El ácido refrigerado se convierte en calefacción urbana

A principios de la década de 1980, el calor generado en los circuitos de absorción y secado de la planta de ácido sulfúrico de Kemira en Helsingborg (Suecia) se perdía en el mar junto a la planta.

Tras una reconstrucción total del sistema de refrigeración para incluir intercambiadores de calor de placas en un circuito de refrigeración de bucle cerrado, la temperatura del agua de refrigeración se ha elevado a un nivel en el que puede utilizarse para la calefacción urbana.

De la refrigeración directa a la recuperación de calor

A principios de la década de 1980, Kemira cambió su sistema de refrigeración de ácidos de la refrigeración directa a la recuperación de calor. En el sistema de refrigeración directa, el calor de las torres de absorción y secado se emitía al mar. Con el sistema de recuperación de calor, el calor se transfiere en cambio a un circuito cerrado de agua de refrigeración que contiene agua desmineralizada. Esta agua se calienta y el agua caliente se utiliza para calentar el agua de la calefacción urbana de la ciudad de Helsingborg.

En este sistema de recuperación de calor, el ácido de las torres de absorción se enfriaba en cuatro intercambiadores de calor de carcasa y tubos con protección anódica conectados en pares paralelos. El ácido de la torre de secado se enfriaba en un intercambiador de carcasa y tubos con protección anódica.

En 1999, la vida útil de los intercambiadores de carcasa y tubos con protección anódica había llegado a su fin y era necesario sustituirlos. Al mismo tiempo, Kemira decidió reformar totalmente su sistema de refrigeración por ácido. En lugar de utilizar tres depósitos de ácido (uno para cada torre de absorción y otro para el sistema de secado), instalaron un solo depósito de ácido, que suministraba ácido circulante tanto al sistema de secado como a las dos torres de absorción.

Todos los antiguos refrigeradores se sustituyeron por tres intercambiadores de calor de placas Alfa Laval semisoldados en D205 con juntas FKMS, conectados en paralelo. El material de las placas D205 y las juntas FKMS se seleccionaron debido a la elevada temperatura del ácido, de 105 °C.

Nuevo sistema que permite un gran ahorro de energía, emisiones y costes

En la planta de ácido de quema de azufre de Kemira, con una capacidad de 1.000 toneladas al día, se recuperan unos 530 MWh diarios de las torres de secado y absorción. Este calor se entrega a la red de calefacción urbana de la ciudad de Helsingborg. Kemira suministra un total de 240 GWh al año a la red.

Esto equivale a unos 22.000 m3 de aceite, lo que corresponde aproximadamente al 25% de las necesidades de la ciudad. De este total, 80 GWh se suministran en forma de vapor y el resto es calor recuperado de las torres de secado y absorción. Esto significa que durante los meses de invierno se suministra calor a aproximadamente el 10% de los habitantes de la ciudad, pero en verano Kemira suministra todo el calor necesario para el agua doméstica.

El coste total del sistema de recuperación de calor introducido a principios de la década de 1980 fue de 45 millones de SEK (incluida una tubería de 3,5 km de longitud hasta el centro de calefacción urbana). El tiempo de amortización del sistema fue inferior a un año, ya que en aquel momento Kemira suministraba calor a la ciudad por valor de 80 MSEK anuales (debido a la mayor capacidad de ácido). El cambio a un tanque de ácido común para las tres torres y los nuevos refrigeradores de ácido en 1999 costaron 10,5 MSEK. Calculado a los precios actuales del petróleo, el valor del calor suministrado a la ciudad es de aproximadamente 22 MSEK anuales. En consecuencia, el tiempo de amortización fue de nuevo inferior a un año.

Para la ciudad de Helsingborg, este acuerdo supone una menor dependencia del petróleo y, por tanto, una reducción de las emisiones de dióxido de azufre a la atmósfera. Además, el proyecto eliminó la necesidad de una nueva unidad de cogeneración de 45 MW, que habría costado a la ciudad 150 MSEK en los años 80.

Para Kemira, el suministro de calor se ha convertido en un importante producto complementario del ácido sulfúrico y otros productos químicos. También ha eliminado prácticamente la necesidad de agua de refrigeración.

Temperatura controlada que cumple con las variaciones estacionales

El circuito de agua desmineralizada calienta el agua de calefacción del distrito de 50 a 80°C en dos de los grandes intercambiadores de calor de placas de Alfa Laval que tienen una aproximación de temperatura de sólo 4°C. La temperatura del circuito de calefacción del distrito puede elevarse a 90-95°C inyectando vapor residual de la planta de ácido sulfúrico. Dos de los intercambiadores de calor de placas de tamaño medio de Alfa Laval se utilizan como enfriadores de ajuste en el bucle de agua desmineralizada siempre que sea necesario para satisfacer las variaciones estacionales de la demanda de calefacción. Los enfriadores de recorte se desvían cuando no son necesarios.

La recuperación de calor es posible gracias a los intercambiadores de calor de placas de Alfa Laval

En las plantas de combustión de azufre con una capacidad diaria de 1.000 toneladas se generan unos 65 MW de calor. Alrededor de dos tercios del calor proceden del quemador de azufre y del convertidor. La mayoría de los productores de ácido saben cómo recuperar este calor para la producción de vapor a alta presión. Sin embargo, el tercio restante del calor generado suele emitirse al mar o al aire en sistemas de refrigeración directa. El intercambiador de calor de placas permite recuperar de forma económica el calor del ácido circulante en las torres de secado y absorción. Mediante la instalación de un bucle cerrado de agua de refrigeración, el calor puede utilizarse para otros fines, como la calefacción urbana, el precalentamiento del agua de alimentación de las calderas, la calefacción de procesos en plantas adyacentes, la calefacción de espacios de fábricas y oficinas y la producción de agua dulce mediante desalinización.