Oportunidades para la recuperación de energía residual en la industria (7ª PARTE)

Ver 6ª PARTE

Intercambio de calor a baja temperatura

Economizadores profundos

Los economizadores están diseñados para enfriar el gas de escape a 65-71 ºC y resiste la condensación de ácido depositando en su superficie. Los diseños incluyen las siguientes opciones:

• Instalar una sección de usar y tirar en el extremo frío del economizador. El tubo en el extremo frío se degradará con el tiempo y se requiere reemplazamiento repetidamente. La frecuencia de las sustituciones dependerá de la composición del gas de los humos y del material de construcción.
• Diseño del economizador con tubos de acero inoxidable. El acero inoxidable puede resistir gases ácidos mejor que el acero suave típicamente usado en construcción.
• Usando acero al carbón para la mayoría del intercambiador de calor, pero usando tubos de acero en el extremo frío donde ocurrirán depósitos de ácido.
• Usando intercambiadores de calor de tubos de vidrio (principalmente para aplicaciones de gas-gas tales como los precalentadores de aire).
•  Usando materiales avanzados tales como el Teflon.

Recuperación de condensación de contacto indirecto

Las unidades de recuperación de condensación enfrían gases a 38 – 43 ºC. En este rango, el vapor de agua en los gases se condensará casi completamente. Los intercambiadores de calor de contacto indirecto consisten en intercambiadores de calor de tubo y carcasa. Pueden ser diseñados con acero inoxidable, vidrio, Teflón, u otros materiales avanzados.

Recuperación de condensación por contacto directo

La recuperación de calor por contacto directo implica la mezcla del chorro del proceso y enfriamiento del fluido. Ya que estos sistemas no implican una pared de separación a través de la cual debe transferirse el calor, evitan algunos desafíos de las grandes superficies de transferencia de calor requeridas para unidades de contacto indirecto. Un desafío con la condensación de contacto directo es que el agua puede ser contaminada por sustancias en el gas de los humos.

Condensador de membrana transporte

Los condensadores de membrana de transporte están desarrollando tecnología para capturar agua (junto con el calor latente del agua) del vapor de agua en los chorros de escape del gas. El agua se extrae del gas de los humos a temperaturas por encima del punto de rocío empleando condensación capilar y es reciclado en el agua de alimentación de la caldera.

Bombas de calor (actualizando a calor de residuos a bajas temperaturas

Las tecnologías de intercambio de calor descritas anteriormente implican un flujo de energía desde un uso final a alta temperatura a un uso final a baja temperatura. Esto supone limitaciones en oportunidades de recuperación de calor cuando la temperatura del calor residual está por debajo de la temperatura necesaria para una carga de calentamiento dada. (Por ejemplo, el calor residual puede estar disponible en forma de agua caliente a 32 ºC, mientras que se necesita agua caliente a 82 ºC). En tales casos, la bomba de calor puede proporcionar oportunidades para actualizar el calor a la temperatura deseada por el usuario final. Las bombas de calor usan entradas de energía externas para impulsar un ciclo que absorbe energía de una fuente a baja temperatura y la rechaza a una temperatura más alta. Dependiendo del diseño, las bombas de calor pueden servir para dos funciones: actualizar el calor residual a una temperatura más alta, o usar calor residual como entrada de energía para hacer funcionar un sistema de enfriamiento por absorción.

Actualizar el calor puede ser económico en algunos casos dependiendo del diferencial de temperatura requerido y los costes relativos de combustible y electricidad. Si un establecimiento industrial tiene una carga térmica a una temperatura ligeramente superior para impulsar un sistema de enfriamiento por absorción. Las bombas de calor son mayormente aplicables a chorros de producto a baja temperatura encontrados en la industria de procesos.

Ciclo de compresión cerrado

El ciclo de compresión cerrado puede usarse para recuperar calor del agua de refrigeración dejando un esterilizador en una lechería. El esterilizador en la planta descarga el agua de refrigeración a 53 ºC. Una bomba de calor se usa para disminuir la temperatura del agua de refrigeración, mientras que se usa el calor extraído para incrementar la temperatura del agua de proceso usado en otras partes de la planta. La bomba de calor consiste en un evaporador, compresor, condensador y válvula de expansión. En el evaporador, la energía se transfiere de la fuente de calor residual al refrigerante. Luego el refrigerante entra en el compresor donde su temperatura se calienta, el refrigerante sobrecalentado entra en el condensador y transfiere calor al disipador de calor. Finalmente, el refrigerante es estrangulado en una válvula de expansión antes de retornar al evaporador.

Recompresión de vapor de ciclo abierto

Estos sistemas usan compresión para incrementar la presión (y consecuentemente la temperatura) del vapor residual. La recompresión de vapor mecánica (MVR) usa un compresor mecánico, mientras que la recompresión de vapor térmica (TVR) usa un eyector de vapor.

Bombas de calor de absorción

Las bombas de calor por absorción son muy similares al ciclo de compresión cerrado, excepto en que el compresor se sustituye por un mecanismo de absorción impulsado térmicamente y más complejo.

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