一个创新的工厂“灰水和热水能量回收系统”

                                       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，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，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，他们就会批准这种类型的项目。通常，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，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？