磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗的應(yīng)用
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1前言
鼓風(fēng)機(jī)作為污水處理廠主要設(shè)備之一、多用于生物好氧池的底部曝氣，供好氧微生物生長(zhǎng)所需，據(jù)文獻(xiàn)記載鼓風(fēng)機(jī)曝氣耗能占整個(gè)污水廠能耗的60%以上。因此鼓風(fēng)機(jī)的選型，將關(guān)系到污水處理廠的投資費(fèi)用、運(yùn)行成本等。目前，常用鼓風(fēng)機(jī)分為羅茨風(fēng)機(jī)、單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)、多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)。羅茨風(fēng)機(jī)利用兩個(gè)或三個(gè)葉形轉(zhuǎn)子通過(guò)相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮和輸送氣體，具有效率低、噪聲大等缺點(diǎn)；離心鼓風(fēng)機(jī)是在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)下、帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，并在心的作用下逐漸壓縮氣體，達(dá)到曝氣需要的壓力，根據(jù)葉輪數(shù)量又分為單級(jí)和多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)；在相同工況條件下，三種鼓風(fēng)機(jī)的能耗對(duì)比為：多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能效果高于羅茨風(fēng)機(jī)和單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)。本文所介紹的磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)與傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)相比，因具有節(jié)能、噪音低、便于安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在污水處理行業(yè)得到大力推廣，且受到一致好評(píng)。
2磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗的應(yīng)用研究
2.1磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)概況
磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)主要采用磁懸浮軸承技術(shù)和高速變頻電機(jī)，通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子從而帶動(dòng)葉輪工作，無(wú)需聯(lián)軸器、無(wú)需增速箱等復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦、無(wú)油運(yùn)行，使其運(yùn)行效率高于傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)。磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)主要由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機(jī)、專用變頻器四部分構(gòu)成，其中：（1）磁懸浮軸承是利用磁吸原理，通過(guò)可控的電磁吸力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸懸浮高速運(yùn)轉(zhuǎn)，采用的磁懸浮軸承具有無(wú)摩擦、無(wú)油、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、無(wú)需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；（2）高效離心葉輪中的葉輪采用高強(qiáng)度鍛鋁，抗變形能力強(qiáng)，采用三元流設(shè)計(jì)方法、與電機(jī)軸直連，可實(shí)現(xiàn)效率達(dá)到最大化，經(jīng)國(guó)家流體專家測(cè)得葉輪運(yùn)行最高效率可達(dá)到80%以上；（3）高速永磁同步電機(jī)，電機(jī)體積小、重量輕、功率密度高、轉(zhuǎn)速高，最高可達(dá)42000rpm；（4）專用變頻器：通過(guò)磁場(chǎng)定向控制（又稱矢量控制）及SVPWM算法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，變頻器效率高達(dá)98%。與傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)相比，磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)具有以下主要特點(diǎn)：（1）高效節(jié)能：磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)因采用磁懸浮軸承技術(shù)、高效離心葉輪、高速永磁同步電機(jī)及專用變頻器，可實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦、無(wú)油運(yùn)行，效率達(dá)到最大化，與傳統(tǒng)容積式羅茨風(fēng)機(jī)相比、可節(jié)約能耗30%；（2）噪音低、振動(dòng)小：因采用無(wú)接觸式的磁懸浮軸承技術(shù)，使得離心鼓風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、無(wú)機(jī)械摩擦，從而使得噪音一般在85dB以下、較傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)聲音分貝低；（3）易安裝維護(hù)：磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)因具有體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)、因此在安裝時(shí)無(wú)需大型機(jī)械吊裝設(shè)備、靠人力就能夠完成，而且磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)因采用先進(jìn)的無(wú)接觸式磁懸浮軸承技術(shù)，使其在保養(yǎng)的時(shí)候，無(wú)需潤(rùn)滑油保養(yǎng)、且污染小，僅根據(jù)運(yùn)行情況定期更換空氣過(guò)濾布，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單方便，這即提高了鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、也有效降低了維護(hù)運(yùn)行成本。
2.2磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在污水處理廠中的應(yīng)用
鼓風(fēng)機(jī)作為污水處理工藝的主要曝氣設(shè)備，主要應(yīng)用污水處理廠二級(jí)生物處理中，用于攪拌、并為好氧池提供氧氣，防止污泥沉淀、維持好氧微生物生存，常用風(fēng)機(jī)有傳統(tǒng)容積式羅茨風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)，而磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)因具有能耗低、效率高、易安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已被逐漸應(yīng)用于污水處理行業(yè)中。在污水處理工程中、生化曝氣所消耗的能源占整個(gè)污水廠的60%以上，因此選用節(jié)約能源、節(jié)省成本的鼓風(fēng)機(jī)是當(dāng)今污水處理行業(yè)必然發(fā)展的趨勢(shì)。如湖州某污水處理廠采用氣浮+NSBR活性物污泥+深度處理工藝處理印染廢水，處理量為4萬(wàn)噸/天，該污水廠分為一期、二期工程，一期、二期工程均選擇多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，其曝氣參數(shù)分別為一期為曝氣量120m3/min、功率185kw、2用1備，二期為50m3/min、功率90kw、1用1備，后來(lái)隨著風(fēng)機(jī)的老化、風(fēng)機(jī)曝氣量逐漸減小、無(wú)法滿足曝氣需求（尤其表現(xiàn)大流量處理污水的夏季），經(jīng)方案比選，選用磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)（一期2臺(tái)設(shè)備、二期1臺(tái)申報(bào)），表1為該污水處理廠鼓風(fēng)機(jī)改造前后情況對(duì)比表，經(jīng)使用磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)后，該污水處理廠每年在提高風(fēng)量17%的基礎(chǔ)上、節(jié)能24%、節(jié)省能耗近66萬(wàn)噸電、節(jié)省成本近46萬(wàn)元，且在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)、其噪音較改造前的多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)有很大的改善，可見(jiàn)磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在該污水處理廠的使用中，具有節(jié)能降耗的作用。磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)污水處理廠中，已有近10年運(yùn)行周期，褒大于貶、受到用戶的認(rèn)可及好評(píng)。目前磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)已經(jīng)系列化，功率從50kW～350kW，進(jìn)口流量從25m3/min～220m3/min可選，可基本滿足各大污水處理廠的使用。
3小結(jié)
目前，國(guó)家倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)、注重節(jié)能環(huán)保，鼓風(fēng)機(jī)作為污水處理廠生物處理過(guò)程中的能耗設(shè)備之一，維持好氧微生物生長(zhǎng)，各新/改建污水處理廠應(yīng)根據(jù)自身現(xiàn)狀選用低能耗、低成本設(shè)備，磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)作為近年的新設(shè)備、由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機(jī)、專用變頻器四部分構(gòu)成，因具有能耗小、運(yùn)行成本低、安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在污水處理行業(yè)中得到用戶的一致好評(píng)及認(rèn)可。今后應(yīng)進(jìn)一步拓展磁懸浮風(fēng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，如脫硫氧化，物料輸送等。在這個(gè)資源日益緊張、能源價(jià)格飛漲的時(shí)代，磁懸浮技術(shù)的成功推廣應(yīng)用，具有劃時(shí)代的革命意義。
參考文獻(xiàn)
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作者：孟凡菲 單位：南京磁谷科技有限公司