磁懸浮離心鼓風機節能降耗的應用
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1前言
鼓風機作為污水處理廠主要設備之一、多用于生物好氧池的底部曝氣，供好氧微生物生長所需，據文獻記載鼓風機曝氣耗能占整個污水廠能耗的60%以上。因此鼓風機的選型，將關系到污水處理廠的投資費用、運行成本等。目前，常用鼓風機分為羅茨風機、單級離心鼓風機、多級離心鼓風機。羅茨風機利用兩個或三個葉形轉子通過相對旋轉運動來壓縮和輸送氣體，具有效率低、噪聲大等缺點；離心鼓風機是在電機的轉動下、帶動葉輪旋轉，并在心的作用下逐漸壓縮氣體，達到曝氣需要的壓力，根據葉輪數量又分為單級和多級離心鼓風機；在相同工況條件下，三種鼓風機的能耗對比為：多級離心鼓風機節能效果高于羅茨風機和單級離心鼓風機。本文所介紹的磁懸浮離心鼓風機與傳統鼓風機相比，因具有節能、噪音低、便于安裝維護等優點，在污水處理行業得到大力推廣，且受到一致好評。
2.1磁懸浮離心鼓風機概況
磁懸浮離心鼓風機主要采用磁懸浮軸承技術和高速變頻電機，通過高速轉動電機轉子從而帶動葉輪工作，無需聯軸器、無需增速箱等復雜系統，實現無摩擦、無油運行，使其運行效率高于傳統鼓風機。磁懸浮離心鼓風機主要由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機、專用變頻器四部分構成，其中：（1）磁懸浮軸承是利用磁吸原理，通過可控的電磁吸力實現轉軸懸浮高速運轉，采用的磁懸浮軸承具有無摩擦、無油、節能、壽命長、無需維護等優點；（2）高效離心葉輪中的葉輪采用高強度鍛鋁，抗變形能力強，采用三元流設計方法、與電機軸直連，可實現效率達到最大化，經國家流體專家測得葉輪運行最高效率可達到80%以上；（3）高速永磁同步電機，電機體積小、重量輕、功率密度高、轉速高，最高可達42000rpm；（4）專用變頻器：通過磁場定向控制（又稱矢量控制）及SVPWM算法可實現無級調速，變頻器效率高達98%。與傳統鼓風機相比，磁懸浮離心鼓風機具有以下主要特點：（1）高效節能：磁懸浮離心鼓風機因采用磁懸浮軸承技術、高效離心葉輪、高速永磁同步電機及專用變頻器，可實現無摩擦、無油運行，效率達到最大化，與傳統容積式羅茨風機相比、可節約能耗30%；（2）噪音低、振動小：因采用無接觸式的磁懸浮軸承技術，使得離心鼓風機在正常運轉時、無機械摩擦，從而使得噪音一般在85dB以下、較傳統鼓風機聲音分貝低；（3）易安裝維護：磁懸浮離心鼓風機因具有體積小、重量輕的優點、因此在安裝時無需大型機械吊裝設備、靠人力就能夠完成，而且磁懸浮離心鼓風機因采用先進的無接觸式磁懸浮軸承技術，使其在保養的時候，無需潤滑油保養、且污染小，僅根據運行情況定期更換空氣過濾布，維護保養簡單方便，這即提高了鼓風機的運轉穩定性、也有效降低了維護運行成本。
2.2磁懸浮離心鼓風機在污水處理廠中的應用
鼓風機作為污水處理工藝的主要曝氣設備，主要應用污水處理廠二級生物處理中，用于攪拌、并為好氧池提供氧氣，防止污泥沉淀、維持好氧微生物生存，常用風機有傳統容積式羅茨風機和離心風機，而磁懸浮離心鼓風機因具有能耗低、效率高、易安裝維護等優點，已被逐漸應用于污水處理行業中。在污水處理工程中、生化曝氣所消耗的能源占整個污水廠的60%以上，因此選用節約能源、節省成本的鼓風機是當今污水處理行業必然發展的趨勢。如湖州某污水處理廠采用氣浮+NSBR活性物污泥+深度處理工藝處理印染廢水，處理量為4萬噸/天，該污水廠分為一期、二期工程，一期、二期工程均選擇多級離心鼓風機，其曝氣參數分別為一期為曝氣量120m3/min、功率185kw、2用1備，二期為50m3/min、功率90kw、1用1備，后來隨著風機的老化、風機曝氣量逐漸減小、無法滿足曝氣需求（尤其表現大流量處理污水的夏季），經方案比選，選用磁懸浮離心鼓風機（一期2臺設備、二期1臺申報），表1為該污水處理廠鼓風機改造前后情況對比表，經使用磁懸浮離心鼓風機后，該污水處理廠每年在提高風量17%的基礎上、節能24%、節省能耗近66萬噸電、節省成本近46萬元，且在風機正常運行時、其噪音較改造前的多級離心鼓風機有很大的改善，可見磁懸浮離心鼓風機在該污水處理廠的使用中，具有節能降耗的作用。磁懸浮離心鼓風機應用于國內污水處理廠中，已有近10年運行周期，褒大于貶、受到用戶的認可及好評。目前磁懸浮離心鼓風機已經系列化，功率從50kW～350kW，進口流量從25m3/min～220m3/min可選，可基本滿足各大污水處理廠的使用。
3小結
目前，國家倡導低碳經濟、注重節能環保，鼓風機作為污水處理廠生物處理過程中的能耗設備之一，維持好氧微生物生長，各新/改建污水處理廠應根據自身現狀選用低能耗、低成本設備，磁懸浮離心鼓風機作為近年的新設備、由磁懸浮軸承、高效離心葉輪、高速永磁同步電機、專用變頻器四部分構成，因具有能耗小、運行成本低、安裝簡單、維護方便等優點，在污水處理行業中得到用戶的一致好評及認可。今后應進一步拓展磁懸浮風機的應用領域，如脫硫氧化，物料輸送等。在這個資源日益緊張、能源價格飛漲的時代，磁懸浮技術的成功推廣應用，具有劃時代的革命意義。
參考文獻
[1]陳惠萍.磁懸浮離心鼓風機在污水廠的應用[J].山東工業技術,2018(15):27-28.
[2]吳緒軍.磁懸浮離心式鼓風機在污水廠節能降耗中的應用[J].環境與發展,2015,27(02):82-84.
作者：孟凡菲 單位：南京磁谷科技有限公司