簡述小欖自來水廠節(jié)能降耗應(yīng)用實例

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%。可見，合理的送水泵機組搭配，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。可見，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。總體來說，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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[2] 楊茹.變頻器在空壓機自動恒壓供氣節(jié)能改造中的應(yīng)用[J]，冶金電氣， 2008（24）：30-33。

（作者單位：中山市小欖水務(wù)有限公司）