在城市污水處理工藝中,活性污泥法具有投資少、處理效率高、運行經驗成熟等特點而被廣泛使用。其曝氣系統通常采用鼓風曝氣。實際運行中,污水的水質、水量及環(huán)境等因素總處在變化之中,曝氣系統應能根據曝氣池溶解氧含量的變化及時調節(jié)供氣量,以保證處理效果,并不致浪費能源。因此,在項目設計階段,業(yè)主和設計單位均高度重視離心風機的選型及調控方式的選擇。
離心風機是目前應用廣泛的風機,是風機節(jié)能的主要對象。從調查中了解到,目前風機運行中存在的主要問題是能源浪費嚴重。根據國家有關部門統計,風機與泵的用電量占全國用電總量的40%左右。造成風機能耗大的主要原因是由于運行中的風機大量采用檔板、閥門等調節(jié)方式。這種方式雖簡便易行,但在調節(jié)過程中將產生大量的能量損耗。因此,在污水處理工程中需經常調節(jié)風量的鼓風機,應選擇合適的調節(jié)方式,以降低能耗。
單級高速離心風機的工作原理是:原動機通過軸驅動葉輪高速旋轉,氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速,然后進入擴壓腔,改變流動方向而減速,這種減速作用將高速旋轉的氣流中具有的動能轉化為壓能(勢能),使風機出口保持穩(wěn)定壓力。
從理論上講,離心風機的壓力-流量特性曲線是一條直線,但由于風機內部存在摩擦阻力等損失,實際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降,對應的離心風機的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當風機以恒速運行時,風機的工況點將沿壓力-流量特性曲線移動。風機運行時的工況點,不僅取決于本身的性能,而且取決于系統的特性,當管網阻力增大時,管路性能曲線將變陡。
風機調節(jié)的基本原理就是通過改變風機本身的性能曲線或外部管性曲線,以得到所需工況。
隨著科技的不斷發(fā)展,交流電機調速技術被廣泛采用。通過用變頻器改變交流電機的轉速方式來進行風機流量的控制,可以大幅度減少以往機械方式調控流量造成的能量損耗。
進口導葉調節(jié)裝置即在離心風機吸風入口附近裝設一組可調節(jié)轉角的導葉-進口導葉,其作用是使氣流在進入葉輪之前發(fā)生旋轉,造成扭曲速度。導葉可繞自身軸轉動,葉片每轉動一個角度就意味著變換一個導葉安裝角,使進入風機葉輪的氣流方向相應改變。
進口導葉調節(jié)風量原理是:當導葉安裝角θ=0°時,導葉對進口氣流基本上無作用,氣流將以徑向流入葉輪葉片。當θ>0°時,進口導葉將使氣流進口的速度沿圓周速度方向偏轉θ角,同時對氣流進口的速度有一定的節(jié)流作用,這種預旋和節(jié)流作用將導致風機性能曲線下降,從而使運行工況點變化,實現風機流量調節(jié)。
離心風機采用進口導葉調節(jié)方式,在部分負荷運行時可獲得率和較寬的性能范圍,在保持出口壓力恒定條件下,工作流量可在50%~100%額定流量范圍內變化。調節(jié)深度愈大、省功愈多。如流量減少到額定流量的60%時,進口導葉方式比進口節(jié)流方式節(jié)省功率達17%之多。此外,其結構相對簡單,運行可靠,維護管理方便,初期投資低。因此,此工程中離心風機采用進口導葉調節(jié)流量,顯然是較好調節(jié)方式。
通過對變頻與導葉調節(jié)方式的原理與特點的分析,明確了在采用離心風機的污水處理工藝中,離心風機調控方式的選擇,不能只考慮節(jié)能,而必須在滿足曝氣工藝對風量、風壓要求前提下,從流量變化范圍、風機功率大小、調節(jié)裝置的技術復雜程度、可靠性及投資等方面綜合考慮,進行技術經濟分析,作出合理的選擇。