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La importancia de la recuperación de calor residual en las plantas de proceso

recuperación de calor residual

El aumento de la eficiencia energética es un desafío constante para la industria, los precios de la energía están aumentando a nivel mundial por lo que existe una necesidad a corto plazo de reducir las facturas de combustible para seguir siendo competitivos. También hay un problema ambiental premonitorio que no se puede ignorar. Estos son dos fuertes argumentos sobre por qué los operadores de generación de energía y los consumidores de energía que operan agua caliente o calderas de vapor sin sistemas de recuperación de calor residual deben actuar ahora.

Las opiniones varían sobre el impacto ambiental de las emisiones de dióxido de carbono, sin embargo, el consenso general sobre el calentamiento global es que no hacer nada ya no es una opción, y si no se toman medidas ahora la situación puede ser irreversible tan pronto como 2020. Un informe de 2016 producido por la prestigiosa revista científica Climate Dynamics * que analiza las actuales emisiones globales de CO2 sugiere que las naciones desarrolladas deben revertir las emisiones de carbono a más tardar por 2030 y otras naciones por 2050.

El proceso de reducción de emisiones de carbono también implica frecuentemente la reducción de otras formas de contaminación al mismo tiempo. Simplemente porque la liberación de combustibles no quemados al medio ambiente y las emisiones de escape de los ciclos de quema de baja eficiencia que involucran derivados de combustibles fósiles a la atmósfera puede ser muy perjudicial para los ciclos de vida naturales, incluido el nuestro.

¿Por qué la recuperación de calor?

Una de las áreas clave para el ahorro potencial de energía en los sistemas existentes es la recuperación de calor residual. Es importante porque al reducir la cantidad de combustible utilizado para producir calor en una instalación de caldera, la eficiencia de la calefacción aumenta, lo que resulta en un menor consumo de combustible. Esto cumple el requisito de aumentar la eficiencia y reducir las emisiones de carbono.

Las mejores prácticas para las empresas dictan que las formas de mejorar la eficiencia operativa deben buscarse constantemente. Si bien la humilde caldera se hizo popular durante 100 años atrás, sigue siendo un importante consumidor de energía en muchas fábricas y otros tipos de negocios, generando calor residual a partir de los gases utilizados para calentar el agua.

Luke Hall, Gerente de Proyecto del especialista en recuperación de calor ThermTech, respalda la aplicación universal de los economizadores de caldera: "El uso de un economizador proporciona un método garantizado para reducir el consumo de combustible al mismo tiempo que proporciona la misma producción de caldera, logrando 4% a 6% de ahorro de combustible con un retorno de inversión entre 6 a 18 meses. Incluso si solo está preocupado por la economía inmediata, todavía tiene mucho sentido. También vemos con frecuencia las cifras de monitoreo antes y después de la instalación, por lo que sabemos que funciona ".

Aplicando economizadores de caldera

En un sistema de caldera industrial, el calor generalmente se considera "desecho" cuando está por debajo de 100 ° C, ya que no se puede utilizar en los procesos principales de ebullición, creación de vapor o esterilización. Este calor gastado podría usarse para el calentamiento ambiental de la fábrica o el edificio, pero su uso está restringido a climas más fríos o en épocas más frías del año en climas templados, además, las instalaciones para proporcionar este tipo de calefacción a menudo son grandes y costosas.

Una tecnología alternativa más útil es aplicar un economizador de caldera. Los gases calentados agotados de la salida o el tiro del quemador de la caldera se devuelven a la entrada de la caldera para precalentar el agua de entrada, lo que proporciona una temperatura de entrada más alta a la caldera. Esto da como resultado una menor demanda de combustible para alcanzar un calor de agua utilizable. Esta técnica se utiliza a menudo en las calderas domésticas modernas, pero no es común para la industria. Muchos sistemas de calderas industriales a menudo son instalaciones más antiguas y el conocimiento de esta técnica de eficiencia energética, ya que una opción de actualización no siempre se conoce, por lo tanto, el ahorro de energía se busca en otros lugares.

¿Cómo funcionan los economistas?

Instalados entre la salida de la caldera y el conducto de humos o la chimenea, los economizadores operan según el principio del intercambio de calor, recuperando los gases de la caldera para precalentar el agua de alimentación de la caldera. Esto reduce la energía requerida para calentar el agua de alimentación de la caldera a la temperatura de operación. Generalmente construido con acero al carbono, el diseño del economizador incorpora tubos con aletas que contienen el agua de alimentación de la caldera que corre perpendicular al flujo de gases de salida calientes. Mediante la transferencia de calor, la temperatura del gas de combustión se reduce a medida que aumenta la temperatura del agua de alimentación.

La medida en que el economizador precalienta el agua de alimentación depende del diseño del economizador y de los parámetros de la caldera existentes. Sin embargo, la clave para una tasa de transferencia de calor eficiente es el diseño de la superficie del tubo con aletas, que necesita maximizar el contacto térmico total con el gas caliente.

Economizadores listos para usar o personalizados

Como cada aplicación es diferente, cada economizador debe diseñarse para lograr la mejor eficiencia de transferencia para el diseño de la caldera y la forma en que opera. Esto puede incluir cambios menores en un diseño existente, que es común para algunos diseños más tradicionales basados ​​en calderas que operan continuamente a velocidades de flujo máximas. Sin embargo, los diseños más modernos con caudales variables generalmente requerirán algo más específicamente adecuado para la aplicación.

ThermTech ha proporcionado asesoramiento industrial sobre la recuperación de calor durante más de 25 años y está acreditado por CHAS, ISO 9001, Aquiles y ASME Caldera y certificación del Código del recipiente a presión. El objetivo de los ingenieros de la empresa es ayudar a evaluar la cantidad y calidad del calor disponible y adaptarlo al ciclo de reutilización más efectivo, utilizando las formas de equipos de recuperación de calor más rentables y prácticas.

* Climate Dynamics es una revista científica revisada por pares publicada por Springer Science & Business Media.

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