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Aplicações industriais de recuperação de calor: Utilização do calor residual da secagem de frutos do mar

1. Fontes e características do calor residual da secagem de frutos do mar e produtos aquáticos

Frutos do mar e produtos aquáticos (como camarão, peixe, mariscos, etc.) são normalmente secos usando equipamentos de secagem por ar quente, com fontes de calor consistindo principalmente em caldeiras a carvão, a gás ou sistemas de aquecimento elétrico. O processo de secagem gera uma grande quantidade de gases de exaustão (gás de combustão) de alta temperatura e alta umidade, com temperaturas tipicamente variando de 50 a 100 °C, contendo calor sensível e calor latente significativos:

Calor sensível: O calor inerente ao próprio gás de combustão de alta temperatura.

Calor latente: O calor liberado pela condensação do vapor d'água nos gases de combustão. Devido ao alto teor de umidade dos frutos do mar, a proporção de calor latente é particularmente significativa.

Características dos gases de escape: Alta umidade (contendo grande quantidade de vapor de água), pode conter sais ou matéria orgânica, o que pode causar corrosão do equipamento ou acúmulo de incrustações nas superfícies do trocador de calor.

Se esses gases de exaustão forem emitidos diretamente, não apenas a energia térmica será desperdiçada, mas a poluição térmica e a poluição úmida também aumentarão, afetando o meio ambiente.

2. Características do trocador de calor de placas BXB

O trocador de calor a placas BXB é um dispositivo de troca de calor compacto e altamente eficiente, amplamente utilizado na recuperação de calor residual industrial, sendo particularmente adequado para o tratamento de gases de exaustão de alta temperatura e umidade. Suas principais características incluem:

Troca de calor de alta eficiência: A estrutura da placa fornece uma grande área de troca de calor, resultando em alta eficiência de transferência de calor com taxas de recuperação de até 60-80%.

Design compacto: comparado aos trocadores de calor de casco e tubos, ele ocupa menos espaço, o que o torna adequado para equipamentos de secagem com espaço limitado.

Resistência à corrosão: Placas de aço inoxidável ou liga de titânio podem ser selecionadas para suportar a corrosão de sais e compostos orgânicos em gases de exaustão de secagem de frutos do mar.

Fácil manutenção: O design removível facilita a limpeza para eliminar incrustações ou depósitos nos gases de escape.

Baixa queda de pressão: a resistência mínima do fluido reduz o consumo de energia do sistema.

3. Aplicação de trocadores de calor de placas BXB na secagem de frutos do mar e produtos aquáticos

(1) Projeto do Sistema

Fluxo do processo:

Coleta de gases de escape: gases de escape de alta temperatura e alta umidade (50-100 °C) emitidos pelo equipamento de secagem são transportados por tubos para a entrada do lado quente do trocador de calor de placas BXB.

Transferência de calor: O calor sensível e latente nos gases de escape é transferido através das placas do trocador de calor para o meio do lado frio (normalmente ar frio ou água de resfriamento).

Utilização de calor:

Pré-aquecimento do ar de entrada: O calor recuperado é usado para pré-aquecer o ar de entrada na câmara de secagem, reduzindo o consumo de energia do aquecedor.

Produção de água quente: O calor é transferido para a água para produzir água quente para limpeza de equipamentos ou aquecimento de instalações.

Otimização da desumidificação: Após o resfriamento, a umidade dos gases de escape diminui, melhorando a eficiência do sistema de desumidificação.

Emissão de gases de escape: Os gases de escape resfriados (temperatura reduzida para 40–50 °C) são tratados posteriormente pelo sistema de desumidificação antes da emissão, reduzindo a poluição térmica.

Configuração do equipamento:

Tipo de trocador de calor: Os trocadores de calor de placas BXB são selecionados, com placas de aço inoxidável 316L ou liga de titânio recomendadas para evitar corrosão por sal.

Design de placa: placas corrugadas são usadas para aumentar a turbulência, melhorar a eficiência da transferência de calor e reduzir a incrustação.

Sistemas Auxiliares: Equipados com dispositivos de filtragem de gases de escape (para remover poeira e compostos orgânicos) e um sistema de limpeza automática para prolongar a vida útil do trocador de calor.

(2) Princípio de funcionamento

O calor dos gases de escape é transferido para o meio frio através das placas metálicas do trocador de calor a placas. Os canais estreitos entre as placas aumentam a eficiência da transferência de calor.

Durante o processo de troca de calor, parte do vapor de água nos gases de escape de alta temperatura e alta umidade condensa, liberando calor latente e melhorando ainda mais a eficiência da recuperação de calor.

O meio do lado frio (como ar ou água) absorve o calor, aumentando sua temperatura, e pode ser usado diretamente para pré-aquecimento de secagem ou outros requisitos do processo.

(3) Cenários de Aplicação

Pré-aquecimento do ar de entrada: a recuperação do calor dos gases de exaustão para aquecer o ar fresco de entrada para salas de secagem reduz o consumo da fonte de calor.

Fornecimento de água quente: utilização de calor recuperado para produzir água quente de 40-60°C para limpeza de equipamentos de processamento de frutos do mar ou fornecimento de água quente para uso industrial.

Otimização da desumidificação: a redução da umidade dos gases de escape por meio de resfriamento e condensação melhora a eficiência da desumidificação e aprimora o desempenho da secagem.

4. Análise de Benefícios

Conservação de Energia e Redução de Emissões: O trocador de calor a placas BXB pode recuperar 50-80% de calor dos gases de exaustão, reduzindo o consumo de energia de secagem em 20-40% e diminuindo o consumo de combustível e as emissões de CO2. Por exemplo, a recuperação de 60% de calor residual pode reduzir significativamente os custos de energia por tonelada de processamento de frutos do mar.

Benefícios econômicos: ao reduzir o consumo de combustível e eletricidade, o investimento em equipamentos normalmente recupera os custos em 1 a 2 anos.

Benefícios ambientais: a redução da temperatura e da umidade dos gases de escape reduz a poluição térmica e de umidade, atendendo aos requisitos de proteção ambiental.

Qualidade do produto: Manter temperaturas de secagem estáveis evita superaquecimento ou umidade excessiva, melhorando a qualidade da secagem de frutos do mar.

 

Traduzido com DeepL.com (versão gratuita)

O que é um trocador de calor de placas gás-gás?

O que é um trocador de calor de placas gás-gás?

Gas-Gas Plate Heat Exchanger

Trocador de calor de placas gás-gás

Um trocador de calor de placas gás-gás é um dispositivo de transferência de calor altamente eficiente, projetado para recuperar calor de gases de exaustão de alta temperatura e transferi-lo para o ar frio ou outras correntes gasosas. Ao contrário dos trocadores de calor tradicionais, sua estrutura compacta de placas maximiza a área de superfície de transferência de calor, alcançando eficiências térmicas de 60% a 80%. O trocador consiste em finas placas metálicas corrugadas (tipicamente de aço inoxidável) que criam canais separados para gases quentes e frios, permitindo que o calor passe pelas placas sem misturar as correntes gasosas.

Essa tecnologia é particularmente adequada para processos industriais que geram calor residual significativo, como sistemas de secagem em máquinas de limpeza ultrassônica usadas em componentes de hardware. Ao capturar e reutilizar esse calor, o trocador de calor a placas gás-gás reduz a energia necessária para os processos de aquecimento, reduzindo os custos operacionais e as emissões de carbono.

Sistemas de recuperação de calor residual para secadores industriais

Waste heat recovery systems for industrial dryers capture and reuse thermal energy from hot exhaust gases or air streams to improve energy efficiency, reduce operating costs, and lower emissions. These systems are valuable for energy-intensive drying processes in industries like chemical, food, ceramics, and textiles. Below, I outline key technologies, benefits, and U.S.-based suppliers with contact information.

Key Technologies for Waste Heat Recovery in Industrial Dryers
Industrial dryers produce hot, moist exhaust air containing sensible and latent heat. Recovery systems extract this heat for reuse. Common technologies include:

Air-to-Air Heat Exchangers:
Transfer heat from hot exhaust air to incoming fresh air via plate or rotary heat exchangers. Polymer air preheaters resist corrosion and fouling.
Applications: Preheating dryer inlet air, reducing fuel consumption by up to 20%.
Advantages: Simple, cost-effective, low maintenance.
Air-to-Liquid Heat Exchangers:
Capture heat from exhaust to warm liquids for process heating or facility HVAC.
Applications: Heating process water in food processing plants.
Advantages: Versatile heat reuse.
Heat Pumps:
Upgrade low-temperature waste heat to higher temperatures for reuse.
Applications: Lifting heat for dryer air preheating in chemical or dairy industries.
Advantages: High efficiency for low-temperature sources.
Direct Contact Heat Exchangers:
Hot exhaust gases directly contact a liquid to transfer heat, often cleaning flue gas contaminants.
Applications: Recovering heat from kilns, ovens, or dryers.
Advantages: Cleans exhaust while recovering heat.
Waste Heat Boilers:
Convert high-temperature exhaust into steam for process use or power generation.
Applications: High-temperature dryers in ceramics or minerals processing.
Advantages: Generates steam or electricity.
Benefits of Waste Heat Recovery for Dryers
Energy Savings: Efficiency improvements of up to 20%.
CO2 Reduction: Every 1% efficiency gain cuts CO2 emissions by 1%.
Cost Reduction: Payback periods from months to 3 years.
Environmental Compliance: Reduces emissions and waste heat release.
Process Optimization: Stable temperatures enhance product quality.
Challenges and Solutions
Fouling and Corrosion: Polymer heat exchangers or in-line cleaning systems mitigate issues.
Heat Sink Availability: Requires nearby heat use for economical integration.
System Design: Custom engineering ensures compatibility.

como funciona o trocador de calor ar-ar na recuperação de calor por secagem por pulverização

Em recuperação de calor por secagem por pulverização, um trocador de calor ar-ar é usado para recuperar o calor residual do ar quente e úmido que sai da câmara de secagem e transferi-lo para o ar fresco (porém mais frio) que entra. Isso reduz significativamente o consumo de energia do processo de secagem.

Como funciona:

  1. Coleta de ar de exaustão:

    • Após a secagem por pulverização, o ar quente de exaustão (geralmente 80–120 °C) contém calor e vapor de água.

    • Esse ar é retirado da câmara e enviado para o trocador de calor.

  2. Processo de troca de calor:

    • O ar quente de exaustão flui por um lado do trocador de calor (geralmente feito de materiais resistentes à corrosão devido à possível viscosidade ou acidez leve).

    • Ao mesmo tempo, o ar ambiente frio flui pelo outro lado, em um canal separado (configuração de contrafluxo ou fluxo cruzado).

    • O calor é transferido através das paredes do trocador do lado quente para o lado frio, sem misturar as correntes de ar.

  3. Pré-aquecimento do ar de entrada:

    • O ar fresco que entra é pré-aquecido antes de entrar no aquecedor principal do secador por pulverização (queimador a gás ou serpentina de vapor).

    • Esse reduz o combustível ou a energia necessária para atingir a temperatura de secagem desejada (normalmente 150–250°C na entrada).

  4. Pós-tratamento do ar de exaustão (opcional):

    • Após a extração do calor, o ar de exaustão mais frio pode ser filtrado ou tratado para remover poeira e umidade antes de ser liberado ou utilizado novamente.

Benefícios:

  • Economia de energia: Reduz o consumo de combustível ou vapor em 10–30%, dependendo da configuração.

  • Custos operacionais mais baixos: Menos consumo de energia reduz despesas com serviços públicos.

  • Impacto Ambiental: Reduz as emissões de CO₂ melhorando a eficiência energética.

  • Estabilidade de temperatura: Ajuda a manter um desempenho de secagem consistente.

como funciona o trocador de calor ar-ar na recuperação de calor NMP

An air-to-air heat exchanger in NMP heat recovery transfers thermal energy between a hot, NMP-laden exhaust air stream from an industrial process and a cooler incoming fresh air stream, improving energy efficiency in industries like battery manufacturing.

The hot exhaust air (e.g., 80–160°C) and cooler fresh air pass through separate channels or over a heat-conductive surface (e.g., plates, tubes, or a rotary wheel) without mixing. Heat transfers from the hot exhaust to the cooler fresh air via sensible heat transfer. Common types include plate heat exchangers, rotary heat exchangers, and heat pipe heat exchangers.

NMP-specific designs use corrosion-resistant materials like stainless steel or glass fiber-reinforced plastic to withstand NMP’s aggressive nature. Larger fin spacing or clean-in-place systems prevent fouling from dust or residues. Condensation is managed to avoid blockages or corrosion.

The hot exhaust air transfers heat to the fresh air, preheating it (e.g., from 20°C to 60–80°C) and reducing energy needs for subsequent processes. The cooled exhaust air (e.g., 30–50°C) is sent to an NMP recovery system (e.g., condensation or adsorption) to capture and recycle the solvent. Heat recovery efficiency is 60–95%, depending on the design.

This reduces energy consumption by 15–30%, lowers greenhouse gas emissions, and improves NMP recovery by cooling the exhaust air for easier solvent capture. Challenges like fouling are addressed with wider gaps, extractable elements, or cleaning systems, while robust sealing prevents cross-contamination.

In a battery manufacturing plant, a plate heat exchanger preheats fresh air from 20°C to 90°C using 120°C exhaust air, reducing oven energy demand by ~70%. The cooled exhaust air is processed to recover 95% of NMP.

como funciona o trocador de calor ar-ar na secagem de madeira

An air-to-air heat exchanger in wood drying transfers heat between two air streams without mixing them, optimizing energy efficiency and controlling drying conditions. Here's how it works:

  1. Purpose in Wood Drying: Wood drying (kiln drying) requires precise temperature and humidity control to remove moisture from wood without causing defects like cracking or warping. The heat exchanger recovers heat from exhaust air (leaving the kiln) and transfers it to incoming fresh air, reducing energy costs and maintaining consistent drying conditions.
  2. Components:
    • A heat exchanger unit, typically with a series of metal plates, tubes, or fins.
    • Two separate air pathways: one for hot, humid exhaust air from the kiln and one for cooler, fresh incoming air.
    • Fans or blowers to move air through the system.
  3. Working Mechanism:
    • Exhaust Air: Hot, moisture-laden air from the kiln (e.g., 50–80°C) passes through one side of the heat exchanger. This air carries heat energy from the drying process.
    • Transferência de calor: The heat from the exhaust air is conducted through the exchanger’s thin metal walls to the cooler incoming fresh air (e.g., 20–30°C) on the other side. The metal ensures efficient heat transfer without mixing the two air streams.
    • Fresh Air Heating: The incoming air absorbs the heat, raising its temperature before it enters the kiln. This preheated air reduces the energy needed to heat the kiln to the desired drying temperature.
    • Moisture Separation: The exhaust air, now cooler, may condense some of its moisture, which can be drained away, helping to control humidity in the kiln.
  4. Types of Heat Exchangers:
    • Trocadores de calor de placas: Use flat plates to separate air streams, offering high efficiency.
    • Tube Heat Exchangers: Use tubes for air flow, durable for high-temperature applications.
    • Heat Pipe Exchangers: Use sealed pipes with a working fluid to transfer heat, effective for large kilns.
  5. Benefits in Wood Drying:
    • Eficiência Energética: Recovers 50–80% of heat from exhaust air, lowering fuel or electricity costs.
    • Consistent Drying: Preheated air maintains stable kiln temperatures, improving wood quality.
    • Environmental Impact: Reduces energy consumption and emissions.
  6. Challenges:
    • Manutenção: Dust or resin from wood can accumulate on exchanger surfaces, requiring regular cleaning.
    • Initial Cost: Installation can be expensive, though offset by long-term energy savings.
    • Humidity Control: The system must balance heat recovery with proper moisture removal to avoid overly humid conditions.

In summary, an air-to-air heat exchanger in wood drying captures heat from exhaust air to preheat incoming air, improving energy efficiency and maintaining optimal drying conditions. It’s a critical component in modern kiln systems for sustainable, high-quality wood processing.

como funciona um trocador de calor em uma caldeira

UM trocador de calor em uma caldeira transfere calor dos gases de combustão para a água que circula no sistema. Veja como funciona passo a passo:

  1. A combustão ocorre:A caldeira queima uma fonte de combustível (como gás natural, óleo ou eletricidade), criando gases de combustão quentes.

  2. Transferência de calor para o trocador de calor: Esses gases quentes fluem através de um trocador de calor, normalmente um tubo de metal espiralado ou com aletas ou uma série de placas feitas de aço, cobre ou alumínio.

  3. Circulação de água:A água fria do sistema de aquecimento central é bombeada através do trocador de calor.

  4. Absorção de calor:À medida que os gases quentes passam pelas superfícies do trocador de calor, o calor é conduzido através do metal para a água interna.

  5. Entrega de água quente:A água agora aquecida é circulada através de radiadores ou para torneiras de água quente, dependendo do tipo de caldeira (combi ou caldeira de sistema).

  6. Expulsão de gás:Os gases de combustão resfriados são expelidos através de uma chaminé.

Em caldeiras de condensação, há um estágio extra:

  • Após a transferência de calor inicial, o calor restante nos gases de escape é usado para pré-aquecer a água fria de entrada, extraindo ainda mais energia e melhorando a eficiência. Este processo muitas vezes cria condensado (água), que é drenado da caldeira.

Dispositivo de recuperação de calor para branqueamento e desembaçamento de gases de exaustão da secagem de fábricas de papel

Os gases de escape gerados pelas fábricas de papel durante o processo de produção apresentam altas temperaturas, alta umidade e odor desagradável. Se descartados diretamente, não só poluem o meio ambiente como também desperdiçam uma grande quantidade de energia térmica. Para solucionar esse problema, nossa empresa desenvolveu um dispositivo de recuperação de calor com branqueamento e desembaçamento para a secagem de gases residuais em fábricas de papel.

Heat recovery device for whitening and defogging exhaust gas from paper mill drying
princípio de funcionamento:
Princípio da troca de calor: Utilizando o princípio dos trocadores de calor de placas, o calor é trocado através de uma série de placas metálicas paralelas. Os gases de exaustão de alta temperatura fluem por um lado da placa, enquanto o ar fresco flui pelo outro lado, transferindo calor através da parede da placa para obter a recuperação do calor residual.
Processo de resfriamento e aquecimento: Primeiramente, o gás de exaustão de alta temperatura é resfriado a uma temperatura próxima à temperatura ambiente e, em seguida, aquecido por um reaquecedor para tornar a temperatura do gás de exaustão mais alta que a temperatura ambiente, eliminando assim o fenômeno de névoa branca.
Vantagens técnicas:
Eficiente e com economia de energia: ao recuperar o calor residual dos gases de escape, o consumo de energia e os custos operacionais são reduzidos significativamente.
Proteção ambiental e redução de emissões: remoção eficaz de umidade e componentes odoríferos dos gases de escape, reduzindo a poluição do meio ambiente.
Estrutura compacta: tamanho pequeno, peso leve, fácil instalação e ocupa menos espaço.
Cenários de aplicação:
Indústria de papel: Recuperação de calor durante o processo de secagem do papel para pré-aquecer o ar que entra no secador, melhorar a eficiência da secagem e reduzir o consumo de combustível.
Indústria de processamento de alimentos: Reciclagem de calor residual do processo de secagem de grãos, vegetais, frutas, etc., para pré-aquecer o ar fresco e melhorar a eficiência da secagem.
Indústria química: Reciclagem de gases residuais de alta temperatura do processo de secagem de produtos químicos para aquecimento de outros gases de processo ou ar.
Indústria têxtil: utilizada para recuperação de calor residual durante o processo de secagem de tecidos, melhorando a eficiência da secagem e os efeitos de economia de energia.

Sistema de economia de energia para recuperação de calor por secagem por bomba de calor

Com o desenvolvimento da economia chinesa, o uso de energia verde será cada vez mais amplo. Os secadores desumidificadores com bomba de calor e função de recuperação de calor do tipo placa desenvolveram-se rapidamente nos últimos anos e têm sido amplamente utilizados na bacia do rio Yangtze, no sudoeste e no sul da China.

A unidade utiliza o princípio de cano inverso, combinado com a tecnologia eficiente de recuperação de calor. Em todo o processo de secagem e desumidificação, o ar úmido dentro da câmara, conectado ao host através do duto, utiliza o coletor de calor da placa de calor sensível para recuperar o calor sensível e o calor latente do ar quente e úmido, e a reciclagem térmica, melhorando significativamente o desempenho do host, a velocidade de secagem e a qualidade do material. O calor residual não só melhora o desempenho da unidade, como também reduz a poluição térmica no meio ambiente e alivia o efeito de ilha de calor urbana.

O sistema de recuperação de calor de secagem por bomba de calor não é utilizado apenas em sistemas de secagem de lama, mas também é amplamente utilizado em diversas outras indústrias de secagem. Possui características de boa qualidade de secagem e alto grau de automação, sendo a melhor escolha para economia de energia, sustentabilidade e proteção ambiental na indústria de secagem moderna.

Princípio de funcionamento de secadores de bomba de calor com e sem recuperação de calor

Quando o secador com bomba de calor seca o ar, este forma um ciclo fechado entre a câmara de secagem e o equipamento. A função de absorção de calor do evaporador é usada para resfriar e desumidificar o ar quente e úmido, e a função de liberação de calor do condensador é usada para aquecer o ar frio e seco, de modo a obter o efeito de desumidificação e secagem cíclicas.

A principal diferença entre secadores com função de recuperação de calor e secadores com bomba de calor sem função de recuperação de calor reside nos diferentes modos de circulação de ar. Os primeiros são equipados com um trocador de calor sensível do tipo placa, que desempenha a função de pré-resfriamento e pré-aquecimento no processo de circulação de ar, reduzindo a carga de operação do compressor e alcançando o objetivo de economia de energia.

Modo de operação do sistema de secagem por bomba de calor

Análise de economia de energia da recuperação de calor

Tomando como exemplo uma secadora com bomba de calor, a temperatura do ar de secagem é projetada para 65°C, a umidade relativa é de 30%, a temperatura do ar circulante é de 65°C, a temperatura antes de passar pelo evaporador é de 65°C e a temperatura após o resfriamento por evaporação é de 35°C. O condensador precisa aquecer o ar de 35°C a 65°C antes de poder ser usado.

Após a combinação com o trocador de calor BXB500-400-3.5, o ar de retorno a 35°C absorve o calor do ar de exaustão após passar pelo trocador de calor de placas, elevando a temperatura para 46,6°C. O condensador precisa aquecer o ar de 46,6°C a 65°C para atender aos requisitos de uso, reduzindo significativamente a carga do evaporador e do condensador, reduzindo assim a potência de toda a máquina, alcançando o objetivo de economia de energia.

Análise de economia de energia da recuperação de calor


Seleção e cálculo econômico

Temos o prazer de apresentar o software de cálculo e seleção de trocadores de calor de placas desenvolvido em conjunto por nós e pela Universidade Tsinghua. Se precisar, entre em contato conosco!

Projeto de Sistema de Secagem, Desumidificação e Recuperação de Calor

Com o rápido desenvolvimento da indústria de manufatura, muitos produtos exigem tratamentos de secagem e desumidificação durante o processo de produção. Esses processos não apenas exigem a remoção eficiente da umidade, mas também a manutenção das características e da qualidade do material. Os métodos tradicionais de secagem e desumidificação frequentemente consomem muita energia e podem ter efeitos adversos ao meio ambiente, como a emissão de gases de efeito estufa e outros poluentes.


Ao adotar uma tecnologia eficiente de recuperação de calor, o calor residual pode ser recuperado e reutilizado ao máximo, reduzindo o consumo de energia. A tecnologia de recuperação de calor tem sido amplamente aplicada em diversos setores para melhorar a eficiência energética e reduzir os custos operacionais. No entanto, na área de secagem e desumidificação, o potencial dessa tecnologia ainda não foi totalmente explorado. Personalizamos e desenvolvemos um sistema de recuperação de calor que se adapta às suas necessidades específicas de produção e às condições locais. Projetamos cuidadosamente o layout do sistema para garantir a mínima perda de energia térmica durante a conversão e a transmissão. Entre em contato conosco por e-mail.

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