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同时对气流进口的速度有一定的节流作用

来源:幸运农场日期:2018/05/27 浏览:

  随着城市的高速发展,城市工业的技术得到显著的提升。在城市污水处理工艺中,大多数采用活性污泥法,因其效率高、费用少、经验成熟等特点。

  在使用中,污水的水质、水量及环境等因素是变化着的,曝气系统根据曝气池溶解氧含量的变化及时调节供气量,以保证处理效果,并不致浪费能源。因此,我们要高度重视鼓风机的调控方式的选择。

  罗茨风机是目前应用最广泛的风机,是风机节能的主要对象。目前风机运行中存在的主要问题是能源浪费严重。根据国家有关部门统计,风机与泵的用电量占全国用电总量的40%左右。造成风机能耗大的主要原因是由于运行中的风机大量采用档板、阀门等调节方式。这种方式虽简便易行,但在调节过程中将产生大量的能量损耗。因此,在污水处理工程中需经常调节风量的鼓风机,应选择合适的调节方式,以降低能耗。

  罗茨风机的工作原理是:叶轮每转动一次由两个叶轮进行三次吸气、排气。叶轮端面与风机前后端盖之间及风机叶轮之间要始终保持微小的间隙,在同步齿轮的带动下风从风机进风口沿着壳体内壁输送到排出的一侧。风机内腔无需润滑油、运行平稳、性能稳定。

  随着科技的不断发展,交流电机调速技术被广泛采用。通过新一代全控型电子元件,用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制,可以大幅度减少以往机械方式调控流量造成的能量损耗。

  变频调节的节能原理:图2中曲线表示调速时的压力-流量曲线表示节流调节时管路阻力特性曲线表示恒速时功率-流量曲线,设A点为风机最大工况点。当风量需从Q1减少到Q2时,如果采用节流调节法,工况点由A到B,风压增加到H2,由图中可看出轴功率P2下降,但减少的不太多。如果采用变频调节方式,风机工况点由A到C,可见在满足同样风量Q2 情况下,风压H3将大幅度下降,功率P3随着显著减少。节省的功率损耗△P=△HQ2与图中面积BH2H3C成正比。 以上可知,变频调节是一种高效的调节方式。鼓风机采用变频调节,不会产生附加压力损失,节能效果显著,调节风量范围0%~100%,适合调节范围宽,且经常处于低负荷下运行的场合。但是,当风机转速下降,风量减小时,风压将发生很大变化,由风机比例定律:

  可知,当其转速降低到原额定转速的一半时,对应工况点的流量、压力、轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8,这就是变频调节方式可以大幅度节电的原因。 根据变频调节这一特性,对于在污水处理工艺中,曝气池始终保持5 m正常液位(见图1),要求鼓风机在出口压力恒定的条件下,进行大范围的流量调节,当调节深度较大时,将会使风压下降过大,不能满足工艺要求。当调节深度较小时,则显示不出其节能的优势,反而使装置复杂,一次性投资增高。因此,对本工程的曝气池需保持5m液位的工况条件下,采用变频调节方式显然是不合适的。

  进口导叶调节装置即在鼓风机吸风入口附近装设一组可调节转角的导叶-进口导叶,其作用是使气流在进入叶轮之前发生旋转,造成扭曲速度。导叶可绕自身轴转动,叶片每转动一个角度就意味着变换一个导叶安装角,使进入风机叶轮的气流方向相应改变。进口导叶调节风量原理是:当导叶安装角θ=0°时,导叶对进口气流基本上无作用,气流将以径向流入叶轮叶片。当θ>0°时,进口导叶将使气流进口的绝对速度沿圆周速度方向偏转θ角,同时对气流进口的速度有一定的节流作用,这种预旋和节流作用将导致风机性能曲线下降,从而使运行工况点变化,实现风机流量调节。进口导叶调节的节能原理通过图3说明。

  图3 进口导叶调节时风机性能曲线为节流调节时功率-流量曲线为进口导叶调节时的功率-流量曲线。当进口导叶安装角由θ1=0°增大为θ2或θ3时,运行工况点由M1移至M2或M3;流量由Q1减小至Q2或Q3;轴功率由P′1减少至P′2或P′3。图中用剖面线表示的面积为进口导叶比节流调节节省的功率。

  不同调控方式时风量和轴功率的关系。尽管变频调节的罗茨鼓风机调节范围很广,在节能上有显著效果,调节范围仅为80%-100%,在相对流量变化不大时,变频与导叶两种调节方式消耗功率差别并不大,因此采用变频调节方式,其节能特长显示不出来,这就失去了选择它的意义。而选择导叶调节方式的鼓风机,在保持出口压力恒定条件下可以较大范围调节风量50%-100%,以保证污水中溶解氧含量稳定,相对地节省了能源。所以应选择导叶调节方式的高速离心风机,作为本工程的设备选型。同时,为了更好地体现出节能效果,对于大功率的罗茨风机,还应注意配套电机的选择,有助于降低能耗。

  鼓风机调控方式的选择,不仅考虑节能,而且满足曝气工艺对风量、风压要求前提下,从流量变化范围、风机功率大小、调节装置的技术复杂程度、可靠性及投资等方面综合考虑,进行技术经济分析,作出合理的选择。

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