Using waste energy from the Organic Rankine Cycle cogeneration in the Portland cement industry

Abstract

RESUMEN: La producción de cemento es intensiva en consumo de energía. Un análisis de los recursos involucrados en la fabricación del clinker requiere de su correspondiente balance de materia y energía. Este balance puede indicar la existencia de flujos de calor residual que no son aprovechados. Este trabajo resume el desarrollo de un protocolo de evaluación de un horno rotatorio de planta cementera para la implementación de un sistema Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) para cogeneración. Los resultados permiten la recuperación de 19.2% de la energía del gas de escape del precalentador para su aprovechamiento en la producción de 5.5 GWh/año de electricidad y 23.7 GWh/año de energía térmica en la planta de cemento. La electricidad generada supondría un ahorro anual de 1.18 $/t cemento. La energía térmica producida, equivalente al carbón de la planta, supone un ahorro de 0.51 $/t cemento y una reducción de emisiones de 8 kt CO2/año.

ABSTARCT: Cement production is intensive in terms of energy consumption. An analysis of the resources involved in manufacturing clinker needs a corresponding mass and energy balance. This balance may indicate the existence of residual heat flows that are not used. This paper summarizes the development of a protocol for the evaluation of a cement plant rotary kiln to implement an Organic Rankine Cycle (ORC) system for cogeneration. The results show that 19.2% of the energy preheater exhaust gas can be recovered to be used in producing 5.5 GWh/year of electricity and 23.7 GWh/year of thermal energy in the cement plant. The electricity generated would represent annual savings of 1.18 $/t cement. The thermal energy produced in cogeneration, equivalent to coal in the plant itself, represents cement savings of 0.51 $/t cement and emissions reductions of 8 kt CO2/year.