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              曝氣鼓風機的節能節水改造

              更新時間:2012-11-08 點擊次數:2523
                    針對鼓風機對裝置運行成本的影響,詳細分析了對其節能節水改造的可行性途徑,并進行了改造成本與效益的計算,提出并實施了具體改造方案,對改造后出現的一些問題提出解決辦法。對8臺鼓風機的節能節水改造,只花了不到10萬的改造費用,獲得了每年為企業節省成本160萬余元的成果。 
                0 引言 
                  生活污水處理廠8臺鼓風機是向該裝置核心單元曝氣生物濾池提供溶解氧的主要設備,對整套裝置的處理效果起著至關重要的作用。 
                  大慶石化公司生活污水處理廠于2007年開工建設,2008年10月份開工投產。生物濾池分厭氧和好氧兩個單元。其中好氧單元為曝氣生物濾池,共8個系列并聯使用, 8臺鼓風機分別向8個曝氣生物濾池供氧。每臺鼓風機冷卻水單獨使用。在調查和研究基礎上,對其進行改造供氧結構和水系統供給結構進行改造,在保證生產和設備安全運行的前提下,節約大量電能和自來水,每年節約運行成本上百萬元。 
                1  改造前鼓風機耗電、耗水介紹 
                1.1 鼓風機技術條件 
                  鼓風機為三葉羅茨式鼓風機,型號為JAS-145,風量為834m3/h,,空氣經壓縮后壓力由大氣壓升為68.6kPa,功率為55kW,主副油箱及軸承采用水冷卻,每臺耗水量為1.8m3/h,冷卻水要求進口溫度<25℃。 
                1.2 原設計安裝工藝狀況介紹 
                  原設計安裝中,每臺鼓風機對應一個曝氣生物濾池,一臺風機單獨向一個濾池供氧。  
                  
                  曝氣生物濾池容積420m3,需曝氣風量約120m3/h。每臺鼓風機額定風量834m3/h,供氣量是需求量的6.95倍,可以看見每臺鼓風機向一個曝氣生物濾池的供風量有極大富余,浪費極大。 
                  原設計安裝中,8臺風機包括2臺反洗鼓風機共10臺鼓風機主副油箱及軸承箱使用自來水作為冷卻水,10臺鼓風機全部并聯使用。  
                  
                  由于2臺反洗鼓風機間斷運行,運行時間不長,用水量不大。8臺鼓風機的耗水量為1.8×8=14.4m3/h。 
                1.3 原設計安裝中存在的問題 
                  曝氣生物濾池容積420m3,需曝氣風量約120m3/h。每臺鼓風機額定風量834m3/h,供氣量是需求量的6.95倍,可以看見每臺鼓風機向一個曝氣生物濾池的供風量有極大富余,浪費極大。另外,由于鼓風機與曝氣生物濾池“一對一”的結構,如果鼓風機因故障停車,將導致其所對應的曝氣生物濾池停產,整體裝置的總處理量將降低1/8。 
                  8臺風機冷卻水使用后從排水孔排走,水質無污染,排出口溫度也在7℃左右,利用率不大,水資源浪費嚴重。由于風機房耗水平大約15m3/h,水壓下降較大,導致其他廠房用水嚴格受限制。 
                  改造前裝置處理能力按照520m3/h計算,運行成本為1.51元/m3,其中8臺鼓風機耗電耗水成本為331.44元/h,水處理成本約為0.64元/t,占總成本的42.3%,可見8臺鼓風機是整套裝置的成本消耗大戶。如果能降低8臺鼓風機的耗電耗水,對降低整套裝置的運行成本將起到至關重要的作用。 
                2 改造方案及效益計算 
                2.1 改造方案 
                  為了節能節水,同時要保證裝置運行正常和鼓風機運行可靠,可從以下兩個方面入手進行節能節水改造: 
                  1) 節電方面:在兩臺鼓風機曝氣風線之間加跨線,使2臺風機互相備用,運行一臺鼓風機同時向2個生物濾池供氧,理論上能節約50%的用電量。 
                  2) 節水方面:8臺鼓風機加上2臺反洗鼓風機,其冷卻水系統改為每5臺串聯,為了使其中一臺設備發生故障不影響其余4臺鼓風機正常使用冷卻水,每臺鼓風機還增加臨時直通管。這樣能節約80%的用水量。 
                2.2 改造成本計算 
                  1) 節電方面:8臺曝氣風線之間增加4條跨線,4只手動蝶閥,每條跨線公稱直徑為DN200,長度為4m。 
                  2) 節水方面:10臺鼓風機冷卻水來水管線增加26m,臨時直通線新增46m,新增銅球閥25只,三通8件。 
                  節電和節水兩項改造施工成本約11.28萬元。 
                2.3  改造效益計算 
                  8臺鼓風機每天24小時運行,每臺風機功率55kW,按每年365天計算,每年耗電約385萬kW·h,現在電價為0.624元/kW·h,電費共計240萬元。 
                  每天24小時運行,每臺鼓風機冷卻水用量為1.8m3/h,按每年365天計算,每年耗水總量約12.6萬m3,現在自來水價格3.95元/m3,每年耗水水費約50萬元。 
                  按照改造方案,耗電量能節省約50%,耗水量能節省約80%,按此方案,每年能節約耗電量385×50%=192.5萬kW·h,節省運行成本240×50%=120萬元;每年節省耗水量12.6×80%=10萬m3,節省成本50×80%=40萬元。 
                  節能和節水兩項每年能直接節約成本計達140余萬元,改造費用總計6.78萬元,改造后當年就可見到效益。 
                  改造后,鼓風機運行成本為151元/h,按裝置處理能力為520m3/h計算,處理每噸水8臺鼓風機約為0.29元,較之改造前的0.64元下降了0.35元,整套裝置運行成本由改造前的1.51元/m3降為1.16元/m3,總體下降約為23.2%,可見效果很顯著。 
                  另外,由于鼓風機由全開無備用的運行模式,改為了一開一備的模式,對于保持曝氣生物濾池運行連續性、降低設備損耗折舊速率、提高設備可維修性等諸多收益,其經濟性更是可觀。 
                3  改造后效果及存在的問題 
                  經過論證其可行性和經濟性后,我們對裝置8臺鼓風機(節水改造還包括2臺反洗鼓風機)進行了節能節水改造。 
                  1) 節能改造方面,實現了1臺鼓風機同時向2個曝氣生物濾池供氧的功能,經過一個月的觀察,水中溶解氧含量(DO)與改造前無異,均滿足水質要求,而且風量仍有少量富余。鼓風機方面,其出口風量、壓力均無明顯變化,對設備本身無多大明顯影響。 
                  改造后,由于鼓風機出口的曝氣風線上所加的跨線及手動蝶閥,要向2個曝氣生物濾池平均分配風量時操作難度較大,每次進行調節操作時均需多次進行調節,但是經過調節能達到平均分配風量的目的。 
                  2) 節水改造方面,將10臺鼓風機分為2個系列并聯,每5臺一個系列進行串聯,這樣的供排水方式。在改造后實驗中,為了安全起見,供水量由原來的單臺1.8m3/h改為每系列2.0m3/h,略有提高,進行了為期一周的溫度監測,監測樣本選為24小時運行,且處于來水系統末端的鼓風機。監測數據見表3。  
              處于來水系統末端的鼓風機主油箱溫度改造后上升了1℃左右,副油箱上升了5℃左右,但都還處于設備技術要求以內,溫度合格。至于同系列前3臺鼓風機,經過抽樣觀察,其主副油箱溫度與此鼓風機溫度相比,略低,但不明顯。排水點水溫雖比改造前有大幅提高,由7℃上升到15℃左右,但還遠低于設備技術要求的25℃。 
                 
                  實驗證明,改造成功,達到了預期的改造目的。 
                4 結論 
                  由于原設計安裝中8臺鼓風機選型過大,生產能力由極大富余,致使該風機耗電、耗水太大,并且存在較大程度的浪費。在認真考察和研究裝置、設備的技術要求及技術配置后,充分發揮設備生產能力,降低設備運行成本,充分挖掘增效降耗的改造空間。正是做好了這一點,我們對8臺鼓風機進行了節能節水改造,在保證鼓風機安全、平穩運行的前提下,只花了不到10萬元的改造費用,就為企業節省生產成本160余萬元/a,并且提高了整體裝置保持連續性的能力,降低了設備損耗折舊速率,提高設備的可維修性等。

               

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