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罗茨鼓风机用于中小型污水处理厂_罗茨风机

时间:21-06-09  来源:锦工罗茨风机原创

罗茨鼓风机用于中小型污水处理厂:一种适合中小型污水处理厂的鼓风机设计.pdf

  一种适合中小型污水处理厂的鼓风机设计

  一种适合中小型污水处理厂的鼓风机设计

  李淑勤

  (丹麦霍威一特博有限公司上海代表处,上海)

  我国自70年代起,投资兴建了一批污水处理设施及城市污水处理厂。改革开放特别是近几年来,

  伴随着中国经济的快速发展,在工业废水治理和城市污水处理方面取得了显著进步。根据2003年统

  计资料,到2003年底,全国已建设城市污水处理厂617座,其中二、三级污水处理厂约460座。

  综观上述各污水处理厂,在污水处理工程实践中,采用较多的城市污水处理工艺主要有:传统

  沟及其改进型。各工艺的特点及其对鼓风曝气的要求见表1。

  表1几种典型污水处理工艺构成及曝气设备

  污水处理技术商 主要去除目标 电子受体 反应池流态组

  典型曝气设备 固液分离

  业性名称 (工艺类型) 供给方式 成及分布

  常规活性污泥法 有机物 好氧 推流 底部鼓风曝气 二沉池

  完全混合污泥法 有机物 好氧 完全混合 表面机械曝气 二沉池

  SBR 有机物及氮磷 厌氧/缺氧/好氧时间交替 完全混合 鼓风曝气 反应/沉淀

  厌氧/缺氧/好氧空间及时

  CASS 有机物及氮磷 完全混合 鼓风曝气 反应/沉淀

  间交替

  常规A/O 有机物及磷 厌氧,好氧空间交替 推流 底部鼓风曝气 二沉池

  厌氧/缺氧,好氧空间交 推流为主,局部

  常规A/A/O 有机物及氮磷 底部鼓风曝气 二沉池

  替,内回流 完全混合

  缺氧,厌氧/缺氧/好氧空间 推流为主,局部

  改良A/A/O 有机物及氮磷 底部鼓风曝气 二沉池

  交替,内回流,进水分流 完全混合

  缺氧,厌氧,好氧空间交 推流为主,局部

  倒置AIAJO有机物及氮磷 底部鼓风曝气 二沉池

  替,进水分流 完全混合

  好氧(或缺氧/好氧)时间

  UNn’ANK 有机物及氮 循环流串联交替 鼓风或机械曝气 反应,沉淀

  交替

  机械曝气或加深

  三沟氧化沟 有机物及氮 缺氧,好氧空间交替 循环流串联交替 反应/沉淀

  沟形用底部曝气

  完全混合与循

  厌氧池+氧化沟 有机物及氮磷 厌氧+缺氧/好氧 机械曝气

罗茨鼓风机用于中小型污水处理厂:单级离心、多级离心风机与罗茨风机的区别(专业文章)

  01、罗茨风机

  罗茨鼓风机属于容积式鼓风机,是回转式鼓风机的一种,利用两个叶形转子或三个叶形转子在气缸内做相对运动来输送气体。由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间内,再经排气口排出,气体经罗茨风机没有内压缩过程。

  罗茨鼓风机结构简单运行平稳、可靠,机械效率高,便于维护和保养,对于被输送气体中所含的粉尘、液滴和纤维不敏感;当压力在一定范围内变化时,转速不变,则流量为一常数;运行时适应性强,在流量要求稳定而阻力变化幅度较大时,可以自动调节;与离心风机相比价格低。但噪声大,存在润滑油向气缸渗漏的缺点,同时其风量调节只能采用调节转速法和旁路放风阀法,调节转速法由于罗茨风机采用恒转矩负载,转速不可调节,而旁路放风阀法则造成能量浪费。当然,对变频改造后的罗茨风机,在小流量、变流量时效率较高,可达95%以上;效率一般在70%左右,较离心风机相比效率较低,特别是在流量高于100m3/min时,功耗较大。目前,在国外的污水处理系统中,罗茨鼓风机由于存在容量小、噪声大、效率低、和运行维护费用高等问题,已经被淘汰。

  罗茨鼓风机的性能曲线主要指风量(Q)和压力(P)变化关系的曲线Q-P及轴功率(N)和压力变化关系的曲线N-P。通过罗茨风机的性能曲线可以看出,在一定转速下,罗茨鼓风机的压力变化量较大时,风量的变化量非常小,基本不变;而功率曲线表明,功率随着压力的增高而增加。因此,罗茨鼓风机特别适用于管网阻力多变而风量要求基本稳定的场合,我国小型市政和工厂污水处理中应用较多。

  02、多级离心鼓风机

  离心鼓风机又称透平鼓风机,气体在旋转的叶轮作用下,获得压力和流速的增大,可以实现连续送风。其工作原理为当电机转动从而带动风机叶轮旋转,气体在离心力的作用下甩出并改变流向,动能转换为静压能,从排气口排出气体,同时在叶轮间形成一定负压,使外界气体在大气压的作用下补入,达到连续鼓风的目的。离心鼓风机根据叶轮数量分为多级离心鼓风机和单级离心鼓风机。多级低速离心鼓风机正常是指转子在2只或2只以上的叶轮串联在同一根主轴上,至多可有八级风叶,转子转速为3000~3600r/min的离心式鼓风机[4]。离心鼓风机一般选用进口节流调节流量与压力,使风机在较低的功率下运行,不需要放风调节,且能保持同额定工况基本相同的高效率,适用于压力流量都不稳定的工况。

  多级离心鼓风机的送气量一般较大,但所产生的风压不高,出口表压一般不高出110kPa,流量一般在130m3/min左右。

  与罗茨鼓风机相比,低速多级离心鼓风机由于具有噪声较低、风机运行平稳可靠、效率较高等优点,20世纪80年代以来,在国外的污水处理厂中逐渐取代了罗茨鼓风机,但仍存在体积大、质量重、流量调节性能差、效率偏低、能耗大等弊端。

  03、单级高速离心鼓风机

  单级高速离心鼓风机是从20世纪90年代开始,随着“三元流动理论”在离心式压缩机和鼓风机设计上的应用而发展起来的。单级离心鼓风机采用齿轮箱增速,在齿轮箱内用机油润滑和冷却。但单级离心鼓风机由于只有一个叶轮,不可能产生较大的风压,它的出口压力多在50kPa以内,流量在18~1050m3/min,一般80m3/min左右。

  单级高速离心鼓风机采用了三元流动理论进行设计,使其更加符合流体流动规律,其叶轮效率较采用二元叶轮的多级低速离心鼓风机有很大的提高,而且是一级结构,流道短、损失较小,使其效率较多级低速离心提高10%~15%,可高达82%;在结构上采用了轴向进气导叶调节装置,在压力恒定时,流量调节为额定流量的65%~105%,使其在低负荷条件下也可以达到较高的运行效率,这是罗茨鼓风机所没有的优点;采用自动化监控系统,自动化程度高;采用组装式整体结构,与同流量和压力的多级离心式鼓风机相比,节约消耗,重量一般少70%,占地面积约小50%;同时三元流动叶轮比普通二元流动叶轮直径要小30%~40%,故其转子转动惯量较小,机组的启动和停车时间短,无需高位油箱和蓄能器,使鼓风机转速可达r/min。

  由于单级高速离心鼓风机具有重量轻、体积小、节约能源、性能调节范围广泛、效率高和自动化水平高等优点,早已在国外取代多级低速离心式得到广泛应用,是目前污水处理行业的主流产品。目前,国外生产单级高速离心鼓风机的厂家主要有美国的英格索兰、日本的川崎重工、德国的德马克和瑞士的苏尔寿等,国内的厂家主要有沈阳鼓风机厂、杭州制氧机厂和陕西鼓风机厂等。

  罗茨风机适用于100m3/min以内较小流量的处理设备,能耗与离心式相差不大,流量调控好,变水位效率高,且价格低,总体价格经济效益好,主要用于小型市政污水及工厂污水处理,特别是适合CAST工艺(循环式活性污泥法)污水处理厂。

  多级离心风机适用于流量范围在100~400m3/min的情况下,虽然成本较罗茨风机稍高,但其能耗低,长期综合效益最佳,主要用于中小型市政污水处理厂。

  单级高速离心鼓风机无法采用变频调速,在满负荷时效率高,但当流量减少时,功耗并不是同比减小,因此部分负载的效率低,能耗大,主要适用于大中型污水处理厂。

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罗茨鼓风机用于中小型污水处理厂:城镇中小型污水处理厂的曝气鼓风机的选择

  在城镇中小型污水处理厂工艺设计中,其曝气系统通常采用鼓风曝气的方式。目前在我国城市污水处理系统中,曝气风机的能耗占整个污水处理系统能耗的60%以上。因此,选择哪种曝气鼓风机就显得尤为重要。

  鼓风机基本类型和分析比较

  1.单级高速离心式鼓风机:是把电动机的机械能转变为气体压力能的一种旋转叶片机械,具有调节进风口导叶角度或变频调速达到45~100%的风量调整范围。在出口压力变化不大的情况下,单级高速风机在设计工况点上运行时,其鼓风机效率比多级风机高约3%-5%,比罗茨风机效率高约15%-20%。单级风机由于其采用高速风机,不需多级传动,在需风量较大的情况下,具有明显的体积和重量优势,但由于高速运转噪音较大。单级高速离心风机在各类风机中属于较高的类别,其结构复杂。技术含量高。其维修更换费用也较高,不利于降低成本。

  2.多级低速离心式鼓风机:其工作原理与单级高速离心式鼓风机基本相同,区别在于多级低速风机是气体通过多级串联的叶轮经过几级连续压缩,获得所需风量风压。多级离心鼓风机由于其采用多级叶轮输送介质,可满足较高的出口压力要求。但在出口流量很大的情况下,风机为满足出口压力和流量,其体积和重量与单级高速离心风机相比,已不具备明显优势。因此,在风机出口流量大于300m3/min时多选择单级高速离心式鼓风机。

  3.罗茨鼓风机:罗茨鼓风机和电机通过皮带连接,将本机体内的气体由进气腔内压缩推送至排气口后排出,达到鼓风的目的。根据罗茨鼓风机的出口压力与流量的性能曲线,随着出口压力较大幅度变化的情况下。罗茨鼓风机流量只作小幅度波动,由于其对变压头适应性强,更适合变液位系统窄幅调整风机风量。在恒压工况状态下效率比离心鼓风机低10%以上。在满足小风量运行情况下,具有明显的体积和重量优势。罗茨鼓风机结构简单、日常维护量小、维修及更换成本较低。故在城镇小型污水处理厂中得到了广泛使用。

  由此可看出,在日处理量低于3万吨的小型污水处理厂来说,选择罗茨鼓风机是较为合适的。在日处理量3-10万吨的污水处理厂来说,更多的就要考虑其风机性能、效率及调控方式的选择了。

  上海瑞柘罗茨鼓风机性能稳定、质量精良、是值得信赖的罗茨鼓风机厂家。

罗茨鼓风机用于中小型污水处理厂:污水处理厂中罗茨鼓风机使用现状

  原标题:污水处理厂中罗茨鼓风机使用现状

  我国经济的发展带动着城市的快速发展,也给城市带来了一些污染。因此越来越多的污水处理部门开始建立起来,在污水处理工艺中,鼓风机是整个污水处理最主要的运行设备之一,因其具有极大的节能效果,通过对其进行节能改造,将会极锦工减少污水处理装置的能源消耗。

  一、罗茨鼓风机的原理与特点

  罗茨鼓风机在工作时的优点是具有很大的气压选择范围,能够强行将气体进行抽送,而且能够保持气体的品质,不会对其产生污染,结构简单,维修和保养都很方便。同时它也具有一系列的问题,因为工作时伴随着气体的压缩和排放,因此其具有很大的工作噪音,同时由于其气体密封性不够良好,能源利用率低,所以其耗电量非常庞大。

  罗茨鼓风机(用于原水池和生化池的配风需要,由于生产需要,鼓风机需要24小时运转,因此采用了两台鼓风机轮流工作的方法进行轮流使用较好。在实际运行过程中,罗茨风机中部分风量经旁路放空,而且鼓风机内部的密封性能不够良好,经常会发生风量流走的现象,因此在能源上造成了极大的浪费,该现象带来的直接后果是风量不稳定的突变,并伴随着大量的噪声,根据实际的统计数据显示,罗茨鼓风机的风量只能达到额定的80%-90%,而消耗的电能比额定量多出20%-30%,因此对罗茨鼓风机进行节能改造势在必行。

  图1 污水处理用罗茨鼓风机

  二、罗茨鼓风机的变频改造与原理

  根据罗茨鼓风机(的工作原理,调节其输运气体的压力时,转速保持不变,其实际的鼓风流量改变并不明显,效果并不好,由于罗茨鼓风机的流量与其转速成正比关系,因此在调节鼓风机的气体流量时,最好的方法就是改变鼓风机的转速,由于转速的改变会带来能量消耗的变化,因此可以明显节省消耗的电能。然而在实际的鼓风机工作中转子的转动负载恒定,因此在众多的转速改变方法中,变频方法最为有效,具体优点为机械特性最好,功率因素最优,节电效果最显著,调节平滑,启动电流小,因此最适宜采用。

  对于实际的罗茨鼓风机工作时来讲,其气体流量的值并不能够达到理论预期,但是与理论流量成正比关系,因此可以认为,罗茨鼓风机工作时其流量与转子的转动速度是成正比的。

  由于罗茨鼓风机的转速与功率成正比,因此其运转时转矩均保持不变。

  在使用变频来对罗茨鼓风机的转速进行调节时,具体的做法是将工业的交流电源经过一系列的整流电路变成直流电源,然后再通过一系列的正弦波脉宽调制方法将直流电再变为频率可以进行调节,同时振幅也可以随之产生变化的交流电源,因此通过该可变电源为罗茨鼓风机供电,将会灵活调节使用电源的频率,继而灵活改变鼓风机的工作转速。

  图2 污水处理厂 (图片来源网络)

  三、罗茨鼓风机的实际变频调速表现

  为了便于对比,我们首先对其中一台罗茨鼓风机(进行了变频调速的测试,在对其进行了一段时间的工作测试后,具有明显的改变,一方面是在电能的消耗上,日耗电量大约从过去的444 千瓦时下降到现在的400千瓦时,实际节约了10%左右,这样下来每年可以为分厂节约上万元的经费开支,效果十分明显,另一方面是引人了变频器以后,系统控制的稳定性也得到了提高,通过电机运转的反馈观察可以随时了解系统的运行状况,鼓风机的转速也更加稳定,同时带来的结果就是设备运行更加平稳,使用寿命也随之延长,同时保养与维修的费用也随之降低,对整个系统都带来了众多益处。

  在污水处理装置的罗茨鼓风机中引入变频器,对鼓风机的转速进行变频调节,能够为污水处理厂带来节能方面的改善,提高鼓风机的使用寿命,提高了自动化程度,节省了大量维修和保养的开支。另外,使用变频器的节能改造消耗的财力物力都较小,而且能够在短期内迅速收到成效,因此该方法值得在同类的工厂设备节能改造工作中使用。

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