Base de conhecimento
Um gerador com motor a gás transforma cerca de 40 % de seu combustível em eletricidade. A maior parte do restante é calor, e uma usina de cogeração (CHP, calor e energia combinados) coloca esse calor para trabalhar - em uma rede de aquecimento urbano, uma estufa, um hospital, um processo industrial. Recuperá-lo eleva o aproveitamento global do combustível a 80-90 %, e é por isso que a cogeração é o padrão para motores a gás onde quer que haja um consumidor de calor. Este guia explica de onde vem o calor, como é recuperado e por que toda usina de cogeração ainda precisa de um radiador.
De onde vem o calor
Quatro fontes transportam o calor de um motor a gás. A água das camisas, a 80-95 °C, leva o calor dos cilindros. O óleo lubrificante leva o calor dos mancais e dos pistões, em geral para a água das camisas por meio de um resfriador de óleo. O ar de sobrealimentação, comprimido pelo turbocompressor, é resfriado em dois estágios: o primeiro, quente, pode alimentar o circuito de recuperação de calor; o segundo, de baixa temperatura, deve ser resfriado até perto da temperatura ambiente para a potência nominal e as emissões do motor. O escape, a 400-500 °C, leva a maior parcela individual e é recuperado em um trocador de calor de gases de escape ou em uma caldeira a vapor.
Grosso modo, um motor entrega quantidades semelhantes de potência elétrica e de calor recuperável; o balanço térmico do fabricante do motor dá a divisão exata por circuito e nível de temperatura.
O módulo de aquecimento
O módulo de aquecimento é o skid que coleta esse calor e o entrega ao consumidor. Ele leva o trocador de calor a placas que separa o circuito do motor da rede de aquecimento, as bombas, as válvulas de três vias que mantêm a temperatura de retorno do motor onde o fabricante do motor a deseja, qualquer que seja o comportamento da rede, os equipamentos de expansão e segurança e a conexão ao trocador de calor dos gases de escape. Construído como um módulo único testado em fábrica, chega com a tubulação, a instrumentação e os controles no lugar e reduz o trabalho no local a algumas conexões.
Por que uma usina de cogeração ainda precisa de um radiador
O consumidor de calor nem sempre quer o calor: uma rede de aquecimento urbano no verão, uma estufa à noite, uma fábrica em um feriado. O motor, porém, deve manter a água das camisas e o óleo dentro dos limites sempre que opera. O radiador de emergência - também chamado de radiador de dissipação - assume o calor que o consumidor não pode receber, para que o motor possa continuar produzindo eletricidade. Ele é dimensionado para todo o calor do motor na temperatura ambiente de projeto do verão, controlado pelas mesmas válvulas que atendem o módulo de aquecimento, e geralmente trabalha apenas parte do ano.
O circuito de ar de sobrealimentação de baixa temperatura é um caso diferente: seu calor é frio demais para ser útil na maioria das redes, de modo que sempre vai para um radiador - muitas vezes uma unidade LT/HT em que uma serpentina resfria o ar de sobrealimentação e a outra serve de radiador de emergência. A TECS projeta e fabrica módulos de aquecimento, radiadores de emergência e radiadores LT/HT para usinas de cogeração com motores a gás como um sistema único e coordenado; envie o balanço térmico do motor e os dados da rede, e a proposta mostra os circuitos adequados.
Em resumo
- Água das camisas, óleo, ar de sobrealimentação e escape transportam o calor do motor
- A cogeração eleva o aproveitamento global do combustível a 80-90 %
- O módulo de aquecimento separa o circuito do motor e controla a temperatura de retorno
- O radiador de emergência assume o calor que o consumidor não pode receber
- O calor de baixa temperatura do ar de sobrealimentação vai para um radiador o ano todo
- A TECS fabrica módulos de aquecimento, radiadores de emergência e radiadores LT/HT para cogeração
O que enviar com a consulta
- Marca e modelo do motor e o balanço térmico por circuito
- Rede de aquecimento: temperaturas de ida e retorno, vazão, pressão
- Se o calor dos gases de escape é recuperado e como
- Temperatura ambiente do local para o radiador de emergência e o radiador LT
- Espaço para o módulo e os radiadores, limite de ruído
- Interface de controle com o motor e com a rede
Perguntas frequentes
Quanto calor pode ser recuperado de um motor a gás?
Aproximadamente tanto quanto a potência elétrica, somando água das camisas, óleo e escape; o balanço térmico do fabricante do motor dá o valor por circuito. O calor de baixa temperatura do ar de sobrealimentação geralmente não é recuperado.
O que é um radiador de emergência?
Um radiador que rejeita o calor do motor quando o consumidor de calor não pode recebê-lo, para que o motor possa continuar em funcionamento. Também é chamado de radiador de dissipação.
Por que a temperatura de retorno do motor é controlada?
O fabricante do motor define uma faixa para o retorno da água das camisas; fria demais causa condensação e desgaste, quente demais desarma o motor. As válvulas do módulo de aquecimento a mantêm ali, qualquer que seja o comportamento da rede.
Um radiador pode atender ao mesmo tempo à função de emergência e à função LT?
Sim: um radiador LT/HT leva a serpentina do ar de sobrealimentação e a serpentina de emergência em uma única carcaça sob uma fileira de ventiladores, cada uma com seu próprio circuito.
O módulo de aquecimento faz parte do pacote do motor?
Às vezes; com frequência é fornecido separadamente e projetado para a rede específica. A TECS o fabrica como um skid testado em fábrica, junto com os radiadores.
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