Acidul răcit se transformă în încălzire centralizată

La începutul anilor 1980, căldura generată în circuitele de absorbție și uscare la uzina de acid sulfuric Kemira din Helsingborg, Suedia, s-a pierdut în mare, lângă uzină.

În urma unei reconstrucții totale a sistemului de răcire pentru a include schimbătoare de căldură cu plăci într-un circuit de răcire cu buclă închisă, temperatura apei de răcire a fost ridicată la un nivel la care poate fi utilizată pentru încălzirea centralizată.

De la răcire directă la recuperarea căldurii

La începutul anilor 1980, Kemira și-a schimbat sistemul de răcire cu acid de la răcirea directă la recuperarea căldurii. În sistemul de răcire directă, căldura de la turnurile de absorbție și uscare a fost emisă în mare. Cu sistemul de recuperare a căldurii, căldura este în schimb transferată într-un circuit de apă de răcire cu circuit închis care conține apă demineralizată. Această apă este încălzită, iar apa caldă este folosită pentru a încălzi apa de termoficare pentru orașul Helsingborg.

În acest sistem de recuperare a căldurii, acidul din turnurile de absorbție a fost răcit în patru schimbătoare de căldură shell-and-tube protejate anodic, conectate în perechi paralele. Acidul din turnul de uscare a fost răcit într-un schimbător de căldură shell-and-tube protejat anodic.

Până în 1999, durata de viață a schimbătoarelor de căldură shell-and-tube protejate anodic ajunsese la sfârșit și trebuiau înlocuite. În același timp, Kemira a decis să-și refacă complet sistemul de răcire cu acid. În loc să folosească trei rezervoare de acid (unul pentru fiecare turn de absorbție și unul pentru sistemul de uscare), au instalat un rezervor de acid, alimentând atât sistemul de uscare, cât și cele două turnuri de absorbție cu acid circulant.

Toate răcitoarele vechi au fost înlocuite cu trei schimbătoare de căldură cu plăci semisudate Alfa Laval în D205 cu garnituri FKMS, conectate în paralel. Materialul plăcii D205 și garniturile FKMS au fost selectate datorită temperaturii ridicate a acidului de 105°C.

Sistem nou care duce la economii mari de energie, emisii și costuri

În uzina de acid de ardere a sulfului Kemira, cu o capacitate de 1.000 de tone pe zi, din turnurile de uscare și absorbție se recuperează în jur de 530 MWh pe zi. Această căldură este livrată rețelei de termoficare a orașului Helsingborg. Kemira livrează în rețea un total de 240 GWh pe an.

Aceasta echivalează cu aproximativ 22.000 m3 de petrol, ceea ce corespunde la aproximativ 25% din cerințele orașului. Din acest total, 80 GWh sunt furnizați sub formă de abur, iar restul este căldură recuperată din turnurile de uscare și absorbție. Aceasta înseamnă că în timpul lunilor de iarnă căldura este furnizată pentru aproximativ 10% din locuitorii orașului, dar vara Kemira furnizează toată căldura necesară pentru apa menajeră.

Costul total pentru sistemul de recuperare a căldurii introdus la începutul anilor 1980 a fost de 45 MEK (inclusiv o conductă lungă de 3,5 km către centrul de termoficare). Timpul de amortizare a sistemului a fost mai mic de un an, deoarece la acea vreme Kemira a furnizat căldură orașului în valoare de 80 MEK anual (datorită capacității mai mari de acid). Trecerea la un rezervor de acid comun pentru toate cele trei turnuri și răcitoare de acid noi în 1999 a costat 10,5 MSEK. Calculată în prețurile petrolului de astăzi, valoarea căldurii furnizate orașului este de aproximativ 22 MEK anual. Ca urmare, timpul de amortizare a fost din nou mai mic de un an.

Pentru orașul Helsingborg, acest aranjament înseamnă o dependență mai mică de petrol și, astfel, emisii reduse de dioxid de sulf în aer. În plus, proiectul a eliminat necesitatea unei noi unități de cogenerare de 45 MW, care ar fi costat orașul 150 MEK în anii 1980.

Pentru Kemira, livrarea de căldură a devenit un produs complementar important pentru acidul sulfuric și alte substanțe chimice. De asemenea, aproape a eliminat nevoia de apă de răcire.

Temperatura controlată satisface variațiile sezoniere

Circuitul de apă demineralizată încălzește apa de încălzire centralizată de la 50 la 80°C în două dintre schimbătoarele mari de căldură cu plăci Alfa Laval, având o diferență de temperatură de numai 4°C. Temperatura din circuitul de încălzire centrală poate fi ridicată la 90-95°C prin injectarea de abur rezidual din instalația de acid sulfuric. Două dintre schimbătoarele de căldură cu plăci de dimensiuni medii ale Alfa Laval sunt utilizate ca răcitoare în circuitul de apă demineralizată, ori de câte ori este necesar, pentru a satisface variațiile sezoniere ale cererii de încălzire. Răcitoarele de echipare sunt ocolite atunci când nu sunt necesare.

Recuperarea căldurii este posibilă de schimbătoarele de căldură cu plăci Alfa Laval

Aproximativ 65 MW de căldură este generată în centralele de ardere a sulfului acid, cu o capacitate zilnică de 1.000 de tone. Aproximativ două treimi din căldură provine de la arzătorul de sulf și de la convertor. Majoritatea producătorilor de acizi știu cum să recupereze această căldură pentru producerea de abur de înaltă presiune. Cu toate acestea, o treime rămasă din căldura generată este de obicei emisă în mare sau în aer în sistemele de răcire directă. Schimbătorul de căldură cu plăci face posibilă recuperarea economică a căldurii din acidul circulant în turnurile de uscare și absorbție. Prin instalarea unei bucle închise de apă de răcire, căldura poate fi utilizată în alte scopuri precum încălzirea centralizată, preîncălzirea apei de alimentare a cazanului, încălzirea procesului în instalațiile adiacente, încălzirea spațiilor din fabrici și birouri și producerea de apă dulce prin desalinizare.