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01、羅茨風機
羅茨鼓風機屬于容積式鼓風機,是回轉式鼓風機的一種,利用兩個葉形轉子或三個葉形轉子在氣缸內做相對運動來輸送氣體。由于轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間內,再經排氣口排出,氣體經羅茨風機沒有內壓縮過程。
羅茨鼓風機結構簡單運行平穩(wěn)、可靠,機械效率高,便于維護和保養(yǎng),對于被輸送氣體中所含的粉塵、液滴和纖維不敏感;當壓力在一定范圍內變化時,轉速不變,則流量為一常數(shù);運行時適應性強,在流量要求穩(wěn)定而阻力變化幅度較大時,可以自動調節(jié);與離心風機相比價格低。但噪聲大,存在潤滑油向氣缸滲漏的缺點,同時其風量調節(jié)只能采用調節(jié)轉速法和旁路放風閥法,調節(jié)轉速法由于羅茨風機采用恒轉矩負載,轉速不可調節(jié),而旁路放風閥法則造成能量浪費。當然,對變頻改造后的羅茨風機,在小流量、變流量時效率較高,可達95%以上;效率一般在70%左右,較離心風機相比效率較低,特別是在流量高于100m3/min時,功耗較大。目前,在國外的污水處理系統(tǒng)中,羅茨鼓風機由于存在容量小、噪聲大、效率低、和運行維護費用高等問題,已經被淘汰。
羅茨鼓風機的性能曲線主要指風量(Q)和壓力(P)變化關系的曲線Q-P及軸功率(N)和壓力變化關系的曲線N-P。通過羅茨風機的性能曲線可以看出,在一定轉速下,羅茨鼓風機的壓力變化量較大時,風量的變化量非常小,基本不變;而功率曲線表明,功率隨著壓力的增高而增加。因此,羅茨鼓風機特別適用于管網阻力多變而風量要求基本穩(wěn)定的場合,我國小型市政和工廠污水處理中應用較多。
02、多級離心鼓風機
離心鼓風機又稱透平鼓風機,氣體在旋轉的葉輪作用下,獲得壓力和流速的增大,可以實現(xiàn)連續(xù)送風。其工作原理為當電機轉動從而帶動風機葉輪旋轉,氣體在離心力的作用下甩出并改變流向,動能轉換為靜壓能,從排氣口排出氣體,同時在葉輪間形成一定負壓,使外界氣體在大氣壓的作用下補入,達到連續(xù)鼓風的目的。離心鼓風機根據(jù)葉輪數(shù)量分為多級離心鼓風機和單級離心鼓風機。多級低速離心鼓風機正常是指轉子在2只或2只以上的葉輪串聯(lián)在同一根主軸上,至多可有八級風葉,轉子轉速為3000~3600r/min的離心式鼓風機[4]。離心鼓風機一般選用進口節(jié)流調節(jié)流量與壓力,使風機在較低的功率下運行,不需要放風調節(jié),且能保持同額定工況基本相同的高效率,適用于壓力流量都不穩(wěn)定的工況。
多級離心鼓風機的送氣量一般較大,但所產生的風壓不高,出口表壓一般不高出110kPa,流量一般在130m3/min左右。
與羅茨鼓風機相比,低速多級離心鼓風機由于具有噪聲較低、風機運行平穩(wěn)可靠、效率較高等優(yōu)點,20世紀80年代以來,在國外的污水處理廠中逐漸取代了羅茨鼓風機,但仍存在體積大、質量重、流量調節(jié)性能差、效率偏低、能耗大等弊端。
03、單級高速離心鼓風機
單級高速離心鼓風機是從20世紀90年代開始,隨著“三元流動理論”在離心式壓縮機和鼓風機設計上的應用而發(fā)展起來的。單級離心鼓風機采用齒輪箱增速,在齒輪箱內用機油潤滑和冷卻。但單級離心鼓風機由于只有一個葉輪,不可能產生較大的風壓,它的出口壓力多在50kPa以內,流量在18~1050m3/min,一般80m3/min左右。
單級高速離心鼓風機采用了三元流動理論進行設計,使其更加符合流體流動規(guī)律,其葉輪效率較采用二元葉輪的多級低速離心鼓風機有很大的提高,而且是一級結構,流道短、損失較小,使其效率較多級低速離心提高10%~15%,可高達82%;在結構上采用了軸向進氣導葉調節(jié)裝置,在壓力恒定時,流量調節(jié)為額定流量的65%~105%,使其在低負荷條件下也可以達到較高的運行效率,這是羅茨鼓風機所沒有的優(yōu)點;采用自動化監(jiān)控系統(tǒng),自動化程度高;采用組裝式整體結構,與同流量和壓力的多級離心式鼓風機相比,節(jié)約消耗,重量一般少70%,占地面積約小50%;同時三元流動葉輪比普通二元流動葉輪直徑要小30%~40%,故其轉子轉動慣量較小,機組的啟動和停車時間短,無需高位油箱和蓄能器,使鼓風機轉速可達r/min。
由于單級高速離心鼓風機具有重量輕、體積小、節(jié)約能源、性能調節(jié)范圍廣泛、效率高和自動化水平高等優(yōu)點,早已在國外取代多級低速離心式得到廣泛應用,是目前污水處理行業(yè)的主流產品。目前,國外生產單級高速離心鼓風機的廠家主要有美國的英格索蘭、日本的川崎重工、德國的德馬克和瑞士的蘇爾壽等,國內的廠家主要有沈陽鼓風機廠、杭州制氧機廠和陜西鼓風機廠等。
羅茨風機適用于100m3/min以內較小流量的處理設備,能耗與離心式相差不大,流量調控好,變水位效率高,且價格低,總體價格經濟效益好,主要用于小型市政污水及工廠污水處理,特別是適合CAST工藝(循環(huán)式活性污泥法)污水處理廠。
多級離心風機適用于流量范圍在100~400m3/min的情況下,雖然成本較羅茨風機稍高,但其能耗低,長期綜合效益最佳,主要用于中小型市政污水處理廠。
單級高速離心鼓風機無法采用變頻調速,在滿負荷時效率高,但當流量減少時,功耗并不是同比減小,因此部分負載的效率低,能耗大,主要適用于大中型污水處理廠。
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原標題:【中威大講堂】羅茨風機是否需要能效檢測
羅茨風機是否需要能效檢測
羅茨風機
還一種利用葉輪在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的裝置。由于其結構簡單,制造方便,因此廣泛利用于石化、建材、電力等工業(yè)領域,是常見的工業(yè)設備。
在能效目錄中有一類產品叫做通風機,那么,羅茨風機是否屬于通風機類產品,需要進行能效檢測和備案呢?
在通風機的能效實施規(guī)則中,對能效范圍內的風機產品進行了詳細的介紹,基本可分為軸流式和離心式兩種(在之前的講堂中已有對應的描述),都是通過一個葉輪的旋轉進行工作,主要用處是通風;而羅茨風機不同。以下圖為例:
羅茨風機內部構造
羅茨風機是通過兩個葉輪(或者叫轉子)的不停旋轉,將進氣口的氣體進行擠壓并排出風機的內部,從而達到壓縮氣體,提高氣壓的目的。
由于該產品主要功能在于提高氣壓,并非通風,所以中威小編告訴您該產品不屬于通風機類產品,自然也不需要進行能效檢測和備案。
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目前,污水處理廠大多采用活性污泥法進行污水處理,而其中污水曝氣是其關鍵工藝環(huán)節(jié)。常用的污水處理風機有羅茨鼓風機,多級離心風機、單級高速離心風機,下面錦工重工和大家來探討一下,這三種類型風機應該如何選擇。
一、能耗對比
從圖中可以看出:
1、在流量較小時,羅茨風機、單級高速離心風機以及多級離心風機效率差異不大;
2、在流量較大時羅茨式轉速無法提高,相對效率較低;單級高速離心風機以及多級離心風機差距較小。
二、投資成本對比
三種風機的投資成本對比
污水處理廠三種風機流量單位成本曲線圖
從圖中可以看出:
1、小流量范圍宜選用SR羅茨風機:在小流量范圍內,三種風機能耗相差很小,但是羅茨鼓風機的成本低,性價比好。
2、中流量范圍宜選用多級離心風機:雖然采購成本高于羅茨風機,但是其能耗低、效率高,性價比好。
3、大流量范圍宜選用單級高速離心風機:單級離心成本低,能耗低低,性價比好好。
三、風機選擇
1、對于小型污水處理廠可選擇羅茨風機,雖然相對單級高速離心風機以及多級離心風機效率差一些,但因價格低,總體價格經濟效益可能是最好的;
2、對于中型污水處理廠,宜選擇經濟實用的采用變頻調速技術的多級離心風機,具有很好的性能價格比,長期綜合經濟效益佳;
3、對于大型污水處理廠宜選擇單級高速離心風機。
污水處理風機該選擇羅茨風機還是單級、多級離心風機?山東錦工重工機械有限公司專業(yè)生產制造各類羅茨風機、羅茨真空泵、MVR蒸汽壓縮機、回轉風機等設備,承接氣力輸送系統(tǒng)工程,生產旋轉供料器、倉泵、料封泵、旋轉閥等各類氣力輸送設備,綜合以上所講如有遺漏或問題歡迎咨詢錦工在線客服。
目前國內大多數(shù)污水處理廠采用的工藝是鼓風曝氣工藝,而這種工藝需要風機來曝氣,常用的污水處理風機有羅茨鼓風機,多級離心風機、單級高速離心風機,下面小編就和大家來探討一下,這三者應該如何選擇:
三種風機能耗對比
目前國內的市政污水廠的風機以進口產品居多,下面比較是建立在進口風機的各項參數(shù)上,三種風機的能耗對比見下圖:
三種風機流量—功率曲線圖
在流量較小時,三種風機效率差異不是很顯著;對于大流量風機,由于羅茨式轉速無法提高,效率較低;另兩種離心風機差距較小。
三種風機的投資成本對比
三種風機流量—單位流量成本曲線圖
從上面曲線圖可以看出:
?、傩×髁糠秶喝N風機的能耗相差很小,但是羅茨鼓風機的成本最低,性價比最好。
?、谥辛髁糠秶弘m然多級離心風機成本比羅茨鼓風機稍高,但是其能耗低、效率高,性價比最好。
?、鄞罅髁糠秶簡渭夒x心成本最低,能耗也最低,性價比最好。
離心風機的流量調節(jié)-部分負載功耗
從上面曲線圖可以看出:
①部分負載:在進行風機選型時,流量和壓力會有一定的設計余量,特別是流量,一般會有20%~30%的余量;同時由于污水量和水質的波動,每時每刻所需的風量也在變化。所以嚴格地說,風機總是在部分負載而總是滿載,因而必須對風機的流量進行調節(jié)。
?、趩渭夒x心風機流量調節(jié):必須采用進口導葉和出口導葉調節(jié),但當流量減小時,功耗并不是同比例減小(如上圖示),因此部分負載的效率低,能耗大。
③多級離心風機流量調節(jié):一般采用入口蝶閥手動或自動調節(jié),但節(jié)能效果與單級一樣不理想。
結論
由上面的比較可見,三種風機各有優(yōu)勢(這正是它們同時存在的理由)。風機選型沒有最好的,只有最適合的。不同規(guī)模的污水處理廠,不同的工藝,不同的投資目的,不同的使用條件得出的最佳選擇可能不同。
?、賹τ谛⌒臀鬯幚韽S,選擇簡單可靠的羅茨風機是最好的,雖然效率差一些,但因價格低,總體價格經濟效益可能是最好的;
?、趯τ谥行臀鬯幚韽S,選擇經濟實用的多級離心機是最好的,特別是變頻調速多級離心機,具有極高的性能價格比,長期綜合經濟效益佳;
③對于大型污水處理廠,單級高速離心風機是最佳選擇。
羅茨風機大眾比較熟悉了已經,磁懸浮鼓風機目前在國內屬于發(fā)展階段,很多環(huán)保公司已經開始投入磁懸浮鼓風機了,在最近一屆環(huán)博會上,我們也接待了很多的客戶,也咨詢了很多關于羅茨風機與磁懸浮鼓風機的問題,今天給大家做下詳細的總結:
1、價格
關于價格,這是大眾最為關心的問題,磁懸浮鼓風機的價格是羅茨鼓風機的多倍,這個毋庸置疑,磁懸浮鼓風機的價格需要按照型號來確定,環(huán)博會上很多客戶咨詢的型號,價格在20-50萬之間。
2、效率
羅茨鼓風機的效率在85%左右,磁懸浮鼓風機的效率在90%以上,有的甚至可達到95%以上。
3、能耗
購買多臺羅茨鼓風機的價格,如果和一臺磁懸浮鼓風機的價格差不多,那么從能耗方面來說,磁懸浮鼓風機會在1年到1年半的時間內,節(jié)省出來。羅茨鼓風機的能耗要高于磁懸浮鼓風機,這與工作原理和其結構息息相關。
4、壽命
羅茨鼓風機的使用壽命遠遠短與磁懸浮鼓風機,磁懸浮鼓風機因軸承懸浮,所以,軸承的使用壽命是很長的。
5、噪音
羅茨鼓風機的噪音大是其通病,與其結構與工作原理有關,很多展會上的客戶也有很多咨詢關于噪音的問題,磁懸浮的噪音要遠低于羅茨風機。近幾年環(huán)保問題被大眾所重視,所以,噪音污染問題也越來越引起大家的重視。
以上幾個問題,是被大家問到的最多的問題,因國內市場上生產磁懸浮鼓風機的廠家不多,所以,很多朋友都處于觀望狀態(tài),很多朋友向我們索要的選型樣冊,了解更多關于此方面的知識。
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在城市污水處理廠,鼓風曝氣所占的能耗占到總能耗的一半左右,選擇合適的曝氣風機在節(jié)約運行成本中占著至關重要的作用。
好氧池曝氣常用的風機有四類:羅茨鼓風機、多級離心風機、單級高速離心風機和磁(空氣)懸浮風機。
1、羅茨鼓風機
羅茨鼓風機目前多為三葉型,每轉動一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結構簡單,性能穩(wěn)定。羅茨鼓風機屬于容積式風機,其特點是在最高設計壓力范圍內,管網阻力變化時,流量變化很小。羅茨風機的性能曲線如下:
從性能曲線可知,羅茨風機風量受壓力變化影響小。當曝氣池液位變化時,鼓風量基本不變。
風量調節(jié):羅茨風機風量受轉速控制,風量調整可通過變頻調速進行,變頻后風壓可以維持。
2、多級離心風機
離心鼓風機是電機帶動風機葉輪旋轉,使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出,外界氣體通過葉輪中間形成的負壓吸入,達到連續(xù)鼓風的目的。在常規(guī)轉速下單級離心升壓有限,采用多級串接的方式可達到升壓要求,稱為多級離心風機。多級離心風機典型的性能曲線如下:
從性能曲線可知,多級離心風機隨風壓變化流量變化較大。當曝氣池液位變化時,鼓風量會有變化。
風量調節(jié):多級離心風機風量調節(jié)可通過變頻進行,變頻后風壓會相應降低,變頻范圍受到一定限制。
3、單級高速離心風機
單級高速離心風機指提高風機轉速,通過單級離心即可達到工藝的升壓要求。單級高速離心風機風量大、效率高,對制造水平要求較高。單級高速離心風機的性能曲線如下:
從性能曲線可知,單級高速離心風機隨風壓變化流量變化非常大。當曝氣池液位發(fā)生變化時,鼓風量變化會較大。
風量調節(jié):單級高速離心風機可通過進口導葉調整,風量調整時不影響風壓,同時可以降低風機軸功率,達到節(jié)能效果。由于變頻調節(jié)時,風壓下降幅度會較大,可能會無法滿足工藝要求,單級高速離心風機一般不用變頻調節(jié)風量。
4、磁(空氣)懸浮風機
磁(空氣)懸浮離心風機是通過磁或空氣的作用,使轉動軸形成懸浮狀態(tài),摩擦阻力小,效率高,也可以通過進口導葉調整風量。懸浮離心風機由于摩擦力小,風機效率會更高。
磁(空氣)懸浮風機葉輪也為單級高速類型,性能曲線與單級高速離心風機類似。
不同的曝氣風機有著不同的適用范圍,羅茨風機、多級離心風機和單級高速離心風機各自的流量范圍也有較大的差異,羅茨風機在小流量范圍,多級離心中流量范圍,單級高速離心風機在高流量范圍。羅茨風機:1~100m3/min;多級離心風機:20~400m3/min;單級高速離心風機:40~1000m3/min。
三種風機的流量與功率的比較見下圖。
從上圖中可知,在風機的效率方面單級高速離心風機最高,多級離心風機其次,羅茨風機最低。同樣的供風量,羅茨風機能耗最高,單級高速離心風機能耗最低。
從設備采購成本看,羅茨風機成本最低,多級離心風機居中,單級高速離心風機最高。綜合考慮能耗、設備采購及運行維護費用等因素,三種風機的流量與單位綜合成本比較見下圖。
其中,羅茨風機由于能耗較高,單位流量綜合成本高于多級離心和單級高速離心風機。在100m3/min以上的流量時,由于單級高速離心風機具有更高的運行效率,綜合成本優(yōu)于多級離心風機。
在小流量范圍內羅茨鼓風機具有價格優(yōu)勢,在中流量范圍內,多級離心風機性價比較好,高流量時,單級高速離心風機綜合成本最低。在實際選型中還要考慮流量調節(jié)的需求、安裝條件以及運行維護方便性等因素。
磁(空氣)懸浮風機相對于其他三種鼓風機,效率更高,更節(jié)能,而且噪音很低,但是成本最高,維護復雜,目前應用于現(xiàn)場環(huán)境標準要求高,舍得花成本的企業(yè)。一般的污水處理廠承擔不起,隨著磁(空氣)懸浮風機的國產化,以后成本會越來越親和!
1、按實際情況計算參數(shù)
在污水廠鼓風機選型時,風機廠家產品樣本上給出的均是標準進氣狀態(tài)下的性能參數(shù),然而風機在實際使用中并非標準狀態(tài),當鼓風機的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時,風機的性能也將發(fā)生變化,設計選型時就不能直接使用產品樣本上的性能參數(shù),而需要根據(jù)實際使用狀態(tài)將風機的性能要求,換算成標準進氣狀態(tài)下的風機參數(shù)來選型。
2、出口壓力影響因素的分析
容積式鼓風機排氣壓力的高低并不取決于風機本身,而是氣體由鼓風機排出后裝置的情況,即所謂“背壓”決定的, 曝氣鼓風機具有強制輸氣的特點。
鼓風機銘牌上標出的排氣壓力是風機的額定排氣壓力。實際上,鼓風機可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作,而且只要強度和排氣溫度允許,也可以超過額定排氣壓力工作。
對于污水處理廠而言,排氣系統(tǒng)所產生的絕對壓力(背壓)為管路系統(tǒng)的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和。若由于某種原因,如曝氣頭或管路堵塞,使管路系統(tǒng)的壓力損失增加,背壓也會升高,于是鼓風機的壓力也就相應升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因,管路系統(tǒng)的壓力損失則會減少,背壓便不斷降低,鼓風機的壓力也隨之降低。
綜上所述,確定曝氣鼓風機壓力時,只需要鼓風機在標準狀態(tài)下所能達到的絕對壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。
3、鼓風機空氣流量因素
在計算污水處理的需氧量時,其結果為標準狀態(tài)下所需氧的質量流量qm(kg/min) ,再將其換算成標準狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/min) ,如果鼓風機的使用狀態(tài)不是標準狀態(tài),例如在高原地區(qū)使用,則空氣密度、含濕量會發(fā)生變化,鼓風機所供應的空氣容積流量與標準狀態(tài)是相同的,而所供空氣的質量流量將減少,有可能導致供氧量不足。
因此,必須計算出能供應相同質量流量的容積流量,即換算流量qv2。在高原地區(qū)使用時,環(huán)境大氣壓力也會發(fā)生變化,壓力比相應升高,那么,羅茨鼓風機的泄漏流量qvb則會增大,這將導致鼓風機所供應的空氣容積流量減少,也可能造成供氧量不足。
因此,設計時必須考慮使用條件發(fā)生變化時各種因素的影響,以保證風機所供應的實際空氣流量能夠滿足使用要求,并需計算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2。
4、注意冬季和夏季的區(qū)別
鼓風機選型應關注鼓風機供氣流量的變化規(guī)律對于同一臺鼓風機,在冬季和夏季,其容積流量是不會發(fā)生變化的,但因空氣密度的不同質量流量會發(fā)生變化,也就是說供氧量會有所不同。
鼓風機在標準狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的,但因為空氣密度(ρ)、含濕量(ds) 等發(fā)生了變化,導致鼓風機輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時增加、夏季溫度升高時降低。例如,某一污水處理廠,選用上述計算例題中的羅茨鼓風機,根據(jù)環(huán)境溫度變化,計算出鼓風機的實際供氧量(FOR),其一年的變化規(guī)律在實際運行過程中,由于進水量、水質、水溫等參數(shù)的變化,系統(tǒng)需氧量(SOR)也會發(fā)生變化在夏季,水溫較高,曝氣池需氧量(SOR)增大,但鼓風機的供氧量(FOR)在減少,這是設計時考慮需氧量的最不利工況點,此時,供氧量、需氧量基本相當;在冬季,水溫降低,曝氣池需氧量(SOR)減少,但鼓風機的供氧量(FOR)增大,此時,供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低,空氣密度增加,那么風機所供給的干空氣的質量流量較標準狀態(tài)大幅度增加,從而引起供氧量增加,從運行的實際測量情況來看,每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會高出1~3mg/L。
因此,在生產運行過程中,需要針對這種變化對設備進行及時的調整,使鼓風機的充氧能力與實際運行中的需氧量相適應。對于羅茨鼓風機來說,使用變頻器,通過改變風機轉速來調整供風量是很經濟實用的。結論同一臺鼓風機在不同的使用條件下,其性能的變化非常大,所以必須通過嚴謹?shù)挠嬎氵M行選型,否則有可能導致生化系統(tǒng)的供氧不足;另外,在冬季和夏季由于空氣密度發(fā)生了變化,鼓風機所供應氧氣的質量流量變化很大,冬季供氧量大大超過了需氧量,所以,應采取變頻調速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。
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