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一个创新的工厂“灰水和热水能量回收系统”

来源:控制工程网2022.12.16阅读 901


图片来源 :McClure Engineering

  提高能源利用效率可以降低运营成本,并对环境和碳足迹带来积极的影响。工业企业正在努力使其设施和建筑系统尽可能节能,本文介绍了一个源自研究应用的过程设施水能回收应用,可能会对此有所帮助。
  对于一些耗费大量水以及需要大量能源来加热的水处理系统,设施管理人员可以从工艺过程中回收能量,在某些情况下,甚至回收废水本身。
  有一种有效的方法可用来回收能源,并重复使用来自高水温工艺应用中的灰水(graywater)。除了重新用于工艺过程水系统外,热量还可以用于建筑内其它热水系统。如果特定应用允许,可以将灰水回收并在过程研究中重复使用。
  废水加热和水回收
  通常控制工程网版权所有,应用中的灰水在冷却到140 ℉以下后被排放到下水道。使用大量能源和水的过程研究应用对设计师来说是一个机会,可以创建一个回收大量资源并用于建筑系统的过程。该概念最适合于加热水温在160 至200 ℉范围内的系统。
  在将热工艺用水用于研究应用后,灰水可以排入集水池或绝缘水箱,而不是排放到下水道。当水被收集时,假设有足够的进水流量,浮子将激活并开始回收能量的过程。集水池水被泵送流经系统,在系统中进行能量和水的回收过程。
  在泵的下游,第一级是“水- 水”热交换器,其中约180 ℉的出水热量与建筑物饮用热水系统、建筑物内的其它加热水系统或过程回路补给进行间接交换。
  根据优先级和预期用途,可以将多个热交换器串联布置。灰水被输送回过程水回路补给系统,再用于工艺研究。由于在经过换热器之后,水温会升高,因此剩余的热能会返回到过程回路。
  将热交换器布置在泵下游的紧邻位置,可确保最大的回收效率。当研究过程停止一段时间后CONTROL ENGINEERING China版权所有,该应用不再需要热水时,再生能源仍然可以直接用于建筑中的其它热水需求。
  当回收系统负载不足时,水被冷却并排放到下水道。在排放/ 泵送至生活污水管之前,监测温度以验证其低于140 ℉。如果出水温度高于140 ℉,热交换器会在排放到下水道之前降低水温。流程图如图1 所示。

图 1 :必须开发和实施自定义运行顺序,以控制和监控此过程。

  用于监控的控制顺序
  为了使该系统有效工作,必须开发和实施自定义运行序列来控制和监控该过程。以下是此过程运行序列的示例摘要:
  1. 将过程水排至集水池,当水位激活集水池中的浮子时,泵被启动。然后将水泵送通过系统。
  2. 当来自集水池的过程灰水高于140 ℉超过15 分钟时,控制阀(C V -1)打开以启用热交换器(H X -1)。如果灰水的温度为140 ℉或更高,控制阀保持打开。
  3. 灰水通过热交换器(HX-1)后,被分流回过程回路,在那里被加热并再次用于过研究项目。控制阀(CV-2)打开,将水释放回现有灰水回路。清洁水支管的控制阀(CV-3)应保持关闭。
  4. 当系统检测到水的温度低于140 ℉超过15 分钟时,热交换器控制阀(C V -1)关闭。灰水应继续返回灰水处理回路。当灰水需要排放到清洁水系统,而不是重新引入过程水研究回路时,控制阀(C V -2)关闭控制工程网版权所有,控制阀(CV-3)打开。
  5. 如果排入下水道的水温高于140 ℉,则热交换器(HX-2)启动以降低热负荷。
  对于这种应用,研究中使用的过程水始终保持“清洁”,因此在被引入过程水回路之前不需要进行水处理。如果在将水重新引入系统之前需要对其进行处理,该应用程序仍然可以工作,但节能量可能会减少,投资回收期可能会延长。
  能源回收和节能验证
  应针对每个具体工况开发一个节能模型,以验证节能和回收效果。根据这些结果,设计师可以与业主合作,以确定对其应用而言,该系统是否是经济可行的解决方案。即使该系统需要水处理(软水器等),仍然可以为建筑管理带来可行的回报。如果建筑业主发现节能和水回收的回报期为几年甚至更短的时候CONTROL ENGINEERING China版权所有,他们就会批准这种类型的项目。通常控制工程网版权所有,系统越大,投资回收期越快。
  能源与环境设计先锋(L E E D)是一个绿色建筑评价体系,旨在鼓励设计/ 建造更具可持续性的建筑。随着越来越多的建筑进行LEED 认证,这种能源/ 水回收系统可以帮助获得L E E D 评级体系中所需的分数。节能和设计可以获得“节能”或“创新”LEED 分数。
  工艺用水系统的能效 
  用于研究的工艺用水系统不再需要成为设施的大型能源/ 水排放口。创新的解决方案可以节省资金,同时有助于保护环境。此外CONTROL ENGINEERING China版权所有,这类型系统的回报通常是合理的。因此,实施的决定通常在经济上是可行和合理的。随着许多公司开始设定碳中和目标,对设计师和设施管理者来讲,能源/ 水回收系统将更具相关性和可行性。(作者:Erik Eaves)
  关键概念: 
  ■ 应针对每个具体工况开发一个节能模型,以验证节能和回收效果。
  ■ 许多公司开始设定碳中和目标,能源回收系统更具相关性和可行性。
  思考一下: 
  还有哪些过程制造设施可以从能源回收中受益?

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