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曝气鼓风机节能节水改造

孙永杰 陈 君 刘庆超 刘 凤 / 大庆石化公司    
摘要:针对曝气鼓风机对装置运行成本的影响,详细分析了对其节能节水改造的可行性途径,并进行了改造成本与效益的计算,提出并实施了具体改造方案,对改造后出现的一些问题提出解决办法。对8台曝气鼓风机的节能节水改造,只花了不到10万的改造费用,获得了每年为企业节省成本160万余元的成果。
关键词:曝气鼓风机;运行成本;节能;节水
中图分类号: TH44   文献标志码:B
Transformation of Energy-saving and Water-saving for Aeration Blower
Abstract: In view of the influence of aeration blower on the operation cost of system, this paper has introduced the feasible means of the transformation of energy-saving and water-saving for aeration blower in detail. The concrete transformation scheme is pointed out and implemented based on the calculation of transformation cost and benefits. And the solutions to some problems after transformation are also presented. The transformation cost is less than a hundred thousand on the energy-saving and water-saving of 8 aeration blowers, which has saved the cost more than 160 million per year for enterprise.
Key words: aeration blower; operation cost; energy-saving; water-saving
0 引言
  生活污水处理厂8台曝气鼓风机是向该装置核心单元曝气生物滤池提供溶解氧的主要设备,对整套装置的处理效果起着至关重要的作用。
  大庆石化公司生活污水处理厂于2007年开工建设,2008年10月份开工投产。生物滤池分厌氧和好氧两个单元。其中好氧单元为曝气生物滤池,共8个系列并联使用, 8台曝气鼓风机分别向8个曝气生物滤池供氧。每台风机冷却水单独使用。在调查和研究基础上,对其进行改造供氧结构和水系统供给结构进行改造,在保证生产和设备安全运行的前提下,节约大量电能和自来水,每年节约运行成本上百万元。
1  改造前曝气鼓风机耗电、耗水介绍
1.1 曝气鼓风机技术条件

  曝气风机为三叶罗茨式鼓风机,型号为JAS-145,风量为834m3/h,,空气经压缩后压力由大气压升为68.6kPa,功率为55kW,主副油箱及轴承采用水冷却,每台耗水量为1.8m3/h,冷却水要求进口温度<25℃。
1.2 原设计安装工艺状况介绍
  原设计安装中,每台曝气鼓风机对应一个曝气生物滤池,一台风机单独向一个滤池供氧,其工艺流程见图1。

  曝气生物滤池容积420m3,需曝气风量约120m3/h。每台曝气风机额定风量834m3/h,供气量是需求量的6.95倍,可以看见每台曝气风机向一个曝气生物滤池的供风量有极大富余,浪费极大。
  原设计安装中,8台风机包括2台反洗风机共10台罗茨风机主副油箱及轴承箱使用自来水作为冷却水,10台风机全部并联使用,其冷却水系统结构见图2。

  由于2台反洗鼓风机间断运行,运行时间不长,用水量不大。8台曝气鼓风机的耗水量为1.8×8=14.4m3/h。
1.3 原设计安装中存在的问题
  曝气生物滤池容积420m3,需曝气风量约120m3/h。每台曝气鼓风机额定风量834m3/h,供气量是需求量的6.95倍,可以看见每台曝气鼓风机向一个曝气生物滤池的供风量有极大富余,浪费极大。另外,由于曝气鼓风机与曝气生物滤池“一对一”的结构,如果曝气鼓风机因故障停车,将导致其所对应的曝气生物滤池停产,整体装置的总处理量将降低1/8。
  8台风机冷却水使用后从排水孔排走,水质无污染,排出口温度也在7℃左右,利用率不大,水资源浪费严重。由于风机房耗水平大约15m3/h,水压下降较大,导致其他厂房用水严格受限制。
  改造前装置处理能力按照520m3/h计算,运行成本为1.51元/m3,其中8台曝气鼓风机耗电耗水成本为331.44元/h,水处理成本约为0.64元/t,占总成本的42.3%,可见8台曝气鼓风机是整套装置的成本消耗大户。如果能降低8台曝气鼓风机的耗电耗水,对降低整套装置的运行成本将起到至关重要的作用。
2 改造方案及效益计算
2.1 改造方案

  为了节能节水,同时要保证装置运行正常和曝气鼓风机运行可靠,可从以下两个方面入手进行节能节水改造:
  1) 节电方面:在两台曝气鼓风机曝气风线之间加跨线,使2台风机互相备用,运行一台风机同时向2个生物滤池供氧,理论上能节约50%的用电量。改造结构见图3。

  2) 节水方面:8台曝气鼓风机加上2台反洗鼓风机,其冷却水系统改为每5台串联,为了使其中一台设备发生故障不影响其余4台鼓风机正常使用冷却水,每台鼓风机还增加临时直通管。这样能节约80%的用水量。冷却水系统改造方案见图4。

2.2 改造成本计算
  1) 节电方面:8台曝气风线之间增加4条跨线,4只手动蝶阀,每条跨线公称直径为DN200,长度为4m,材料费及施工费见表1。

  2) 节水方面:10台鼓风机冷却水来水管线增加26m,临时直通线新增46m,新增铜球阀25只,三通8件,具体材料费及施工费见表2

  节电和节水两项改造施工成本约11.28万元。
2.3  改造效益计算
  8台曝气鼓风机每天24小时运行,每台风机功率55kW,按每年365天计算,每年耗电约385万kW·h,现在电价为0.624元/kW·h,电费共计240万元。
  每天24小时运行,每台风机冷却水用量为1.8m3/h,按每年365天计算,每年耗水总量约12.6万m3,现在自来水价格3.95元/m3,每年耗水水费约50万元。
  按照改造方案,耗电量能节省约50%,耗水量能节省约80%,按此方案,每年能节约耗电量385×50%=192.5万kW·h,节省运行成本240×50%=120万元;每年节省耗水量12.6×80%=10万m3,节省成本50×80%=40万元。
  节能和节水两项每年能直接节约成本计达140余万元,改造费用总计6.78万元,改造后当年就可见到效益。
  改造后,曝气鼓风机运行成本为151元/h,按装置处理能力为520m3/h计算,处理每吨水8台曝气风机约为0.29元,较之改造前的0.64元下降了0.35元,整套装置运行成本由改造前的1.51元/m3降为1.16元/m3,总体下降约为23.2%,可见效果很显著。
  另外,由于曝气鼓风机由全开无备用的运行模式,改为了一开一备的模式,对于保持曝气生物滤池运行连续性、降低设备损耗折旧速率、提高设备可维修性等诸多收益,其经济性更是可观。
3  改造后效果及存在的问题
  经过论证其可行性和经济性后,我们对装置8台曝气鼓风机(节水改造还包括2台反洗鼓风机)进行了节能节水改造。
  1) 节能改造方面,实现了1台曝气鼓风机同时向2个曝气生物滤池供氧的功能,经过一个月的观察,水中溶解氧含量(DO)与改造前无异,均满足水质要求,而且风量仍有少量富余。曝气鼓风机方面,其出口风量、压力均无明显变化,对设备本身无多大明显影响。
  改造后,由于曝气鼓风机出口的曝气风线上所加的跨线及手动蝶阀,要向2个曝气生物滤池平均分配风量时操作难度较大,每次进行调节操作时均需多次进行调节,但是经过调节能达到平均分配风量的目的。
  2) 节水改造方面,将10台鼓风机分为2个系列并联,每5台一个系列进行串联,这样的供排水方式。在改造后实验中,为了安全起见,供水量由原来的单台1.8m3/h改为每系列2.0m3/h,略有提高,进行了为期一周的温度监测,监测样本选为24小时运行,且处于来水系统末端的鼓风机。监测数据见表3。

  从表3可以看出,处于来水系统末端的鼓风机主油箱温度改造后上升了1℃左右,副油箱上升了5℃左右,但都还处于设备技术要求以内,温度合格。至于同系列前3台鼓风机,经过抽样观察,其主副油箱温度与此风机温度相比,略低,但不明显。排水点水温虽比改造前有大幅提高,由7℃上升到15℃左右,但还远低于设备技术要求的25℃。

  实验证明,改造成功,达到了预期的改造目的。
4 结论
  由于原设计安装中8台曝气鼓风机选型过大,生产能力由极大富余,致使该风机耗电、耗水太大,并且存在较大程度的浪费。在认真考察和研究装置、设备的技术要求及技术配置后,充分发挥设备生产能力,降低设备运行成本,充分挖掘增效降耗的改造空间。正是做好了这一点,我们对8台曝气鼓风机进行了节能节水改造,在保证曝气鼓风机安全、平稳运行的前提下,只花了不到10万元的改造费用,就为企业节省生产成本160余万元/a,并且提高了整体装置保持连续性的能力,降低了设备损耗折旧速率,提高设备的可维修性等。

参 考 文 献

[1] 郑俊,吴浩汀.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用[M].北京:中国石化出版社,1998.
[2] 苏春模.罗茨鼓风机及其使用[M].长沙:中南工业大学出版社,1999.

 

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  评论人:lkevpkj   打分:85 分  发表时间:2015-8-24 17:39:51
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