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Como calcular o desperdício de recuperação de calor

A indústria agora vive pelo mantra de buscar o uso eficiente de energia. As empresas com processos que exigem alto consumo de energia devem procurar melhorar a eficiência energética e minimizar o desperdício. Cada vez mais, as plantas industriais estão a analisar métodos de recuperação de calor como um meio para melhorar a eficiência energética e a sustentabilidade de seus negócios.

Lionel Macey, fundador e diretor técnico da ThermTech Ltd, especialista em recuperação de calor industrial e resfriamento industrial e especialista em sistemas de limpeza de gás, fornece uma visão para o cálculo e a compreensão do calor residual e destaca os benefícios que as empresas podem esperar ao implementar um sistema de transferência de calor residual.

Uma redução substancial dos custos de energia usados ​​para aquecer a água em uma caldeira a vapor pode ser conseguida aplicando um sistema de troca de calor de gás a água personalizado. Propósito projetado e instalado em torno da saída de gás de uma caldeira de vapor existente, o gás gasto é trocado e usado para aquecer água. A água aquecida é adicionada à entrada da água da rede que alimenta a caldeira. O aumento resultante da temperatura da água de entrada reduz a energia da caldeira necessária para produzir vapor.

Por que a recuperação do calor é importante

A eficiência energética é um desafio constante para a indústria. Globalmente aceito e reconhecido por muitos como um requisito, as melhores práticas de negócios ditarão formas de melhorar a eficiência operacional. No curto prazo, o benefício de conseguir isso reduz as contas de combustível e, portanto, os custos operacionais; A longo prazo, as emissões globais de dióxido de carbono são reduzidas.

A maioria dos processos industriais requer energia para executar, no entanto, apenas uma parte da entrada de energia é usada para cada processo. O restante da energia não utilizada é rejeitado ao meio ambiente, geralmente sob a forma de calor, seja em forma de gás ou líquida. É possível recuperar a maior parte dessa energia através da recuperação de calor residual. Essa energia pode se tornar a fonte de energia para três aplicações gerais; aquecimento térmico, geração de eletricidade e refrigeração. O calor é reaplicado ao mesmo processo em que foi originalmente gerado ou usado para um processo diferente na planta.

Cálculo do fluxo de calor residual

Conhecer a taxa de fluxo de calor total da corrente de resíduos permite determinar o valor potencial desse calor. Assim, o custo do projeto de capital pode ser calculado e uma decisão tomada se o projeto tiver um sentido econômico. A seguinte fórmula determina se o volume suficiente está disponível para recuperação de calor residual.

Q = SV ρ Cp ΔT

S = Área de seção transversal (m2) do tubo de fluxo de resíduos / canalização
V = Velocidade do fluxo (m / seg)
ρ = Densidade da mídia (kg / m3)
Cp = constante de calor específica da mídia (kJ / Kg. ° C)
ΔT = Diferença de temperatura (° C)

'Q' do cálculo acima é a taxa de fluxo máximo teórica de calor residual que em um sistema perfeito está disponível para recuperação, no entanto, nem todo esse calor residual será recuperado. O cálculo do valor ideal para 'Q' requer detalhes adicionais da instalação atual, como; temperaturas precisas da água ou do gás de entrada e saída e localização do trabalho do tubo de processo da fonte de calor residual, em relação ao possível local de instalação do equipamento de recuperação de calor residual.

A conversão de calor residual em um meio eficiente de armazenamento de energia, como a água ou o fluido de transferência de calor térmico, na primeira oportunidade reduzirá as perdas de calor e permitirá que a energia residual seja movida efetivamente de sua origem para onde ela será aplicada. Na maioria das aplicações, o calor residual será na forma de gás, que é um meio de armazenamento de energia ineficiente devido a perdas de energia rápidas. A energia em forma de gás tem uma constante de calor aproximadamente dez vezes inferior à de um líquido, com o efeito de que a energia absorvida pelo ar se dissipa dez vezes mais rapidamente. Portanto, ao converter o calor do gás em calor líquido, o líquido reterá o calor dez vezes mais.

Cálculo do custo do projeto do fluxo de calor residual

A prática comercial define que o retorno sobre o investimento é o critério da decisão chave sobre se um projeto irá continuar. A recuperação do calor não é uma exceção e, na superfície, você pode ver qualquer reutilização de energia usada como bônus para as "credenciais verdes" de uma empresa e seu impacto ambiental, as regras de negócios se aplicam. Um projeto de recuperação de calor precisa reduzir os custos de energia na produção de produtividade atual ou procurar aumentar a produtividade com os níveis atuais de gastos com energia.

Para estabelecer os benefícios de custo que uma empresa conseguirá, a justificativa deve ser buscada em termos de comparação de custos de energia do processo existente antes da recuperação de calor e os custos calculados após a instalação de um sistema de recuperação de calor.

Em todos os projetos de recuperação de calor residual, o calor recuperado irá deslocar um meio, como o vapor, que teria que ser gerado usando outro equipamento, como uma caldeira. Este equipamento também tem uma eficiência relacionada e a saída de calor é sempre menor do que a entrada de calor. Para determinar o valor monetário do fluxo de calor residual, use as equações abaixo.

Q = Taxa de fluxo de resíduos de energia (kW / hora)
Valor = valor monetário por hora do fluxo de calor residual
Q = fluxo máximo de calor residual em kW / hora (calculado anteriormente)
custo unitário = custo unitário do fluxo de resíduos em 'Moeda' por kW

Custo unitário = Custo do combustível / Eficiência

Custo unitário = minha moeda "por kW
custo de combustível = custo do combustível utilizado na moeda por kW
Eficiência = eficiência do equipamento não utilizado
(Por exemplo, uma caldeira de vapor @ 75% = eficiência 0.75)

Alcançando os melhores resultados

A engenharia por trás dos sistemas de recuperação de calor é bastante complexa e as empresas devem se aproximar de parceiros experientes e confiáveis ​​para desenvolver um projeto. Definir o ROI e determinar a viabilidade do projeto é importante antes de avançar. Com o design certo e a aplicação de engenharia de som, é possível implementar um sistema de recuperação de calor residual que beneficiará o negócio por muitos anos.

Informador de Indústria de Processos

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