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曝氣鼓風機的節能節水改造
針對鼓風機對裝置運行成本的影響，詳細分析了對其節能節水改造的可行性途徑，并進行了改造成本與效益的計算，提出并實施了具體改造方案，對改造后出現的一些問題提出解決辦法。對8臺鼓風機的節能節水改造，只花了不到10萬的改造費用，獲得了每年為企業節省成本160萬余元的成果。
0 引言
生活污水處理廠8臺鼓風機是向該裝置核心單元曝氣生物濾池提供溶解氧的主要設備，對整套裝置的處理效果起著至關重要的作用。
大慶石化公司生活污水處理廠于2007年開工建設，2008年10月份開工投產。生物濾池分厭氧和好氧兩個單元。其中好氧單元為曝氣生物濾池，共8個系列并聯使用， 8臺鼓風機分別向8個曝氣生物濾池供氧。每臺鼓風機冷卻水單獨使用。在調查和研究基礎上，對其進行改造供氧結構和水系統供給結構進行改造，在保證生產和設備安全運行的前提下，節約大量電能和自來水，每年節約運行成本上百萬元。
1 改造前鼓風機耗電、耗水介紹
1.1 鼓風機技術條件
鼓風機為三葉羅茨式鼓風機，型號為JAS-145，風量為834m3/h,，空氣經壓縮后壓力由大氣壓升為68.6kPa，功率為55kW，主副油箱及軸承采用水冷卻，每臺耗水量為1.8m3/h，冷卻水要求進口溫度<25℃。
1.2 原設計安裝工藝狀況介紹
原設計安裝中，每臺鼓風機對應一個曝氣生物濾池，一臺風機單獨向一個濾池供氧。
曝氣生物濾池容積420m3，需曝氣風量約120m3/h。每臺鼓風機額定風量834m3/h，供氣量是需求量的6.95倍，可以看見每臺鼓風機向一個曝氣生物濾池的供風量有極大富余，浪費極大。
原設計安裝中，8臺風機包括2臺反洗鼓風機共10臺鼓風機主副油箱及軸承箱使用自來水作為冷卻水，10臺鼓風機全部并聯使用。
由于2臺反洗鼓風機間斷運行，運行時間不長，用水量不大。8臺鼓風機的耗水量為1.8×8=14.4m3/h。
1.3 原設計安裝中存在的問題
曝氣生物濾池容積420m3，需曝氣風量約120m3/h。每臺鼓風機額定風量834m3/h，供氣量是需求量的6.95倍，可以看見每臺鼓風機向一個曝氣生物濾池的供風量有極大富余，浪費極大。另外，由于鼓風機與曝氣生物濾池“一對一”的結構，如果鼓風機因故障停車，將導致其所對應的曝氣生物濾池停產，整體裝置的總處理量將降低1/8。
8臺風機冷卻水使用后從排水孔排走，水質無污染，排出口溫度也在7℃左右，利用率不大，水資源浪費嚴重。由于風機房耗水平大約15m3/h，水壓下降較大，導致其他廠房用水嚴格受限制。
改造前裝置處理能力按照520m3/h計算，運行成本為1.51元/m3，其中8臺鼓風機耗電耗水成本為331.44元/h，水處理成本約為0.64元/t，占總成本的42.3%，可見8臺鼓風機是整套裝置的成本消耗大戶。如果能降低8臺鼓風機的耗電耗水，對降低整套裝置的運行成本將起到至關重要的作用。
2 改造方案及效益計算
2.1 改造方案
為了節能節水，同時要保證裝置運行正常和鼓風機運行可靠，可從以下兩個方面入手進行節能節水改造：
1） 節電方面：在兩臺鼓風機曝氣風線之間加跨線，使2臺風機互相備用，運行一臺鼓風機同時向2個生物濾池供氧，理論上能節約50%的用電量。
2） 節水方面：8臺鼓風機加上2臺反洗鼓風機，其冷卻水系統改為每5臺串聯，為了使其中一臺設備發生故障不影響其余4臺鼓風機正常使用冷卻水，每臺鼓風機還增加臨時直通管。這樣能節約80%的用水量。
2.2 改造成本計算
1） 節電方面：8臺曝氣風線之間增加4條跨線，4只手動蝶閥，每條跨線公稱直徑為DN200，長度為4m。
2） 節水方面：10臺鼓風機冷卻水來水管線增加26m，臨時直通線新增46m，新增銅球閥25只，三通8件。
節電和節水兩項改造施工成本約11.28萬元。
2.3 改造效益計算
8臺鼓風機每天24小時運行，每臺風機功率55kW，按每年365天計算，每年耗電約385萬kW·h，現在電價為0.624元/kW·h，電費共計240萬元。
每天24小時運行，每臺鼓風機冷卻水用量為1.8m3/h，按每年365天計算，每年耗水總量約12.6萬m3，現在自來水價格3.95元/m3，每年耗水水費約50萬元。
按照改造方案，耗電量能節省約50%，耗水量能節省約80%，按此方案，每年能節約耗電量385×50%=192.5萬kW·h，節省運行成本240×50%=120萬元；每年節省耗水量12.6×80%=10萬m3，節省成本50×80%=40萬元。
節能和節水兩項每年能直接節約成本計達140余萬元，改造費用總計6.78萬元，改造后當年就可見到效益。
改造后，鼓風機運行成本為151元/h，按裝置處理能力為520m3/h計算，處理每噸水8臺鼓風機約為0.29元，較之改造前的0.64元下降了0.35元，整套裝置運行成本由改造前的1.51元/m3降為1.16元/m3，總體下降約為23.2%，可見效果很顯著。
另外，由于鼓風機由全開無備用的運行模式，改為了一開一備的模式，對于保持曝氣生物濾池運行連續性、降低設備損耗折舊速率、提高設備可維修性等諸多收益，其經濟性更是可觀。
3 改造后效果及存在的問題
經過論證其可行性和經濟性后，我們對裝置8臺鼓風機（節水改造還包括2臺反洗鼓風機）進行了節能節水改造。
1） 節能改造方面，實現了1臺鼓風機同時向2個曝氣生物濾池供氧的功能，經過一個月的觀察，水中溶解氧含量（DO）與改造前無異，均滿足水質要求，而且風量仍有少量富余。鼓風機方面，其出口風量、壓力均無明顯變化，對設備本身無多大明顯影響。
改造后，由于鼓風機出口的曝氣風線上所加的跨線及手動蝶閥，要向2個曝氣生物濾池平均分配風量時操作難度較大，每次進行調節操作時均需多次進行調節，但是經過調節能達到平均分配風量的目的。
2） 節水改造方面，將10臺鼓風機分為2個系列并聯，每5臺一個系列進行串聯，這樣的供排水方式。在改造后實驗中，為了安全起見，供水量由原來的單臺1.8m3/h改為每系列2.0m3/h，略有提高，進行了為期一周的溫度監測，監測樣本選為24小時運行，且處于來水系統末端的鼓風機。監測數據見表3。
處于來水系統末端的鼓風機主油箱溫度改造后上升了1℃左右，副油箱上升了5℃左右，但都還處于設備技術要求以內，溫度合格。至于同系列前3臺鼓風機，經過抽樣觀察，其主副油箱溫度與此鼓風機溫度相比，略低，但不明顯。排水點水溫雖比改造前有大幅提高，由7℃上升到15℃左右，但還遠低于設備技術要求的25℃。
實驗證明，改造成功，達到了預期的改造目的。
4 結論
由于原設計安裝中8臺鼓風機選型過大，生產能力由極大富余，致使該風機耗電、耗水太大，并且存在較大程度的浪費。在認真考察和研究裝置、設備的技術要求及技術配置后，充分發揮設備生產能力，降低設備運行成本，充分挖掘增效降耗的改造空間。正是做好了這一點，我們對8臺鼓風機進行了節能節水改造，在保證鼓風機安全、平穩運行的前提下，只花了不到10萬元的改造費用，就為企業節省生產成本160余萬元/a，并且提高了整體裝置保持連續性的能力，降低了設備損耗折舊速率，提高設備的可維修性等。