{"id":36635,"date":"2019-10-31T22:12:47","date_gmt":"2019-10-31T19:12:47","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj\/"},"modified":"2019-10-31T22:12:47","modified_gmt":"2019-10-31T19:12:47","slug":"utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/news\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","title":{"rendered":"Recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n: ecolog\u00eda con beneficios","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>En la b\u00fasqueda de maneras de mejorar la eficiencia de las empresas del sector energ\u00e9tico, as\u00ed como de otras instalaciones industriales que utilizan equipos que queman combustibles f\u00f3siles (calderas de vapor, calderas de agua caliente, hornos tecnol\u00f3gicos, etc.), la cuesti\u00f3n del aprovechamiento del potencial de los gases de escape no se plantea en primer lugar.<\/p>\n<p>Mientras tanto, bas\u00e1ndose en las normas de c\u00e1lculo existentes, desarrolladas hace d\u00e9cadas, y en los est\u00e1ndares establecidos para la selecci\u00f3n de indicadores clave de rendimiento de dicho equipo, las organizaciones que lo operan est\u00e1n perdiendo dinero, literalmente ech\u00e1ndolo por la chimenea, mientras empeoran la situaci\u00f3n ecol\u00f3gica a nivel global.<\/p>\n<p>Si, al igual que el equipo de &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/1-engineer.ru\/\">Primero Ingeniero<\/a><\/noindex>&#171;, considera que es incorrecto dejar pasar la oportunidad de cuidar el medio ambiente y la salud de los habitantes de tu ciudad mientras beneficias el presupuesto de la empresa, lee el art\u00edculo sobre c\u00f3mo convertir los gases de escape en un recurso energ\u00e9tico.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n: ecolog\u00eda con beneficios\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/0be3b38d5840ba0d3b7d71880b2ff28e.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h2>Estudiamos los est\u00e1ndares<\/h2>\n<p>\nEl par\u00e1metro clave que determina la eficiencia del equipo de caldera es la temperatura de los gases de escape. El calor perdido con los gases de escape representa una parte significativa de todas las p\u00e9rdidas t\u00e9rmicas (junto con las p\u00e9rdidas de calor debido a la combusti\u00f3n qu\u00edmica y mec\u00e1nica incompleta del combustible, las p\u00e9rdidas de calor por la f\u00edsica de las cenizas, as\u00ed como las fugas de calor al entorno circundante debido al enfriamiento exterior). Estas p\u00e9rdidas tienen un impacto decisivo en la rentabilidad de la operaci\u00f3n de la caldera, reduciendo su eficiencia. As\u00ed, entendemos que cuanto menor sea la temperatura de los gases de escape, mayor ser\u00e1 la eficiencia de la caldera.<\/p>\n<p>La temperatura \u00f3ptima de los gases de escape para diferentes tipos de combustible y par\u00e1metros operativos de la caldera se determina en funci\u00f3n de c\u00e1lculos t\u00e9cnico-econ\u00f3micos en la fase m\u00e1s temprana de su creaci\u00f3n. En este sentido, la m\u00e1xima utilizaci\u00f3n \u00fatil del calor de los gases de escape se logra tradicionalmente mediante el aumento de las dimensiones de las superficies de caldeo por convecci\u00f3n, as\u00ed como el desarrollo de superficies posteriores: economizadores de agua, precalentadores de aire regenerativos.<\/p>\n<p>Pero incluso a pesar de la implementaci\u00f3n de tecnolog\u00edas y equipos para la recuperaci\u00f3n m\u00e1s completa del calor, la temperatura de los gases de escape, de acuerdo con la normativa vigente, debe estar en el rango de:<\/p>\n<ul>\n<li>120-180 \u00b0C para calderas de combustible s\u00f3lido (dependiendo de la humedad del combustible y los par\u00e1metros operativos de la caldera),<\/li>\n<li>120-160 \u00b0C para calderas de fuel\u00f3leo (dependiendo del contenido de azufre en el mismo),<\/li>\n<li>120-130 \u00b0C para calderas de gas natural.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nLos valores indicados se han definido considerando factores de seguridad ambiental, pero sobre todo, de acuerdo con los requisitos de operatividad y durabilidad del equipo.<\/p>\n<p>As\u00ed, el umbral m\u00ednimo se establece de manera que se excluya el riesgo de condensaci\u00f3n en la parte convectiva de la caldera y m\u00e1s adelante en la canalizaci\u00f3n (en los conductos de gases y la chimenea). Sin embargo, para prevenir la corrosi\u00f3n no es necesario sacrificar el calor que se expulsa a la atm\u00f3sfera en lugar de realizar un trabajo \u00fatil.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n: ecolog\u00eda con beneficios\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/c7ccb20ee5145c228f8270774363b490.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Corrosi\u00f3n. Excluimos riesgos.<\/h2>\n<p>\nNo se disputa, la corrosi\u00f3n es un fen\u00f3meno desagradable que puede poner en riesgo la operaci\u00f3n segura de la instalaci\u00f3n de la caldera y reducir significativamente su vida \u00fatil asignada.<\/p>\n<p>Al enfriar los gases de combusti\u00f3n a la temperatura del punto de roc\u00edo y por debajo, se produce la condensaci\u00f3n de los vapores de agua, junto con los cuales se convierten en estado l\u00edquido los compuestos de NOx y SOx, que, al reaccionar con el agua, forman \u00e1cidos que afectan destructivamente las superficies internas de la caldera. Dependiendo del tipo de combustible utilizado, la temperatura del punto de roc\u00edo \u00e1cido puede variar, al igual que la composici\u00f3n de los \u00e1cidos que precipitan en forma de condensado. No obstante, el resultado es el mismo: corrosi\u00f3n.<\/p>\n<p>Los gases de escape de calderas que funcionan con gas natural se componen principalmente de los siguientes productos de combusti\u00f3n: vapor de agua (H2O), di\u00f3xido de carbono (CO2), mon\u00f3xido de carbono (CO) e hidrocarburos inquemados CnHm (los dos \u00faltimos aparecen durante la combusti\u00f3n incompleta del combustible, cuando el r\u00e9gimen de combusti\u00f3n no est\u00e1 ajustado).<\/p>\n<p>Dado que el aire atmosf\u00e9rico contiene una gran cantidad de nitr\u00f3geno, entre otros, en los productos de combusti\u00f3n aparecen \u00f3xidos de nitr\u00f3geno NO y NO2, en conjunto denominados NOx, que afectan negativamente al medio ambiente y a la salud humana. Al combinarse con agua, los \u00f3xidos de nitr\u00f3geno forman \u00e1cido n\u00edtrico corrosivamente activo.<\/p>\n<p>Al quemar fuel oil y carb\u00f3n, en los productos de combusti\u00f3n aparecen \u00f3xidos de azufre, denominados SOx. Su impacto negativo en el medio ambiente tambi\u00e9n ha sido ampliamente investigado y no est\u00e1 en duda. El condensado \u00e1cido que se forma al interactuar con el agua provoca corrosi\u00f3n \u00e1cida en las superficies de calentamiento.<\/p>\n<p>Tradicionalmente, la temperatura de los gases de escape, como se indic\u00f3 anteriormente, se elige de tal manera que proteja el equipo de la ca\u00edda de \u00e1cido en las superficies de calentamiento de la caldera. Adem\u00e1s, la temperatura de los gases debe permitir la condensaci\u00f3n de NOx y SOx fuera del conducto de gases para proteger no solo la caldera en s\u00ed, sino tambi\u00e9n los conductos de gas y la chimenea de los procesos de corrosi\u00f3n. Por supuesto, existen ciertas normativas que limitan las concentraciones permitidas de emisiones de \u00f3xidos de nitr\u00f3geno y azufre, pero esto no elimina el hecho de la acumulaci\u00f3n de estos productos de combusti\u00f3n en la atm\u00f3sfera terrestre y su precipitaci\u00f3n en forma de deposiciones \u00e1cidas en su superficie.<\/p>\n<p>El azufre presente en el fuel oil y el carb\u00f3n, as\u00ed como la p\u00e9rdida de part\u00edculas s\u00f3lidas no quemadas (incluyendo cenizas), imponen condiciones adicionales para la limpieza de los gases de combusti\u00f3n. La aplicaci\u00f3n de sistemas de purificaci\u00f3n de gases encarece y complica considerablemente el proceso de recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n, haciendo que tales medidas sean poco atractivas desde el punto de vista econ\u00f3mico y, a menudo, pr\u00e1cticamente no rentables.<\/p>\n<p>En algunos casos, las autoridades locales establecen una temperatura m\u00ednima de los gases de combusti\u00f3n en la salida de la chimenea con el fin de asegurar una adecuada dispersi\u00f3n de los gases de escape y la ausencia de una antorcha de humo. Adem\u00e1s, algunas empresas pueden, por iniciativa propia, adoptar esta pr\u00e1ctica para mejorar su imagen, ya que el p\u00fablico en general a menudo interpreta la presencia de una antorcha de humo visible como un signo de contaminaci\u00f3n ambiental, mientras que la ausencia de una antorcha de humo puede considerarse como un signo de producci\u00f3n limpia.<\/p>\n<p>Todo esto lleva a que, en ciertas condiciones clim\u00e1ticas, las empresas puedan calentar intencionadamente los gases de escape antes de liberarlos a la atm\u00f3sfera. Sin embargo, entendiendo la composici\u00f3n de los gases de escape de la caldera que funciona con gas natural (el cual se desglosa en detalle m\u00e1s arriba), se hace evidente que el \"humo\" blanco que sale de la chimenea (con el ajuste adecuado del modo de combusti\u00f3n) consiste principalmente en vapor de agua, que se forma como resultado de la reacci\u00f3n de combusti\u00f3n del gas natural en la c\u00e1mara de combusti\u00f3n de la caldera.<\/p>\n<p>Luchar contra la corrosi\u00f3n requiere el uso de materiales que sean resistentes a sus efectos negativos (existen tales materiales y se pueden utilizar en instalaciones que usan gas, productos del refinado de petr\u00f3leo e incluso residuos como combustible), as\u00ed como la organizaci\u00f3n de la recolecci\u00f3n, el procesamiento del condensado \u00e1cido y su eliminaci\u00f3n.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n: ecolog\u00eda con beneficios\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/2fd11a8e0fb31fa32efb575038855137.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Tecnolog\u00eda<\/h2>\n<p>\nLa implementaci\u00f3n de un conjunto de medidas para reducir la temperatura de los gases de escape detr\u00e1s de la caldera en una instalaci\u00f3n existente garantiza un aumento en la eficiencia general de toda la unidad que incluye el equipo de caldera, utilizando principalmente la propia caldera (el calor producido en ella).<\/p>\n<p>La esencia de tales soluciones se reduce a una sola idea: en la secci\u00f3n del conducto de gases antes de la chimenea se instala un intercambiador de calor que capta el calor de los gases de escape mediante un medio de enfriamiento (por ejemplo, agua). Esta agua puede ser, tanto el portador de calor final que necesita ser calentado, como un agente intermedio que transfiere calor a trav\u00e9s de equipo adicional de intercambio t\u00e9rmico a otro circuito.<\/p>\n<p>El esquema principal se presenta en la figura:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n: ecolog\u00eda con beneficios\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/8d8adf7d5b3b1d113a6d4ba35f773620.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nLa recolecci\u00f3n del condensado que se forma tiene lugar directamente en el volumen de un nuevo aparato intercambiador de calor, que est\u00e1 fabricado de materiales resistentes a la corrosi\u00f3n. Esto se debe a que el umbral de temperatura del punto de roc\u00edo para la humedad contenida en los gases de escape se supera precisamente dentro del intercambiador de calor. As\u00ed, no solo se utiliza el calor f\u00edsico de los gases de escape, sino tambi\u00e9n el calor latente de la condensaci\u00f3n del vapor de agua que contienen. El aparato debe ser dise\u00f1ado de tal manera que su estructura no cause resistencia aerodin\u00e1mica excesiva y, como consecuencia, empeore las condiciones de funcionamiento del equipo de caldera.<\/p>\n<p>La estructura del intercambiador de calor puede ser un intercambiador de calor recuperativo convencional, donde la transferencia de calor de los gases a los l\u00edquidos ocurre a trav\u00e9s de una pared separadora, o un intercambiador de calor de contacto, en el que los gases de escape entran en contacto directo con el agua, que se atomiza mediante boquillas en su flujo.<\/p>\n<p>Para el intercambiador de calor recuperativo, resolver el problema del condensado \u00e1cido se reduce a organizar su recogida y neutralizaci\u00f3n. En el caso del intercambiador de calor de contacto, se aplica un enfoque algo diferente, similar a la purga peri\u00f3dica del sistema de agua de reciclaje: a medida que aumenta la acidez del l\u00edquido circulante, se extrae una cierta cantidad a un tanque de acumulaci\u00f3n, donde se trata con reactivos y luego se destina al desag\u00fce, o se dirige al ciclo tecnol\u00f3gico.<\/p>\n<p>Las aplicaciones individuales de la energ\u00eda de los gases de escape pueden estar limitadas debido a la diferencia entre la temperatura de los gases y las necesidades de una temperatura espec\u00edfica en la entrada del proceso consumidor de energ\u00eda. Sin embargo, incluso para situaciones que parecen ser callejones sin salida, se ha desarrollado un enfoque que se basa en tecnolog\u00edas y equipos de calidad innovadora.<\/p>\n<p>Con el objetivo de aumentar la eficiencia del proceso de recuperaci\u00f3n del calor de los gases de escape, en la pr\u00e1ctica mundial se utilizan cada vez m\u00e1s soluciones innovadoras basadas en bombas de calor como elemento clave del sistema. En ciertos sectores de la industria (por ejemplo, en bioenerg\u00e9tica), tales soluciones se aplican en la mayor\u00eda de las calderas puestas en funcionamiento. Ahorros adicionales de recursos energ\u00e9ticos primarios se logran al usar m\u00e1quinas el\u00e9ctricas de compresi\u00f3n de vapor no convencionales, sino bombas de calor de bromuro de litio absorbentes (ABTN), que requieren calor para funcionar (a menudo se puede utilizar calor residual que est\u00e1 disponible en exceso en casi cualquier empresa). Este calor de una fuente externa activa el ciclo interno de la ABTN, permitiendo transformar el potencial t\u00e9rmico de los gases de escape y transferirlo a medios m\u00e1s calentados.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Recuperaci\u00f3n del calor de los gases de combusti\u00f3n: ecolog\u00eda con beneficios\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/82daf6ec9c80cb633f21101c4471a195.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Resultado<\/h2>\n<p>\nEl enfriamiento de los gases de escape de la caldera utilizando soluciones como estas puede ser bastante profundo, llegando a 30 e incluso 20 \u00b0C desde los 120-130 \u00b0C iniciales. El calor generado es suficiente para calentar agua para las necesidades de tratamiento qu\u00edmico del agua, alimentaci\u00f3n, suministro de agua caliente e incluso redes de calefacci\u00f3n.<\/p>\n<p>El ahorro de combustible puede alcanzar entre el 5 y el 10%, mientras que el aumento de la eficiencia del equipo de caldera se sit\u00faa entre el 2 y el 3%.<\/p>\n<p>As\u00ed, la implementaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda descrita permite abordar varias tareas a la vez. Estas son:<\/p>\n<ul>\n<li>el uso m\u00e1ximo y \u00fatil del calor de los gases de escape (as\u00ed como del calor oculto de la condensaci\u00f3n del vapor de agua),<\/li>\n<li>la reducci\u00f3n de las emisiones de NOx y SOx a la atm\u00f3sfera,<\/li>\n<li>la obtenci\u00f3n de un recurso adicional: agua limpia (que encontrar\u00e1 aplicaciones \u00fatiles en cualquier empresa, por ejemplo, como alimentaci\u00f3n de redes de calefacci\u00f3n y otros circuitos de agua),<\/li>\n<li>la eliminaci\u00f3n de la antorcha de humo (se hace apenas visible o desaparece por completo).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nLa pr\u00e1ctica demuestra que la viabilidad de aplicar soluciones como estas depende principalmente de:<\/p>\n<ul>\n<li>la posibilidad de utilizar de manera \u00fatil el calor disponible de los gases de escape,<\/li>\n<li>la duraci\u00f3n del uso de la energ\u00eda t\u00e9rmica producida a lo largo del a\u00f1o,<\/li>\n<li>el costo de los recursos energ\u00e9ticos en la empresa,<\/li>\n<li>la existencia de un excedente de la concentraci\u00f3n m\u00e1xima permitida de emisiones de NOx y SOx (as\u00ed como de la severidad de la legislaci\u00f3n ambiental local),<\/li>\n<li>el m\u00e9todo de neutralizaci\u00f3n del condensado y las opciones para su posterior uso.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Fuente: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/lanit\/blog\/460419\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0412 \u043f\u043e\u0438\u0441\u043a\u0430\u0445 \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431\u043e\u0432 \u043f\u043e\u0432\u044b\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u044d\u0444\u0444\u0435\u043a\u0442\u0438\u0432\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043f\u0440\u0438\u044f\u0442\u0438\u0439 \u044d\u043d\u0435\u0440\u0433\u0435\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0441\u0435\u043a\u0442\u043e\u0440\u0430, \u0430 \u0442\u0430\u043a\u0436\u0435 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