圖片來(lái)源 :McClure Engineering
提高能源利用效率可以降低運(yùn)營(yíng)成本,并對(duì)環(huán)境和碳足跡帶來(lái)積極的影響。工業(yè)企業(yè)正在努力使其設(shè)施和建筑系統(tǒng)盡可能節(jié)能,本文介紹了一個(gè)源自研究應(yīng)用的過(guò)程設(shè)施水能回收應(yīng)用,可能會(huì)對(duì)此有所幫助。
對(duì)于一些耗費(fèi)大量水以及需要大量能源來(lái)加熱的水處理系統(tǒng),設(shè)施管理人員可以從工藝過(guò)程中回收能量,在某些情況下,甚至回收廢水本身。
有一種有效的方法可用來(lái)回收能源,并重復(fù)使用來(lái)自高水溫工藝應(yīng)用中的灰水(graywater)。除了重新用于工藝過(guò)程水系統(tǒng)外,熱量還可以用于建筑內(nèi)其它熱水系統(tǒng)。如果特定應(yīng)用允許,可以將灰水回收并在過(guò)程研究中重復(fù)使用。
廢水加熱和水回收
通常,應(yīng)用中的灰水在冷卻到140 ℉以下后被排放到下水道。使用大量能源和水的過(guò)程研究應(yīng)用對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì),可以創(chuàng)建一個(gè)回收大量資源并用于建筑系統(tǒng)的過(guò)程。該概念最適合于加熱水溫在160 至200 ℉范圍內(nèi)的系統(tǒng)。
在將熱工藝用水用于研究應(yīng)用后,灰水可以排入集水池或絕緣水箱,而不是排放到下水道。當(dāng)水被收集時(shí),假設(shè)有足夠的進(jìn)水流量,浮子將激活并開始回收能量的過(guò)程。集水池水被泵送流經(jīng)系統(tǒng),在系統(tǒng)中進(jìn)行能量和水的回收過(guò)程。
在泵的下游,第一級(jí)是“水- 水”熱交換器,其中約180 ℉的出水熱量與建筑物飲用熱水系統(tǒng)、建筑物內(nèi)的其它加熱水系統(tǒng)或過(guò)程回路補(bǔ)給進(jìn)行間接交換。
根據(jù)優(yōu)先級(jí)和預(yù)期用途,可以將多個(gè)熱交換器串聯(lián)布置。灰水被輸送回過(guò)程水回路補(bǔ)給系統(tǒng),再用于工藝研究。由于在經(jīng)過(guò)換熱器之后,水溫會(huì)升高,因此剩余的熱能會(huì)返回到過(guò)程回路。
將熱交換器布置在泵下游的緊鄰位置,可確保最大的回收效率。當(dāng)研究過(guò)程停止一段時(shí)間后,該應(yīng)用不再需要熱水時(shí),再生能源仍然可以直接用于建筑中的其它熱水需求。
當(dāng)回收系統(tǒng)負(fù)載不足時(shí),水被冷卻并排放到下水道。在排放/ 泵送至生活污水管之前,監(jiān)測(cè)溫度以驗(yàn)證其低于140 ℉。如果出水溫度高于140 ℉,熱交換器會(huì)在排放到下水道之前降低水溫。流程圖如圖1 所示。
圖 1 :必須開發(fā)和實(shí)施自定義運(yùn)行順序,以控制和監(jiān)控此過(guò)程。
用于監(jiān)控的控制順序
為了使該系統(tǒng)有效工作,必須開發(fā)和實(shí)施自定義運(yùn)行序列來(lái)控制和監(jiān)控該過(guò)程。以下是此過(guò)程運(yùn)行序列的示例摘要:
1. 將過(guò)程水排至集水池,當(dāng)水位激活集水池中的浮子時(shí),泵被啟動(dòng)。然后將水泵送通過(guò)系統(tǒng)。
2. 當(dāng)來(lái)自集水池的過(guò)程灰水高于140 ℉超過(guò)15 分鐘時(shí),控制閥(C V -1)打開以啟用熱交換器(H X -1)。如果灰水的溫度為140 ℉或更高,控制閥保持打開。
3. 灰水通過(guò)熱交換器(HX-1)后,被分流回過(guò)程回路,在那里被加熱并再次用于過(guò)研究項(xiàng)目。控制閥(CV-2)打開,將水釋放回現(xiàn)有灰水回路。清潔水支管的控制閥(CV-3)應(yīng)保持關(guān)閉。
4. 當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到水的溫度低于140 ℉超過(guò)15 分鐘時(shí),熱交換器控制閥(C V -1)關(guān)閉。灰水應(yīng)繼續(xù)返回灰水處理回路。當(dāng)灰水需要排放到清潔水系統(tǒng),而不是重新引入過(guò)程水研究回路時(shí),控制閥(C V -2)關(guān)閉,控制閥(CV-3)打開。
5. 如果排入下水道的水溫高于140 ℉,則熱交換器(HX-2)啟動(dòng)以降低熱負(fù)荷。
對(duì)于這種應(yīng)用,研究中使用的過(guò)程水始終保持“清潔”,因此在被引入過(guò)程水回路之前不需要進(jìn)行水處理。如果在將水重新引入系統(tǒng)之前需要對(duì)其進(jìn)行處理,該應(yīng)用程序仍然可以工作,但節(jié)能量可能會(huì)減少,投資回收期可能會(huì)延長(zhǎng)。
能源回收和節(jié)能驗(yàn)證
應(yīng)針對(duì)每個(gè)具體工況開發(fā)一個(gè)節(jié)能模型,以驗(yàn)證節(jié)能和回收效果。根據(jù)這些結(jié)果,設(shè)計(jì)師可以與業(yè)主合作,以確定對(duì)其應(yīng)用而言,該系統(tǒng)是否是經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。即使該系統(tǒng)需要水處理(軟水器等),仍然可以為建筑管理帶來(lái)可行的回報(bào)。如果建筑業(yè)主發(fā)現(xiàn)節(jié)能和水回收的回報(bào)期為幾年甚至更短的時(shí)候,他們就會(huì)批準(zhǔn)這種類型的項(xiàng)目。通常,系統(tǒng)越大,投資回收期越快。
能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先鋒(L E E D)是一個(gè)綠色建筑評(píng)價(jià)體系,旨在鼓勵(lì)設(shè)計(jì)/ 建造更具可持續(xù)性的建筑。隨著越來(lái)越多的建筑進(jìn)行LEED 認(rèn)證,這種能源/ 水回收系統(tǒng)可以幫助獲得L E E D 評(píng)級(jí)體系中所需的分?jǐn)?shù)。節(jié)能和設(shè)計(jì)可以獲得“節(jié)能”或“創(chuàng)新”LEED 分?jǐn)?shù)。
工藝用水系統(tǒng)的能效
用于研究的工藝用水系統(tǒng)不再需要成為設(shè)施的大型能源/ 水排放口。創(chuàng)新的解決方案可以節(jié)省資金,同時(shí)有助于保護(hù)環(huán)境。此外,這類型系統(tǒng)的回報(bào)通常是合理的。因此,實(shí)施的決定通常在經(jīng)濟(jì)上是可行和合理的。隨著許多公司開始設(shè)定碳中和目標(biāo),對(duì)設(shè)計(jì)師和設(shè)施管理者來(lái)講,能源/ 水回收系統(tǒng)將更具相關(guān)性和可行性。(作者:Erik Eaves)
關(guān)鍵概念:
■ 應(yīng)針對(duì)每個(gè)具體工況開發(fā)一個(gè)節(jié)能模型,以驗(yàn)證節(jié)能和回收效果。
■ 許多公司開始設(shè)定碳中和目標(biāo),能源回收系統(tǒng)更具相關(guān)性和可行性。
思考一下:
還有哪些過(guò)程制造設(shè)施可以從能源回收中受益?