Aprovechamiento de calor de gases de combustión en una planta acerera

Abstract

Los consumos energéticos en la industria del acero son diversos y representan un porcentaje significativo en el costo final del producto. México se encuentra en una transición energética efecto de los últimos cambios políticos y económicos de la nación. Tal transición abarca áreas como eficiencia energética y el uso de combustibles fósiles. Los procesos de una planta acerera generan enormes cantidades de gases de combustión desde sus chimeneas en equipos que queman gas natural. Se plantea realizar análisis técnico y económico comparativo de diferentes tecnologías de recuperación de calor comerciales. La meta del presente proyecto es analizar un caso real de aprovechamiento de calor residual de los gases de combustión proveniente de una chimenea en una planta acerera local, aplicando una tecnología que recupere el contenido energético no aprovechado a través de estos efluentes, para satisfacer una necesidad ya existente en la planta. La comparación técnica, producto del análisis de un equipo calentador, muestra que un ciclo Rankine orgánico básico entregaría 19kW de energía, una enfriadora de absorción de una etapa con COP=0.75 tendría una carga de o 111.7 TR (392kW); un generador de vapor suministraría 400 kg/s de vapor saturado a 5.5 kg/cm^2 y un precalentador de aire elevaría la temperatura del aire de combustión a 70°C generando un ahorro de 25 Nm3 de gas natural. En el análisis económico se utilizan métricas de costos equivalentes cuyos resultados entregan menores costos para las tecnologías de precalentamiento de aire y generación de vapor; y con el desarrollo de los estados de pérdidas y ganancias se demuestra que las tecnologías con mayor rentabilidad son la refrigeración por absorción con enfriadora de gases directos, y el precalentamiento de aire de combustión. Estas dos tecnologías cumplen con necesidades del área donde se encuentra el equipo calentador, generando ahorros y fomentando la eficiencia energética en la planta; de modo que queda a criterio de los directivos la elección de la tecnología a implementar. Se plantea como trabajo futuro que se validen estas tecnologías ante el mercado de bonos de carbono próximo a iniciar en México para obtener mayor rentabilidad en las tecnologías estudiadas.