voy a echarle un número.
Supongamos que partimos de una entalpía de unos 60 Kj/Kg (agua a unos 15º aprox) y hay que llevarla hasta unos 2060 Kj7Kg (aproximo "a bulto).
esos 5000 kg/h son aprox 2777 KW esfectivos, que contando con un rendimiento de caldera (a ojo) de un 80% (dado la temperatura y dado que no tiene ECO) hace que en gas PCI tengamos 3472 KW. (3857 Kw PCS)
Diferencia: 3472-2777 = 695 KW
Contando que un 3% se va en barridos, purgas y radiación, perdemos unos 100 KW, luego, teóricos aprovechables son 595. Pero ojo, son hasta PCI, esto es, hasta 100º
Siendo muy groseros y asumiendo un calor específico constante, W = m·cp·DT, con lo cual, como el caudal másico es constante (mientras no empiece a condensar), y el cp lo "hago constante", aproximo que la potencia teórica aprovechable es lineal con la temperatura.
Así pues, llego al siguiente punto:
KW aprovechables en humos hasta 100º = 595.
Temperatura de salida de los humos de la caldera: 271º (dato)
Temperatura de salida de humos tras instalación de eco: 180ºC
Asñi pues, el porcentaje de los 595 que teóricamente se podría recuperar es (271-180)/(271-100) %, o lo que es lo mismo, el 53,2% de los 595, luego 316 KW.
Vamos a dejar en 300 KW lo real, por aquello que comentas.
300 * 8000 h/ año = 2400 MWt/ año.
como ves, a ojo se puede llegar cerca de lo que has hallado.
Para el cálculo del eco, hay que hacer un balance de un intercambiador a contracorriente, teniendo que por un lado entra agua (5000 Kg/h+3% que se va en purgas de lodos y sales) a 105º (que viene del desgasificador) y por otro los gases de escape, con su cp y su masa. Con una sencilla excel con estas premisas y siempre con la consideración de que la temperatura de salida de gases ha de ser +15 de la de entrada de agua (que en este caso se cumple de sobras) hallamos la potencia de "balance" que puede dar el ECO.
Vamos a hacerlo en un segundo:
Cp gases en el entorno de 200-180º: aprox. 1.08
fuente.
¿cuantos?
Rendimiento caldera: 0.8. Consumo gas (pcs!! 3852 KW). Gas natural: 11.8 Kwh/Nm3, ergo en una hora, traga 326.4 Nm3 gas natural.
El gas mayormente es metano. CH4, ergo, 16 gr/mol.. Así a bote pronto, diremos que el gas natural tiene una densidad de 0.6 Kg/Nm3, ergo quemamos 195.84 Kg de gas natural, o lo que es lo mismo, 12240 moles.
Un mol de gas se quema con 3/2 de mol de o2, y de propina, 3.762 de N2 por cada mol de oxigeno.
así pues, necesitaremos 12240*3/2*32+3.762*3/2*12240*28 = 2521.5 Kg/h de aire. Pero esto es estequiométrico. Las calderas suelen trabajar con un 5% de exceso de aire (o 2% si son modernas y "electrónicas"). Pongamos 5%, luego, 2650 (redondeando) Kg/h, mas los del gas, hacen un total de 2843.4 Kg/h de gases de escape (la masa ni se crea ni se destruye, luego lo que entra como combustible y comburente sale en forma de humos por la chimenea, fundamentalmente N2, CO2 y H2O.
Así pues, la potencia en el lado gases hasta 180º será = 2843.4/3600 * 1.08 * (217-180) = 77.62 KW. Vaya por dios...
Esta es la potencia que puedes ceder entre 217 y 180. Como ves, está lejos de los 300 que queríamos sacar. ¿donde han ido el resto?.
Si te fijas en la tabla que he puesto, el Cp de los gases decrece fuertemente con la temperatura, por lo que a "bajas" temperaturas, queda "poca" energía. no es lineal como "erróneamente" he supuesto arriba.
Los KW que faltan, están fundamentalmente en calentar los kilos y kilos de aire "inerte", ergo, nitrógeno hasta la temperatura de llama. Cuentate que el 76% de los gases de escape son Nitrógeno, un "polizón" en la reacción de la caldera.
Conclusión: recuperables reales: 77KWx8000h/año = aprox 620 MWh, que a 45 €/MWh ( que no te engañen, que el precio REAL del calor de caldera no baja de ahi) son unos 28000 €. No está nada mal. PB en 5,3 años.
¿que me va a dar el eco? Balance por el otro lado:
1º ¿que potencia necesitaría? La suficiente para entrar a temperatura de cambio de fase, unos 200º a 13.5 bar.
W= 5150/3600*4.184*(200-105) = 586 KW. Como vemos es superior a la que nos pueden dar los gasees, entoces...
...pues en el eco entrarán 5000*103 = 5150 kg/h a 105 y sólo dispondran de 77 Kw, por lo que nuestra incógnita a despejar es la temperatura de entrada a caldera
77 = 5150/3600*4.184*(x-105) = 117,86ºC.
Y hasta aquí el briconsejo de hoy.
Saludos,
Luis
