隨著城市的高速發(fā)展，城市工業(yè)的技術(shù)得到顯著的提升。在城市污水處理工藝中，大多數(shù)采用活性污泥法，因其效率高、費(fèi)用少、經(jīng)驗(yàn)成熟等特點(diǎn)。

在使用中，污水的水質(zhì)、水量及環(huán)境等因素是變化著的，曝氣系統(tǒng)根據(jù)曝氣池溶解氧含量的變化及時(shí)調(diào)節(jié)供氣量，以保證處理效果，并不致浪費(fèi)能源。因此，我們要高度重視鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)控方式的選擇。

鼓風(fēng)機(jī)調(diào)控方式：

1 羅茨風(fēng)機(jī)調(diào)控方式

圖1 鼓風(fēng)機(jī)曝氣示意圖

羅茨風(fēng)機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的風(fēng)機(jī)，是風(fēng)機(jī)節(jié)能的主要對(duì)象。目前風(fēng)機(jī)運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題是能源浪費(fèi)嚴(yán)重。根據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)與泵的用電量占全國(guó)用電總量的40％左右。造成風(fēng)機(jī)能耗大的主要原因是由于運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)大量采用檔板、閥門(mén)等調(diào)節(jié)方式。這種方式雖簡(jiǎn)便易行，但在調(diào)節(jié)過(guò)程中將產(chǎn)生大量的能量損耗。因此，在污水處理工程中需經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)量的鼓風(fēng)機(jī)，應(yīng)選擇合適的調(diào)節(jié)方式，以降低能耗。

羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理是：葉輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次由兩個(gè)葉輪進(jìn)行三次吸氣、排氣。葉輪端面與風(fēng)機(jī)前后端蓋之間及風(fēng)機(jī)葉輪之間要始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動(dòng)下風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿著殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)。風(fēng)機(jī)內(nèi)腔無(wú)需潤(rùn)滑油、運(yùn)行平穩(wěn)、性能穩(wěn)定。
 

2 變頻調(diào)控

隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過(guò)新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)機(jī)流量的控制，可以大幅度減少以往機(jī)械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。

圖2 變頻調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)的性能曲線

變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能原理：
　　圖2中曲線1和2表示調(diào)速時(shí)的壓力-流量曲線，曲線3和4表示節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)管路阻力特性曲線，曲線5表示恒速時(shí)功率-流量曲線，設(shè)A點(diǎn)為風(fēng)機(jī)最大工況點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)量需從Q1減少到Q2時(shí)，如果采用節(jié)流調(diào)節(jié)法，工況點(diǎn)由A到B，風(fēng)壓增加到H2，由圖中可看出軸功率P2下降，但減少的不太多。如果采用變頻調(diào)節(jié)方式，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)由A到C，可見(jiàn)在滿足同樣風(fēng)量Q2情況下，風(fēng)壓H3將大幅度下降，功率P3隨著顯著減少。節(jié)省的功率損耗△P＝△HQ2與圖中面積BH2H3C成正比。
以上可知，變頻調(diào)節(jié)是一種高效的調(diào)節(jié)方式。鼓風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)，不會(huì)產(chǎn)生附加壓力損失，節(jié)能效果顯著，調(diào)節(jié)風(fēng)量范圍0％～100％，適合調(diào)節(jié)范圍寬，且經(jīng)常處于低負(fù)荷下運(yùn)行的場(chǎng)合。但是，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，風(fēng)量減小時(shí)，風(fēng)壓將發(fā)生很大變化，由風(fēng)機(jī)比例定律：

　　Q1/Q2＝(n1/n2)，　H1/H2＝(n1/n2)2，　P1/P2＝(n1/n2)3

可知，當(dāng)其轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時(shí)，對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的流量、壓力、軸功率各下降到原來(lái)的1/2、1/4、1/8，這就是變頻調(diào)節(jié)方式可以大幅度節(jié)電的原因。
　根據(jù)變頻調(diào)節(jié)這一特性，對(duì)于在污水處理工藝中，曝氣池始終保持5 m正常液位(見(jiàn)圖1)，要求鼓風(fēng)機(jī)在出口壓力恒定的條件下，進(jìn)行大范圍的流量調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)深度較大時(shí)，將會(huì)使風(fēng)壓下降過(guò)大，不能滿足工藝要求。當(dāng)調(diào)節(jié)深度較小時(shí)，則顯示不出其節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，反而使裝置復(fù)雜，一次性投資增高。因此，對(duì)本工程的曝氣池需保持5m液位的工況條件下，采用變頻調(diào)節(jié)方式顯然是不合適的。
 

3 進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)

進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置即在鼓風(fēng)機(jī)吸風(fēng)入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉-進(jìn)口導(dǎo)葉，其作用是使氣流在進(jìn)入葉輪之前發(fā)生旋轉(zhuǎn)，造成扭曲速度。導(dǎo)葉可繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度就意味著變換一個(gè)導(dǎo)葉安裝角，使進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。
　　進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量原理是：當(dāng)導(dǎo)葉安裝角θ＝0°時(shí)，導(dǎo)葉對(duì)進(jìn)口氣流基本上無(wú)作用，氣流將以徑向流入葉輪葉片。當(dāng)θ＞0°時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉將使氣流進(jìn)口的絕對(duì)速度沿圓周速度方向偏轉(zhuǎn)θ角，同時(shí)對(duì)氣流進(jìn)口的速度有一定的節(jié)流作用，這種預(yù)旋和節(jié)流作用將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)性能曲線下降，從而使運(yùn)行工況點(diǎn)變化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)。進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的節(jié)能原理通過(guò)圖3說(shuō)明。

圖3 進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)性能曲線

圖3中曲線1為節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)功率-流量曲線，曲線2為進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)時(shí)的功率-流量曲線。當(dāng)進(jìn)口導(dǎo)葉安裝角由θ1＝0°增大為θ2或θ3時(shí)，運(yùn)行工況點(diǎn)由M1移至M2或M3；流量由Q1減小至Q2或Q3；軸功率由P′1減少至P′2或P′3。圖中用剖面線表示的面積為進(jìn)口導(dǎo)葉比節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)省的功率。
 

4 不同調(diào)控方式的比較

不同調(diào)控方式時(shí)風(fēng)量和軸功率的關(guān)系。盡管變頻調(diào)節(jié)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)范圍很廣，在節(jié)能上有顯著效果，調(diào)節(jié)范圍僅為80%-100%，在相對(duì)流量變化不大時(shí)，變頻與導(dǎo)葉兩種調(diào)節(jié)方式消耗功率差別并不大，因此采用變頻調(diào)節(jié)方式，其節(jié)能特長(zhǎng)顯示不出來(lái)，這就失去了選擇它的意義。而選擇導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的鼓風(fēng)機(jī)，在保持出口壓力恒定條件下可以較大范圍調(diào)節(jié)風(fēng)量50%-100%，以保證污水中溶解氧含量穩(wěn)定，相對(duì)地節(jié)省了能源。所以應(yīng)選擇導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的高速離心風(fēng)機(jī)，作為本工程的設(shè)備選型。同時(shí)，為了更好地體現(xiàn)出節(jié)能效果，對(duì)于大功率的羅茨風(fēng)機(jī)，還應(yīng)注意配套電機(jī)的選擇，有助于降低能耗。

鼓風(fēng)機(jī)調(diào)控方式的選擇，不僅考慮節(jié)能，而且滿足曝氣工藝對(duì)風(fēng)量、風(fēng)壓要求前提下，從流量變化范圍、風(fēng)機(jī)功率大小、調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)復(fù)雜程度、可靠性及投資等方面綜合考慮，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，作出合理的選擇。

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