrali elettriche. Utilizzano il gas come combustibile efficiente. Anche le imprese dell'industria chimica, metallurgica, meccanica impiegano il gas nei processi tecnologici. Nelle città, l'industria alimentare sta passando attivamente all'utilizzo del gas.

La fornitura di gas di un'impresa industriale può essere effettuata in vari modi a seconda delle fonti di combustibile. I grandi stabilimenti industriali utilizzano le proprie fonti di gas. Nella maggior parte dei casi si tratta di gas di generatore, gas di cokeria o gas d'altoforno. Durante la lavorazione del carbone vengono rilasciati gas artificiali: gas illuminante, gas di cokeria e altri.

L'interazione degli elementi chimici nei processi produttivi provoca il rilascio di gas come sottoprodotto. Se si riscontra una carenza o una mancanza della risorsa, le imprese industriali spesso si collegano al gasdotto principale, dove viene fornito gas naturale: standard o gas di petrolio associato.

La cokefazione o pirolisi del carbone viene effettuata riscaldandolo a temperature molto elevate. I forni in cui avviene questo processo non lasciano entrare ossigeno. Di conseguenza, oltre a una serie di sottoprodotti, si ottengono anche composti gassosi.

Il miglior combustibile per la fornitura di gas è considerato il gas naturale.

Ciò è dovuto ai seguenti vantaggi:

• basso costo del gas naturale;
• elevato potere calorifico;
• possibilità di trasporto rapido ed economico;
• ridotte emissioni nocive nell'atmosfera durante la combustione;
• completa automazione della combustione.

Il gas è preferibile rispetto ad altri combustibili perché la sua alimentazione avviene principalmente tramite gasdotti.

Ciò consente ai proprietari di impianti industriali di liberare lo spazio destinato ai combustibili solidi e ai loro residui. Inoltre, non è più necessario disporre di veicoli per il trasporto continuo di grandi quantità di combustibile.

Tipi di sistemi di fornitura del gas

Gli impianti industriali possono essere gassificati secondo diversi schemi, che variano in base alle condizioni di progettazione di ciascun singolo impianto.

L'adozione di uno schema specifico di alimentazione del gas o la combinazione di più schemi è determinata dalle condizioni specifiche di progettazione. La combinazione di schemi viene solitamente progettata quando il fabbisogno di gas nei reparti dell'impianto differisce notevolmente.

Sistemi di fornitura del gas a singolo stadio sono progettati nei casi in cui:

• si prevede il collegamento dell'impianto alla rete cittadina del gas a bassa pressione;
• si prevede il collegamento dell'impianto industriale alla rete cittadina del gas tramite un punto di regolazione centrale, qualora sia necessario garantire una bassa pressione nel gasdotto dell'impianto;
• si sviluppa il collegamento dell'impianto industriale alle reti cittadine mediante l'allacciamento al sistema centrale attraverso un punto di distribuzione del gas con un futuro livello medio di pressione del gas nelle tubazioni.

L'installazione di sistemi a due stadi è prevista nei seguenti casi:

• in caso di allacciamento degli impianti di distribuzione del gas dei reparti dell'impianto industriale alla rete cittadina del gas attraverso punti di distribuzione a pressione media e bassa nei gasdotti dei reparti;
• in caso di collegamento degli impianti di distribuzione del gas dei reparti dell'impianto industriale alla rete cittadina del gas a media pressione, con livello medio di pressione nei gasdotti dei reparti;
• in caso di allacciamento degli impianti di distribuzione del gas dei reparti al punto centrale di distribuzione del gas delle reti cittadine, con livello medio di pressione nei gasdotti inter-reparto e livello basso di pressione nei gasdotti dei reparti;
• In caso di collegamento delle installazioni di distribuzione del gas di officina al punto centrale di distribuzione del gas delle reti urbane, con un livello medio di pressione del gas nei gasdotti inter-officina e con un livello medio di pressione nei gasdotti di officina.

Nella progettazione del sistema di alimentazione del gas per un singolo impianto industriale, gli ingegneri si trovano spesso a dover combinare schemi di principio in base alle condizioni specifiche dell'impianto da gassificare.

Gasificazione centralizzata degli stabilimenti industriali

I sistemi industriali di alimentazione del gas includono una serie di elementi costitutivi.

Tra i componenti principali si annoverano:

• ingressi del gasdotto nell'area dell'organizzazione;
• rete di gasdotti tra officine;
• sistema di alimentazione del gas all'interno dell'officina;
• punti e impianti di regolazione;
• strumenti per la misurazione del flusso di gas;
• gasdotti di collegamento dei dispositivi che consumano gas.

La gassificazione tramite collegamento al gasdotto principale è tipica degli stabilimenti più grandi, ovvero i leader della produzione industriale. La stragrande maggioranza delle piccole e medie imprese industriali usufruisce dei servizi di fornitura di gas urbano.

La posa del gasdotto viene eseguita rigorosamente in conformità con la soluzione tecnica del progetto. Questa tiene conto di tutte le caratteristiche e le condizioni individuali di installazione dei tubi. Come elemento portante durante la posa vengono principalmente utilizzati terrapieni o supporti.

L'alimentazione di gas degli impianti industriali proviene da una rete di distribuzione ad anello. Si distinguono tre livelli di pressione: alta, media e bassa. La maggior parte delle fabbriche e degli stabilimenti è alimentata dalla rete di distribuzione ad anello ad alta e media pressione. Solo un piccolo numero di piccoli impianti industriali urbani si accontenta della bassa pressione.

Ai grandi impianti industriali vengono collegati due gasdotti di ingresso provenienti da linee principali differenti, che poi si uniscono nell'area dell'impianto. I gasdotti che trasportano il gas verso l'impianto possono essere interrati o aerei.

I gasdotti aerei sono una soluzione più comune, in quanto più facili da ispezionare e manutenere. In caso di perdite di gas, tali tubazioni sono meno pericolose. Inoltre, non sono soggetti a un costante processo di corrosione.

Vengono installati su supporti oppure posati lungo pareti esterne e strutture resistenti al fuoco. L'altezza di posa è regolata da documenti normativi.

I gasdotti aerei trasportano il carburante in condizioni di regime termico variabile. È consentito installarli lungo le pareti esterne degli edifici che contengono locali produttivi classificati nelle categorie G e D. È inoltre possibile la posa su rivestimenti ignifughi di locali con primo e secondo grado di resistenza al fuoco.

Lungo il tubo vengono installati diversi rubinetti o valvole con compensatore a lente: uno al di fuori del perimetro dello stabile industriale e diversi, a seconda delle esigenze dell'impresa, direttamente nell'area dell'impianto.

Nei grandi stabilimenti, ogni gasdotto tra officine ha un proprio schema separato, redatto in base al livello di consumo di gas. Gli schemi dei gasdotti tra officine differiscono sostanzialmente per numero, ubicazione e tipo di punti di regolazione del gas.

Nelle piccole fabbriche, alimentate da una rete di distribuzione ad anello a bassa pressione, solitamente non vengono installati punti di regolazione del gas, ma è necessario installare un punto di misurazione della portata del gas.

Se il livello di pressione è superiore al necessario, nell'area dell'impianto industriale viene installato un punto centrale di distribuzione del gas. Il dispositivo riduce la pressione al livello richiesto nell'azienda.

Se in un reparto è necessario garantire un diverso valore di pressione, al suo interno viene installata un'unità di distribuzione del gas, con la quale è possibile regolare i parametri di pressione.

Le moderne innovazioni ingegneristiche consentono di introdurre nuove apparecchiature. La gestione dell'erogazione del gas e la sua distribuzione attraverso i tubi del sistema viene notevolmente semplificata, permettendo di evitare conseguenze negative in caso di perdite e incidenti imprevisti.

Se in ogni reparto dell'azienda è necessario un livello di pressione individuale, è prevista la possibilità di realizzare una tubazione del gas in ogni singolo reparto. A tale scopo, deve essere preventivamente installata un'unità di distribuzione del gas.

Il consumo di gas nelle diverse aziende è irregolare e dipende da molti fattori. Di solito, un maggiore consumo della risorsa si verifica durante le ore diurne, quando si svolgono i principali processi tecnologici negli stabilimenti e nelle fabbriche.

Nei giorni feriali, nella maggior parte delle imprese industriali, il consumo di gas è maggiore rispetto ai fine settimana. Tuttavia, alcune fabbriche operano senza interruzioni tecnologiche.

Per calcolare il consumo di gas è importante considerare la stagionalità. In inverno, nelle regioni fredde, il consumo della risorsa è diverse volte superiore rispetto all'estate. A causa della disomogeneità del consumo di gas sorgono diversi problemi.

Nel periodo estivo, i gasdotti remoti non funzionano a pieno regime, mentre in inverno sorge la necessità di ridurre o interrompere completamente l'erogazione del gas verso alcune aree.

Grazie alla possibilità di scegliere un serbatoio di gas del volume adeguato, le imprese industriali hanno avuto l'opportunità di organizzare un'alimentazione di gas efficiente e ininterrotta. Nell'acquisto del serbatoio di gas è necessario prestare attenzione alla sua conformità agli standard di qualità europei.

Nella realizzazione di reti autonome di alimentazione del gas per aziende situate in aree inaccessibili per la posa di gasdotti, vengono utilizzati contenitori speciali — serbatoi di gas — destinati a impianti industriali. Questa opzione viene utilizzata anche se l'organizzazione di un gasdotto standard non è economicamente vantaggiosa.

Per sfruttare completamente la risorsa nel periodo estivo, vengono installati consumatori tampone che possono funzionare con diversi tipi di combustibile. Sono progettati per una rapida transizione dell'unità dal consumo di una risorsa a un'altra.

Fornitura autonoma di gas per le organizzazioni

Se un imprenditore si chiede come gasificare la propria azienda, una delle possibili soluzioni è l'allacciamento alla rete centralizzata di fornitura gas. Tuttavia, la legislazione prevede anche la possibilità di utilizzare fonti di gas autonome.

Tra i vantaggi della gassificazione autonoma rientra la riduzione del livello di consumo di gas dalla rete comune. I costi per la realizzazione di un deposito di gas autonomo, così come il costo di installazione di un gasometro in un'area suburbana, sono significativamente inferiori alle spese per la posa di tubi e il collegamento alla rete centralizzata.

Tali sistemi vengono utilizzati per i seguenti scopi:

• fornire il combustibile necessario agli impianti di cogenerazione per la produzione efficiente di energia elettrica e termica;
• alimentazione di combustibile ai riscaldatori a gas a infrarossi;
• garantire il funzionamento continuo dei generatori di gas;
• fornire la risorsa necessaria alle caldaie a gas.

Nelle imprese industriali, il gas può essere utilizzato come vettore energetico principale o come risorsa per garantire il funzionamento di uno schema di alimentazione di riserva. Nel secondo caso si acquistano gasholder, che devono essere installati rigorosamente secondo le norme GOST e SNiP.

I corpi dei gasholder sono rivestiti con uno strato protettivo che previene i processi di corrosione elettrochimica.

La maggior parte dei tipi di gasholder è progettata per essere installata sottoterra. Questa soluzione vantaggiosa consente di risparmiare spazio produttivo e di utilizzare l'area di superficie per altre esigenze. Le installazioni interrate sono rivestite con uno strato protettivo previsto in fase di produzione.

Tra le attrezzature necessarie per realizzare un sistema a gas autonomo nell'impianto, si evidenziano:

• Evaporatori liquidi o elettrici, ulteriormente dotati di un gruppo regolatore. Essi aumentano la produttività di progetto.
• Miscelatori installati sulle tubazioni delle imprese allacciate alla rete centrale;
• Unità di scarico che consente di rimuovere la condensa;
• Gasdotti per le diverse fasi delle miscele gassose;
• Raccoglitori di condensa che raccolgono e convogliano la condensa dal gasdotto agli evaporatori o ai dispositivi di smaltimento;
• Complesso di controllo destinato all'automazione del monitoraggio del parco serbatoi.

Gli impianti di serbatoi hanno il seguente schema operativo:

• Riempimento con gas liquido;
• Stoccaggio di combustibile liquido sotto pressione nel serbatoio;
• Alimentazione della fase liquida all'evaporatore;
• Conversione della fase liquida in fase di vapore;
• Alimentazione della fase di vapore alle apparecchiature e ai bruciatori.

L'alimentazione del gas all'evaporatore avviene mediante pompe. Il complesso di serbatoi deve essere obbligatoriamente dotato di un sistema di controllo automatico.

Tra gli svantaggi dei serbatoi di gas interrati si evidenziano l'elevato costo di installazione e i possibili rischi. Se il sistema non è sufficientemente isolato, può congelare. Inoltre, esistono fornitori senza scrupoli che erogano gas non depurato. Lavorare con il gas richiede sempre la massima attenzione.

La procedura di gassificazione di un'azienda industriale non dipende dal fatto che il gas venga utilizzato come vettore energetico principale o come combustibile per l'alimentazione di riserva. Per la gassificazione dell'organizzazione è necessario realizzare una serie di attività consequenziali.

Già in fase di progettazione viene chiarito e specificato il concetto di «gassificazione dell'azienda». Pertanto, nella documentazione vengono indicati in sequenza gli elementi da gassificare: attrezzature, sistemi di comunicazione, officina e azienda.

In primo luogo, è necessario presentare una domanda all'istituto di progettazione. Qui vengono effettuati i calcoli termotecnici e si determina il fabbisogno di combustibile dell'oggetto da gassificare in base alle condizioni tecnologiche dell'azienda.

Il passo successivo consiste nell'inviare una lettera all'ente di distribuzione del gas della regione. Essa deve contenere la richiesta di rilascio di un certificato che confermi la possibilità tecnica di collegare l'impianto industriale alle reti del gas regionali.

Alla suddetta documentazione occorre allegare il piano situazionale e il calcolo termotecnico effettuato presso l'istituto di progettazione.

Condizione obbligatoria per la realizzazione del sistema di alimentazione del gas è l'installazione di un punto di misurazione della portata del gas. La portata di combustibile visualizzata non solo permetterà di monitorare e calcolare i parametri e i costi futuri, ma aiuterà anche a individuare perdite in punti non visibili a occhio nudo.

Presso l'ente regionale di distribuzione del gas si ottiene anche un certificato sulla possibilità tecnica di collegare l'azienda alle reti di distribuzione del gas.

Per ottenere le condizioni tecniche per la gassificazione presso l'ufficio tecnico-progettuale dell'organizzazione di progettazione che sviluppa il progetto e il preventivo, è necessario ottenere un'autorizzazione per l'uso del gas naturale come combustibile.

Viene inoltre firmato un contratto trilaterale tra il fornitore di gas, il consumatore e l'ente di distribuzione. Dopo aver ottenuto tutti i documenti e le autorizzazioni, si procede all'installazione e al montaggio di tutti i sistemi e le apparecchiature e si effettua l'avvio effettivo del gas.

Costi per il servizio di gasificazione

L'utilizzo del gas naturale si distingue per economicità, erogazione ininterrotta e alta sostenibilità ambientale. Quando i proprietari e i responsabili delle imprese industriali, degli stabilimenti e delle fabbriche comprendono i futuri vantaggi della gassificazione, si interrogano sul costo dei servizi per la realizzazione delle condutture del gas.

Domande simili vengono poste anche dai proprietari di abitazioni private, che sono preoccupati per il costo di collegamento non meno dei dirigenti e dei consigli di amministrazione delle imprese. In sostanza, le voci di spesa per i consumatori privati e commerciali sono simili, la differenza risiede principalmente nelle tariffe.

La realizzazione del gasdotto è possibile solo previa conferma della fattibilità tecnica da parte dell'ente di distribuzione del gas. Dopo l'emissione del parere sull'ammissibilità dell'allacciamento alla rete del gas, viene redatto un preventivo per l'esecuzione dei lavori.

Da un lato, è possibile raccogliere personalmente la documentazione necessaria. Tuttavia, ci si troverà ad affrontare problemi di documentazione, perdendo tempo personale, denaro e dovendo approfondire tutti i processi. L'installazione dei sistemi a gas deve essere eseguita in conformità con le norme e i regolamenti approvati dalle autorità statali.

Tali lavori possono essere eseguiti solo da aziende specializzate nella realizzazione di reti di gasdotti. È possibile usufruire dei servizi di piccole squadre, appaltatori o squadre di grandi servizi.

Dall'altro lato, sul mercato operano diverse aziende che offrono servizi completi per la realizzazione di impianti di fornitura di gas per aziende industriali e commerciali. Tali organizzazioni, per un importo concordato in anticipo, eseguiranno l'intero pacchetto di lavori, inclusa la documentazione, l'acquisto di attrezzature e l'installazione di tutti i sistemi.

Servizi completi di qualità per la realizzazione di un gasdotto con assistenza graduale dalla progettazione all'avvio di tutti i sistemi sono forniti solo da aziende certificate. Rivolgendosi a specialisti incompetenti, l'avanzamento dei lavori potrebbe bloccarsi già nella fase iniziale.

Naturalmente, i servizi di tali aziende non saranno economici. Tuttavia, garantiscono un'alta qualità del lavoro e realizzano gli ordini nei tempi più brevi possibili.

Il costo dei servizi delle aziende specializzate varia in base a una serie di fattori:

• potenza dell'attrezzatura installata, misurata in kW;
• numero di edifici nell'area aziendale che verranno gasificati;
• presenza e numero di dispositivi tecnologici che consumano gas;
• lunghezza progettata del gasdotto, misurata in metri;
• condizioni geologiche del tracciato lungo il quale verrà realizzato il gasdotto.

Per risparmiare sulla gasificazione, si consiglia di seguire i seguenti suggerimenti:

• l'isolamento delle strutture di trasporto del gas riduce le perdite di calore degli edifici riscaldati e la potenza necessaria dell'attrezzatura;
• l'installazione di moderni impianti di riscaldamento si ripaga in breve tempo grazie alla loro elevata efficienza energetica;
• in presenza di impianti industriali nelle vicinanze, è opportuno considerare la progettazione condivisa delle linee di alimentazione del gas;
• calcolare il tracciato ottimale e il metodo di posa delle condutture del gas.

In media, per realizzare tutte le fasi, dalla progettazione all'avvio dei sistemi di fornitura del gas, occorrono dai 12 ai 15 mesi.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come scegliere e installare un serbatoio di gas:

Posa interrata del gasdotto:

La realizzazione del gasdotto e dei sistemi di gas adiacenti per impianti industriali è un processo complesso e articolato. Per la sua corretta esecuzione è necessario considerare numerosi dettagli e peculiarità. Saranno inoltre necessari ingenti investimenti per l'acquisto delle attrezzature e il pagamento dei lavori di installazione.

Tuttavia, le spese sostenute si ripagano già nel prossimo futuro. Ciò è dovuto al basso costo del gas naturale, al buon rapporto qualità-prezzo e all'elevata sostenibilità ambientale. L'azienda non dovrà acquistare costose apparecchiature di filtrazione per non inquinare l'ambiente.

Si identificano diversi possibili problemi che l'azienda dovrà affrontare. Possono sorgere difficoltà nell'ottenere accordi e licenze. È inoltre necessario ottenere il consenso dei proprietari dei terreni su cui verrà posata la tubatura. Tutti i problemi si risolvono facilmente scegliendo l'approccio giusto.

Poiché lavorare con il gas è prima di tutto una questione di responsabilità e competenza, è importante scegliere un buon appaltatore. Si consiglia di collaborare con aziende con esperienza positiva nella posa di reti gas. L'impresa deve conoscere tutte le sfumature del lavoro e essere consapevole della propria responsabilità.

In situazioni complesse è necessario collaborare con gli organi di vigilanza statali e soddisfare le loro richieste e raccomandazioni. Sono anche possibili modifiche durante il processo di posa e installazione.