{"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\/pt\/blog\/news\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","title":{"rendered":"Aproveitamento do calor dos gases de escape: ecologia com lucro","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Na busca por maneiras de aumentar a efici\u00eancia de empresas do setor energ\u00e9tico e outros objetos industriais que utilizam equipamentos que queimam combust\u00edveis f\u00f3sseis (caldeiras a vapor, caldeiras aquecedoras, fornos tecnol\u00f3gicos, etc.), a quest\u00e3o do uso do potencial dos gases de escape n\u00e3o \u00e9 levantada em primeiro plano.<\/p>\n<p>No entanto, baseando-se em normas de c\u00e1lculo existentes, desenvolvidas h\u00e1 v\u00e1rias d\u00e9cadas, e em padr\u00f5es estabelecidos para a escolha de indicadores-chave de desempenho desse tipo de equipamento, as organiza\u00e7\u00f5es operacionais perdem dinheiro, liberando-os literalmente para o ar, enquanto pioram a situa\u00e7\u00e3o ambiental em uma escala global.<\/p>\n<p>Se voc\u00ea, assim como a equipe &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/1-engineer.ru\/\">Primeiro Engenheiro<\/a><\/noindex>&#171;, acredita que seria um erro perder a oportunidade de cuidar do meio ambiente e da sa\u00fade dos moradores da sua cidade, obtendo benef\u00edcios para o or\u00e7amento da sua empresa, leia o artigo sobre como transformar gases de escape em um recurso energ\u00e9tico.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Aproveitamento do calor dos gases de escape: ecologia com lucro\" 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>Estudando os padr\u00f5es<\/h2>\n<p>\nO par\u00e2metro-chave que determina a efici\u00eancia do equipamento de caldeira \u00e9 a temperatura dos gases que saem. O calor perdido com os gases de escape representa uma parte significativa de todas as perdas de calor (junto com as perdas de calor devido \u00e0 queima qu\u00edmica e mec\u00e2nica incompleta do combust\u00edvel, perdas de calor f\u00edsico de cinzas e tamb\u00e9m fugas de calor para o ambiente devido ao resfriamento externo). Essas perdas t\u00eam um impacto crucial na efici\u00eancia econ\u00f4mica do funcionamento da caldeira, reduzindo sua efici\u00eancia. Assim, entendemos que quanto mais baixa a temperatura dos gases de escape, maior a efici\u00eancia da caldeira.<\/p>\n<p>A temperatura \u00f3tima dos gases de escape para diferentes tipos de combust\u00edvel e par\u00e2metros operacionais da caldeira \u00e9 determinada com base em c\u00e1lculos t\u00e9cnico-econ\u00f4micos na fase mais inicial de sua cria\u00e7\u00e3o. O uso maximamente \u00fatil do calor dos gases de escape \u00e9 tradicionalmente alcan\u00e7ado por meio do aumento das dimens\u00f5es das superf\u00edcies de aquecimento convectivas, bem como do desenvolvimento de superf\u00edcies finais \u2013 economizadores de \u00e1gua e aquecedores de ar regenerativos.<\/p>\n<p>Mas mesmo com a implementa\u00e7\u00e3o de tecnologias e equipamentos para o aproveitamento m\u00e1ximo do calor, a temperatura dos gases de escape, de acordo com a legisla\u00e7\u00e3o vigente, deve permanecer na faixa:<\/p>\n<ul>\n<li>120-180 \u00b0C para caldeiras a combust\u00edveis s\u00f3lidos (dependendo da umidade do combust\u00edvel e das condi\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00e3o da caldeira),<\/li>\n<li>120-160 \u00b0C para caldeiras a \u00f3leo diesel (dependendo do teor de enxofre na mesma),<\/li>\n<li>120-130 \u00b0C para caldeiras a g\u00e1s natural.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nOs valores indicados foram definidos considerando fatores de seguran\u00e7a ambiental, mas, em primeiro lugar, com base nas exig\u00eancias de funcionamento e durabilidade do equipamento.<\/p>\n<p>Assim, o limite m\u00ednimo \u00e9 configurado de forma a excluir o risco de forma\u00e7\u00e3o de condensado na parte convectiva da caldeira e ao longo do sistema (nos dutos de g\u00e1s e na chamin\u00e9). No entanto, para prevenir a corros\u00e3o, n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio sacrificar o calor que \u00e9 descartado na atmosfera em vez de ser utilizado para trabalho \u00fatil.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Aproveitamento do calor dos gases de escape: ecologia com lucro\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/c7ccb20ee5145c228f8270774363b490.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Corros\u00e3o. Eliminamos os riscos.<\/h2>\n<p>\nN\u00e3o se pode negar, a corros\u00e3o \u00e9 um fen\u00f4meno desagrad\u00e1vel que pode colocar em risco a opera\u00e7\u00e3o segura da instala\u00e7\u00e3o de caldeira e reduzir significativamente sua vida \u00fatil designada.<\/p>\n<p>Ao resfriar os gases de combust\u00e3o at\u00e9 a temperatura do ponto de orvalho e abaixo, ocorre a condensa\u00e7\u00e3o do vapor d'\u00e1gua, junto com a qual passam para o estado l\u00edquido os compostos NOx, SOx, que, ao reagirem com a \u00e1gua, formam \u00e1cidos que t\u00eam um efeito destrutivo nas superf\u00edcies internas da caldeira. Dependendo do tipo de combust\u00edvel queimado, a temperatura do ponto de orvalho \u00e1cido pode variar, assim como a composi\u00e7\u00e3o dos \u00e1cidos que se condensam. O resultado, no entanto, \u00e9 um: corros\u00e3o.<\/p>\n<p>Os gases de escapamento de caldeiras que utilizam g\u00e1s natural consistem principalmente nos seguintes produtos da combust\u00e3o: vapor d'\u00e1gua (H2O), di\u00f3xido de carbono (CO2), mon\u00f3xido de carbono (CO) e hidrocarbonetos incombustos CnHm (os dois \u00faltimos aparecem em caso de combust\u00e3o incompleta do combust\u00edvel, quando o modo de queima n\u00e3o est\u00e1 ajustado).<\/p>\n<p>Como o ar atmosf\u00e9rico cont\u00e9m uma grande quantidade de nitrog\u00eanio, entre outras subst\u00e2ncias, nos produtos da combust\u00e3o surgem \u00f3xidos de nitrog\u00eanio NO e NO2, genericamente chamados de NOx, que t\u00eam um impacto prejudicial no meio ambiente e na sa\u00fade humana. Ao se combinar com a \u00e1gua, os \u00f3xidos de nitrog\u00eanio formam o \u00e1cido n\u00edtrico, que \u00e9 corrosivo.<\/p>\n<p>A queima de \u00f3leo combust\u00edvel e carv\u00e3o gera \u00f3xidos de enxofre, conhecidos como SOx, nos produtos da combust\u00e3o. Seu impacto ambiental negativo tamb\u00e9m tem sido amplamente estudado e n\u00e3o \u00e9 questionado. O condensado \u00e1cido formado ao interagir com a \u00e1gua provoca corros\u00e3o sulfurosa nas superf\u00edcies de aquecimento.<\/p>\n<p>Tradicionalmente, a temperatura dos gases de escape, conforme mostrado acima, \u00e9 escolhida para proteger o equipamento da deposi\u00e7\u00e3o de \u00e1cido nas superf\u00edcies de aquecimento da caldeira. Al\u00e9m disso, a temperatura dos gases deve permitir a condensa\u00e7\u00e3o de NOx e SOx fora do caminho do g\u00e1s, a fim de proteger n\u00e3o apenas a pr\u00f3pria caldeira, mas tamb\u00e9m os dutos de g\u00e1s e a chamin\u00e9 contra processos corrosivos. Certamente, existem normas que limitam as concentra\u00e7\u00f5es admiss\u00edveis de emiss\u00f5es de \u00f3xidos de nitrog\u00eanio e enxofre, mas isso n\u00e3o anula o fato do ac\u00famulo desses produtos de combust\u00e3o na atmosfera da Terra e da sua precipita\u00e7\u00e3o como chuvas \u00e1cidas na sua superf\u00edcie.<\/p>\n<p>O enxofre presente no \u00f3leo combust\u00edvel e no carv\u00e3o, bem como a presen\u00e7a de part\u00edculas n\u00e3o queimadas de combust\u00edvel s\u00f3lido (incluindo cinzas), imp\u00f5em condi\u00e7\u00f5es adicionais para a purifica\u00e7\u00e3o dos gases de combust\u00e3o. A aplica\u00e7\u00e3o de sistemas de controle de polui\u00e7\u00e3o do ar encarece e complica significativamente o processo de recupera\u00e7\u00e3o de calor dos gases combust\u00edveis, tornando tais iniciativas pouco atraentes do ponto de vista econ\u00f4mico e, muitas vezes, praticamente n\u00e3o vi\u00e1veis.<\/p>\n<p>Em alguns casos, as autoridades locais estabelecem uma temperatura m\u00ednima para os gases de combust\u00e3o na sa\u00edda da chamin\u00e9, visando garantir uma dispers\u00e3o adequada dos gases de escape e evitar a forma\u00e7\u00e3o de uma tocha de fuma\u00e7a. Al\u00e9m disso, algumas empresas podem, por iniciativa pr\u00f3pria, adotar essa pr\u00e1tica para melhorar sua imagem, uma vez que o p\u00fablico em geral frequentemente interpreta a presen\u00e7a de uma tocha de fuma\u00e7a vis\u00edvel como um sinal de polui\u00e7\u00e3o ambiental, enquanto a aus\u00eancia dessa tocha pode ser vista como um s\u00edmbolo de produ\u00e7\u00e3o limpa.<\/p>\n<p>Tudo isso leva ao fato de que, em determinadas condi\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas, as empresas podem aquecer intencionalmente os gases de combust\u00e3o antes de liber\u00e1-los na atmosfera. No entanto, ao entender a composi\u00e7\u00e3o dos gases que saem da caldeira, que funciona com g\u00e1s natural (j\u00e1 detalhado acima), torna-se \u00f3bvio que a \"fuma\u00e7a\" branca que sai do tubo (quando a configura\u00e7\u00e3o da queima est\u00e1 correta) \u00e9, em sua maior parte, vapor de \u00e1gua, que se forma como resultado da combust\u00e3o do g\u00e1s natural na c\u00e2mara da caldeira.<\/p>\n<p>O combate \u00e0 corros\u00e3o requer o uso de materiais que sejam resistentes a seu impacto negativo (esses materiais existem e podem ser utilizados em instala\u00e7\u00f5es que utilizam g\u00e1s, produtos de refino de petr\u00f3leo e at\u00e9 mesmo res\u00edduos como combust\u00edvel), bem como a organiza\u00e7\u00e3o da coleta, reciclagem de condensado \u00e1cido e sua elimina\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Aproveitamento do calor dos gases de escape: ecologia com lucro\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/2fd11a8e0fb31fa32efb575038855137.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Tecnologia<\/h2>\n<p>\nA implementa\u00e7\u00e3o de um conjunto de medidas para reduzir a temperatura dos gases de combust\u00e3o ap\u00f3s a caldeira em uma instala\u00e7\u00e3o existente garante um aumento na efici\u00eancia de toda a unidade, que inclui o equipamento da caldeira, usando, antes de tudo, a pr\u00f3pria caldeira (o calor gerado nela).<\/p>\n<p>O conceito dessas solu\u00e7\u00f5es se resume a uma ideia principal: em uma se\u00e7\u00e3o da chamin\u00e9 at\u00e9 a chamin\u00e9, instala-se um trocador de calor que absorve o calor dos gases de combust\u00e3o atrav\u00e9s de um meio de resfriamento (por exemplo, \u00e1gua). Essa \u00e1gua pode ser tanto um transportador final de calor que precisa ser aquecido, quanto um agente intermedi\u00e1rio que transfere calor por meio de equipamento adicional de troca de calor para outro circuito.<\/p>\n<p>O diagrama fundamental est\u00e1 apresentado na figura:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Aproveitamento do calor dos gases de escape: ecologia com lucro\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/8d8adf7d5b3b1d113a6d4ba35f773620.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nA coleta do condensado gerado ocorre diretamente no volume do novo trocador de calor, que \u00e9 feito de materiais resistentes \u00e0 corros\u00e3o. Isso se deve ao fato de que o limite de temperatura do ponto de orvalho para a umidade contida no volume dos gases que saem \u00e9 ultrapassado exatamente dentro do trocador de calor. Assim, n\u00e3o apenas o calor f\u00edsico dos gases de combust\u00e3o \u00e9 aproveitado, mas tamb\u00e9m o calor oculto da condensa\u00e7\u00e3o dos vapores de \u00e1gua que eles cont\u00eam. O pr\u00f3prio dispositivo deve ser projetado de modo que sua estrutura n\u00e3o cause resist\u00eancia aerodin\u00e2mica excessiva, resultando em condi\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00e3o prejudiciais para o equipamento da caldeira.<\/p>\n<p>A estrutura do trocador de calor pode ser tanto um trocador de calor regenerativo comum, onde a transfer\u00eancia de calor dos gases para o l\u00edquido ocorre atrav\u00e9s de uma parede divis\u00f3ria, quanto um trocador de calor de contato, onde os gases de combust\u00e3o entram em contato direto com a \u00e1gua, que \u00e9 pulverizada por bicos em seu fluxo.<\/p>\n<p>Para o trocador de calor regenerativo, a solu\u00e7\u00e3o para o condensado \u00e1cido se resume \u00e0 organiza\u00e7\u00e3o de sua coleta e neutraliza\u00e7\u00e3o. No caso do trocador de calor de contato, aplica-se uma abordagem um pouco diferente, semelhante \u00e0 ventila\u00e7\u00e3o peri\u00f3dica do sistema de abastecimento de \u00e1gua de refrigera\u00e7\u00e3o: \u00e0 medida que a acidez do l\u00edquido em circula\u00e7\u00e3o aumenta, uma parte dele \u00e9 retirada para um tanque de acumula\u00e7\u00e3o, onde \u00e9 tratado com reagentes, com a posterior disposi\u00e7\u00e3o da \u00e1gua no esgoto, ou direcionada para o ciclo tecnol\u00f3gico.<\/p>\n<p>Aplica\u00e7\u00f5es individuais da energia dos gases de combust\u00e3o podem ser limitadas devido \u00e0 diferen\u00e7a entre a temperatura dos gases e as necessidades de temperatura espec\u00edfica na entrada do processo de consumo de energia. No entanto, para essas situa\u00e7\u00f5es aparentemente sem solu\u00e7\u00e3o, foi desenvolvido um enfoque que se baseia em tecnologias e equipamentos qualitativamente novos.<\/p>\n<p>Com o objetivo de aumentar a efici\u00eancia do processo de reciclagem do calor dos gases de combust\u00e3o, pr\u00e1ticas globais utilizam cada vez mais solu\u00e7\u00f5es inovadoras baseadas em bombas de calor. Em certos setores da ind\u00fastria (por exemplo, na bioenergia), essas solu\u00e7\u00f5es s\u00e3o empregadas na maioria das caldeiras j\u00e1 em opera\u00e7\u00e3o. A economia adicional de recursos energ\u00e9ticos prim\u00e1rios \u00e9 alcan\u00e7ada pela utiliza\u00e7\u00e3o de m\u00e1quinas el\u00e9tricas de compress\u00e3o de vapor n\u00e3o convencionais e sim mais confi\u00e1veis e tecnol\u00f3gicas: bombas de calor absorcionais de brometo de l\u00edtio (ABTN), que requerem calor para operar, muitas vezes oriundo de calor residual n\u00e3o utilizado, que est\u00e1 amplamente dispon\u00edvel na maioria das empresas. Esse calor de fontes externas ativa o ciclo interno das ABTNs, permitindo a convers\u00e3o do potencial t\u00e9rmico dos gases de escape e sua transfer\u00eancia para meios de temperatura mais elevada.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Aproveitamento do calor dos gases de escape: ecologia com lucro\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/82daf6ec9c80cb633f21101c4471a195.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Resultado<\/h2>\n<p>\nO resfriamento dos gases de escape da caldeira com a aplica\u00e7\u00e3o de solu\u00e7\u00f5es semelhantes pode ser bastante profundo \u2013 at\u00e9 30 e at\u00e9 20 \u00b0C a partir dos 120-130 \u00b0C iniciais. O calor obtido \u00e9 suficiente para aquecer a \u00e1gua para as necessidades de tratamento qu\u00edmico da \u00e1gua, abastecimento e at\u00e9 mesmo para redes de aquecimento.<\/p>\n<p>A economia de combust\u00edvel pode atingir 5 a 10%, enquanto o aumento da efici\u00eancia do equipamento de caldeira pode chegar a 2 a 3%.<\/p>\n<p>Assim, a implementa\u00e7\u00e3o da tecnologia descrita permite resolver v\u00e1rias tarefas simultaneamente. Isso \u00e9:<\/p>\n<ul>\n<li>o uso m\u00e1ximo e \u00fatil do calor dos gases de combust\u00e3o (assim como do calor oculto da condensa\u00e7\u00e3o dos vapores de \u00e1gua),<\/li>\n<li>a redu\u00e7\u00e3o dos volumes de emiss\u00f5es de NOx e SOx na atmosfera,<\/li>\n<li>a obten\u00e7\u00e3o de um recurso adicional \u2013 \u00e1gua tratada (que pode ser utilizada em qualquer empresa, por exemplo, como reabastecimento de redes de aquecimento e outros circuitos de \u00e1gua),<\/li>\n<li>a elimina\u00e7\u00e3o da chama de escape (ela se torna quase invis\u00edvel ou desaparece completamente).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nA pr\u00e1tica mostra que a viabilidade da aplica\u00e7\u00e3o de solu\u00e7\u00f5es semelhantes depende, em primeiro lugar, de:<\/p>\n<ul>\n<li>a possibilidade de aproveitamento \u00fatil do calor dos gases de combust\u00e3o,<\/li>\n<li>a dura\u00e7\u00e3o do uso da energia t\u00e9rmica obtida ao longo do ano,<\/li>\n<li>o custo dos recursos energ\u00e9ticos na empresa,<\/li>\n<li>a exist\u00eancia de excesso da concentra\u00e7\u00e3o m\u00e1xima permitida de emiss\u00f5es de NOx e SOx (assim como da rigidez da legisla\u00e7\u00e3o ambiental local),<\/li>\n<li>o m\u00e9todo de neutraliza\u00e7\u00e3o do condensado e as op\u00e7\u00f5es para seu uso posterior.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Fonte: <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 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