Principios de proceso y métodos de utilización de la recuperación de calor residual de gases de combustión en el campo de los recubrimientos industriales

En el campo del recubrimiento industrial, la recuperación de calor de los gases de combustión es una tecnología de ahorro de energía y respetuosa con el medio ambiente que reduce el consumo de energía y mejora la eficiencia de la utilización de la energía al recuperar el calor de los gases de combustión generados durante el proceso de recubrimiento. Los siguientes son los principios del proceso y los principales métodos de utilización de la recuperación de calor residual de los gases de combustión:

Principio del proceso

1. Fuentes de calorías:Durante el proceso de recubrimiento, los hornos de secado, incineradores (como RTO/TO) y otros equipos producirán gases de combustión de alta temperatura (generalmente 100-400 °C o incluso más), que contienen una gran cantidad de energía térmica.
2. Recuperación de calor residual:El calor del gas de combustión se transfiere a otros medios (como aire, agua, aceite de transferencia de calor, etc.) a través de un equipo de intercambio de calor (como un intercambiador de calor), logrando así la recuperación de calor.
3. Mecanismo de transferencia de calor:
   • Transferencia de calor por convección:El gas de combustión a alta temperatura está en contacto directo o indirecto con el medio frío del intercambiador de calor y el calor se transfiere por convección.
   • Transferencia de calor radiativo:En condiciones de alta temperatura, los gases de combustión pueden transferir algo de calor a través de la radiación.
4. Diseño de sistemasLos sistemas de recuperación de calor residual generalmente incluyen intercambiadores de calor, tuberías, ventiladores, sistemas de control, etc. para garantizar una transferencia de calor eficiente y un funcionamiento seguro del sistema.

Principales métodos de uso

1. Precalentar el aire fresco:
   • Proceso:El calor de los gases de combustión se transfiere al aire fresco que ingresa al horno de secado o incinerador a través de un intercambiador de calor aire-aire (como un intercambiador de calor de placas o tubos).
   • Escenario de aplicación:Se utiliza para mejorar la eficiencia de la combustión o reducir el consumo de combustible en hornos de secado.
   • ventaja:Reduce directamente la demanda de combustible y logra un efecto significativo de ahorro de energía.
   • Caso:En la línea de pintura de automóviles, el calor residual de los gases de combustión del incinerador se recupera para precalentar el aire de entrada del horno de secado, lo que puede ahorrar entre 10 y 201 TP3T de combustible.
2. Calentamiento del agua de proceso:
   • Proceso:A través de un intercambiador de calor de gas de combustión-agua (como una caldera de calor residual de gas de combustión), el calor del gas de combustión se utiliza para calentar agua de proceso o producir agua caliente.
   • Escenario de aplicación:La limpieza previa al tratamiento, la fosfatación y otros procesos en el taller de pintura requieren una gran cantidad de agua caliente.
   • ventaja:Reducir la demanda de calefacción por vapor o eléctrica de la caldera y reducir los costos operativos.
3. Calefacción o refrigeración:
   • Proceso:El calor residual de los gases de combustión se utiliza para calentar el aceite de transferencia de calor o el agua a través del intercambiador de calor, que se utiliza para calentar el edificio de la fábrica o impulsar el enfriador de absorción para enfriar.
   • Escenario de aplicación:Calentar fábricas en invierno o refrigerar talleres en verano.
   • ventaja:Mejorar la tasa de utilización integral de la energía y reducir el consumo energético adicional.
4. Generación de energía:
   • Proceso:Utilice gases de combustión a alta temperatura para impulsar el ciclo orgánico de Rankine (ORC) o una turbina de vapor para generar electricidad.
   • Escenario de aplicación: Adecuado para recubrir líneas con altas temperaturas de gases de combustión (>300 °C) y alto calor.
   • ventaja:Convertir el calor residual en energía eléctrica, adecuado para empresas con uso intensivo de energía.
   • limitación:La inversión en equipos es alta y la viabilidad económica debe evaluarse en función de la escala.
5. Retorno al incinerador (RTO/TO):
   • Proceso:Recuperar el calor residual de los gases de combustión del RTO (oxidante térmico regenerativo) o TO (oxidante térmico) para precalentar los gases de escape que ingresan al incinerador y reducir el uso de combustible auxiliar.
   • Escenario de aplicación:Sistema de tratamiento de gases residuales COV.
   • ventaja:Mejorar la eficiencia térmica del incinerador y reducir los costos de operación.

Equipo clave

• Intercambiador de calor:Intercambiador de calor de placas, intercambiador de calor de carcasa y tubos, intercambiador de calor de tubos de calor, etc.
• Materiales de almacenamiento térmico:En los sistemas RTO, a menudo se utilizan cuerpos de almacenamiento térmico de cerámica para almacenar y liberar calor.
• Sistema de control:Monitoree la temperatura de los gases de combustión, el flujo y la eficiencia del intercambio de calor para garantizar el funcionamiento estable del sistema.

Consideraciones técnicas

1. Características de los gases de combustión:Los humos de pintura pueden contener COV, partículas o sustancias corrosivas, por lo que se debe considerar el diseño anticorrosión y antiobstrucción del intercambiador de calor.
2. Eficiencia térmica:El diseño del intercambiador de calor debe optimizar la eficiencia de transferencia de calor y evitar la pérdida de calor.
3. Económico:El costo de inversión y el período de recuperación del sistema de recuperación de calor residual deben evaluarse en función de la escala de calor real y el método de utilización.
4. Cumplimiento ambiental:Asegúrese de que las emisiones de gases de combustión cumplan con los estándares de protección ambiental y que la recuperación de calor residual no afecte el efecto del tratamiento de los gases de escape.

Casos reales

• Una planta de pintura de automóviles:A través del sistema de recuperación de calor residual de gases de combustión RTO, el calor de los gases de combustión se utiliza para precalentar el aire de entrada del horno de secado, ahorrando alrededor de 500.000 metros cúbicos de gas natural al año.
• Línea de recubrimiento de muebles:Utilice una caldera de calor residual de gases de combustión para producir agua caliente para satisfacer las necesidades del proceso de pretratamiento y reducir el costo de la calefacción eléctrica en aproximadamente 30%.

Tendencia de desarrollo

• Investigación y aplicación de materiales de intercambio de calor de alta eficiencia (como aleaciones de alta temperatura e intercambiadores de calor cerámicos).
• El sistema de control inteligente mejora la capacidad de ajuste dinámico de la recuperación de calor residual.
• Un sistema energético integrado que combina energía renovable (como la energía solar) con recuperación de calor residual.