Os sistemas combinados de calor e energia (CHP), também conhecidos como sistemas de cogeração, são sistemas de energia altamente eficientes que geram simultaneamente eletricidade e calor útil a partir de uma única fonte de combustível. Uma das principais vantagens dos sistemas CHP é a sua capacidade de recuperar e utilizar o calor residual, que de outra forma seria desperdiçado na geração de energia convencional. Como fornecedor de CHP, sou versado em vários métodos de recuperação de calor em sistemas CHP e, neste blog, irei me aprofundar nesses métodos para ajudá-lo a entender como maximizar a eficiência de sua instalação CHP.
1. Recuperação de calor dos gases de escape
Os gases de exaustão do motor principal de um sistema CHP, como uma turbina a gás ou um motor de combustão interna, transportam uma quantidade significativa de calor. A recuperação deste calor é uma das formas mais comuns e eficazes de melhorar a eficiência global do sistema CHP.
1.1 Trocadores de Calor
Os trocadores de calor são o principal equipamento usado para recuperação de calor dos gases de exaustão. Eles transferem o calor dos gases de exaustão quentes para um fluido de trabalho, como água ou vapor. Existem diferentes tipos de trocadores de calor, incluindo trocadores de calor de casco e tubos e trocadores de calor de placas.
Os trocadores de calor casco e tubo consistem em um casco (um grande recipiente cilíndrico) e um feixe de tubos. Os gases de exaustão fluem através dos tubos, enquanto o fluido de trabalho flui através do casco. O calor é transferido dos gases de exaustão para o fluido de trabalho através das paredes do tubo. Os trocadores de calor de placas, por outro lado, são constituídos por uma série de placas finas empilhadas juntas. Os gases de exaustão e o fluido de trabalho fluem através de canais alternados entre as placas, e a transferência de calor ocorre através das placas.
O calor recuperado pode ser utilizado para diversos fins, como aquecimento ambiente, aquecimento de água ou processos industriais. Por exemplo, num edifício comercial, a água quente produzida pelo permutador de calor pode ser utilizada em radiadores para aquecer o espaço interior. Em um ambiente industrial, o vapor gerado pode ser utilizado em processos de fabricação, como em uma planta de processamento de alimentos para cozimento ou esterilização.
1.2 Caldeiras de calor residual
As caldeiras de calor residual são projetadas especificamente para gerar vapor a partir do calor dos gases de exaustão. Eles são frequentemente usados em sistemas CHP maiores, especialmente aqueles com turbinas a gás. Os gases de exaustão entram na caldeira de calor residual, onde aquecem a água nos tubos da caldeira. À medida que a água é aquecida, ela se transforma em vapor, que pode ser utilizado para geração de energia em turbina a vapor (em sistema de cogeração de ciclo combinado) ou para outras aplicações industriais.
2. Recuperação de calor de água de resfriamento
Além do calor dos gases de exaustão, a água de resfriamento utilizada nos sistemas CHP também contém uma quantidade considerável de calor. O motor principal em um sistema CHP, como um motor de combustão interna, gera uma grande quantidade de calor durante a operação, e a água de resfriamento é usada para remover esse calor e manter o motor em uma temperatura operacional ideal.
2.1 Chillers de Absorção
Os resfriadores de absorção podem usar o calor da água de resfriamento para produzir água gelada para fins de ar condicionado. Um chiller de absorção funciona com um princípio diferente em comparação com um chiller convencional de compressão de vapor. Ele utiliza uma fonte de calor (neste caso, a água quente de resfriamento) para acionar o ciclo de refrigeração.
Os componentes básicos de um resfriador de absorção incluem um absorvedor, um gerador, um condensador e um evaporador. A água quente de resfriamento é usada para aquecer uma solução no gerador, que libera um vapor refrigerante. O vapor refrigerante passa então pelo condensador, onde é condensado em líquido. O refrigerante líquido entra então no evaporador, onde evapora e absorve o calor da água a ser resfriada. A água resfriada pode então circular pelo sistema de ar condicionado de um edifício.
2.2 Aquecimento Distrital
O calor da água de resfriamento também pode ser usado para sistemas de aquecimento urbano. O aquecimento urbano é um sistema em que o calor é gerado num local central e distribuído a vários edifícios de um distrito através de uma rede de tubagens. A água quente de arrefecimento do sistema CHP pode ser utilizada diretamente na rede de aquecimento urbano ou pode ser utilizada para aquecer um fluido secundário que depois circula na rede.
3. Recuperação de calor do óleo lubrificante
O óleo lubrificante é usado no motor principal de um sistema CHP para reduzir o atrito e o desgaste entre as peças móveis. Durante a operação, o óleo lubrificante aquece. A recuperação do calor do óleo lubrificante pode melhorar ainda mais a eficiência geral do sistema CHP.
O calor do óleo lubrificante pode ser recuperado através de um trocador de calor. Semelhante ao trocador de calor dos gases de escape, o óleo lubrificante quente flui através de um lado do trocador de calor e um fluido de trabalho (como água) flui através do outro lado. O calor é transferido do óleo lubrificante para o fluido de trabalho.
O calor recuperado pode ser utilizado para pré - aquecer o combustível ou o ar de combustão no motor principal. O pré - aquecimento do combustível pode melhorar sua eficiência de combustão, enquanto o pré - aquecimento do ar de combustão pode aumentar a eficiência térmica geral do motor.
4. Benefícios da recuperação de calor em sistemas CHP
A implementação de métodos de recuperação de calor em sistemas CHP oferece vários benefícios.
4.1 Eficiência Energética
Ao recuperar e utilizar o calor residual, os sistemas CHP podem alcançar eficiências energéticas globais muito mais elevadas em comparação com os sistemas convencionais de geração de energia. Em uma usina convencional, uma grande parte da energia do combustível é desperdiçada na forma de calor. Num sistema CHP com recuperação de calor eficaz, o calor residual é aproveitado, reduzindo a quantidade de combustível adicional necessária para satisfazer as necessidades de calor e energia.
4.2 Economia de Custos
Maior eficiência energética se traduz em economia de custos. Como é necessário menos combustível para gerar a mesma quantidade de calor e energia, os custos operacionais do sistema CHP são reduzidos. Além disso, em algumas regiões, pode haver incentivos ou subsídios para a utilização de sistemas CHP energeticamente eficientes, reduzindo ainda mais os encargos financeiros para o utilizador.
4.3 Benefícios Ambientais
Os sistemas CHP com recuperação de calor podem reduzir significativamente as emissões de gases com efeito de estufa. Ao utilizar menos combustível para gerar a mesma quantidade de energia, a quantidade de dióxido de carbono e outros poluentes libertados na atmosfera é reduzida. Isto torna os sistemas CHP uma opção amiga do ambiente para satisfazer as necessidades energéticas.
5. Aplicações de recuperação de calor em diferentes indústrias
A recuperação de calor em sistemas CHP pode ser aplicada em diversas indústrias.
5.1 Fabricação
Na indústria transformadora, os sistemas CHP com recuperação de calor podem fornecer eletricidade e calor para os processos de produção. Por exemplo, na indústria têxtil, o vapor gerado pela recuperação de calor dos gases de escape pode ser utilizado em processos de tingimento e acabamento. Na indústria química, o calor pode ser utilizado para processos de destilação e reação. Alguns dos produtos químicos utilizados na indústria química, comoBIBP | CAS 25155-25-3 | Bis(terc-butildioxiisopropil)benzeno,DTAP | CAS 10508-09-5 | Peróxido de di-terc-amila, ePeróxido de dibenzoíla, requerem condições específicas de temperatura durante a sua produção, e o calor recuperado pode ser utilizado para manter essas condições.
5.2 Edifícios Comerciais
Edifícios comerciais, como escritórios, hotéis e hospitais, podem beneficiar de sistemas CHP com recuperação de calor. O calor recuperado pode ser utilizado para aquecimento ambiente, aquecimento de água e ar condicionado. Por exemplo, num hotel, a água quente produzida a partir da recuperação de calor pode ser utilizada nos quartos dos hóspedes, enquanto a água refrigerada dos refrigeradores de absorção pode ser utilizada na climatização das áreas públicas.
5.3 Sistemas Energéticos Distritais
Os sistemas energéticos distritais podem integrar sistemas CHP com recuperação de calor para fornecer uma fonte fiável e eficiente de calor e energia a vários edifícios num distrito. O calor recuperado do sistema CHP pode ser distribuído através de uma rede de aquecimento urbano, enquanto a eletricidade pode ser utilizada localmente ou alimentada na rede.
Conclusão
Como fornecedor de CHP, compreendo a importância da recuperação de calor para maximizar a eficiência e o desempenho dos sistemas CHP. Os vários métodos de recuperação de calor, incluindo recuperação de calor de gases de escape, recuperação de calor de água de resfriamento e recuperação de calor de óleo lubrificante, oferecem benefícios significativos em termos de eficiência energética, economia de custos e proteção ambiental.
Se estiver interessado em implementar um sistema CHP com recuperação de calor eficaz nas suas instalações, seja um edifício comercial, uma instalação industrial ou um sistema energético distrital, encorajo-o a contactar-nos para uma consulta detalhada. Podemos fornecer soluções personalizadas com base em seus requisitos específicos de calor e energia. Vamos trabalhar juntos para alcançar um futuro energético mais sustentável e rentável.
Referências
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- Mancarella, P. (2014). Calor e energia combinados: uma revisão de tecnologias, operação e otimização. Avaliações de Energia Renovável e Sustentável, 39, 53 - 72.