Oportunidades para la recuperación de energía residual en la industria (4ª PARTE)

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Temperatura permitida mínima

La temperatura mínima permitida para el flujo de los residuos está a menudo cercanamente conectada con problemas de corrosión del material. Dependiendo del combustible usado, la combustión relacionada con los gases de los humos contiene concentraciones variables de dióxido de carbono, vapor de agua, NO_x, SO_x, orgánicos no oxidados, y minerales. Si los gases de escape se enfrían por debajo del punto de rocío, el vapor de agua en el gas condensará y depositará sustancias abrasivas en la superficie del intercambiador de calor, que fallará debido al ataque químico. Por lo tanto, los intercambiadores de calor están generalmente diseñados para mantener las temperaturas de escape por encima del punto de condensación. La temperatura mínima para prevenir la corrosión depende de la composición del combustible. Por ejemplo, los gases de escape del gas natural pueden enfriarse tan bajo como ~ 120 ºC mientras que los gases de escape de gasóleos o carbón con más alto contenido en azufre pueden limitarse a ~ 150 ºC o 175 ºC. Las temperaturas de salida máxima pueden también quedar restringidas por los agentes químicos. Por ejemplo, los sulfatos en los gases de escape de los hornos de fusión de vidrio se depositarán en las superficies del intercambiador de calor a temperaturas por debajo de 270 ºC.

El método más común para prevenir corrosión química es diseñar intercambiadores de calor con temperaturas de escape bien por encima del punto de rocío. Sin embargo, hay algunos casos en los que los intercambiadores de calor usan aleaciones avanzadas y materiales compuestos para una mayor recuperación del calor a baja temperatura.

Economía de escala, accesibilidad y otros factores

Varios factores adicionales pueden determinar si la recuperación de calor es factible en una aplicación dada. Por ejemplo, las operaciones a pequeña escala son menos susceptibles de instalar recuperación de calor, ya que el capital necesario no suele estar disponible, y debido a que los periodos de payback pueden ser más prolongados. La programación de la operación puede ser una preocupación. Si la fuente de calor residual está sólo disponible durante un tiempo limitado cada día, el intercambiador de calor puede exponerse tanto a temperaturas altas como bajas. En este caso, uno debe estar seguro que el material de intercambio de calor no se fatiga debido al ciclo térmico. Adicionalmente, es importante que el horario de uso de la fuente de calor para acoplarla con la carga térmica. Si no es así, se requieren sistemas adicionales para facilitar este acoplamiento.

Otra preocupación es la facilidad de acceso a la fuente de energía de los residuos. En algunos casos, las restricciones físicas creadas por las configuraciones de los equipos prefieren fácil acceso a la fuente de calor, o previenen la instalación de algún equipo adicional para la recuperación de calor. Adicionalmente, hay restricciones presentes por la transportabilidad del chorro de calor. El chorro de líquido caliente en la industria de procesos se calienta frecuentemente, ya que es fácilmente transportable vía tuberías al equipo de recuperación. En contraste, los chorros de sólidos calientes (ej. lingotes, fundición, hornos de cemento) pueden contener cantidades significativas de energía pero su energía no es fácilmente accesible o transportable al equipo de recuperación. En consecuencia, la recuperación de energía residual no es normalmente practicable con materiales sólidos calientes.

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