Analysis and control of the three-stage heat recovery system implemented on a fire-tube steam generator

Nowadays, the interest in the optimization of energetic resources consumption and in the reduction of harmful emissions, pushes the manufacturing companies to study new technologies of energy recovery, and develop advanced control strategies to apply on production plants that consume high amount of fossil fuels, such as Fire tube steam generators. The heat recovery device, called HE, is often connected to Fire tube boilers with the purpose of recovering the energy of the exhaust gases leaving the system. This thesis proposes a new control logic that regulate the operation of the HE device in order to maximize its efficiency. The static and dynamic response of the HE system, controlled with the new regulator, is analysed and compared with the performances obtained by the pre-existing control strategy already used in the industry. The case study is a three-stage heat recovery system implemented on a fire tube steam generator (model:SG-1000) produced by Bono Energia S.p.a.

Al giorno d’oggi, l’interesse nell’ottimizzazione del consumo di risorse energetiche e nella riduzione di emissioni dannose, spinge le aziende produttrici a studiare nuove tecnologie di recupero dell’energia, e a sviluppare strategie di controllo avanzate da applicare ad impianti di produzione che consumano una grande quantità di combustibili fossili, come ad esempio i generatori di vapore a tubi di fumo. Il dispositivo di recupero del calore, chiamato HE, è spesso connesso a caldaie a tubi di fumo con lo scopo di recuperare l’energia dei gas esausti che escono dal sistema. Questa tesi propone una nuova logica di controllo che regola il funzionamento del dispositivo HE per massimizzare la sua efficienza. La risposta statica e dinamica del sistema HE, controllato con il nuovo regolatore, è analizzata e confrontata con le performances ottenute dalla strategia di controllo preesistente già utilizzata in industria. Il caso in esame è quello di un sistema di recupero del calore a tre stadi implementato su un generatore di vapore a tubi di fumo (modello: SG-1000) prodotto da Bono Energia S.p.a.