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1 前言

目前，青島市區(qū)各污水處理廠(chǎng)所用的濃縮機(jī)和脫水機(jī)廣泛采用臥螺式離心機(jī)，該類(lèi)機(jī)器的功率在50～90kW，且一般均為24h連續(xù)運(yùn)行，電耗較高。各廠(chǎng)離心機(jī)都已采用雙電動(dòng)機(jī)，變頻控制，因此在電氣控制節(jié)能方面已無(wú)較大的潛力可挖掘。如何以較少的能源消耗取得較大的環(huán)境效益，降低污水的處理費(fèi)用，是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題，更是實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

因此，通過(guò)離心機(jī)自身設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)，開(kāi)發(fā)節(jié)能裝置，成為節(jié)能降耗的新思路。離心機(jī)堰板的結(jié)構(gòu)改造成功后，將新型裝置在青島水務(wù)環(huán)境有限公司屬各污水處理項(xiàng)目進(jìn)行推廣，達(dá)到節(jié)能降耗、降低運(yùn)行成本的目的。

2 原理分析及存在問(wèn)題

2.1 原理分析

臥螺離心機(jī)主要由高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鼓，與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)向相同且轉(zhuǎn)速略低的帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器和差速器等部件組成。離心機(jī)將泵入待處理物通過(guò)中心進(jìn)料管送入轉(zhuǎn)筒后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。由于液相的密度和固相的密度不同，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)工作時(shí)，固相在離心力的作用下附在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，液相在離心力的作用下附在固相和遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的一側(cè)。液相和固相在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓空腔中產(chǎn)生分層點(diǎn)。

由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不同，二者存在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即轉(zhuǎn)速差），利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)把固環(huán)層的污泥緩慢地推動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓的錐端，并經(jīng)過(guò)干燥區(qū)后，由轉(zhuǎn)鼓圓周分布的出口連續(xù)排出。

為了釋放轉(zhuǎn)鼓空腔中的液相，在轉(zhuǎn)鼓液相端蓋上通常設(shè)置有多個(gè)堰板，堰板的用途是將轉(zhuǎn)鼓空腔中的固相阻擋在轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部，堰板將轉(zhuǎn)鼓空腔中的液相釋放至轉(zhuǎn)鼓空腔外部。通過(guò)調(diào)節(jié)堰板能夠預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)鼓空腔中液相的高度，也稱(chēng)作液位高度。

2.2 存在問(wèn)題

（1）當(dāng)離心機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相在離心力的作用下高速通過(guò)堰板，攜帶很多水力動(dòng)能與筒壁發(fā)生碰撞，液相在液相出料口流出時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生阻力，阻力的產(chǎn)生造成轉(zhuǎn)鼓動(dòng)力損耗。

（2）轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相在離心力的作用下從液相出料端四散而出，在液相出料口流出的液相灑在堰板以及液相端蓋上，造成用于固定堰板的螺栓被液相腐蝕，螺栓的被腐蝕及松動(dòng)，導(dǎo)致堰板存在脫落等安全隱患。

3 改造方案及改造措施

3.1 改造方案

在不改變堰板溢流功能的情況下，改變堰板的形狀結(jié)構(gòu)，在液相端蓋上設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管型堰板。導(dǎo)流管的橫切面的形狀為半圓弧形，將轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相導(dǎo)流至堰板的一側(cè)，使得轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相沿著與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向排出，在導(dǎo)流管流出時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生助推，減小液相在出料口流出時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生阻力，降低轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)力損耗，節(jié)約能源。

此外，堰板上特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流裝置對(duì)轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部液相的流出方向進(jìn)行導(dǎo)流，使得轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相沿著指定方向流出，防止轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相在離心力的作用下從液相出料端四散而出，防止在液相出料口流出的液相灑在堰板、用于固定堰板的螺栓以及液相端蓋上，防止了螺栓被液相腐蝕，提高了堰板的安全性能。

3.2 改造措施

技術(shù)人員以福樂(lè)偉C5E離心濃縮機(jī)為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)測(cè)量設(shè)計(jì)構(gòu)圖，確定出全新結(jié)構(gòu)的堰板，在海泊河污水處理廠(chǎng)4#福樂(lè)偉C5E離心濃縮機(jī)上進(jìn)行安裝試驗(yàn)，使得轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相在堰板流出時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生助推力，降低轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)力損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

轉(zhuǎn)鼓的中心設(shè)有貫穿液相端蓋的轉(zhuǎn)軸，堰板環(huán)繞設(shè)置在轉(zhuǎn)軸周?chē)?。新型堰板的一端設(shè)置在液相端蓋上，堰板的另一端靠近轉(zhuǎn)軸位置處設(shè)置有導(dǎo)流管，導(dǎo)流管的橫切面的形狀為半圓弧形，使轉(zhuǎn)鼓空腔內(nèi)部的液相沿著與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向排出。

4 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

未安裝節(jié)能器前，4#福樂(lè)偉離心濃縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，研究人員采集了2月1日～4月30日的運(yùn)行數(shù)據(jù)；5月3日在海泊河污水處理廠(chǎng)4#福樂(lè)偉離心濃縮機(jī)成功進(jìn)行了安裝試驗(yàn)，在穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月后，抽取6月1日～8月31日的運(yùn)行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢?/span>

從上述表格的數(shù)據(jù)中可以看出：改造前4#福樂(lè)偉離心濃縮機(jī)處理污泥平均單耗為0.3662kW·h/t污泥，改造后平均單耗為0.2814kW·h/t污泥，同比降低電能23.16%，節(jié)能效果明顯。

5 結(jié)論

從上述能耗分析可得知，通過(guò)更換全新節(jié)能堰板后，不僅能保證污泥處理效果，還能降低離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)力的損耗，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。以常見(jiàn)的5系列的離心機(jī)為例，裝機(jī)功率通常為：（55+15）kW，按節(jié)能20%計(jì)，運(yùn)行時(shí)間：20h/天，一年運(yùn)行：300天，平均電價(jià)電費(fèi)：0.7元/kW·h。一年節(jié)約電費(fèi)：（55+15）×20%×20×300×0.7=58800元。一臺(tái)離心機(jī)一年節(jié)約電費(fèi)超5.8萬(wàn)元，節(jié)電效果比較理想。該裝置還能防止螺栓被液相腐蝕，消除了堰板脫落的安全隱患，減少了設(shè)備維護(hù)量，降低了維護(hù)成本。

4#福樂(lè)偉離心濃縮機(jī)試驗(yàn)成功后，技術(shù)人員又將新型節(jié)能堰板安裝在3#濃縮機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，取得了22.6%的節(jié)電效果。新型堰板裝置的研發(fā)為離心脫水機(jī)節(jié)能改造提供了成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)降低污水處理的運(yùn)行成本具有重大意義，具有很好的推廣價(jià)值。