关于降低城市污水厂电气能耗的对策思考 陈秋城

发表时间:2020/6/19   来源:《基层建设》2020年第6期   作者:陈秋城
[导读] 摘要:当前的能源问题日益严峻,污水厂要借最少的能源获取最多的收益。污水厂在推进节能减排的政策中发挥了关键作用。

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        摘要:当前的能源问题日益严峻,污水厂要借最少的能源获取最多的收益。污水厂在推进节能减排的政策中发挥了关键作用。污水厂属于能耗密集企业,产生了较高的运行成本,直接威胁了污水处理的质量。因此,怎样降低电气能耗,增加经济收益,是污水厂今后高度关注的问题。
        关键词:城市污染;污水厂;电气能耗
        引言:
        时代的进步与发展,加重了经济与环境间的矛盾,人们意识到以破坏环境与资源来换取经济发展的做法得不偿失。基于这样的背景,我国推出了节能减排的政策。我国很多城市都出现了水资源的污染问题,有必要科学处理生活污水,根据节能减排的理念,降低污水厂的电气能耗。
        一、污水厂电气节能的意义
        城市发展加快,人们生产生活产生了很多污水和废水,需要建设较大规模的污水厂,从而达到污水循环使用的要求,美化城市环境,减少水污染。从污水厂的发展可知,污水厂运行设备会产生较高能耗,降低了电气节能的应用水平,直接损害了污水厂的经济收益。大多数污水厂未引入节能降耗技术,特别是早期投建的污水厂,出现了设备老化严重、节能方案不匹配、污水净化效率低等问题。如一些污水厂还在应用DY2000带式脱水机,该设备设置了全封闭的过滤段,混合液以阶梯下落的方式进入絮凝反应器,这个反应过程非常激烈,污泥快速与絮凝剂发生反应,导致絮凝块不断掉落。溶液位于离子交换膜两侧时浓度也不同,一旦接触会形成电解质离子,这部分电解质离子从高度浓度侧向低浓度扩散透析,同时水由低浓度自然向高浓度扩散渗透。带式脱水机自动化水平低,增加了能耗,极易发生故障,处理万吨污水时耗电2000多度,增加了污水厂的营业成本。为了解决这部分问题,污水厂有必要采取电气节能手段,减少设备在运行中能耗。
        二、污水厂电气设计
        某一新建污水厂,每天处理污水能力为900m3/d。结合工艺方案,厂区使用一体化设备处理污水,工艺流程如下:
 
        图1 工艺程序
        (一)确定与计算负荷
        污水厂采用一体化设备,工艺及其他设备安装总容量为50.2kw,借系数法对污水厂的用电负荷计算。
        表1 污水厂计算负荷表
 
        (二)选择变压器容量和无功功率补偿
        1)控制变压器的负荷率,保持在60%-70%之间,减少变压器运行中的损耗;
        2)整体思考变压器的技术参数;
        3)联系备用容量与企业发展确定变压器容量和数量。
        (三)照明设计
        配电间内低压配电系统为电气照明提供了电源。室内照明选择高效节能灯具,厂区外部结合绿化设计照明,选择庭院型灯具。
        表2 主要房间的照度和功率密度

        三、降低城市污水厂电气能耗的对策
        (一)供电系统降低能耗
        1.合理布置变电站
        将变电站或配电室设置在负荷中心,减少了配电半径,节省了电缆的投入成本,降低了线路损耗,保证稳定和安全的供电。
        2.减少供配电级数
        大多数污水厂的用电总负荷是1000-10000kw,供电电源电压是10/20或35kv,用电设备是0.4/6或10kv,对配电级数有效控制,降低电源配电损耗。
        3.科学选择变压器容量和台数
        确定变压器的容量与台数,使其运行在最佳经济负载率周围,结合用电特点对变压器台数有效调节,防止变压器轻载而损耗电能。通过分析变压器的有功功率,变压器要保证最低的损耗率,应控制电力变压器负载率,使其维持在0.5-0.6之间。负载率过高或过低都使变压器增加损耗,依据污水厂负荷特点,控制变压器负载率。
        4.提高供配电系统单功率因数
        第一,用电设备应具备较高功率因数;第二,污水厂以集中补偿方式选择低压设备,保证了污水处理的效果;功率因数较低的设备通过就地补偿装置进行补偿,比如较低功率因数的紫外线消毒设备,补偿在控制设备内部实现,达到降低线路无功损耗的目的。第三,高压电动机设备的供电距离较远,利用补偿装置完成无功补偿。
        (二)电气线路降低能耗
        1.合理分配电气负荷
        保证三相负荷的平衡,综合思考照明、路灯负荷与供电通风设备的供电回路负荷的平衡性,防止单相负荷带来线路损耗。
        2.减少供电线路的长度
        负荷中心设置变压器,保证配电线路走直线,避免低压配电线路或导线过长,不只减少了线路损耗,还降低了线路压降,确保供电的稳定性。
        (三)科学选择电气设备
        1.挑选节能型变压器
        变压器有不同的信号,产生不一样的绕组材质和截面积,引发电能传递效率差异,直接影响了变压器的价格。按照变压器的不同节能特点与价格差的回收时间计算,大多数节能特点的变压器资金回收时间为2-5年。因此,优先使用损耗低、节能特点的变压器。
        2.选择高效电动机
        对污水厂来讲,节能型的高效电动机非常重要,选择大容量潜水设备时注意排除次品,禁止应用节能不达标的电机。
        (四)合理选择控制系统
        1.选择变频调速节能设备
        污水厂的风机和水泵类负载很多,根据最大需量挑选设备,而正常运行的设备负载小于设计数值,水泵与风机的运行都无法实现满载,导致处理污水中很难有效应用能源,存在严重浪费的现象。同时,由于电机处于高速运行的状态,加大了机械的磨损度,增加了维护所需的费用,节省了运行时间。由流体学相似定律可知,流量与转速形成比例关系,通过控制水泵调速,减小流量,降低了功率。应用全新的智能节电设备,根据变频技术,追踪设备的负荷情况,调整风机的风量,令其与负荷同步变化,降低能耗时获得理想的节能效果。
        2.合理选择控制系统
        结合污水厂较多用电设备、复杂工艺的特征,采用智能精确系统,对控制参数科学调整,保证设备启停和运行的合理性,最大程度降低能耗。比如,利用系统模型对进水流量、曝气池需氧量准确测定,有效调节流量和风量,可减少其他设备的损耗。
        (五)照明系统节能
        1.使用高效光源
        再生回用污水项目增多,污水厂内出现更多大型厂房,其通过高效节能的高压钠灯、金属卤化物灯提供充足光源。办公室、值班室等场所避免使用白炽灯,尽可能使用紧凑荧光灯或小工控率金属卤化物灯。
        2.优化控制灯具的方式
        办公室和值班室全部利用一灯一控的方法对灯具实现控制,而大型厂房车间优先选择多区域控制方式,不只实现了节能,还达到照明的要求。
        结束语:
        城市污水厂促进了城市的可持续发展,发挥了节能减排的作用,减少了城市污水排放量以及保护了环境质量。在减排过程中引入节能手段,对社会需求能量的压力有效减轻,充分保护了自然环境。本文对污水厂的电气能耗综合分析具有较大的现实意义。
        参考文献:
        [1]刘小桂.污水处理厂电气节能设计与自动控制系统思路构建[J].科技展望,2019(5):167-169.
        [2]林太和.污水处理厂电气设计中负荷计算与节能优化分析[J].城市建筑,2017(4):183-188.
        [3]褚晓辉.减排亦要节能—城市生活污水处理厂电气设计中的节能分析[J].低碳世界,2018(9):250-251.

 

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