Espectacular ahorro recuperando el calor del purgado de los sistemas de vapor

Las pérdidas en el purgado de los sistemas de vapor

El proceso de purgado de una caldera implica la retirada periodica de agua de una caldera para extraer los sólidos y/o lodos disueltos. Durante el proceso, el agua es descargada de la caldera para eludir el impacto negativo de sólidos o impurezas en la eficiencia y el mantenimiento de la caldera. Sin embargo, el purgado de la caldera derrocha mucha energía porque el líquido tiene aproximadamente la misma temperatura que el vapor producido.

En este nuevo artículo sobre los sistemas de vapor exponemos resultados de un proyecto llevado a cabo por Woodbridge Company, Ltd. Se trata de una planta de celulosa con capacidad para procesar 440.000 toneladas métricas de papel de prensa.

Visión general del proyecto

El purgado es esencial para una operación continuada de las calderaas de vapor. Sin embargo, el purgado representa una pérdida de energía en el sistema de vapor. La planta contaba en su momento con un sistema que desviaba el purgado a un depósito de expansión flash donde la presión se reducí de 300 psig a 55 psig. El vapor flash producido en el proceso de reducción de presión se distribuye con una tubería al desaireador para compensar la demanda de vapor de desaireación. Esa operación ahorraba $ 10.000 ál año en costes de combustible (precios del año 2002 para U.S.A.). Pero puede recuperarse energía adicional del condensado contaminado usando un depósito de vapor flash. El condensado disipa energía que puede utilizarse para precalentar el agua de alimentación.

Implementación del proyecto

Cuando el agua se evapora en una caldera, los sólidos disueltos en el agua quedan en el fondo de la caldera, originando una acumulación de lodos e incrustaciones. Esta acumulación queda aliviada por la descarga del agua de la caldera a través de una válvula al fondo de la caldera. La concentración es aliviada descargando algo de agua a través de la válvula al fondo de la caldera. Altas concentraciones de sólidos pueden llevar a formar espuma en la parte superior de la caldera y originar golpe de ariete, que puede dañar las tuberías, trampas de vapor, y equipo de proceso. El purgado o descremado de superficie retira los sólidos disueltos cerca de la superficie del líquido y usualmente es un proceso continuo.  Este caudal es dirigido al intercambiador. La cantidad de purgado necesario depende de la presión de operación de la caldera, cantidad de agua de alimentación, niveles de impureza en el agua de alimentación, y concentración de sólidos disueltos que puede tolerar una caldera.

En el proyecto se modificó el sistema de purgado de la caldera existente para recuperar la energía del chorro de purgado continuo desde el depósito flash del purgado. Las modificaciones incluían instalar un intercambiador de calor de carcasa y tubo y tubería asociada. El agua a 300 ºF desde el drenaje del depósito flash fue dirigido al lado caliente del intercambiador de calor para precalentar el agua de alimentación de la caldera pasando a través del otro lado del intercambiador de calor.

Resultados

El precalentamiento del agua de alimentación de la caldera en 17 ºF ahorraba $ 31.000 dólares en coste anual. Estos cálculos se basan en el agua de alimentación normal de 220 galones por minuto, un diferencial de temperatura de 17 º F, y un coste de combustible de $ 2,33 por 1000 libras de vapor. El coste total del proyecto fue de $ 15.000. El periodo de payback simple es de alrededor de 6 meses. El ahorro conseguido es de casi 14.000 millones de BTU anualmente. Insistimos en que estos datos son de 2002 y en Estados Unidos. Con los costes actuales en la mayor parte del mundo el payback sería inferior a dos meses.

Bibliografía: Boiler Blowdown Heat Recovery Project Reduces Steam System Energy Losses at Augusta Newsprint. Best Practices. U.S. Department of Energy