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.
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.
Ver 8ª
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