תפקיד הנדסת אנרגיה לשימור מים

תעשיות מהוות כ-20% מנסיגה של מים מתוקים בעולם, והרבה מהמים האלה מתחממים, מזוהמים או מתאדנים.הנדסת אנרגיה מטפלות באתגר זה על ידי תכנון מחדש של המערכות שעוברות, חום, קרירות ומטפלים במים.באמצעות ניתוח זהיר של עומסים תרמיים, קצבי זרימה ותהליכים כימיים, מהנדסים מזהים הזדמנויות לקצץ באופן דרסטי את השימוש במים ללא הקרבה.

מערכות קירור מתקדמות

מגדלי קירור הם בין צרכני המים הגדולים ביותר בצמחים תעשייתיים.מערכות קירור מסורתיות לאבד כמויות גדולות של מים כדי להתגאות ופיצוץ. מהנדסי אנרגיה פיתחו מגדלי קירור היברידיים המשלבים חלקים יבשים רטובים, המאפשרים לצמחים לעבור להפעלה יבשה במהלך חודשים קרירים.עוד חידוש נוסף הוא השימוש של חומרים טרום-אוויריים, אשר נמוך יותר בטמפרטורות עם מים נקיים, שיפור יעילות גבוהה יותר, למרות שהורדת מים באופן כללי.

מים מחזוריים וטכנולוגיות שימוש

מחזור מים מודרני הולך הרבה מעבר ליישב בריכות. מהנדסי אנרגיה לשלב ביולוגיים membrane (MBRs), אוסמוזה הפוכה (RO), ותהליכי חמצון מתקדמים לטיפול במי פסולת תעשייתית לאיכות המתאימה לשימוש חוזר.מערכות קופות סגורות למים לשטוף בייצור אלקטרוניקה, למשל, יכול להשיג כמעט אפס.

Zero Liquid Discharge (ZLD)

מערכות ZLD הן תקן הזהב לניהול פסולת מים.הם משתמשים בתשואות תרמיות ובקריסטליזציה כדי לשחזר כמעט את כל המים לשימוש חוזר, משאיר רק פסולת מוצקה יבשה. מהנדסי אנרגיה אופטימיזציה ZLD על ידי שימוש בדחיסה מכנית ופסולת חום כדי לכפות את ההתמדה, צמצום עונש האנרגיה. בעוד ZLD הוא הון-intensive, זה הופך חובה במספר מתח מים עבור אזורים כימיים ומעבדים יותר.

אסטרטגיות להפחתה של פסולת

הפחתה בתעשייה אינה מוגבלת לתעלים מוצקים; פסולת תרמית ושימוש באנרגיה לא יעילה מייצגים עלויות נסתרות ענקיות. מהנדסי אנרגיה משתמשים בניתוח צבט ושילוב תהליכים כדי למזער פסולת בכל שלב.

התאוששות חמה והתחדשות

תהליכים תעשייתיים לעתים קרובות דוחה כמויות עצומות של חום ברמה נמוכה. מהנדסי אנרגיה מעצבים גנרטורים אדים חום (HRSGs) ומחזור אורגני Rankine (ORC) מערכות ללכוד את החום הזה וליצור חשמל או אנרגיה תרמית יעילה. קודור (חום ועוצמה) צמחים להשיג יעילות הכוללת מעל 80%, בהשוואה ל-35-40% עבור ייצור חשמל קונבנציונלי יכול גם להניע ספיגמנטים, צמצום הביקוש למחזור חשמל מנקה, עבור 30%.

עיבוד באמצעות Pinch Analysis

ניתוח Pinch הוא שיטה שיטתית לצמצום צריכת האנרגיה על ידי אופטימיזציה של רשתות החלפת חום. על ידי זיהוי כוח הנהיגה הטמפרטורה המינימלית ושילוב זרמים חמים וקרים, מהנדסים להפחית את הביקוש האנרגיה ואת דרישות המים קירור.טכניקה זו הוחלה בזיקוקיות וצמחים כימיים כדי להשיג חיסכון באנרגיה של 20-40% ובמקביל להפחית את נפח הפסולת.

יישומים תעשייתיים מרכזיים

פתרונות הנדסיים אנרגיה מותאמים לצרכים הספציפיים של תעשיות שונות.המגזרים הבאים הראו את היתרונות המשמעותיים ביותר במים והפחתה בבזבוז פסולת.

Power Generation

צמחי הכוח הארוכים (דלק, גז טבעי, גרעין) הם בין משתמשי המים הגדולים ביותר.מהנדסי אנרגיה העבירו צמחים רבים מקירור פעם אחת, דרך קירור כדי לתקן מערכות, חיתוך משיכת מים ב-95%. קירור יבש ומערכות היברידיות כבר הוצבו באזורי מים, עם כמה צמחים להשיג עד אפס מים למקרר.

כימיקלים ופטרוכימיים

צמחים כימיים מייצרים זרמי פסולת מורכבים המכילים תרכובות אורגניות, מלחים, וחום. מהנדסי אנרגיה להתקין רכבות טיפול מתקדמות כולל סינון membrane, טיפול ביולוגי, חמצון תרמי.על ידי שחזור פותרים וחומצות, צמחים להפחית הן עלויות חומרי גלם נפח פסולת.טכניקות כמו זיקוק מחדש ותהליך בידוד משלב תגובות והפרדה ביחידה יחידה אחת, lashs מאנרגיה נקייה עכשיו עם דיורקסטרים מופעלים רבים.

מזון ו Beverage

תעשיית המזון והמשקאות משתמשת במים לשטיפה, עיבוד וקירור.מהנדסי אנרגיה הציגו טכנולוגיות ניקוי יבשות לחומרי גלם, נביחות תרסיס בלחץ גבוה עבור שטיפה, ומערכות ניקוי (CIP) אשר מייעלות שימוש כימי ומים.ב מבשלות, התאוששות חום מקומקום הנדסת חשמל מקירחת יכול לזרז מים, צמצום צריכת קיטוריבי של גז אורגני מייצר צריכת חשמל מקיפה או להורדת חלב נוספת.

היתרונות של הנדסה באנרגיה בתעשייה

אימוץ עקרונות הנדסה אנרגיה מניב תוצאות מרשימות על פני ממדים סביבתיים, כלכליים ורגולטוריים.

  • (FLT:0) אספקת צריכת מים ודור מים פסולת 1LT) - מתקנים יכולים להוריד את צריכת המים המתוקה ב 50-90% באמצעות החלמה, טיפול, והפעלה מחדש, הקלה על מתח מים מקומי.
  • (FLT:0) עלויות האנרגיה של לואוור ולהגדיל את יעילות התפעולית של LT:1) - הגדלת חום ובקרות אופטימיזציה יכול להפחית את האנרגיה שנרכשו ב-15-30%, תוך מתן תקופות של תשלום מהיר של שנתיים עד ארבע שנים.
  • (FLT:0) ביטול טביעת הרגל הסביבתית של LT:1 - שילוב חיסכון במים עם יעילות אנרגיה חותך פליטות גזי חממה הקשורות לשאיבה מים, טיפול וחימום.
  • (FLT:0) עמידה בתקנות סביבתיות של ההרחבה:1) - מגבלות פריקה והפסקת מים הופכים לנוהלים עם מערכות סגורות ו ניטור בזמן אמת.

מעבר ליתרונות ישירים אלה, חברות שמשקיעות בהנדסת אנרגיה לעתים קרובות רואות תפיסה ציבורית משופרת וגישה לתמריצים מימון ירוק.ההתאחדות הבינלאומית למים מציינת כי צמחים תעשייתיים יעילים במים גם מתמודדים עם סיכון נמוך יותר מהפרעות הקשורות לבצורת, דאגה גוברת באקלים התחממות.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות היתרונות ברורים, כמה מחסומים נשארים.העלות הון של מערכות מחזור מתקדמות וציוד ניוון יכול להיות אסרטיבי עבור ארגונים קטנים ובינוניים. מהנדסי אנרגיה מטפלים בזה באמצעות עיצובים מודולריים ומודלים להקלה.בנוסף, זמינות בקומפוזיציה של מים פסולת דורשת טכנולוגיית חיישן חזקה ואלגוריתמי בקרה הסתגלות.העלייה של למידת תהליך תחזוקה חיזוי אופטימיזציה היא לעזור להתגבר על אלה של מערכות מחזוריות הוא כבר עם מים רציפים אנרגיה מתחדשת.

תמיכה במדיניות מתפתחת גם.תקנות כמו האיחוד האירופי למינהלי רשות תעשייתית וחוק המים הנקיים של ארה"ב דחפו לעבר תעשיות טכנולוגיות זמינות טובות ביותר.בינתיים, תוכניות ניהול מים תאגידיות, כגון אלה שקודמו על ידי הברית לסטירציה מים, מניעות שיפורים מרצון.עתיד של הנדסה באנרגיה במים וצמצום הפסולת נמצא בתאומים דיגיטליים, המאפשרים למהנדסים לסימולציה ולייעל צמחים שלמים, וחידושים עבור מנבראים וניקוי אנרגיה וניקוי נמוך יותר למחסומים אנרגיה וניקוי נמוך יותר.

מסקנה

הנדסה אנרגיה היא הבסיס למעבר לפרקטיקה תעשייתית בת קיימא.על ידי תקיפה שיטתית של פסולת מים וחוסר יעילות אנרגיה, מהנדסים עוזרים תעשיות להפחית את הנטל הסביבתי שלהם תוך שיפור הרווחיות.הטכנולוגיות מוכחות, המקרה הכלכלי חזק, והמגמות הרגולטוריות יותר ויותר תומךות בחדשנות מתמשכת בהחלמה בחום, מחזור מים ותהליך יפחית עוד צמיחה תעשייתית מצריכת.

(בהמשך קריאה על טכנולוגיות ספציפיות ומחקרי מקרה, ה-FLT:0U) מחלקת האנרגיה התעשייתית של האנרגיה והיציבות התעשייתית של דקרבן OfficeFLT:1 מספקת מדריכים מפורטים על שיטות הטובות ביותר.