Affrontare le emissioni fuggitive

Un'attenta ispezione dei componenti del compressore, compresi i sistemi di tenuta, è essenziale per individuare le perdite. (Burckhardt Comrpression)

Introduzione

I compressori a gas alternativi sono utilizzati in numerose applicazioni e i loro operatori richiedono un'affidabilità eccellente . I tempi di fermo non programmati che causano l'interruzione di un processo possono comportare costi finanziari molto significativi per l'azienda. Pertanto, la maggior parte degli operatori adotta un regime di manutenzione proattiva per garantire che i propri compressori forniscano un servizio affidabile tra una revisione e l'altra.

Allo stesso tempo, la sostenibilità è una questione sempre più urgente e tutte le principali attività devono svolgere un ruolo nella riduzione delle emissioni di carbonio e delle risorse consumate. In un mondo che utilizza numerosi gas nelle applicazioni industriali, i compressori svolgono un ruolo fondamentale e devono contribuire all'affidabilità e alla sostenibilità dei processi.

A tal fine, le emissioni fuggitive dai compressori di gas rappresentano un problema significativo per gli operatori, sia in termini di sostenibilità che di efficienza operativa. Sebbene le perdite non causino problemi immediati né fermi macchina imprevisti, è opportuno affrontarle il prima possibile.

Pratica attuale

I compressori di gas industriali sono utilizzati in tutto il mondo in numerose applicazioni upstream, midstream e downstream per migliorare l'efficienza di molti processi . Le perdite di gas sono in una certa misura inevitabili, ma l'obiettivo degli operatori moderni è ridurle al minimo e ottimizzare la sostenibilità del processo.

In molti casi, il gas fuoriuscito viene raccolto e inviato a una torcia, dove viene bruciato senza alcun tentativo di catturarne l'energia intrinseca. Questo non è solo uno spreco, ma ha anche un impatto sulle emissioni di carbonio che potrebbe essere ridotto migliorando le pratiche di lavoro. Molti paesi, infatti, stanno vietando la pratica del flaring nell'ambito del loro impegno per una maggiore sostenibilità. Alcune raffinerie sono persino monitorate da telecamere a infrarossi per rilevare gli eventi di flaring, il che comporterebbe multe considerevoli per la violazione della legislazione ambientale.

Identificazione dei problemi di tenuta

Sebbene le perdite di gas non causino l'arresto immediato del processo, non faranno altro che peggiorare nel tempo e potrebbero causare altri problemi, come l'aumento delle temperature di esercizio. Ciò può portare a problemi di efficienza e affidabilità ridotti, quindi è essenziale affrontare il problema il prima possibile. La chiave per la soluzione più efficace è considerare l'intero sistema di tenuta in modo olistico.

Burckhardt Compression fornisce supporto in loco e attrezzature di ispezione all'avanguardia. (Immagine: Burckhardt Compression)

Durante il processo di compressione, la maggior parte delle perdite si verifica a livello della guarnizione dello stelo del pistone , e questa dovrebbe essere la preoccupazione principale per l'operatore. Affrontare questo problema e implementare un programma di manutenzione proattiva non solo garantirà la conformità alle normative ambientali locali, ma fornirà anche un compressore più affidabile e dai costi di gestione inferiori.

L'integrità di queste guarnizioni è determinata da diversi fattori, tra cui il design dell'anello, il materiale e la finitura superficiale dello stelo del pistone. Per i compressori alternativi, l'aumento dei tassi di usura e, di conseguenza, le perdite dalle guarnizioni possono essere individuate misurando il flusso di gas di perdita o identificando una variazione nella temperatura del gas di perdita.

Stabilire la scala

Durante le ispezioni, i tecnici possono utilizzare rilevatori di perdite di gas o "sniffer" per identificare eventuali perdite da aree come coperchi dei cilindri, coperchi delle valvole e altre guarnizioni statiche del compressore. Stabilire l'entità del problema per un'installazione non è un compito semplice; cifre precise possono essere ottenute solo tramite misurazioni dirette delle perdite.

Una rappresentazione più accurata delle emissioni fuggitive può essere ottenuta raccogliendo il gas attraverso le linee di fuga, consentendo di ottenere dati precisi sull'entità del problema. I misuratori di portata nelle tubazioni che convogliano il gas alla torcia possono fornire dati piuttosto accurati sulle perdite di gas.

L'entità di un problema di perdite dipende dal sistema di tenuta, che è composto da molti elementi. La progettazione di questi sistemi è dettata dal gas stesso, quindi le tenute per un gas con molecole più grandi, come il metano, sono più facili da erogare rispetto a un sistema per l'idrogeno, la molecola più piccola e leggera sulla Terra. Burckhardt Compression vanta una notevole esperienza e un successo nella lavorazione di gas industriali e nella creazione di sistemi di tenuta durevoli per questi compressori.

I compressori non lubrificati presentano notevoli sfide in termini di tenuta, ma Burckhardt Compression dispone di una gamma di soluzioni che possono essere implementate, a seconda dell'applicazione.

In un esempio, un cliente aveva misurato una perdita di 7 Nm3/h da un compressore monostadio non lubrificato. Dopo aver valutato il design attuale, la soluzione migliore è stata quella di sostituire le guarnizioni del pistone a tre anelli con una a quattro anelli, aggiungendo un anello di supporto ma senza apportare modifiche ai materiali utilizzati. Il risultato è stato un calo significativo delle perdite, portandole a 1,2 Nm3/h in media, anche dopo 7.600 ore di funzionamento.

Modellazione delle soluzioni

Attualmente, è molto difficile ottenere dati accurati sulle perdite di gas e prevedere con precisione i miglioramenti ottenibili con la sostituzione dei componenti basandosi esclusivamente sulla modellazione. Ciò è dovuto in parte all'elevato numero di fattori che influenzano le perdite di tenuta. Tuttavia, è possibile dimostrare una riduzione delle perdite e una maggiore affidabilità utilizzando esempi concreti, ed è in questo che Burckhardt Compression è all'avanguardia.

In un caso specifico, un compressore a secco alimentato al 90% da idrogeno e al 10% da metano presentava un tasso di perdite molto elevato, con la baderna che non raggiungeva il minimo di 4.000 ore richiesto dal programma di manutenzione. Burckhardt Compression ha suggerito una soluzione proprietaria che includeva un set di anelli multipezzo realizzati in Persisto 850, sviluppato dal team di esperti interno del produttore. Ciò ha permesso alla baderna di ridurre significativamente le perdite di gas e di raggiungere una durata minima di 8.000 ore.

Al centro di ogni soluzione di successo ci sono anni di esperienza e competenza, che possono essere investiti nello sviluppo di nuovi componenti e progetti migliorati . Questo know-how è ora potenziato da strumenti di analisi in grado di ottimizzare le prestazioni di qualsiasi compressore grazie a un programma di valutazione personalizzabile per ogni applicazione.

Sfide del settore

Gli obiettivi globali per le emissioni di gas serra (GHG) e la riduzione dell'impronta di carbonio dell'industria in generale hanno portato a un aumento della legislazione, sia locale che internazionale. La Global Gas Flaring Reduction Partnership comprende compagnie petrolifere internazionali (IOC), governi nazionali e regionali e istituzioni internazionali. Un'iniziativa per raggiungere l'obiettivo "zero flaring" entro il 2030 è stata lanciata dalla Banca Mondiale e dalle Nazioni Unite nel 2015, ed è stata approvata da diverse importanti compagnie energetiche e governi nazionali.

In pratica, ciò significa che qualsiasi nuova installazione dovrà evitare la combustione in torcia non di emergenza, mentre gli impianti esistenti dovranno eliminarla entro il 2030. Per quanto riguarda i compressori, l'implementazione di misure volte a ridurre al minimo le emissioni fuggitive ottimizzerà le prestazioni e migliorerà l'affidabilità e la sostenibilità . Tuttavia, esistono molti modelli di compressori diversi, a seconda dell'applicazione e della scala del processo di produzione del gas, e possono essere forniti da numerosi OEM.

In genere, quando si cerca supporto tecnico, il primo punto di riferimento è l'OEM e le risposte possono variare a seconda dell'età del compressore e della capacità del produttore di fornire supporto locale. Burckhardt Compression non solo vanta decenni di esperienza nella fornitura di compressori di numerosi OEM , ma è anche in grado di fornire assistenza di persona e supporto dal vivo, personalizzato, utilizzando attrezzature all'avanguardia.

I dati sono sovrani

Come per qualsiasi apparecchiatura chiave, i dati di processo sono essenziali per stabilire importanti caratteristiche operative . La quantità di informazioni disponibili dai compressori di gas varia notevolmente, a seconda dell'operatore.

Tuttavia, in situazioni in cui la quantità di dati disponibile è minima, è possibile installare temporaneamente sensori e apparecchiature di registrazione dati aggiuntivi nell'ambito dell'analisi delle prestazioni per consentire di stabilire le condizioni operative attuali. In futuro, i nuovi dati consentiranno l'indagine e supporteranno operazioni continue ed efficienti.

I dati di processo sono essenziali per identificare eventuali problemi nelle operazioni esistenti. L'analisi può evidenziare problemi passati inosservati e aggravati dal passare del tempo. Gli stessi dati possono anche essere utilizzati per effettuare confronti tra i periodi precedenti e successivi all'implementazione di eventuali modifiche ingegneristiche, per stabilire il grado di miglioramento.

Gestire il cambiamento

Stabilire i dati di base per un compressore è il primo passo per identificare eventuali problemi. Questo consente di definire gli obiettivi del progetto di ammodernamento e il modo migliore per raggiungerli. Questo è particolarmente importante per i compressori industriali, progettati per offrire decenni di servizio. Tuttavia, nel corso di questo periodo, le applicazioni possono cambiare, i parametri di processo possono essere modificati e le infrastrutture circostanti possono essere sostituite.

Inoltre, dopo anni di servizio, l'efficienza del compressore si ridurrà se non si interviene in modo significativo. Ciò avrà un impatto diretto sull'efficienza energetica e sui costi operativi, ma senza un'attenta analisi dei dati operativi, queste informazioni potrebbero andare perse.

Un'indagine approfondita dovrebbe evidenziare eventuali comportamenti scorretti, il potenziale di risparmio energetico e la possibilità di ridurre le emissioni di gas, oltre a generare una revisione del processo per identificare eventuali modifiche nella tenuta e nella lubrificazione. Dovrebbe considerare gli obiettivi dell'operatore e definire una proposta completa per affrontare le problematiche. Per Burckhardt Compression, tutto questo è stato ottenuto utilizzando il programma BC ACTIVATE .

Soluzioni su misura

Ogni applicazione è diversa, quindi non esiste una soluzione unica applicabile a tutte le apparecchiature. Valutando ogni compressore singolarmente e creando una serie di miglioramenti specifici, è possibile ottenere le prestazioni ottimali da quella macchina.

Il programma BC ACTIVATE offre una valutazione strutturata per qualsiasi compressore alternativo, utilizzando tecniche di misurazione avanzate e analisi dei dati per identificare potenziali problemi, migliorando efficienza, affidabilità e sostenibilità. La competenza OEM e decenni di esperienza si uniscono per fornire un processo di valutazione completo che individua fattori dannosi, perdite di gas, vibrazioni eccessive e consumi energetici.

Prendersi il tempo necessario per esaminare i dati esistenti, completare un'ispezione approfondita e raccogliere ulteriori dati di processo consente di avere un quadro completo di un'installazione. Il programma BC ACTIVATE identifica i problemi e presenta una soluzione strutturata su misura per l'applicazione. Le soluzioni possono spaziare dall'aggiornamento dei materiali di tenuta alle regolazioni di allineamento e geometria, fino a importanti aggiornamenti del compressore, tra cui la trasmissione primaria e nuovi cilindri.

I risultati immediati si possono vedere nella riduzione delle perdite di gas , con un impatto diretto sulla sostenibilità e sull'efficienza operativa. Nel lungo termine, si otterranno evidenti risultati in termini di maggiore affidabilità ed efficienza energetica, con conseguente riduzione delle emissioni di carbonio e dei costi operativi.

Considerazioni future

Con la crescente attenzione dei governi nazionali alla sostenibilità, potrebbe arrivare un momento in cui gli operatori saranno tenuti a fornire prove delle misure implementate per ridurre le emissioni. Come discusso, i dati sono essenziali e la capacità di evidenziare i miglioramenti e dimostrare una maggiore efficienza, nonché prestazioni ottimizzate, sarà molto importante.

L'avvento del metaverso industriale , l'impiego di tecnologie di comunicazione e processi ingegneristici all'avanguardia offrono una grande opportunità per ottimizzare le prestazioni delle apparecchiature. Il passaggio da un modello di manutenzione preventiva a uno predittivo favorirà inoltre una maggiore sostenibilità e longevità.

Per le apparecchiature prodotte 20 o 30 anni fa, l'utilizzo di materiali moderni e l'aggiunta di dispositivi di raccolta dati offrono numerosi vantaggi. Un livello di informazioni più elevato consente di identificare e risolvere rapidamente eventuali problemi, con conseguente miglioramento dell'affidabilità e delle prestazioni complessive.

Conclusioni

La crescente attenzione alla sostenibilità aziendale impone alle aziende di analizzare ogni aspetto delle proprie attività e di individuare i miglioramenti possibili. Ridurre le emissioni e gli sprechi, ridurre il consumo energetico e ottimizzare le prestazioni dei macchinari: tutto ciò contribuisce a ridurre al minimo l'impronta di carbonio complessiva.

Per affrontare eventuali problematiche attuali e lavorare all'adozione di nuove normative, prendersi il tempo necessario per pianificare e attuare adeguatamente una serie di azioni sarà molto più conveniente rispetto ad affrettare il processo per rispettare una scadenza imminente. Con un approccio combinato per migliorare affidabilità e prestazioni, è possibile ridurre i costi operativi, supportando al contempo gli obiettivi di sostenibilità.

L'introduzione di nuovi materiali o di componenti dal design migliorato può richiedere tempo, ma pianificando adeguatamente l'implementazione e analizzando il progetto nel suo complesso, è possibile ottenere notevoli risparmi e completare i lavori durante le interruzioni programmate. Il primo passo è scegliere un partner di manutenzione con competenze OEM e con esperienza in compressori di tutte le altre marche. Sfruttare tecnologie all'avanguardia e tecniche di analisi avanzate può fornire proposte dettagliate per un compressore ottimizzato che contribuisca al meglio alla sostenibilità.