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城市污水處理廠選對(duì)曝氣鼓風(fēng)機(jī)可以節(jié)約能耗

文章出處:   責(zé)任編輯:   發(fā)布時(shí)間:2022-03-28 15:11:40    點(diǎn)擊數(shù):-   【

在城市污水處理廠,鼓風(fēng)曝氣所占的能耗占到總能耗的一半左右,選擇合適的曝氣風(fēng)機(jī)在節(jié)約運(yùn)行成本中占著至關(guān)重要的作用。

1曝氣用鼓風(fēng)機(jī)分類(lèi)

好氧池曝氣常用的風(fēng)機(jī)有四類(lèi):羅茨鼓風(fēng)機(jī)、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)、單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)和磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)。

 

2鼓風(fēng)機(jī)介紹

1、羅茨鼓風(fēng)機(jī)

羅茨鼓風(fēng)機(jī)目前多為三葉型,每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定。羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于容積式風(fēng)機(jī),其特點(diǎn)是在最高設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi),管網(wǎng)阻力變化時(shí),流量變化很小。羅茨風(fēng)機(jī)的性能曲線如下:

羅茨風(fēng)機(jī)的性能曲線

 

從性能曲線可知,羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量受壓力變化影響小。當(dāng)曝氣池液位變化時(shí),鼓風(fēng)量基本不變。

風(fēng)量調(diào)節(jié):羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量受轉(zhuǎn)速控制,風(fēng)量調(diào)整可通過(guò)變頻調(diào)速進(jìn)行,變頻后風(fēng)壓可以維持。

2、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)

離心鼓風(fēng)機(jī)是電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn),使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出,外界氣體通過(guò)葉輪中間形成的負(fù)壓吸入,達(dá)到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。在常規(guī)轉(zhuǎn)速下單級(jí)離心升壓有限,采用多級(jí)串接的方式可達(dá)到升壓要求,稱(chēng)為多級(jí)離心風(fēng)機(jī)。多級(jí)離心風(fēng)機(jī)典型的性能曲線如下:

多級(jí)離心風(fēng)機(jī)性能曲線

 

從性能曲線可知,多級(jí)離心風(fēng)機(jī)隨風(fēng)壓變化流量變化較大。當(dāng)曝氣池液位變化時(shí),鼓風(fēng)量會(huì)有變化。

風(fēng)量調(diào)節(jié):多級(jí)離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)可通過(guò)變頻進(jìn)行,變頻后風(fēng)壓會(huì)相應(yīng)降低,變頻范圍受到一定限制。

3、單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)

單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)指提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,通過(guò)單級(jí)離心即可達(dá)到工藝的升壓要求。單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、效率高,對(duì)制造水平要求較高。單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)的性能曲線如下:

單級(jí)離心風(fēng)機(jī)性能曲線

 

從性能曲線可知,單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)隨風(fēng)壓變化流量變化非常大。當(dāng)曝氣池液位發(fā)生變化時(shí),鼓風(fēng)量變化會(huì)較大。

風(fēng)量調(diào)節(jié):?jiǎn)渭?jí)高速離心風(fēng)機(jī)可通過(guò)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整,風(fēng)量調(diào)整時(shí)不影響風(fēng)壓,同時(shí)可以降低風(fēng)機(jī)軸功率,達(dá)到節(jié)能效果。由于變頻調(diào)節(jié)時(shí),風(fēng)壓下降幅度會(huì)較大,可能會(huì)無(wú)法滿足工藝要求,單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)一般不用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量。

4、磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)

磁(空氣)懸浮離心風(fēng)機(jī)是通過(guò)磁或空氣的作用,使轉(zhuǎn)動(dòng)軸形成懸浮狀態(tài),摩擦阻力小,效率高,也可以通過(guò)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整風(fēng)量。懸浮離心風(fēng)機(jī)由于摩擦力小,風(fēng)機(jī)效率會(huì)更高。

磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)葉輪也為單級(jí)高速類(lèi)型,性能曲線與單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)類(lèi)似。

3性能比較

不同的曝氣風(fēng)機(jī)有著不同的適用范圍,羅茨風(fēng)機(jī)、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)和單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)各自的流量范圍也有較大的差異,羅茨風(fēng)機(jī)在小流量范圍,多級(jí)離心中流量范圍,單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)在高流量范圍。羅茨風(fēng)機(jī):1~100m3/min;多級(jí)離心風(fēng)機(jī):20~400m3/min;單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī):40~1000m3/min。

三種風(fēng)機(jī)的流量與功率的比較見(jiàn)下圖。

 三種風(fēng)機(jī)的流量與功率

 

從上圖中可知,在風(fēng)機(jī)的效率方面單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)最高,多級(jí)離心風(fēng)機(jī)其次,羅茨風(fēng)機(jī)最低。同樣的供風(fēng)量,羅茨風(fēng)機(jī)能耗最高,單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)能耗最低。

從設(shè)備采購(gòu)成本看,羅茨風(fēng)機(jī)成本最低,多級(jí)離心風(fēng)機(jī)居中,單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)最高。綜合考慮能耗、設(shè)備采購(gòu)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等因素,三種風(fēng)機(jī)的流量與單位綜合成本比較見(jiàn)下圖。

 

其中,羅茨風(fēng)機(jī)由于能耗較高,單位流量綜合成本高于多級(jí)離心和單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)。在100m3/min以上的流量時(shí),由于單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)具有更高的運(yùn)行效率,綜合成本優(yōu)于多級(jí)離心風(fēng)機(jī)。

在小流量范圍內(nèi)羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有價(jià)格優(yōu)勢(shì),在中流量范圍內(nèi),多級(jí)離心風(fēng)機(jī)性價(jià)比較好,高流量時(shí),單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)綜合成本最低。在實(shí)際選型中還要考慮流量調(diào)節(jié)的需求、安裝條件以及運(yùn)行維護(hù)方便性等因素。

磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)相對(duì)于其他三種鼓風(fēng)機(jī),效率更高,更節(jié)能,而且噪音很低,但是成本最高,維護(hù)復(fù)雜,目前應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求高,舍得花成本的企業(yè)。一般的污水處理廠承擔(dān)不起,隨著磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化,以后成本會(huì)越來(lái)越親和!

4曝氣鼓風(fēng)機(jī)選型中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

1、按實(shí)際情況計(jì)算參數(shù)

在污水廠鼓風(fēng)機(jī)選型時(shí),風(fēng)機(jī)廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的性能參數(shù),然而風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用中并非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時(shí),風(fēng)機(jī)的性能也將發(fā)生變化,設(shè)計(jì)選型時(shí)就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù),而需要根據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)將風(fēng)機(jī)的性能要求,換算成標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)參數(shù)來(lái)選型。

2、出口壓力影響因素的分析

容積式鼓風(fēng)機(jī)排氣壓力的高低并不取決于風(fēng)機(jī)本身,而是氣體由鼓風(fēng)機(jī)排出后裝置的情況,即所謂“背壓”決定的, 曝氣鼓風(fēng)機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。

鼓風(fēng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的排氣壓力是風(fēng)機(jī)的額定排氣壓力。實(shí)際上,鼓風(fēng)機(jī)可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作,而且只要強(qiáng)度和排氣溫度允許,也可以超過(guò)額定排氣壓力工作。

對(duì)于污水處理廠而言,排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的絕對(duì)壓力(背壓)為管路系統(tǒng)的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和。若由于某種原因,如曝氣頭或管路堵塞,使管路系統(tǒng)的壓力損失增加,背壓也會(huì)升高,于是鼓風(fēng)機(jī)的壓力也就相應(yīng)升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因,管路系統(tǒng)的壓力損失則會(huì)減少,背壓便不斷降低,鼓風(fēng)機(jī)的壓力也隨之降低。

綜上所述,確定曝氣鼓風(fēng)機(jī)壓力時(shí),只需要鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所能達(dá)到的絕對(duì)壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。

3、鼓風(fēng)機(jī)空氣流量因素

在計(jì)算污水處理的需氧量時(shí),其結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm(kg/min) ,再將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/min) ,如果鼓風(fēng)機(jī)的使用狀態(tài)不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),例如在高原地區(qū)使用,則空氣密度、含濕量會(huì)發(fā)生變化,鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是相同的,而所供空氣的質(zhì)量流量將減少,有可能導(dǎo)致供氧量不足。

因此,必須計(jì)算出能供應(yīng)相同質(zhì)量流量的容積流量,即換算流量qv2。在高原地區(qū)使用時(shí),環(huán)境大氣壓力也會(huì)發(fā)生變化,壓力比相應(yīng)升高,那么,羅茨鼓風(fēng)機(jī)的泄漏流量qvb則會(huì)增大,這將導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量減少,也可能造成供氧量不足。

因此,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮使用條件發(fā)生變化時(shí)各種因素的影響,以保證風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的實(shí)際空氣流量能夠滿足使用要求,并需計(jì)算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2。

4、注意冬季和夏季的區(qū)別

鼓風(fēng)機(jī)選型應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)供氣流量的變化規(guī)律對(duì)于同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),在冬季和夏季,其容積流量是不會(huì)發(fā)生變化的,但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會(huì)發(fā)生變化,也就是說(shuō)供氧量會(huì)有所不同。

鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的,但因?yàn)榭諝饷芏?ρ)、含濕量(ds) 等發(fā)生了變化,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時(shí)增加、夏季溫度升高時(shí)降低。例如,某一污水處理廠,選用上述計(jì)算例題中的羅茨鼓風(fēng)機(jī),根據(jù)環(huán)境溫度變化,計(jì)算出鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際供氧量(FOR),其一年的變化規(guī)律在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,由于進(jìn)水量、水質(zhì)、水溫等參數(shù)的變化,系統(tǒng)需氧量(SOR)也會(huì)發(fā)生變化在夏季,水溫較高,曝氣池需氧量(SOR)增大,但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量(FOR)在減少,這是設(shè)計(jì)時(shí)考慮需氧量的最不利工況點(diǎn),此時(shí),供氧量、需氧量基本相當(dāng);在冬季,水溫降低,曝氣池需氧量(SOR)減少,但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量(FOR)增大,此時(shí),供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低,空氣密度增加,那么風(fēng)機(jī)所供給的干空氣的質(zhì)量流量較標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大幅度增加,從而引起供氧量增加,從運(yùn)行的實(shí)際測(cè)量情況來(lái)看,每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會(huì)高出1~3mg/L。

因此,在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中,需要針對(duì)這種變化對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整,使鼓風(fēng)機(jī)的充氧能力與實(shí)際運(yùn)行中的需氧量相適應(yīng)。對(duì)于羅茨鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō),使用變頻器,通過(guò)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整供風(fēng)量是很經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。結(jié)論同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)在不同的使用條件下,其性能的變化非常大,所以必須通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算進(jìn)行選型,否則有可能導(dǎo)致生化系統(tǒng)的供氧不足;另外,在冬季和夏季由于空氣密度發(fā)生了變化,鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)氧氣的質(zhì)量流量變化很大,冬季供氧量大大超過(guò)了需氧量,所以,應(yīng)采取變頻調(diào)速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。