大型污水处理厂曝气风机的全新产品——全静叶可调轴流风机

贾亚妮 宋选利?
(陕西鼓风机〈集团〉有限公司)

　　据有关资料介绍，城市污水处理厂使用的鼓风机经历了往复式风机、罗茨风机、离心风机等过程，随着污水处理规模的日益扩大，发达国家已率先采用轴流风机用于鼓风曝气。瑞士苏尔寿(SULZER)公司生产的轴流式曝气鼓风机，流量范围为1800～6000 m³/min，压比可达2，采用5～15级叶片适应不同压比的需要^［1］。美国德莱赛兰(DRESSER—RAND)公司的轴流式曝气鼓风机也有用于污水处理厂的记录。目前世界先进国家大型污水处理厂采用轴流曝气鼓风机的有：美国芝加哥市西部南区454×10⁴ m³/d特大型污水处理厂；法国巴黎阿谢尔210×10⁴ m³/d污水处理厂；莫斯科新库里杨诺夫200×10⁴ m³/d污水处理厂；日本东京森崎128×10⁴ m³/d污水处理厂。
　　我国至今在大中型污水处理厂中的鼓风曝气仍沿用罗茨和离心风机，单机设备效率接近国际80年代产品水平，与用户要求达到国际90年代的水平尚有较大差距，特别在可靠性方面普遍存在着故障率高、耗能大、性能不稳定、效率低、自动监测水平低等问题，尤其是国外业已推广采用的智能化仪表与具有可调性能的曝气鼓风机的结合、与现场总线网络监控技术的应用尚未起步，因此极大地制约了污水处理装置向大型化、成套化、高技术水平发展的进程。
　　陕西鼓风机(集团)有限公司是国内最早开发、研制、生产污水处理专用鼓风机的企业之一，为了满足大型污水处理厂的发展需要，陕鼓集团挖掘潜力，利用技术上的优势推出了全新的专用曝气风机--全静叶可调轴流鼓风机。
　　陕鼓集团1979年全面引进瑞士苏尔寿公司轴流压缩机的设计、制造技术，现已完全实现国产化，并与苏尔寿公司具有世界先进水平的轴流压缩机技术水平同步发展，节能效果非常显著。

1 轴流风机的优势

　　以北京某60×10⁴ m³/d污水处理厂鼓风机组的选型(见表1)为例进行方案比较。

表1 风机选型参数对照表 工况点参数 轴流方案（AV45-5） 离心方案 年平均 夏季平均 RB430-1.75 C430-1.75 A B C A B C 进气温度（℃） 12.0 12.0 12.0 31.8 31.8 31.8 12.0 12.0 进气压力（10⁵Pa） 0.981 0.981 0.981 0.978 0.978 0.978 1.011 1.011 相对湿度（%） 59 59 59 76 76 76 59 59 进气流量（m³/min) 1400 1800 2008 1400 1800 2008 430 430 标态流量（m³/min） 1300 1.671 1864 1165 1498 1.671 排气压力（10⁵Pa） 1.761 1.761 1.761 1.748 1.748 1.748 1.754 1.754 排气温度（℃） 71 72 74 95 95 97 功率（kW) 1700 2222 2554 1680 2178 2487 580 580 工作转速（r/min） 7050 6300 2975 配套电机 10kV;3000kW 10kV;710kW 10kV;710kW 总配套（kW) 3000

　　给定参数：流量(m³/min)为1400(最小)、1 800(设计)、2 008(最大)；大气压力为1.011×10⁵ Pa；大气温度为12 ℃；排气压力为1.75×10⁵ Pa；相对湿度为59%。
　　①机组配置
　　轴流方案：两台AV 45-5全静叶可调轴流式鼓风机互为备用。轴流风机采用垂直向下进、排气的方式，静叶调节采用电动执行机构。机组配有高、低压电控系统、自控系统、油系统、风机入口过滤器、放空消声器、阀门及其他辅助设备等。?
　　离心方案：采用6台RB 430-1.75或6台C 430-1.75风机。辅机配套入口过滤器、入口调节阀、出口止回阀等设备。?
　　②布置形式?
　　机组采用单层布置，进、排气管道埋入地沟，满足污水处理厂使用状况。

2 轴流风机的节能效果

　　一般曝气风机的耗电量约占全厂用电量的50%～70%，因此曝气风机的效率是影响污水处理厂运行费用的主要因素。
　　① 采用离心鼓风机，一般效率最高在78%～82%，轴流风机效率高达89%～92%，以60×104 m³/d污水处理厂设计风量1800～2008 m³/min估算，若采用离心风机C 430/RB 430，驱动电机为710 kW×5=3550 kW；轴流风机AV45—5，驱动电机为3000 kW，每年共节约电费240.9 万元。?
　　② 轴流风机的流量连续可调(参见图1)。

　　轴流风机依靠全静叶可调的优势，根据污水处理厂白天和晚上污水处理量的需要，随时进行流量的跟踪调节。而离心风机采用开、停一台风机与进口节流联合调节的方式，降低了风机的运行效率，经济性较差。?
　　③ 轴流风机的流量、压力调节系统先进可靠，又是单台风机运行，能满足污水处理新工艺的特殊要求，实现风机风量与溶氧量的联锁调节。如根据水中溶解氧浓度的要求随时调节静叶角度，风量调节范围为50%～100%，且效率无明显下降，风压调节满足升降式曝气的要求。
　　据资料介绍，对美国实行DO(溶解氧)与鼓风机等耗能设备联控措施的12个污水处理厂调查，可以节电33%。另外，先进实用的鼓风机控制系统能够实现与污水处理装置现场总线网络的数字通讯，实现随机优化即时控制，达到降低水厂能耗30%、节约人工50%。
　　④ 操作维护：轴流风机采用100%备用风机，调节操作时不会引起风量、风压的波动，对整个污水处理装置的正常运行不易产生较大影响，能够实现自动调节，满足污水处理工艺的要求，由于机组配置数量少，布置紧凑，减少维护人员，使维护费用大幅度下降。?
　　采用多台离心机组并联运行，要求每台机组都必须在理想状态下操作，每台风机的出口压力要求完全相同，流量才可以线性叠加；而实际运行中，即使设计参数完全相同的离心机，也会由于制造误差、运行时的流量和压力不完全相同、各风机配套的管网阻力不同，导致并联运行时总流量并不等于各单机流量的代数和，实际上要小一些。这样选型时需考虑30%的设备系数，无形中增加了投资，又因离心机并联使用时各单机调节精度的限制，直接影响并联后的流量、压力。因此对于大型污水处理厂，多台离心鼓风机并联使用存在着许多无法克服的弊端。60×10⁴ m³/d污水处理厂风机的轴流与离心方案的综合比较见表2。

表2 60×10⁴m³/d污水处理厂采用轴流与离心风机的方案综合比较 机型 AV45-5 RB430/C430 台数 2台 6台 设计制造技术 引进瑞士苏尔寿技术 国内技术 运行方式 互为备用 5用1备 风机效率 89%——92% 78%——82% 调节方式 全静叶流量、压力连续可调、精度高、操作灵敏，易与溶氧量调节联锁，进一步降低能耗 进气节流阀调节，效率低，损失大 操作维护 运行平衡可靠、噪音低，故障率极低，操作简单，可实现无忧动自动调节 操作维护量大，调节时性能波动大 运行周期 连续运行3年以上 连续2年以上 配套设施 配套设备齐全、性能可靠、维护简单 配套设备多、维护人员多 综合效益 占地面积小，维护人员少、降低维护费用、效率高，年节约240余万元，一次性投资较大 占地面积大、维护量大、效率低、能耗大，一性投资较少

　　采用高效节能、技术先进、运行可靠、操作简便的全静叶可调轴流风机作为我国大型污水处理装置——曝气鼓风机的条件已非常成熟，坚信轴流风机用于大型污水处理厂将给我国污水处理行业带来一次深刻的革命，并为与国际接轨创造良好的条件。

参考文献

　　徐佑民.风机?机械工业出版社，1994?

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