磁懸浮離心鼓風機節(jié)能降耗的應用

孟凡菲

摘要

鑒于我國提倡節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等環(huán)保政策，全國興建污水處理廠，鼓風機作為主要能耗設備之一，各新/改建污水處理廠應根據(jù)自身現(xiàn)狀選用低能耗、低成本設備，由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機、專用變頻器四部分構(gòu)成的磁懸浮離心鼓風機，因具有效率高、振動小、噪音低、重量輕、無潤滑油、容易安裝維護等優(yōu)點，已被逐漸應用于污水處理工程中。本文主要簡述磁懸浮離心鼓風機的結(jié)構(gòu)特點，以及在污水處理廠中節(jié)能降耗的應用研究。

【關(guān)鍵詞】磁懸浮離心鼓風機 節(jié)能 污水處理

1 前言

鼓風機作為污水處理廠主要設備之一、多用于生物好氧池的底部曝氣，供好氧微生物生長所需，據(jù)文獻記載鼓風機曝氣耗能占整個污水廠能耗的60%以上。因此鼓風機的選型，將關(guān)系到污水處理廠的投資費用、運行成本等。目前，常用鼓風機分為羅茨風機、單級離心鼓風機、多級離心鼓風機。羅茨風機利用兩個或三個葉形轉(zhuǎn)子通過相對旋轉(zhuǎn)運動來壓縮和輸送氣體，具有效率低、噪聲大等缺點;離心鼓風機是在電機的轉(zhuǎn)動下、帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，并在離心的作用下逐漸壓縮氣體，達到曝氣需要的壓力，根據(jù)葉輪數(shù)量又分為單級和多級離心鼓風機;在相同工況條件下，三種鼓風機的能耗對比為：多級離心鼓風機節(jié)能效果高于羅茨風機和單級離心鼓風機。本文所介紹的磁懸浮離心鼓風機與傳統(tǒng)鼓風機相比，因具有節(jié)能、噪音低、便于安裝維護等優(yōu)點，在污水處理行業(yè)得到大力推廣，且受到一致好評。

2 磁懸浮離心鼓風機節(jié)能降耗的應用研究

2.1 磁懸浮離心鼓風機概況

磁懸浮離心鼓風機主要采用磁懸浮軸承技術(shù)和高速變頻電機，通過高速轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子從而帶動葉輪工作，無需聯(lián)軸器、無需增速箱等復雜系統(tǒng)，實現(xiàn)無摩擦、無油運行，使其運行效率高于傳統(tǒng)鼓風機。磁懸浮離心鼓風機主要由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機、專用變頻器四部分構(gòu)成，其中：

（l）磁懸浮軸承是利用磁吸原理，通過可控的電磁吸力實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸懸浮高速運轉(zhuǎn)，采用的磁懸浮軸承具有無摩擦、無油、節(jié)能、壽命長、無需維護等優(yōu)點;

（2）高效離心葉輪中的葉輪采用高強度鍛鋁，抗變形能力強，采用三元流設計方法、與電機軸直連，可實現(xiàn)效率達到最大化，經(jīng)國家流體專家測得葉輪運行最高效率可達到80%以上：

（3）高速永磁同步電機，電機體積小、重量輕、功率密度高、轉(zhuǎn)速高，最高可達42000rpm;

（4）專用變頻器：通過磁場定向控制（又稱矢量控制）及SVPWM算法可實現(xiàn)無級調(diào)速，變頻器效率高達98%。

與傳統(tǒng)鼓風機相比，磁懸浮離心鼓風機具有以下主要特點：

（1）高效節(jié)能：磁懸浮離心鼓風機因采用磁懸浮軸承技術(shù)、高效離心葉輪、高速永磁同步電機及專用變頻器，可實現(xiàn)無摩擦、無油運行，效率達到最大化，與傳統(tǒng)容積式羅茨風機相比、可節(jié)約能耗30%;

（2）噪音低、振動小：因采用無接觸式的磁懸浮軸承技術(shù)，使得離心鼓風機在正常運轉(zhuǎn)時、無機械摩擦，從而使得噪音一般在85dB以下、較傳統(tǒng)鼓風機聲音分貝低;

（3）易安裝維護：磁懸浮離心鼓風機因具有體積小、重量輕的優(yōu)點、因此在安裝時無需大型機械吊裝設備、靠人力就能夠完成，而且磁懸浮離心鼓風機因采用先進的無接觸式磁懸浮軸承技術(shù)，使其在保養(yǎng)的時候，無需潤滑油保養(yǎng)、且污染小，僅根據(jù)運行情況定期更換空氣過濾布，維護保養(yǎng)簡單方便，這即提高了鼓風機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、也有效降低了維護運行成本。

2.2 磁懸浮離心鼓風機在污水處理廠中的應用

鼓風機作為污水處理工藝的主要曝氣設備，主要應用污水處理廠二級生物處理中，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，常用風機有傳統(tǒng)容積式羅茨風機和離心風機，而磁懸浮離心鼓風機因具有能耗低、效率高、易安裝維護等優(yōu)點，己被逐漸應用于污水處理行業(yè)中。

在污水處理工程中、生化曝氣所消耗的能源占整個污水廠的60%以上，因此選用節(jié)約能源、節(jié)省成本的鼓風機是當今污水處理行業(yè)必然發(fā)展的趨勢。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離心鼓風機，其曝氣參數(shù)分別為一期為曝氣量120m3/min、功率185kw、2用l備，二期為50m3/min、功率90kw、1用1備，后來隨著風機的老化、風機曝氣量逐漸減小、無法滿足曝氣需求（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機（一期2臺設備、二期1臺申報），表1為該污水處理廠鼓風機改造前后情況對比表，經(jīng)使用磁懸浮離心鼓風機后，該污水處理廠每年在提高風量17%的基礎上、節(jié)能24%、節(jié)省能耗近66萬噸電、節(jié)省成本近46萬元，且在風機正常運行時、其噪音較改造前的多級離心鼓風機有很大的改善，可見磁懸浮離心鼓風機在該污水處理廠的使用中，具有節(jié)能降耗的作用。

磁懸浮離心鼓風機應用于國內(nèi)污水處理廠中，已有近10年運行周期，褒大于貶、受到用戶的認可及好評。目前磁懸浮離心鼓風機已經(jīng)系列化，功率從50kW～350kW，進口流量從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，國家倡導低碳經(jīng)濟、注重節(jié)能環(huán)保，鼓風機作為污水處理廠生物處理過程中的能耗設備之一，維持好氧微生物生長，各新/改建污水處理廠應根據(jù)自身現(xiàn)狀選用低能耗、低成本設備，磁懸浮離心鼓風機作為近年的新設備、由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機、專用變頻器四部分構(gòu)成，因具有能耗小、運行成本低、安裝簡單、維護方便等優(yōu)點，在污水處理行業(yè)中得到用戶的一致好評及認可。今后應進一步拓展磁懸浮風機的應用領(lǐng)域，如脫硫氧化，物料輸送等。在這個資源日益緊張、能源價格飛漲的時代，磁懸浮技術(shù)的成功推廣應用，具有劃時代的革命意義。

參考文獻

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