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    鼓風曝氣工藝選用風機的區別

    文章出處:   責任編輯:   發布時間:2022-01-21 14:51:03    點擊數:-   【

    目前,國內二級生物處理污水處理廠大多采用鼓風曝氣工藝,鼓風機是該工藝的關鍵設備。鼓風機的能耗有時約占污水處理廠總能耗的60%。因此,污水處理廠選擇哪種形式的風機是一個非常重要的問題。風機的正確選擇與投資規模和運行管理成本密切相關,涉及投資是否合理和長期效益。

    風機主要有羅茨風機、多級離心風機和單級離心風機。近年來,出現了磁懸浮和氣懸浮風機。以下僅對目前污水處理廠應用廣泛的羅茨風機、多級離心風機和單級離心風機進行比較。

    羅茨鼓風機

    1.各風機的原理和基本特點。

    1.羅茨風機。

    1.1羅茨風機的工作原理。

    由于轉子的不斷旋轉,抽出的氣體從進氣口吸入轉子與泵殼之間的空間V0,然后通過排氣口排出。由于吸入后V0空間完全關閉,泵腔內的氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣,V0空間與排氣側相連時,由于排氣側氣體壓力高,部分氣體返回空間V0,突然增加氣體壓力。當轉子繼續旋轉時,氣體排出泵。

    1.2羅茨風機的特點。

    ①價格低廉,回轉機械簡單,易于控制和維護;

    ②壓力隨背壓變化;小流量高速風機效率高;

    ③效率一般低于多級。單級離心風機;

    ④當流量大于120m3/min時,占地面積大。

    2.多級離心風機。

    2.1多級離心風機的工作原理。

    離心鼓風機依靠旋轉葉輪對氣體的作用,將電機的機械能傳遞給液體。由于離心鼓風機的作用,當氣體從葉輪進口流向出口時,速度能(動能)和壓力能增加。葉輪排出的氣體通過壓力室,大部分速度可以轉化為壓力能,然后沿排出管道輸送。此時,葉輪進口由于氣體排出而形成真空或低壓,氣體在大氣壓的作用下被壓入葉輪進口,因此旋轉葉輪不斷吸入和排出氣體。

    2.2多級離心風機的特點。

    ①低速機械,可靠性高,使用壽命長;

    ②購買成本低;備件為標準件,成本低;不需要復雜的潤滑系統;

    ③易于采用全風冷設計,無冷卻水相關故障及維護費用;

    ④操作維護簡單,操作維護人員不需要特殊培訓(這對遠離大都市的工廠非常重要);

    ⑤滿載效率高于羅茨風機,略低于單級離心風機;

    ⑥電機功率小于400kW的型號可采用變頻調速和直連驅動,可大大提高部分負載的工作效率。在大多數工況下,變頻調速多級離心機的效率將高于單級離心機。由于部分負載是污水處理廠的典型工況,多級離心風機對中小型污水處理廠具有更好的性能、價格比和良好的長短期效益;

    ⑦噪音低于羅茨風機和單級離心風機;

    ⑧單機流量在100~400m3/min時具有良好的性能價格比。

    3.單級高速離心風機。

    3.1單級離心風機的工作原理。

    基本原理與多級離心風機相同??諝鈴墓娘L機吸入管進入進口導葉調節器。主驅動電機通過聯軸器與增速齒輪連接,增速齒輪驅動高速旋轉的三元半開式葉輪作用于氣體,然后通過擴壓器、蝸室、排氣消聲器和擴壓管排出。

    3.2單級離心風機的特點。

    ①高速(一般超過2000r/min),噪音高;

    ②滿載效率高,不能采用變頻調速,部分負載能耗高;

    ③大流量相對占地面積小;

    ④控制系統非常復雜;潤滑系統非常復雜;維護復雜,大修必須由原廠支持;

    ⑤需要特殊訓練的操作人員;

    ⑥設備投資大;單機流量大于300m3/min的性能價格比高。

    二、三種風機綜合對比。

    目前國內市政污水廠的風機大多是進口產品,以下比較是基于進口風機的參數:

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    圖1三種風機流量-功率曲線圖。

    三種風機的能耗對比如下:三種風機流量-功率曲線圖(見圖1)。當流量較小時,三種風機的效率差異不是很明顯;對于大流量風機,由于羅茨轉速無法提高,效率較低;另外兩種離心風機差距較小。

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    圖2三種風機流量-單位流量成本曲線圖。

    三種風機的投資成本對比如:三種風機流量-單位流量成本曲線圖(見圖2)。從上面的曲線圖可以看出:

    ①小流量范圍:三種風機的能耗差異很小,但羅茨鼓風機成本低,性價比好。

    ②流量范圍:雖然多級離心風機的成本略高于羅茨鼓風機,但能耗低、效率高、性價比好。

    ③流量范圍大:單級離心成本低,能耗低,性價比好。

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    圖3離心風機流量調節-部分負載能耗。

    離心風機流量調節-部分負載功耗(見圖3)。從上面的曲線圖可以看出:

    ①部分負載:選擇風扇時,流量和壓力會有一定的設計余量,尤其是流量,一般會有20%~30%的余量;同時,由于污水量和水質的波動,所需的風量隨時都在變化。所以嚴格來說,風扇總是部分負載,總是滿載,所以風扇的流量必須調整。

    ②單離心風機流量調節:必須采用進出口葉片調節,但當流量減少時,功耗不同比例降低(如圖3所示),部分負載效率低,能耗高。

    ③多級離心風機流量調節:一般采用入口蝶閥手動或自動調節,但節能效果和單級一樣不理想。HIBON公司采用先進的中小功率(≤400KW)多級離心風機變頻調速技術,與流量同步降低功耗,部分負載效率高。

    3.風機選型。

    從以上比較可以看出,三種風扇各有優勢(這就是它們同時存在的原因)。不同規模的污水處理廠、不同的工藝、不同的投資目的、不同的使用條件可能會有不同的選擇。

    ①對于小型污水處理廠,最好選擇簡單可靠的羅茨風機。雖然效率較差,但由于價格較低,整體價格經濟效益可能較好;

    ②對于中型污水處理廠,最好選擇經濟實用的多級離心機,尤其是變頻調速多級離心機,性價比高,長期綜合經濟效益好;

    ③單級高速離心風機是大型污水處理廠的好選擇。

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