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曝气鼓风机的节能节水改造

更新时间:2012-11-08 点击次数:2858
      针对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。 
  0 引言 
    生活污水处理厂8台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台鼓风机分别向8个曝气生物滤池供氧。每台鼓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  改造前鼓风机耗电、耗水介绍 
  1.1 鼓风机技术条件 
    鼓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。  
    
    曝气生物滤池容积420m3,需曝气风量约120m3/h。每台鼓风机额定风量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。 
    原设计安装中,8台风机包括2台反洗鼓风机共10台鼓风机主副油箱及轴承箱使用自来水作为冷却水,10台鼓风机全部并联使用。  
    
    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,由于鼓风机与曝气生物滤池“一对一”的结构,如果鼓风机因故障停车,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台鼓风机是整套装置的成本消耗大户。如果能降低8台鼓风机的耗电耗水,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,运行一台鼓风机同时向2个生物滤池供氧,理论上能节约50%的用电量。 
    2) 节水方面:8台鼓风机加上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。 
  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。 
    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。 
    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,每台鼓风机冷却水用量为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,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台鼓风机约为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。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。  
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鼓风机温度相比,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台鼓风机进行了节能节水改造,在保证鼓风机安全、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。

 

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