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關鍵詞:節能降耗;機泵選擇;運行調節
對于自來水廠來說,整個水廠的能源消耗中有一大部分是電力消耗,而在整個電力消耗中,通常有50%以上的用電量是被機泵設備消耗了,而其它一些輔助的設備如排泥機、風機等耗電量所占比例僅約為2%~5%。因此要想降低自來水廠的能源消耗就要重點降低機泵設備的能耗,做好機泵設備的節能降耗措施。對自來水廠的機泵設備采取節能降耗措施可以有效地減少自來水廠的資源浪費,提高了資源的利用效率,降低了企業的能耗成本,同時對于我國建設資源節約型社會有一定的推動作用。因此做好自來水廠機泵設備的節能降耗有著重要的現實意義。
1機泵設備效率下降、能耗增多的原因
機泵設備在社會生產的各個領域都有廣泛的應用,城市中它主要用于供水、污水系統以及化工等領域,在使用的過程中,可以將電能轉變為機械能再轉變為液體的動能,從而實現液體的輸送[1]。①自來水廠的機泵設備在長期的使用過程中會受到水和水中一些物質的腐蝕而出現銹蝕的情況。較嚴重的銹蝕會使得泵輪與泵殼的表面不再平滑,而出現凹凸,從而導致摩擦系數的增大,導致機泵的耗電量增大,設備的效率降低。具體分析即設備在水流長期的沖刷之下,流道的內壁和葉輪的過水面會因為腐蝕而變得越來越粗糙,內流道的阻力增大,使得設備的效率降低,能耗增大。②在機泵設備運行的過程中,葉片背水面會產生負壓,導致氣穴和蜂窩表面的出現,這樣在電化學腐蝕的情況下,葉輪的表面會產生汽蝕,使得設備的能耗較之前增加許多。③自來水廠的機泵設備除了受到水流的沖刷而產生的腐蝕外還會受到一些藥劑的腐蝕,比如在水處理的過程中會根據水質的情況來投加一些藥物,使水質得到改善,滿足自來水廠生產水的需要。而藥劑的投加會使得泵殼內積垢,積垢增多到一定程度會使得泵殼的壁厚度明顯增加,導致設備的水力效率降低[2]。④機泵設備的加工工藝也會對設備的能耗有較大的影響,粗糙的水泵產品會使得設備的能耗較高,影響了泵體的容積和流體流速,增加了機械磨損等,也會降低水泵的性能,造成運行效率不佳,能耗增加。
2水泵效率的提高
2.1水泵的選擇
自來水廠在選擇機泵設備的時候應當注意水泵的電動機應選擇高效能電機,水泵功率的大小也要與使用要求相匹配,在有條件的情況下可選擇增加變頻調速控制器。目前城市中的自來水廠所使用的機泵設備大部分是離心泵,該類型的水泵在工作的過程中是通過葉輪高速轉動而產生離心力,從而將內流道中的水壓入蝸殼里再被甩出,而與此同時葉輪口會形成一段真空,水池水在大氣壓的作用下直接進入水泵,如此反復進行下去水不斷地被向上推壓實現液體的抽送。從離心泵工作的過程來看,如果保持葉輪片以及泵殼的表面光滑,可減少表面摩擦力,使得水流的流動更加順暢,有效地提高機泵的運行效率。而一些結構設計有瑕疵,工藝粗糙的機泵會使得運行的效率大大降低。因此自來水廠要想實現機泵的節能降耗,要選用一些葉輪和泵殼構造較好的設備,這樣才能有效地保障機泵設備高效、長期的使用,在提高了設備運行效率的同時也為企業降低了能耗[3]。
2.2水泵的安裝質量
對于自來水廠來說,水泵是廠內工藝運行的重要組成部分,自來水廠的機泵通常是全天不間斷運行,因此設備的損耗較大,設備很容易達到大修的周期,這就導致設備會比較頻繁地進行裝卸。在對機泵設備進行安裝的過程中如果安裝不到位容易使得設備的安裝不穩定、不固定,導致運行的時候設備會有較強烈的振動,這就會使機泵的損耗加快,且較易出現堵、漏、跑的情況,對于設備的運行效率產生不利的影響并導致能耗的增加。因此要想使機泵設備的運行效率有保障,就要對水泵的安裝重視,提高安裝的質量。
2.3水泵的維修
在機泵設備使用的過程中,機泵要按規范進行保養,按時更換機油和軸承等易損件。操作人員要及時巡檢設備,掌握機泵的運行狀態,發現異常問題的設備要及時停用維修[4]。這樣才能使得水泵處在一個比較好的運行狀態下,提高水泵的運行效率。有時機泵所出現的并不是很大的問題,比如加一些油就可以使得軸承更好更順利地進行工作,因此要及時地對軸承內的油進行檢查,判斷是否需要進行補充,并檢測油質的情況,當油質情況不理想時要進行更換,這些小問題的及時發現和解決能夠有效避免其發展成為大問題,導致設備產生機械損失。另外,當密封環的間隙寬度超過一定的標準值時也會使機泵設備的運行效率降低,因此在對設備進行檢修的時候要對此問題加以重視。
3機泵設備節能降耗措施
3.1使用變頻控制,提高機泵節能降耗的控制水平
為了更好地控制機泵的能耗,可以在電氣控制方式上進行改進。傳統的控制方法是將閥門關閉,這樣就可以降低機泵設備的輸出,減少了功耗,現在隨著技術的不斷發展,變頻調速的節能控制技術應用越來越廣泛,采用變頻控制能夠實現穩定的供水壓力,使得機泵的性能更加地智能和科學。變頻調速能夠有效地控制機泵的能耗問題。但變頻器本身存在電能損耗的缺點,同時電氣控制部分成本較高,一旦出現問題,進行維修時的費用以及對技術的要求也高,因此自來水廠應當根據自己的實際情況和需求來選用變頻調速器。
3.2合理調度,找出水泵的高效區,優化機組運行
為了實現自來水廠各機泵組設備的性能優化組合,要對機泵設備單獨運行時的性能進行測定,對其進行分析,判斷其性能以及功效的特點和不同,從而才可以有效地根據機泵的性能來科學的調度使用機泵,實現設備組合的優化。比如可以將運行效率較低的機泵用于水量和壓力的調節,不將其作為主機使用,而選用高效區間更廣,適用于偏低揚程大流量運行效率高的機泵作為主機[5]。另外,有些機泵的高效區范圍較窄,但其適用于偏高揚程,在此種條件下工作性能優良,因此可以用在自來水廠白天高峰供水時段。由此可見,根據不同機泵的性能特點對其進行合理調度使用可以有效地優化整個機組的運行效率,使得能源的消耗得到降低,同時將各機泵的優點發揚,可有效延長其使用的期限。
3.3采取葉輪切削方法,對葉輪進行切割改造
目前一些自來水廠的機泵通常存在配置不合理的問題,主要是機泵的揚程偏高,機泵的特性曲線不吻合,這就使得機泵的運行效率受到影響。在現有的情況下可以通過機械方式解決此類問題。最簡單的方法就是對葉輪進行切割,對現有的機泵進行改造。在對葉輪進行切割之前,要根據設備運行的具體參數來計算切割量,在葉輪經過切割后可使電流降低,能夠有效地節約機泵的能耗。而且葉輪外徑的變化也會導致機泵特性曲線的變化,使機泵運行時可以達到自來水廠實際需要的高效區間,達到節能的效果。
3.4采用高分子噴涂材料
機泵在使用的過程中會受到腐蝕而使得葉輪表面與機泵摩擦阻力增大,使機泵的工作效率降低。因此采用高分子噴涂材料可以使這個問題得以解決。高分子材料的噴涂可使葉輪的表面形成光滑的保護層,降低了運行過程中與水流的摩擦阻力,減少了能耗。且通常來說高分子材料具有較強的耐腐蝕性,可使機泵的使用效率提高。
4結語
自來水廠在城市生活中扮演著重要的角色,由于其用電量較大,能源消耗大,因此對自來水廠進行節能降耗十分有必要。機泵的能耗占到自來水廠能耗的絕大部分,對其采取節能降耗的措施可以有效降低自來水廠的能耗。
作者:張海濤 單位:深圳市水務( 集團) 有限公司
參考文獻:
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[2]唐紅霞.基于自來水廠機泵設備節能降耗的措施的探討[J].江西建材,2015(1):288-289.
關鍵詞:污水處理廠節能降耗
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
1 背景
貴陽新莊污水處理廠工程是貴陽市水污染治理和環境保護重點工程建設項目,是貴州省重點工程建設項目,是利用日本政府貸款同時也是國債建設項目。該項目已納入國家“十一五”期間城考指標。新莊污水處理廠位于貴州省貴陽市烏當新添寨片區中部烏當大橋旁,緊靠南明河,廠區占地250余畝,設計總規模為42萬m³/d,分兩期建成,一期規模為25萬m³/d(2009年12月底建成),二期規模為17 m³/d。該廠的服務范圍包括全中心城區、新添寨片區中南部、龍洞堡片區和二戈寨片區北部,服務人口近期108.39萬人,遠期142.94萬人。污水經A2/0工藝系統處理后可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級B類標準,排入南明河。
新莊污水處理廠的建成投產基本解決貴陽市中心城區及烏當片區生活污水污染南明河的問題,是實現南明河水變清的一大重要舉措;同時,新莊污水處理廠的運行每年將產生化學需氧量1.3萬噸和氨氮1.01萬噸的減排效益。因此,新莊污水處理廠對進一步改善貴陽城市水環境、提高城市居民生活質量具有重大意義,也是貴陽市建設生態文明城市邁出的實質性一步。近十年來,由于能源緊張,隨著節能工作的深入開展,節能降耗工作的急迫性和重要性逐漸深入人心。因此,從污水處理廠的各個環節降低消耗、減少損失、合理有效地利用能源,實現污水處理廠降低成本、增加效益最大化是新莊污水處理廠的一大重要目標。
2 污水處理廠的能耗分析
污水廠日常運行中主要費用為能耗、人力資源費用以及設備維護維修費;根據我國學者的研究結論,在活性污泥處理系統中,其中能耗成本占污水廠運營維護成本的30~80%。在不同的污水處理廠的運行中,實際能耗還與污水廠規模、進水水質特征、處理程度、處理工藝及運行模式等因素有關。根據新莊污水處理廠近三年的實際運行情況,污水處理廠的能耗主要產生在水泵的運行、生化處理設備以及污泥處理這幾個環節:
水泵的運行
該廠的水泵設施主要有初次污水提升泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、內回流泵及污泥提升泵。污水、污泥提升泵能耗約占全廠總能耗的10%~20%,其運行的好壞直接關系到廠里能否正常運行以及生產成本的高低。
生化系統
生化系統能耗約占全廠的40%~60%,其中比重最大的為曝氣設備。為了保證生物反應池內溶解氧(DO)濃度,生物反應池常常會曝氣過度,而過度曝氣直接導致了能耗的浪費,同時會使污泥的沉降性能變差。由圖1可以看出,曝氣池中的DO濃度從2mg/L升高至5mg/L,所消耗的能量幾乎增加了一倍。
圖1. 混合液DO濃度與能耗的關系
污泥處理系統
污泥處理系統能耗約占全廠的15%~40%,合理控制脫水設備,可以在降低電耗的同時也可以降低原材料的損耗。
隨著人口的日益增長和污染物去除標準的不斷提高,用于污水處理的總用電量還將繼續增加。
3 節能降耗技術與途徑
據國內外多家污水處理廠多年的運行經驗,最直接最有效的節約成本方法就是節能降耗,而有效的節能降耗途徑與技術主要有如下幾點:
建立能耗信息系統并評估審核能量利用
污水廠建立一個能耗信息系統(Energy Information Systerm,EIS),一方面,能通過在線傳感器實時準確獲取對處理工藝流程中各處理單元的耗能項目,包括各種設備和建筑物的開關、功率、運行狀態等信息,并將這些信息自動分類記錄、儲存在EIS系統中,從而建立各個耗能單元的能耗信息數據庫,以計算污水廠的能量效率;另一方面,根據與同類設備或其它廠的處理單元的能耗數據比較,可以快速發現是否存在高耗低效的運行環節,若存在,再對這些環節進行詳細的核查分析,因此,能耗信息系統(EIS)能快捷地為污水廠的節能優化運行提供可靠的依據。例如,在美國華盛頓州的Blue Plain污水處理廠,已將各個能耗單元的用電情況、需求以及運行成本等數據集成在EIS里,摒棄了傳統的電子表格統計法,讓管理人員實時方便地掌握和調整設備運行。采用能量評估程序對能量使用情況進行審核,確定設備升級改造或者更換的最佳時機,可用于輔助管理污水廠的設備維護。
升級改造設備
提升泵系統要想節能降耗,需要盡量消除外部的干擾,定期清理泵坑的淤泥和浮渣顯得格外重要。另外需要清楚提升泵的額定工況和實際情況,如達不到理想狀態需要作相應的技術調整,如泵的揚程相差過大,則可以用高比轉數葉輪代替原有葉輪,使其達到理想化狀態。對水泵的運行而言,可以采取如下措施來改善水泵效率: a)泵運行時盡量保持在高效區間內(首先必須清楚該廠水泵的額定工況和實際情況,如達不到理想狀態需作相應的調整,如應控制兩臺泵運行在額定流量90%,而不是三臺泵運行在額定流量的60%); b)調節水位控制器,使水泵運行的啟閉次數盡量減少,使出水水流穩定; c)利用電容補償(大型水泵)來改善功率因子; d)如果水泵一直在低效區低負荷下運行,可以減小葉輪的尺寸; e)對于定速水泵,當流量變化范圍較大時,采用變頻調速設備。某些工程實際運行數據表明,使用變頻調速設備可使水泵平均轉速比工頻轉速降低20%以上,綜合節能效率可達20%~40%。由此可見,采用變頻調速設備使水泵運行耗電量大大降低,節能效果十分顯著。
合理曝氣,控制系統參數
生化系統是節能降耗的大頭,其合理的曝氣將會有效地實現節能降耗。一方面,合理選擇曝氣方式以及曝氣設備顯得尤為重要。有學者對幾種常見擴散曝氣器的能耗作了研究比較,見圖2所示,可看出不同的曝氣設備曝氣和氧傳遞效率不同,所需要的電能也會不同。有些污水廠在設計時根據反應池的尺寸來布置和安裝曝氣器;還有些污水廠采用將原有的粗孔曝氣器更換為微孔曝氣器,這樣也能大大提高用電效率,節約能源。
圖2. 幾種常見擴散曝氣器的能耗比較
另一方面,生物反應池內DO濃度越高,則濃度梯度越小,氧擴散速率越慢,有效的節能方法是根據降解污水中有機物和硝化所需的最低需氧量進行供氧曝氣,并維持穩定的DO濃度。實際運行中,進水有機負荷具有不穩定性,一般下午和傍晚的需氧量要比夜間和早晨的需氧量大,要維持穩定的DO濃度所需的鼓風量也要實時調整。因此,合理地選擇設備并嚴格控制污水廠處理工藝系統的運行參數,能有效地實現污水處理廠的節能降耗目的。
其他方面節能降耗
污水廠的能耗涉及到運行、設備、行政、綠化等方面,抓好每個方面每個環節,如辦公室設備(打印機、電腦、照明等)合理使用、綠化用水盡量使用回用水,重復利用部分耗材等方法,也可以節約能源,大大降低污水處理廠的成本。
關鍵詞:城市建設;污水處理廠;節能降耗;節能規范管理機制;污染物排放 文獻標識碼:A
中圖分類號:X73 文章編號:1009-2374(2016)10-0086-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.10.042
近階段,我國在城市區域相繼開設了城市污水處理工廠,對適當地降低污染物總體排放數量,維持生態、人文環境協調狀態,特別是水環境質量改善,產生較大的支撐引導貢獻。但是該類系統能耗龐大且運行期間的經費十分高昂,特別是在西北區域,不管是經濟、氣候條件,還是污水處理工藝的能耗水平,都存在較大的差異結果,使得相關污水處理廠由于經費問題限制,而無法系統化布置運行。我國長期以來新建的城市污水處理廠達到500多座,當中占據25%以上為A2/O工藝類別,而采用氯化溝工藝的則達到30%左右,證明A2/O與氧化溝工藝在我國新建城市污水處理廠內部指導意義非凡,針對當中能耗構成、損失原委,以及節能控制措施,加以科學論證,絕對是非常必要的。
1 現階段我國城市污水處理廠核心工藝研究
截至今日,我國不同城市污水處理效率急劇降低,有關環境污染治理工作壓力倍增,尤其是在現行處理技術大量資金投入困境的深入影響,使得有關能耗降低、生態綜合型污水處理技術的開發應用工作,勢在必行。需要加以強調的是,此時污水處理成本費用始終是一類不可抗拒的產業限制隱患,想要順利貫徹此類改革指標,就不得不利用最為經濟、最為人性化的服務模式,加以污水整治,這便不可避免涉及到一個污水能耗與功效的問題。下面就花橋污水處理廠的整個污水處理的流程進行能耗分析,提出污水處理廠的節能措施,以供
參考。
具體以A2/O工藝為例,其能耗產生流程包括格柵機、提升泵、沉砂池曝氣、A2/O的O段曝氣、A1段污泥回流、A2段混合液回流、污泥提升等。相比之下,氧化溝工藝流程,則凸顯出氧化溝曝氣及污泥回流、提升和脫水等差異跡象。透過宏觀層面界定,污水處理環節中消耗的能源包括電能、燃料、藥劑等,當中電能消耗比例占據90%以上。截至至今,我國城市污水處理廠電能消耗的平均水平為0.29kWh?m-3,而能耗維持在0.440kWh?m-3的污水處理廠則達到83%,和西方國家相比有很大差距。如污水消毒、污泥消化和焚燒等耗能環節,在我國城市污水處理過程中普及范圍有限,我國單位年限內污水處理實際消耗的電能總數,已經達到100×108kWh,如若將其降低2成以上,最終節約的電能總數大約為20×108kWh,所以說,我國污水處理廠今后節能降耗產業的發展前景,還是大有可為的。
2 目前我國污水處理廠能耗結構驗證解析
筆者主要聯合污水處理廠內不同設備運行功率,加以統計論證,發現污水提升和曝氣系統在處理單位水量過程中,耗電數量分別為0.31kWh/m3、0.37kWh/m3。而在污水提升、生物處理體系的供氧、污泥處理系統以及A2/O工藝控制下的電耗比例分別為27.8%、54.3%、12.1%,在氧化溝工藝內部的電耗比例為24.7%、55.8%、15.9%。
2.1 污水提升系統方面
其主張將粗格柵后的原水提升到高位配水井之上,借此迎合后續單元自流進水需求,因此,水井高度和泵機運行效率提升結果,對于系統實際能耗將產生直接性影響。A2/O和氧化溝工藝的污水提升系統,當中產生電耗分別占據總體電耗的27、8%和24.7%,當中提升泵房都會提前安設5臺相同型號的水泵,技術人員在選型過程中,主要依靠最大流量、揚程和保險系數的乘機加以確認,進一步令富裕流量、實際功率、揚程數據等全面增加。結果,大多數情況下污水處理廠內部進水流量,不會是最大流量,使得水泵在較長一段時間內維持在低效范疇之內,長此以往,必然會令處理廠整體投資和能耗同步偏高。
2.2 曝氣系統方面
設置該類系統的初衷在于使微生物處于一類妥善的溶解氧濃度環境之中,使得其必要的生理活動得以正常運行,通常條件下,實驗環境下的溶解氧濃度為人為地控制在2.3~3.8mg/L。經過實驗人員反復對比校驗得出結論,氧化溝技術所需的氧濃度需維持在2.5~2.8mg/L之間,而A2/O手法所處氧濃度環境則明顯超過了預設指標4mg/L范疇。如此,關于不同類型有機物快速分解反應都會接連滋生,令微生物所需的營養成分瀕臨潰散危機,污泥實際老化速率就更加難以抵制,其間衍生的能源消耗和成本投入數量問題,在一時之間也都將難以系統化應對。
需要額外加以強調的是,格柵的工作原理就是配合獨特器具進行污水內部大粒的雜質吸納,但是后期污水排放數量日漸增大,一旦面對柵欄阻擋,就會造成較大規模的水頭損失問題,因此需要技術人員額外添加水泵設施,借此大幅度改善污水產生的動力勢能條件。與此同時,格柵內部機械粉碎工序流程,也都消耗許多能源,如今已經成功躍居該類結構的主體能耗環節,加上沉砂池在處理污水內部砂粒和懸浮物期間,需要在后續處理環節滋生更多的能耗結果,這些問題都需要現場工作人員予以重視,并且聯合最新技術控制理念和自身實踐經驗予以協調控制。
3 日后我國污水處理廠全新的節能降耗途徑延展
針對污水處理廠運行質量加以協調控制的重點,在于同步降低相關工藝運行期間的能耗數量,之后結合實際狀況建立起特殊能源、藥劑消耗成本的科學控制體系,使不同消耗結果維持在最小范疇之內,為企業可持續發
展提供支持動力。至于后續的調試策略內容主要有:
3.1 提升泵節能控制
這是污水處理廠動力消耗的核心組成單元,針對其加以調試改造的流程表現為:第一,精確化計算水頭損失,從中確認水泵具體揚程;第二,科學搭配定速和變速泵,借此有機適應流量變化規則,污水廠進水量經常會隨著時間、季節產生波動,如若以現階段最大應用流量作為選泵依據,水泵全速運轉時間會達到10%,在無法高效運轉環節中,產生嚴峻的能量浪費危機。
3.2 曝氣系統的節能改造
歸結來講,設計人員選擇風機時往往要在計算需氣量基礎上加上一個足夠大的安全系數,過量供氧以滿足最大負荷時的需要,從而造成曝氣量與實際需氣量相差過大,使得曝氣單元能耗較高。借鑒國外的經驗合理的方法是對溶解氧進行在線檢測,及時反饋給供氧系統及設備以同步調整,將曝氣系統設計為定速加變速相結合的組合方式:首先,定速設備按平均供氧量選擇,定速運轉以滿足基本需氧量;其次,調速設備變速運轉以適應需氧量的變化;最后,需氧量波動較大時通過增減運轉臺數作為補充。
另外,污泥處理系統運作環節中消耗的能源數量,往往和脫水機實際規格條件關系縝密,大多數狀況下,現場工作人員為了令污泥具體脫水質量全面提升,都會本能地額外添加較多數量的絮凝劑,保證在后續環節中精準提煉認證污泥產量和當下含水量,使得脫水機性能和數量得到正確的選取認證。為了順利貫徹此類指標,就是督促技術人員頻繁展開相關實驗活動,借助最新技術設施檢驗確認絮凝劑應該投入的數量。同時,關于厭氧、缺氧、好氧池等,放置在內部的潛水攪拌和混合液回流泵等設施,都會消耗許多能源,后兩者能耗數量往往難以清晰計數,如若工作人員能夠將好氧池實際能耗問題快速解決,實際上就會為城市污水處理節能降耗政策覆蓋落實,提供最為理想的保障。
4 結語
綜上所述,關于城市污水處理廠的能耗,主要集中在污水提升、生物單元供氧、污泥處理系統之中,占據總體電耗的比例則分別為24%、56%和13%以上,可以認定是污水處理廠節能降耗的核心工序環節。單純拿提升泵揚程的確認為例,其需要聯合水頭損失加以驗證,不適合應用估算方式,必要情況下更可借助定速泵和變速泵搭配組合,進行適合流量變化和節能的方案規劃,進一步為我國城市用水環境改善和經濟可持續發展,奠定和諧適應基礎。
參考文獻
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關鍵詞:污水處理;工藝節能;設備節能
中圖分類號:S664文獻標識碼: A
引言
隨著時代的發展,能源消耗已成為全球關注的熱點問題。為緩解能源危機,我國大力開展節能減排工作,使得各領域的企業和工廠都開始重視能源消耗問題。作為高耗能產業的污水處理,為求發展必須加快開展節能減排工作,以降低污水處理運營成本。
一、我國城市污水處理情況
隨著我國城市現代化的建設,使得我國越來越重視城市的環境問題。而城市水環境更是城市生態環境中的重要部分。因而,在“十二五”期間,為改善城市水環境狀況,國務院對城市水污染處理廠的建設極為重視。要求各城市必須都建有污水處理廠,加強污水處理工作,提高污水處理的效率。
據最新調查,截止于2013年3月底,我國各城鎮所建立的污水處理廠總數為3451座,污水處理能力大約為每日1.45億立方米。目前已設有污水處理廠的城市高達649個,城市里的污水處理廠有1981座,其污水處理能力為每日1.19億立方米;已設有污水處理廠的縣城有1313個,縣城里的污水處理廠共有1470座,其污水處理能力為每日2518萬立方米。
根據2013年年末統計,我國城市污水處理廠的污水處理能力比起2012年增長了4.4%,每日污水處理能力為12246萬立方米,城市污水處理率比起2012年提高了0.6個百分點,為87.9%。近年來,我國的污水處理廠幾乎遍布全國,污水處理能力也逐年增高,但仍存在著許多問題。雖然大多城市污水處理廠都有健全的工藝設施,但是其在運行上過于簡單化,只是簡單的處理污泥甚至于不處理,便將其隨意擱放,以此來節約污水處理廠的運行費用,提高污水處理效率。這種現象的普遍存在,導致我國部分城市出現污泥圍城的狀況。
污水處理廠的能源消耗率很高,受能源危機導致能源價格增長的影響,污水處理廠的運行費用過高,其利潤無法填補成本。
二、制約城市污水處理廠能耗的因素
(一)、污水處理廠建設規模與處理量
據統計分析,城市污水處理廠的平均噸水的能耗與水廠的處理規模成反比,特別是日處理量超過5萬t的污水處理廠,其噸水能耗下降較為顯著。當設計規模與實際處理量都增大時,在運行中實際處理量往往是低于設計規模的,這樣就導致了部分能耗的損失,要想減小這部分能耗的損失,就要盡可能的按照實際處理量進行污水處理廠的規模設計。
(二)、污水處理廠的工藝選擇
作為城市高能耗行業之一的城市污水處理行業,其節約能耗已成為城市發展必須解決的問題。采用優化的、合理的、高新的污水處理工藝是污水處理廠必須重視的環節。污水處理廠采用什么樣的工藝,除了考慮水質的要求、工藝的先進性與可行性這些因素外,還應考慮所選工藝的合理及簡單化,特別要著重考慮運行時的穩定可靠、經濟及管理維護方便。污水處理廠生物處理工藝的70%能耗主要在生物處理階段。不同的生物處理工藝所消耗的能耗差異較大。
1、取消初沉池
沉砂池中含大量原污水微生物和顆粒有機物直接進入生化反應池,使得進水有機物總量增加了,既保證了脫氮除磷對碳源的需要,提高了生化系統對氮、磷的脫除效率。同時節省了基建投資,并使運行成本降低。由于大量已適應原污水環境的兼性菌的直接進入生化池,為微生物提供了良好的棲息場所。從而大大提高了活性污泥的質量,使得顆粒污泥比重和直徑均大于常規活性污泥。微生物種類和數量的增加,提高了生化池的處理負荷和適應沖擊負荷的能力,使污泥容積指數SVI較低,雖然活性污泥混合液濃度較高,仍保證了二沉池出水水質。在反應池容積一定情況下,提高活性污泥濃度的同時降低了污泥負荷,延長了活性污泥的泥齡,為硝化菌的生長提供了有利條件,促使水中氨氮向硝態氮轉化,爭取到好氧硝化所需的時間容積。高濃度活性污泥絮體內部存在的缺氧微環境,使反應池內存在著同步硝化反硝化作用,從而又提高了系統的脫氮效率。
2、采用間歇曝氣方式
新工藝通過在生化反應池實行間歇曝氣,如曝氣4h,停曝4h,循序進行。對兩組生化反應池系統是交替曝氣,如1號池曝氣4h,2號池停曝4h,交替進行,從而造成生化反應池內周期性的好氧、缺氧和厭氧環境,在曝氣階段,硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮,在停止曝氣階段的前期,池內溶解氧迅速下降并接近于零,此時反應池內處于缺氧狀態,微生物利用有機物做為氫供體使硝態氮反硝化并最終還原為N2后排入大氣,從而達到脫氮目的,在停止曝氣階段的后期,水中的溶解氧和硝酸鹽、亞硝酸鹽中的氧均消耗殆盡,生化反應池內處于厭氧狀態,此時,聚磷菌利用細胞內的聚磷分解產生能量,從污水中吸收易降解有機物做為碳源貯于體內,同時向污水中釋放磷,在后續的曝氣條件下,聚磷菌通過氧化體內貯存的碳源,過量地吸收水中的碳酸鹽,合成為聚磷貯存于體內,實踐證明,在好氧和厭氧交替進行的條件下,聚磷菌的吸收磷量大于釋放磷量,因而通過剩余活性污泥的排放可以達到除磷目的。
三、實現污水處理廠節能減排的有效途徑
(一)、污水提升過程中的節能
污水提升過程中最為消耗能源的設備便是污水提升泵,其具有很大的節能空間。因而,為減少污水處理廠提升泵房的電能消耗需對其進行節能設計。目前,我國在設計污水廠高程時,數據都偏高,造成提升泵設計揚程也過高,造成電耗量大。根據水泵有效功率的公式Nu=γQH,我們可發現當γ和Q確定時,Nu和H是成正比例的,因而,當水泵揚程降低后,一定能達到節能的效果。在設計污水廠高程時,要防止多次進行污水提升,以免造成能源的浪費;在布置各構筑物和管線時,要注意其緊湊性,避免拐角,縮短輸送距離,可將反應池和沉淀池進行合并,以此來避免水頭的損失;進行設計時,要注意構筑物的特點以及構筑物間的關系,盡量節約土地資源,杜絕不切實際的設計。
圖1凈揚程圖示
在污水提升過程中,可引進先進的設備,加強管理,以求實現節能的目的。可采用變頻調速技術,優化配置泵站設備,保障水泵運行的質量;選擇型號相同的水泵機組,以便于進行維修;可對水泵進行合理的更換,適時地啟動水泵,將污水處理工作放在晚上進行。
提升泵的節能主要在兩方面,一方面是提升泵的選型,另一方面為合理地降低提升泵的揚程。在污水處理廠建設時,往往是根據泵的流量與揚程做水泵工作曲線圖的方式來進行提升泵的選擇,見圖2。
圖2流量―揚程曲線
(二)、污泥處理過程中的節能
在污泥處理過程中,減少污泥脫水系統的能源消耗,需要投入適當的高效絮凝劑,嚴格按照操作章程進行科學的運行。在對設備的選擇上,要優選效率高但能耗低的設備,減少設備的磨損率,降低運行費用,從而節約污泥處理系統過程中的能源消耗;充分利用厭氧沼氣,通過沼氣的燃燒來用于加溫、取暖等方面,還可以利用沼氣發電來降低電能的消耗。
(三)、污水處理過程中的節能
污水處理過程中的節能主要通過對曝氣系統的節能來降低整個污水處理廠的整體能耗量。降低曝氣系統的能源消耗需要合理設計曝氣系統的規模,在操作過程中要進行合理的控制,從而提高曝氣系統的總能效;選擇曝氣設備時,要充分考慮到曝氣設備的供氧能力和調節能力,避免能源的浪費;在進行鼓風機的選擇時,要選擇變頻調速風機,有利于操作的便捷,減少故障,要合理控制風機的風量,以達到節能的效果。
四、結束語
隨著污水處理廠的快速發展,其高能耗,運行費用高的問題亟需解決。因而,污水處理廠的運營者必須改進污水處理技術,完善無數處理設備,加強節能減排工作,提高能源利用率,建設資源節約型社會,促進人與自然的和諧發展。
參考文獻
污泥脫水是污水處理廠中的重要環節,污水處理廠在運營過程中,為了提高污泥脫水的效率和效益,采取節能降耗的技術措施,專門用于改善污水處理的效率,降低污泥脫水時的能源消耗,推進可持續發展的理念,做好節能降耗的規劃工作。因此,本文以污水處理廠為研究對象,分析污泥脫水中的節能降耗技術。
關鍵詞:
污水處理廠;污泥脫水;節能降耗
污水處理廠中的污泥脫水環節,占有很大的影響比重,因為污水處理本身就是高消耗的產業,尤其是污泥脫水環節,直接加劇了能源危機,所以污水處理廠將污泥脫水作為節能降耗的重點項目,致力于優化污泥脫水的環境,積極落實節能降耗技術,站在節能節約的角度上,規劃污泥脫水的運行,滿足污水處理廠在節能方面的需求。
1污水處理廠污泥脫水節能降耗技術
污泥脫水比較復雜,其在運營中涉及到調理、藥劑、脫水工藝等多項操作,消耗量明顯增加。據統計,我國大型污水處理廠內,污水處理的電費高達40%,而污泥脫水消耗的費用,占到總費用的15%,每立方米的運行費用平均0.53元,表現出較高的消耗需求[1]。污泥脫水工藝,面臨著高消耗的風險,必須采用節能降耗技術進行管控,才能提高污水處理廠的經濟效益。污水處理廠中,將節能降耗的重點放在電能和處理費方面,達到節能的規范效果,以此來提高污水處理廠的運營水平。如下例舉污泥脫水中的幾項節能降耗技術。
1.1控制絮凝劑
絮凝劑是污泥脫水中的重要材料,絮凝劑的選用及用量,直接決定了污泥脫水的效果,結合污泥脫水的實際運行,分析絮凝劑的控制,如:(1)科學選擇絮凝劑,盡量使用高效型的絮凝劑,提高質量性能,高效絮凝劑的用量,控制在污泥的0.25%,即可達到優質的脫水效果,不會耗費過度的絮凝劑,同時降低了絮凝劑的成本,有效減少污泥脫水的處理費;(2)絮凝劑的投放量,是一項重點考慮的因素,需要按照污泥的數量,選擇符合脫水需求的劑量,盡量降低絮凝劑在污泥脫水中的比例,避免損壞污泥脫水中的運行設備;(3)污水處理廠在污泥脫水中,如果污泥量與絮凝劑的劑量,無法達到優質的匹配狀態,也會干擾污泥脫水的效率,必須精準的匹配泥量和劑量,防止發生污泥側漏的問題。控制絮凝劑,能夠優化污泥脫水的運行,在處理費用上有明顯的節能特性。
1.2調整設備參數
污泥脫水運營中的設備參數,經過合理的調整后,才能處理節能的狀態,降低設備運行時的電能消耗[2]。以某污水處理廠為例,分析設備參數的調整方式,促使污泥脫水的設備,可以達到高效的運行狀態,有效控制設備運行時的用電量。第一該企業結合污泥脫水的運行,調整了濾帶的張緊度,上濾帶壓力調整為3×105Pa,下濾帶為2×105Pa,防止濾帶打滑而出現無用功,同時還能延長濾帶的使用壽命;第二調整濾帶的工作速率,根據污泥脫水時的泥餅狀態,選擇恰當的濾帶速度,該廠的濾機的帶速為變頻狀態,其可按照泥餅的狀態,及時調整濾帶速度,特別是在泥餅較薄時,迅速降低濾帶的速度,既可以保障脫水的效果,又可以降低能耗,體現變頻調速在節能降耗中的應用價值。
1.3維護操作規程
操作規程是污泥脫水節能降耗的基本措施,污水處理廠通過維護操作規程,可以降低設備的損壞率,減少維護費用,最主要的是延長設備的使用壽命,提高運行效率[3]。基于污泥脫水的節能降耗要求,提出操作規程的維護策略,如:(1)污泥脫水中的空壓機,在開機運行后,都要進行放水,其中三聯件放水是必須執行的操作,保障操作的準確性,促使空壓機運行的過程中,始終維持在節能、穩定的狀態;(2)全面檢查濾機,防止濾機爪子損壞濾帶,按照濾機的操作規定執行,預防損壞連接設備;(3)定期對污泥脫水的設備執行、保養,必要時刻拆卸設備進行清洗,防止出現臟污於堵的問題,積極提升污泥脫水的操作水平,有利于實現節能降耗。
2污水處理廠污泥脫水節能降耗中的注意事項
污泥處理的消耗量非常高,對污泥脫水提出了節能降耗的要求,深化節能降耗技術的應用,改進污泥脫水的操作方式及運行過程,達到節能的目標。結合上文中污泥脫水節能降耗技術的應用,提出兩點注意事項,輔助提高節能效益。
2.1污水處理廠的負責人員,明確分配污泥脫水環節中的各項費用,規劃出費用的消耗指標,一旦超出指標,要求污泥脫水操作人員遞交報告,經審批后才能重新調撥款項,在細節上預防處理費用消耗過度[4]。污泥脫水的處理費方面,注意上報、審批等規范性流程,保障處理費用能夠應用到實處。
2.2污水處理廠在污泥脫水的用電消耗方面,安排人員監督,檢查污泥脫水中是否存在多余的消耗,隨時掌握電能消耗的狀態,做好用電的控制工作,以便落實節約用電。
3結語
污水脫泥的節能降耗技術,決定了污水處理廠的運營效益,必須結合污水脫泥的實際情況,才能制定出科學的節能降耗技術,全面降低污水脫泥中的資源消耗,強調節能技術的重要性。污水處理廠在污泥脫水節能降耗中,落實相關的注意事項,規范節能降耗技術的操作,防止節能降耗中出現問題,保障污水脫泥節能降耗的實踐價值。
參考文獻
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關鍵詞:給水廠;水泵;變頻調速;節能措施
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
我國一直在倡導科學發展觀,建設節約型社會,其中節能減排就是一項重要的組成部分,水廠作為用電大戶,其節能降耗工作也成為一項艱巨的任務。研究水廠的節能降耗技術,有利于水廠自身的發展,優化供水系統,提高效率,同時有利于整個社會節約能源,以最小的能耗產生更多的社會效益。
水廠的節能降耗技術工作與水廠的運行管理有著十分密切的關系,因此,我們在首先保證供水的基礎上,加強水廠的企業科學管理,提高節能降耗技術提升十分重要。
一、水廠用電概述
水廠用電主要是用在水泵的運行上,水泵機組的運行用電量在世界上約占到20%左右,我國為21%。水廠耗電的主要設備是:水泵、投藥泵、電動閥門、濾池反沖洗設備等。隨著工藝技術的不斷發展節能降耗取得了一定的成效,但據統計大多數供水單位的平均電耗仍然占總的生產成本的20%到30%。
從實際中我們可以得到,水廠的電耗主要幾種在水泵及配套電機的運行上,其中90%以上的是原水泵房與清水泵房,由此可知,對泵房的電耗進行控制應為重點。此外,對濾池和加藥間的電耗控制也十分重要。
二、水廠節電降耗的系列措施
既然水廠是耗電大戶,那么其節電降耗技術的研究十分重要。在水磁的選擇上十分重要,一般應該選擇高效機泵,讓其處在高效率的工作狀態,同時適時的調整調速裝置,根據需要調節水泵的揚程和水量,使其適管網的變化,同時不斷加強管網的設計管理和調度 ,優化調度。
(一)水泵的設計。應先從實際出發,深入的調查供水區域的供水特點,并且結合供水企業技術人員的經驗,尋找符合實際的運行工況。以此為依據,確定水泵的高效區,由于管網水壓是在不斷變化的,所以設計應該考慮到水廠的投產不同時期,不同規模和不同季節的供水量的需要進行不同揚程和調速水泵的選擇。
(二)水泵改型更新節能
近年來,城市發展和管網改造很快,管路阻力特性曲線不斷下降,供水量不斷增加,而水廠水泵不能同步改造,使很多水廠水泵工作揚程下降,并遠離高效區,大大降低水泵效率,造成大量電能浪費。通過對水泵進行改型更新,使水泵運行在高效區,可以大幅度提高水泵效率。進行達到節能目的。
(三)水泵變頻調速設施的應用。因為城市供水管網在不斷的變化中,并且變化幅度很大,因此要實現節電就需要供水系統適時進行水量的調整。一般而言,流量的調整有三種方式:(1)通過調整論著門的開度調節流量,但是這種方式導致大量能耗用在閥門上,不適合節能;(2)通過配置流量大小不同的水泵來調節流量,這種方式可實現水泵運行在高效區;(3)變速進行調節,這種方式管理方便,不過不一定可以實現節能。筆者認為可以通過變速調節,實現改造,達成對能耗、拖入方案的優化,從而降低能耗,提高工作效率,目前所采用的調速技術包含:串級調速、變頻調速和斬波內饋調速技術。
(四)變壓器的節能,選用合理的變壓器節能是指隨著變壓器設計技術和制造工藝的提高,不斷生產出更低損耗的變壓器,通過設備更新達到節能的效果,具體反映在變壓器空耗損耗,負載損耗的降低,即效率的提高。
(五)選用高壓電機節能
在城市大中型水廠的設計選型或技術改造中,由于在技術經濟分析中展現了很大的優越性,大中型高壓電機得到廣泛、迅速的應用,其優點如下:
在節能方面還有如下效果:
(1)避免了變壓器損耗(例:β=0.5時,S7-800/10損耗達1%)
(2)減少因配用低壓電機引起的線路損耗增多。
(3)大中型高壓電機效率高,低容量的與同樣容量的低壓電機效率相當,大中容量效率更高,特別是效率越大,效率越高,突破了低壓電機容量和效率的雙重極限。
(六)無功功償補償節能環節
電流通過線路或變壓器時要產生線路電阻損耗或變變器負載損耗,其有功率功率損失:
P=3?P2R/U2cos2ψ
如果功率因數從0.8補償到0.9,根據公式(4)計算得(P%)=21%,即線路或變壓器損耗,下降21%,從以上分析可知,無功功率襝是通過提高功率因數降低運行電流從而降低線路或變壓器中損耗,達到節能效果。
(七)供水經濟運行節能
要根據城市供水管網平差,確定管網若干基本測壓占及壓力標準值,這些測壓點的壓力值不小于標準值就能滿足城市供水需求。在此基礎上,制定并優化各給水廠出廠水壓,控制其壓力值與城市需水量對應,使各給水廠以基本測壓點標準值為控制目標進行調度運行。這樣,既保證城市供水,又減少多余的壓力浪費,使全公司1000m3水的能耗降至最低,從而實現供水經濟運行。
(八)職工的綜合技能培訓提高思想文化水平,以人為本的管理,提升企業整體水平。
結束語:
給水廠節能是一個綜合性課題,也需要綜合的手段來開展節能工作。水泵改型更新的節能潛力巨大,節能效果好,投資回收快,可針對水泵運行偏離高效區的工況進行測算,實施更新。水泵調速節能的效果顯著,但一次投資較大,要對水量變化大或供水量明顯偏小的水泵進行技術經濟分析和實施調速節能。供水經濟運行節能是通過加強管理來實現的,效果是全局性的,綜合節能措施其中推廣技術節能為重點。
參考文獻:
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2007年北京市節能降耗減排工作成效顯著
有幾組數據可以說明2007年北京節能降耗減排工作的成績:北京市萬元GDP能耗的情況由2006年的0.75噸標煤,下降到2007年的0.72噸標煤,同比下降了5.11%。萬元GDP的損耗已經從44立方米下降到2007年的38.6立方米,同比下降了9.6%。化學需氧量和二氧化硫的排放量同比降低了3.22%和13.82%。北京市空氣質量二級和好于二級的天數已經達到246天,占全年天數的比重是67.4%,城八區垃圾的無害化處理率達到99%,郊區垃圾的無害化處理率達到76%,城八區污水的處理率達到92%,郊區達到47%。
據北京市發展改革委王海平副主任介紹,2007年,北京市在節能降耗減排方面做了很多工作。首先是進一步優化產業結構,鞏固以服務業為主導的產業經濟格局。調整退出了一些高能耗、高污染的產業,首鋼實現壓產400萬噸,化工二廠實現停產,有機化工廠有序搬遷,關停了24家小水泥、小化工,制定了“十一五”時期小火電機組的關停計劃。同時,服務業的增加值占GDP的比重已經達到71.4%,其中生產業占服務業的比重已經超過55%。高技術制造業和現代制造業的增加值分別增長了22.1%和17.4%。中關村、亦莊、CBD、金融街、奧林匹克中心區和臨空經濟區六大高端產業功能區效益明顯,占全市GDP的比重已經達到40%。
第二項工作是強化管理,加大考核監督的力度。出臺了一批促進節能減排的政策,包括《北京市人民政府貫徹落實國務院關于加強節能工作決定的意見》、《北京市節能減排綜合性工作方案》、《關于深化本市生活垃圾處理運行機制改革意見》、《北京市固定資產投資項目節能評估和審查管理辦法》等等。強化責任,加大目標的分解和考核的力度。按照年度、區縣和單位進行分解,并與各個區縣政府,北京市經濟技術開發區和50家企業簽訂節能目標責任書。市政府還與各區縣政府,北京經濟技術開發區管委會簽訂“十一五”時期主要污染物總量的削減責任書,并組織各區縣制定了2007―2010年主要污染物分年度減排計劃。強化監管,加大監督檢查執法力度。2007年的6月10日,北京市正式成立了節能監察大隊,成立之后,即開始對60家商場、超市、寫字樓等大型公建和115家重點單位實施節能監察,違法違規行為立案83件,檢查污染單位9000多家,對于17家群眾反映比較強烈,污染比較嚴重的單位進行掛牌督辦,目前12家已經完成整改。
第三項工作是創新機制,在全國實現了三個率先。第一,率先建立了促進清潔生產工作的體系,推動企業循環經濟深入發展。先后出臺了《清潔生產審核驗收管理辦法》,《清潔生產審核咨詢機構管理辦法》,《清潔生產專家管理暫行辦法》等四個地方性文件。在石油、化工等14個行業選進17家清潔生產審核咨詢機構。截止到2007年底,已有51家企業開展了清潔生產的審核工作,每年產生經濟效益3.39億元,節約水資源316萬噸,節約電力6502萬千瓦,削減二氧化硫的排放424噸,削減COD(化學需氧量)排放939噸。其次,率先開展了新建項目節能評估和審查,嚴把能耗增長的源頭關。自2007年4月7日開始到2008年年底共受理83個項目的節能登記,通過了評估和審查。評估后,年能耗總和為12.9萬噸,比評估前核減了13.1%。第三,率先建立了規范的電子廢棄物的回收處理基地,電子污染物開始減少。完善了回收機制,率先實行無償回收措施。建立電子廢棄物回收體系和電子廢棄物的排放單位的緊密對接關系,建成對電子廢棄物進行拆解的項目,對電子廢棄物進行拆解,處理和回收利用,處理能力為每年40萬臺。政府對從事電子廢棄物回收、拆解和資源化利用的企業給予適當的資金支持,同時還建立了電子廢棄物回收處理的在線監測平臺。
第四項工作是加大投入,集中實施了一批節能減排的重點工程,包括10家政府機構的節能改造工程,完成50家年耗能兩萬噸標煤以上的工業耗能大戶的用電在線檢測,建成北小河、懷柔、平谷三座再生水廠,中心城區完成燃煤鍋爐改造1105臺,完成國華、華能、京能、高井四大電廠完成煙氣脫硝工程建設。
第五項工作就是加強宣傳,促進市民節約環保意識不斷提高。2007年成功舉辦了中國北京國際節能環保展覽會,參展的企業達到286家,展示了82類新技術。組織系列的公益宣傳活動,拍攝《節能減排在行動》、《綠色奧運之路》等專題片,組織節能醫生進公建,節能、節水教育進課堂等系列活動,開展“建言首都環保,同迎綠色奧運”、環保公眾開放日活動。
2008年節能環保總體目標確定
據王海平介紹,2008年北京市節能降耗減排行動計劃所確定的總體目標是要使單位GDP的能耗繼續下降5%,單位GDP的水耗要下降4%以上,COD排放量要下降4%以上,二氧化硫的排放量要減排10%以上。其他的一些目標還包括:市區空氣質量二級和好于二級的天數達標率要達到70%;城八區污水處理率要達到93%,郊區污水處理率要達到50%;全市再生水的利用率要達到56%;城八區生活垃圾無害化處理率達到98%,郊區的生活垃圾無害化處理率達到65%;全市林木的綠化率達到51.2%。
為了實現這些目標,北京市將在繼續深化結構調整的同時,更加注重依靠科學技術的進步來推動節能降耗減排;在增強能力建設的同時,更加注重完善激勵約束機制來推動節能降耗減排;在強化行政手段的同時,更加注重發揮市場機制的作用來推動節能降耗減排;在加強工業節能減排的同時,更加注重挖掘服務業的節能降耗減排的潛力;在持續開展教育工作的同時,更加注重引導全民參與節能降耗減排的行動。
王海平介紹說,2008年行動計劃的,既體現了工作開展的持續性,也提出了北京市推進節能減排工作的具體措施。今年節能降耗減排的行動計劃所確定的任務,歸納起來就是深化實施十大工程,繼續夯實三項基礎,完善六個體系。需要深化實施的十大工程主要體現在產業結構調整、新技術新產品推廣、奧運環境保障與污染減排、政府機構節能、大型公建節能、高耗能行業節能、綠色照明、可再生能源示范、水資源節約、資源綜合利用等十個方面;三項基礎就是加強統計基礎工作,強化分類計量,提高監測能力;而六大保障體系則包括了法規政策、指標標準、評價考核、監督執法、市場服務和宣傳教育等六個方面。
詳解2008年行動計劃
據王海平介紹,今年行動計劃的十大工程、三項基礎、六個體系提出核心就是在今年要開始完成88項任務,其中今年當年需要完成的是48項任務,要跨年度來實施的任務是40項。這88項任務的主要作用主要有四個方面。
一個就是要繼續優化產業結構。抓好一批產業園區和重點項目的建設,推動高端服務業、制造業的進一步發展,推動節能降耗減排的深入推進。主要是著力完善中關村、亦莊、CBD、金融街、奧林匹克中心區和臨空經濟區這六大高端產業功能區的建設,加快二十一個文化創意產業集聚區、四大金融后臺服務區、四大物流基地等一批產業園區基礎設施建設,推動生產業和文化創意產業集聚化發展。大力推動蛋白質科技基礎設施,微軟(中國)研發大廈、中國移動北京生產基地、大唐TD―SCDMA等一批重大項目的建設。繼續推動不符合首都功能定位的產業退出工作,要繼續推進首鋼壓產和有機、化工二廠等企業停產搬遷,退出40家高耗能、高耗水、高污染企業,實施“上大壓小”方案,同時做好房山、門頭溝區的煤礦關閉調整后替代產業的扶持工作。
第二個任務是要加大新技術、新產品的推廣力度。推廣一批成熟的技術,開展100臺鍋爐環境溫度補償,煙氣余熱回收等供暖系統節能改造工程,完成30個空調系統節能改造項目,實施房山立馬水泥廠、北京太行前景水泥有限公司的余熱余壓利用項目,建成機關、學校及住宅小區的雨水回收工程200項,實施集雨400萬立方米的目標。實施一批示范項目,加快推廣高溫空氣燃燒技術,擴大采用高溫空氣燃燒技術的鍋爐供暖面積,建設北京南站、北京會議中心9號樓、中關村軟件園等熱電冷三聯供示范項目。研究一批先進技術,主要包括生物質廢物資源化重大裝備技術、垃圾填埋氣綜合利用關鍵技術,生活垃圾焚燒飛灰資源化利用技術,礦山廢棄物資源化利用技術,華能熱電廠二氧化碳捕集示范項目等。
關鍵詞: 節能降耗電耗線損功率因數負荷率負荷均衡
中圖分類號:TU201.5文獻標識碼: A 文章編號:
供水企業的制水生產工藝主要由水源地,加壓水廠,凈水廠,配水廠,二次加壓站等部分組成。供水企業按國家電氣設計標準應該屬一級或二級供電負荷,一般由10KV及10KV以上電壓等級的高壓供電,然后經過受電,變電,輸電,配電等環節來滿足制水生產的用電需求,主要用電負荷為電動機、變壓器、配電柜主控開關線圈,輸配電線路,維修車間用電,凈水設備用電,電動閥門,生產辦公用電。供水企業大都是消耗電能的大戶,電能消耗占生產成本很大比例,約為50%―60%,因此,在供水企業中大力開展節能降耗工作,采取有效措施降低電耗,大大降低生產成本大有可為。本文針對供水企業的設備特點及生產工藝,在對供水企業中可以采用的節能降耗的方法進行分析和介紹,以期推動供水企業節能降耗工作的開展。
實現節能降耗,用電管理必須科學化
為使企業電氣設備,供用電系統在安全,穩定,經濟合理的情況下運行,應采取以下措施加強用電系統合理化的管理。
1.1確保用電設備在額定電壓下運行用電設備在額定電壓下運行時,設備的效率和壽命都是最高的,所以要采取措施確保用電設備在額定狀態下運行。
1.2降低線損 按照國家規定,企業必須降低受電端至用電設備的線損,線損要達到以下指標:一次變壓,線損率
1.3合理調配用電設備負荷對企業機泵設備進行負荷分析,合理分配和平衡負荷,提高企業的負荷率,企業用電均衡化,日負荷率不低于85%。根據用電負荷曲線,調整最高負荷,充分利用電力系統低谷期用電,避開用電高峰期。
1.4提高功率因數在用電期加強功率因數的管理,功率因數要維持在0.9以上。
1.5限制諧波電流如果投入運行具有非線性的換流設備、整流設備(如串調變速裝置、變頻調速裝置等)時,應當對電網諧波情況進行測量分析,采取措施將注入電網的諧波電流限制在國家允許值下。
2.實現節能降耗的主要技術措施
2.1更新現有低效率能耗大的用電設備以高效率的電氣設備取代低效率的電氣設備其經濟效益十分明顯。以電力變壓器為例,同是1000KA(高壓10KA)的變壓器,若用冷軋硅鋼片的低損耗S7變壓器空載損耗為1.8KW,而采用熱軋硅鋼片的SL7型變壓器,空載損耗為3.9KW,如果以SL7型替換SJL型,則一年在變壓的空損耗方面就要節電(3.9―1.8)KW*8760h=1839KWh,相當可觀。目前更節能的變壓器S9和S11型在國內已開始廣泛適用
2.2供配電系統合理化對現有不合理的供配電系統采取以下措施進行技術改造,能有效的降低線路損耗,節約電能:將迂回配電線路改為直配線路;將截面小、阻抗大的導線換為大截面阻抗小的導線;將絕緣破損、漏電較大的絕緣導線進行更換;在技術經濟指標合理的條件下,將配電系統升壓運行;改變配電運行方式,可將單相二線式供電改為三相三線式,減少配電線路損耗;改造變配電所所址,分散裝設變壓器,使之靠近負荷中心。
2.3合理選擇供用電設備的容量,提高設備負荷率合理選擇設備容量,發揮設備潛力,提高設備的負荷率和使用率,是節電的一項重要措施。例如,合理選用電力變壓器的容量,使之接近經濟運行狀態,如果變壓器負荷率偏低,則按經濟條件進行考核,應該適當更換較小
容量的變壓器;電動機等用電設備輕載運行同樣是很不經濟的,也應該換成較小容量的設備。
2.4采用無功補償設備提高功率因數目前,電業部門是實行與功率因數對應的電費政策,對于企業功率因數在0.9以上的給予獎勵。在0.85以下的采用較高電價。為降低電費支出,供水企業可以根據自己的生產特點,在用電設備比較分散的各水源井配電室可采用低壓電容器就地進行無功補償;而針對用電設備相對比較集中的加壓水廠、凈水廠等處可采用高壓電容器進行集中無功補償。
例如,某自來水公司水源井布置相對比較分散,各水源井用電是從10KV架空線路連接,晶變壓器變壓為0.4KV至深井(潛水)電動機。為提高用電質量,降低無功損耗,該自來水公司通過對各水源井用電負荷的計算,采用低壓電容器進行就地補償,各水源井功率因數均達到了0.92。供電部門在進行月結算電費時由于其微機收費程序調整,程序出現了錯誤,在收費過程中誤將用電量按功率因數0.75的電價收取,由于自來水公司無功補償措施到位,當月的實際功率因數>0.92,自來水公司以此及時向供電部門交涉,避免了因功率因數問題而要多交納的十多萬元電費差價,從另一角度體現出了節能措施的經濟效益。
2.5合理調配供電線路降低運行費用城市供水企業大多為二級供電負荷,需有兩條高壓線路供電,當切換供電電源要進行經濟計算,可降低線路運行費用。目前山東地區的電費=基本電費+實用電量電費。基本電費為11元/KVA。1000KVA的變壓器,月基本電費為11*1000=11000元即使由主供電源切換到備用電源運行一個小時,實用電費為1000元,結算電費確是11000+1000=12000元,所以在細節上也有經濟賬可算。
2.6水泵的調速運行是節約電能最有效的途徑離心水泵是城市供水企業中使用量最多,耗電量最大的設備之一,水泵的調速運行是節約電能最有效的途徑
圖1所示橫坐標為水泵流量(Q),縱坐標為揚程{H},曲線(2)為揚程曲線,曲線(1)為管道阻力曲線。當水泵運行流量為Q1時。1與2曲線交點的縱坐標為水泵的全揚程,全揚程等于實際揚程、吸入管道損失及泵軸與水位幾何差、出水管道損失及位置幾何差、剩余水頭損失的總合。當水泵流量為Q2時1與2曲線無交點,但從Q2向上作垂線,與1曲線交于P2,與曲線1交于P1點,只有向關閉的方向調節水泵出口閥門,使水泵全揚程工作在P1處,則水泵流量Q2,P1-P2段揚程完全消耗在水泵出口閥門上,P2則為實際需要的全過程。如果改變水泵轉速來改變水泵揚程的特性曲線,改變工況點。
圖
做出調速后新的水泵揚程曲線3,工作點為P2.。采用調速技術可以節約P1-P2的水頭,從而大大降低了機組的耗電量。
3. 主要變配電、供水設備的節能方法
3.1變壓器a變壓器在(60~100)%額定負載狀態下運行效率最高,所以應將輕負荷變壓器停止運行,將負荷集中起來,減少鐵損、銅損。B。將變壓器更換為鐵損、銅損更小更節能的新型變壓器。C.當多臺變壓器并聯運行可根據負荷的變化控制變壓器的臺數。
3.2電動機a電動機必須在額定電壓下工作,電動機這時的效率壽命最高,如圖2所示。對異步電動機來說,電機的轉矩與端電壓的平方成正比,電壓降低10%,轉矩降低19%,滿載電流增加11%,額定負荷時效率減少2%,溫度升高6~7c。啟動轉矩與逆轉矩的減少造成負荷電流增加,會引起線路損耗的增加,電動機可能出現停轉或燒毀。
圖
b。電動機要在適當的負載下使用。電動機的效率與電動機的容量及負荷變化密切相關,電動機負載一般在60%~100%運行效率為最佳。負荷降低將引起效率的下降,電動機容量越小,下降越顯著,當負荷小于50%時,效率很低。
C.電動機不宜頻繁啟動,防止空載運行。電動機啟動頻率高,啟動時的發熱及機械沖擊就越多,電動機的額定輸出功率就要降低。
關鍵詞:供水壓力、機泵效率、節能降耗
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
一、引言
鞍山市自來水總公司二級加壓泵站主要負責地區區域性的加壓供水,保證廠礦、企、事業單位和百姓的日常用水,它是供水不可缺少的一個重要環節,通常情況下,自來水經水源地、水廠加壓進入供水管網,然后供給用戶。供水管網壓力一般保持在0.20MPa,這個壓力能夠滿足大多數地區供水壓力要求,然而,對于地區管網壓力偏低或者高層建筑,這個壓力就無法直接把自來水供給用戶,這樣就需要二級加壓泵站再次加壓達到地區用戶供水壓力。這樣雖然滿足用戶供水壓力要求,但是無形之中供水系統便增加了一個加壓點,每增加一個加壓點,動力費用便會增加。隨著,鞍山市城市規模不斷擴大,鞍山市自來水總公司二級加壓泵站的數量從最初的50個逐漸增加到180多個,而且,目前泵站數量增加趨勢應在繼續。因此,小區加壓泵站的節能降耗工作就是一個十分現實而迫切的問題。
二、提出問題:
千山二號泵站(以下簡稱千二)是鞍山市自來水總公司眾多泵站中的一個,它始建于2001年,位于千山正門腳下。供水之初,由于千山地區用戶少,用水量比較小,機泵效率極其低下,就是俗話說的“大馬拉小車”,這種現象的一個后果就是由于機泵功率大,必然會造成動力費用不必要的浪費。當時,千二泵站供水能力的設計主要是考慮千山地區未來的供水需求必然是上漲趨勢,如果設計僅僅考慮當時的實際情況,滿足當時的供水需求,那么,一旦這種供水需求趨勢增加迅速,而供水能力達不到要求的時候,必然會導致供水不足,無法滿足用戶的需求,那樣的話,必然還得再次設計來滿足增長的供水需求,這樣就會造成初期投資成本的二次浪費。
如何既要在現有實際情況下有效提高機泵效率,節能降耗,減少動力運行成本,又要滿足未來供水需求增長趨勢的不確定性。為了解決這個問題,我們針對千二泵站進行了實際的調查研究,情況如下:
1、機泵參數:
2、統計參數:
①:供水量/日(Q1):300 M3 左右
②:平均耗電量/月(Pt1):12630KWh
③:實際供水揚程(H1): 35~37M
④:實際運行電流(A1):35A左右
3、配水管線端口:3個(注:應用2個,預留1個)
三、解決方案
實際調查中,我們發現千二泵站安裝有兩套機組,機組運行方式為一用一備。兩套機組均采用變頻恒壓調速,設計日供水能力為5000M3,供水壓力為0.35MPa,實際日用水量卻只有300M3左右,只達到設計供水能力的6%,因而導致機泵效率極其低下,實際供水情況和機泵的嚴重不匹配導致大多電能消耗在空載損耗上了。這樣千二泵站節能降耗,有效降低動力費用就有了很大的空間。如何既保持設計供水能力,滿足未來不確定的供水需求增長趨勢,又解決目前實際的供水情況,有效的降低動力運行費用這一突出矛盾。我們初步設想在滿足現有實際供水的情況下,通過有效降低運行電流,減少不必要的空載損耗電流來達到節能降耗目的。通過調查,我們發現由于配水管線端口有3個,實際應用2個,預留1個,這就為解決上述矛盾提供了很好的途徑,我們決定在這個預留配水管線端口再增加一套供水能力符合現有供水需求的機組。通過運行匹配的機組真正達到降低運行電流的目的。這樣一來既可以提高機泵的效率,節能降耗,減少動力費用,又可以保證將來供水需求增加的時候,立刻使用原有的機組使供水能力完全滿足增長的供水需求。
設備選型:
2、理論計算:
①:管道泵額定流量/日:(Q2):30×24=720 M3
②:管道泵額定揚程(H2):47M
③:額定電流(A2):15A
Q2>Q1 ,H2>H1,因此,選用的管道泵完全可以滿足現有供水需求。
四、成本比較
新安裝的機組采用變頻調速恒壓供水,變頻控制柜與機組功率相配套。機組安裝完畢后,機組啟動運行成功,供水壓力恒定在0.35MPa-0.37MPa之間,完全能夠滿足千二泵站現有的供水需求。我們實測機組運行電流在10A左右,與原來相比,運行電流降低了25A,真正起到了節能降耗的目的。由于運行時間短,新機組的耗電量尚不能準確地統計,現以電機額定功率為準作保守統計:
①:耗電量/月(Pt2):7.5(KW)×24小時×30天=5400KWh
②:節電量/月(Pt):Pt1- Pt2=12630-5400=7230 KWh
③:電費單價(R):0.738元/ KWh
④:節省動力費/月(S):Pt×R=7230×0.738=5335.74元/月
上述節省動力費用的算法只是采用保守的統計,實際情況是,新機組采用的是變頻調速,機組消耗的電量必然小于機組的額定功率,因此實際節省效果應該比統計結果更加理想。此次改造成本約1.5萬元左右,新機組運行3個月就可收回投資成本,經濟效益十分可觀。