陳鴻華 何英華 丁文東
摘要:本文以小欖自來水廠為例,針對電耗和藥耗存在的問題,從技術(shù)和經(jīng)濟上進行分析,提出節(jié)能降耗的有效實踐辦法。主要通過送水泵機組的搭配、水泵葉輪切割、空壓機變頻改造、排泥車改造、排水回用和半自動投加系統(tǒng)這幾方面來闡述自來水廠的降耗技術(shù)。
關(guān)鍵詞:自來水廠 節(jié)能降耗 技術(shù)
一、引言
隨著社會的不斷發(fā)展,企業(yè)管理的逐步完善,以節(jié)能降耗為中心的科學(xué)發(fā)展觀漸漸被各界人士所重視。自來水廠作為用電耗能大戶,在整個制水成本中,電力消耗占了約40%。除此之外,隨著水資源費的上漲,企業(yè)制水成本更加加劇,增長約18%,這使得節(jié)能降耗、提高水的利用率顯得更加重要。
二、節(jié)能降耗方法
1.送水泵機組搭配。
自來水廠日內(nèi)供水量的變化較大,根據(jù)我廠經(jīng)驗,一般的供水高峰期為中午11點至12點和下午6點至夜晚11點,而低峰期為凌晨3點至早上6點,高低峰供水量差額達60%??梢姡侠淼乃退脵C組搭配,保持機組的高效運轉(zhuǎn),能有效地提高用電效率。電耗主要受清水池水位和供水壓力影響,通過高低功率水泵的不同搭配,2016年的用電量比2015年下降約4.4%,共節(jié)省40多萬元??梢?,合理的送水泵機組搭配,能起到有效的節(jié)能降耗作用。
2.水泵改造。
自來水廠用電主要在水泵上,其中取水泵房和送水泵房占90%以上,故降低水泵的電耗能最直接地降低用電成本。目前,節(jié)能改造水泵的方法有三種:(1)更換水泵,選擇效率更高,更符合生產(chǎn)需求的水泵;(2)安裝高壓變頻調(diào)速設(shè)備;(3)切削葉輪。方法一,需要重新投入資金,且涉及改動的設(shè)施多,施工周期可能過長,故并不適用。方法二,變頻設(shè)備價格不菲,改造投資周期長,同樣也不適用。方法三,如果切削計算準確,切削方法恰當,既投資少又周期短,是節(jié)能改造的可行辦法,但只能用在需要減少水泵流量、揚程和功率的情況下。根據(jù)切割定律和定流量切割計算,對小欖自來水廠B廠二級3#水泵葉輪直徑切削20mm,切削后水泵揚程由47米下降為44米,單耗由148.0KWH下降到137.1KWH,一年約節(jié)省15萬元電費。
3.空壓機改造。
針對傳統(tǒng)空壓機系統(tǒng)存在的缺點,對其加裝變頻器調(diào)速和PLC控制相結(jié)合的自動恒壓變速供氣系統(tǒng)能有效地提高空壓機的使用壽命和減少電源浪費。小欖自來水廠安裝一臺國產(chǎn)22KW的國產(chǎn)變頻器,根據(jù)PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)值調(diào)節(jié)空壓機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)氣量,使得供氣量和用氣量達到平衡,同時將變頻器的運行參數(shù)反饋到PLC。通過對比改造前后的電流發(fā)現(xiàn),一年可節(jié)約電費為7萬元。
4.排泥車改造。
定期啟動排泥車清理平流沉淀池淤泥是確保水質(zhì)穩(wěn)定的重要方法。但是目前大部分排泥車的運行方式都是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗來確定設(shè)備的運行時間,且排泥車的行進方式單一,不符合池底淤泥的分布情況,從而導(dǎo)致排泥水的含固率普遍較低,浪費大量的水資源,造成水廠制水成本的增加。因此,為了降低生產(chǎn)和改造成本,在不更換整套排泥車設(shè)備的基礎(chǔ)上,對其運行方式和排泥方式進行改造顯得尤為重要。針對我廠現(xiàn)時設(shè)備的運行狀況,對排泥車進行如下改造。增加擋泥板和改變行車方式,在排泥車穿孔排泥管的后方安裝與穿孔排泥管長度相當、高度約500mm的擋泥板。排泥車正走時不需要進行排泥,隨著擋泥板的泥層逐漸增多,當堆積到一定的高度時(略低于擋泥板高度)就會觸發(fā)信號并進行排泥,排泥時間約3分鐘。3分鐘后關(guān)閉排泥閥,排泥車繼續(xù)行走,直至擋泥板再次觸發(fā)排泥信號,如此循環(huán)直至到達終點,然后自動返回起點。改用氣動閥門,由于整個排泥過程中,排泥信號由改造前的一個增加為改造后的多個,使得真空泵的啟動次數(shù)增加,導(dǎo)致不必要的用電和設(shè)備的損耗。因此,在排泥管的出口前安裝了自行研制的氣動閥門,大大降低真空泵的啟動次數(shù)(在管道沒有泄漏的情況下真空泵啟動次數(shù)為零),同時將氣動閥門以下的DN150管道改成DN100,提高泥水的含固率。改造后,排泥水含固率由0.6%上升至6.2%,增長了933%。同時,氣動閥門的應(yīng)用和排泥車行走的方式改變使得排泥時間大大縮短,由原來的62分鐘縮短為12分鐘。單次排水量由365m3縮減為65m3,一年大約節(jié)省60000m3排泥水,約1.2萬元。(按照5萬m3供水規(guī)模的效益)
5.排水回用。
小欖自來水廠從2016年初對生產(chǎn)的排水進行收集,并對平流自凈后的水樣化驗。經(jīng)過4個月的數(shù)據(jù)收集,運用綜合指數(shù)評價法對水質(zhì)進行分析,并與同期河水作比較,得出平流自凈后的排水屬于二類水資源,符合地表水環(huán)境質(zhì)量標準。其后,邀請華中科技大學(xué)教授到現(xiàn)場勘查和評估,并得到專家對水質(zhì)狀況的肯定,最終對排水進行回用。截止2016年底,共回用水量達80多萬立方米,約節(jié)省13萬元。
6.半自動投加系統(tǒng)。
過往自來水廠自動化程度不高,多是以人工經(jīng)驗控制投藥量或者觀察平流池入口處的礬花來判斷藥量是否足夠。對于河水水質(zhì)變化情況較大時,往往難以找準最佳投藥濃度,導(dǎo)致不必要的浪費。而且,由于聚合氯化鋁對原水的pH,濁度和溫度的適應(yīng)性強,使其投加范圍廣而導(dǎo)致過藥量的表現(xiàn)不明顯,容易造成浪費。針對存在的問題,小欖自來水廠采用一套半自動的投加系統(tǒng),根據(jù)人工設(shè)定的礬耗目標,系統(tǒng)自動改變加藥泵的頻率和沖程來控制投礬量。除此之外,由于加藥泵設(shè)有最低的投加量限制,在濁度較低的情況下,不能再系統(tǒng)地降低它的投加量,于是只能對礬液進行稀釋投加。根據(jù)多次的投加試驗,在河水濁度低于10NTU時,對10%的礬液再稀釋至4%后投加,能保證供水安全的同時又能進一步
三、未來發(fā)展方向
我國部分自來水廠的地勢差較大,利用自重流即可完成整個制水的過程。恰好在這過程中,我們可以利用水頭落差來產(chǎn)生電力,幫助我們降低生產(chǎn)成本。自來水廠大多數(shù)構(gòu)筑物頂部都是以綠化覆蓋或平頂為主,這為太陽能發(fā)電提供了重要的基礎(chǔ)。從目前的應(yīng)用案例效果來看,20萬平方米的面積全年發(fā)電量約2200萬千瓦時。從這一數(shù)據(jù)看,該發(fā)電效率足以滿足自來水廠的生產(chǎn)需求。不過,光伏發(fā)電需要解決生產(chǎn)過程中氮氧化物和硫化物的產(chǎn)生問題和缺乏政策性鼓勵后的成本問題,才能更加迅速地被接納和應(yīng)用??傮w來說,利用水廠各構(gòu)筑物樓頂或綠化面積安裝光伏設(shè)備發(fā)電在未來是可行的。
參考文獻:
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(作者單位:中山市小欖水務(wù)有限公司)