羅茨鼓風機用于中小型污水處理廠：一種適合中小型污水處理廠的鼓風機設(shè)計.pdf

　　一種適合中小型污水處理廠的鼓風機設(shè)計

　　一種適合中小型污水處理廠的鼓風機設(shè)計

　　李淑勤

　　(丹麥霍威一特博有限公司上海代表處，上海)

　　我國自70年代起，投資興建了一批污水處理設(shè)施及城市污水處理廠。改革開放特別是近幾年來，

　　伴隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在工業(yè)廢水治理和城市污水處理方面取得了顯著進步。根據(jù)2003年統(tǒng)

　　計資料，到2003年底，全國已建設(shè)城市污水處理廠617座，其中二、三級污水處理廠約460座。

　　綜觀上述各污水處理廠，在污水處理工程實踐中，采用較多的城市污水處理工藝主要有：傳統(tǒng)

　　溝及其改進型。各工藝的特點及其對鼓風曝氣的要求見表1。

　　表1幾種典型污水處理工藝構(gòu)成及曝氣設(shè)備

　　污水處理技術(shù)商 主要去除目標 電子受體 反應(yīng)池流態(tài)組

　　典型曝氣設(shè)備 固液分離

　　業(yè)性名稱 (工藝類型) 供給方式 成及分布

　　常規(guī)活性污泥法 有機物 好氧 推流 底部鼓風曝氣 二沉池

　　完全混合污泥法 有機物 好氧 完全混合 表面機械曝氣 二沉池

　　SBR 有機物及氮磷 厭氧／缺氧／好氧時間交替 完全混合 鼓風曝氣 反應(yīng)／沉淀

　　厭氧／缺氧／好氧空間及時

　　CASS 有機物及氮磷 完全混合 鼓風曝氣 反應(yīng)／沉淀

　　間交替

　　常規(guī)A／O 有機物及磷 厭氧，好氧空間交替 推流 底部鼓風曝氣 二沉池

　　厭氧／缺氧，好氧空間交 推流為主，局部

　　常規(guī)A／A／O 有機物及氮磷 底部鼓風曝氣 二沉池

　　替，內(nèi)回流 完全混合

　　缺氧，厭氧／缺氧／好氧空間 推流為主，局部

　　改良A／A／O 有機物及氮磷 底部鼓風曝氣 二沉池

　　交替，內(nèi)回流，進水分流 完全混合

　　缺氧，厭氧，好氧空間交 推流為主，局部

　　倒置AIAJO有機物及氮磷 底部鼓風曝氣 二沉池

　　替，進水分流 完全混合

　　好氧(或缺氧／好氧)時間

　　UNn’ANK 有機物及氮 循環(huán)流串聯(lián)交替 鼓風或機械曝氣 反應(yīng)，沉淀

　　交替

　　機械曝氣或加深

　　三溝氧化溝 有機物及氮 缺氧，好氧空間交替 循環(huán)流串聯(lián)交替 反應(yīng)／沉淀

　　溝形用底部曝氣

　　完全混合與循

　　厭氧池+氧化溝 有機物及氮磷 厭氧+缺氧／好氧 機械曝氣

羅茨鼓風機用于中小型污水處理廠：單級離心、多級離心風機與羅茨風機的區(qū)別（專業(yè)文章）

　　01、羅茨風機

　　羅茨鼓風機屬于容積式鼓風機，是回轉(zhuǎn)式鼓風機的一種，利用兩個葉形轉(zhuǎn)子或三個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)做相對運動來輸送氣體。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)，被抽氣體從進氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間內(nèi)，再經(jīng)排氣口排出，氣體經(jīng)羅茨風機沒有內(nèi)壓縮過程。

　　羅茨鼓風機結(jié)構(gòu)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(nèi)變化時，轉(zhuǎn)速不變，則流量為一常數(shù)；運行時適應(yīng)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(diào)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(diào)節(jié)只能采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速法和旁路放風閥法，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速法由于羅茨風機采用恒轉(zhuǎn)矩負載，轉(zhuǎn)速不可調(diào)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(jīng)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(guān)系的曲線Q-P及軸功率（N）和壓力變化關(guān)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(zhuǎn)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(wǎng)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(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動從而帶動風機葉輪旋轉(zhuǎn)，氣體在離心力的作用下甩出并改變流向，動能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(chǎn)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(zhì)量重、流量調(diào)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(shè)計上的應(yīng)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(nèi)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(chǎn)生較大的風壓，它的出口壓力多在50kPa以內(nèi)，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(shè)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)上采用了軸向進氣導葉調(diào)節(jié)裝置，在壓力恒定時，流量調(diào)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(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(yīng)用，是目前污水處理行業(yè)的主流產(chǎn)品。目前，國外生產(chǎn)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(nèi)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(nèi)較小流量的處理設(shè)備，能耗與離心式相差不大，流量調(diào)控好，變水位效率高，且價格低，總體價格經(jīng)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(diào)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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羅茨鼓風機用于中小型污水處理廠：城鎮(zhèn)中小型污水處理廠的曝氣鼓風機的選擇

　　在城鎮(zhèn)中小型污水處理廠工藝設(shè)計中，其曝氣系統(tǒng)通常采用鼓風曝氣的方式。目前在我國城市污水處理系統(tǒng)中,曝氣風機的能耗占整個污水處理系統(tǒng)能耗的60%以上。因此，選擇哪種曝氣鼓風機就顯得尤為重要。

　　鼓風機基本類型和分析比較

　　1.單級高速離心式鼓風機：是把電動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的一種旋轉(zhuǎn)葉片機械，具有調(diào)節(jié)進風口導葉角度或變頻調(diào)速達到45～100%的風量調(diào)整范圍。在出口壓力變化不大的情況下,單級高速風機在設(shè)計工況點上運行時,其鼓風機效率比多級風機高約3%-5%,比羅茨風機效率高約15%-20%。單級風機由于其采用高速風機,不需多級傳動,在需風量較大的情況下,具有明顯的體積和重量優(yōu)勢,但由于高速運轉(zhuǎn)噪音較大。單級高速離心風機在各類風機中屬于較高的類別，其結(jié)構(gòu)復雜。技術(shù)含量高。其維修更換費用也較高，不利于降低成本。

　　2.多級低速離心式鼓風機：其工作原理與單級高速離心式鼓風機基本相同，區(qū)別在于多級低速風機是氣體通過多級串聯(lián)的葉輪經(jīng)過幾級連續(xù)壓縮，獲得所需風量風壓。多級離心鼓風機由于其采用多級葉輪輸送介質(zhì)，可滿足較高的出口壓力要求。但在出口流量很大的情況下，風機為滿足出口壓力和流量，其體積和重量與單級高速離心風機相比，已不具備明顯優(yōu)勢。因此，在風機出口流量大于300m3/min時多選擇單級高速離心式鼓風機。

　　3.羅茨鼓風機：羅茨鼓風機和電機通過皮帶連接，將本機體內(nèi)的氣體由進氣腔內(nèi)壓縮推送至排氣口后排出，達到鼓風的目的。根據(jù)羅茨鼓風機的出口壓力與流量的性能曲線，隨著出口壓力較大幅度變化的情況下。羅茨鼓風機流量只作小幅度波動，由于其對變壓頭適應(yīng)性強，更適合變液位系統(tǒng)窄幅調(diào)整風機風量。在恒壓工況狀態(tài)下效率比離心鼓風機低10%以上。在滿足小風量運行情況下，具有明顯的體積和重量優(yōu)勢。羅茨鼓風機結(jié)構(gòu)簡單、日常維護量小、維修及更換成本較低。故在城鎮(zhèn)小型污水處理廠中得到了廣泛使用。

　　由此可看出，在日處理量低于3萬噸的小型污水處理廠來說，選擇羅茨鼓風機是較為合適的。在日處理量3-10萬噸的污水處理廠來說，更多的就要考慮其風機性能、效率及調(diào)控方式的選擇了。

　　上海瑞柘羅茨鼓風機性能穩(wěn)定、質(zhì)量精良、是值得信賴的羅茨鼓風機廠家。

羅茨鼓風機用于中小型污水處理廠：污水處理廠中羅茨鼓風機使用現(xiàn)狀

　　原標題：污水處理廠中羅茨鼓風機使用現(xiàn)狀

　　我國經(jīng)濟的發(fā)展帶動著城市的快速發(fā)展，也給城市帶來了一些污染。因此越來越多的污水處理部門開始建立起來，在污水處理工藝中，鼓風機是整個污水處理最主要的運行設(shè)備之一，因其具有極大的節(jié)能效果，通過對其進行節(jié)能改造，將會極錦工減少污水處理裝置的能源消耗。

　　一、羅茨鼓風機的原理與特點

　　羅茨鼓風機在工作時的優(yōu)點是具有很大的氣壓選擇范圍，能夠強行將氣體進行抽送，而且能夠保持氣體的品質(zhì)，不會對其產(chǎn)生污染，結(jié)構(gòu)簡單，維修和保養(yǎng)都很方便。同時它也具有一系列的問題，因為工作時伴隨著氣體的壓縮和排放，因此其具有很大的工作噪音，同時由于其氣體密封性不夠良好，能源利用率低，所以其耗電量非常龐大。

　　羅茨鼓風機（用于原水池和生化池的配風需要，由于生產(chǎn)需要，鼓風機需要24小時運轉(zhuǎn)，因此采用了兩臺鼓風機輪流工作的方法進行輪流使用較好。在實際運行過程中，羅茨風機中部分風量經(jīng)旁路放空，而且鼓風機內(nèi)部的密封性能不夠良好，經(jīng)常會發(fā)生風量流走的現(xiàn)象，因此在能源上造成了極大的浪費，該現(xiàn)象帶來的直接后果是風量不穩(wěn)定的突變，并伴隨著大量的噪聲，根據(jù)實際的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，羅茨鼓風機的風量只能達到額定的80%-90%,而消耗的電能比額定量多出20%-30%，因此對羅茨鼓風機進行節(jié)能改造勢在必行。

　　圖1 污水處理用羅茨鼓風機

　　二、羅茨鼓風機的變頻改造與原理

　　根據(jù)羅茨鼓風機（的工作原理，調(diào)節(jié)其輸運氣體的壓力時，轉(zhuǎn)速保持不變，其實際的鼓風流量改變并不明顯，效果并不好，由于羅茨鼓風機的流量與其轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，因此在調(diào)節(jié)鼓風機的氣體流量時，最好的方法就是改變鼓風機的轉(zhuǎn)速，由于轉(zhuǎn)速的改變會帶來能量消耗的變化，因此可以明顯節(jié)省消耗的電能。然而在實際的鼓風機工作中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動負載恒定，因此在眾多的轉(zhuǎn)速改變方法中，變頻方法最為有效，具體優(yōu)點為機械特性最好，功率因素最優(yōu)，節(jié)電效果最顯著，調(diào)節(jié)平滑，啟動電流小，因此最適宜采用。

　　對于實際的羅茨鼓風機工作時來講，其氣體流量的值并不能夠達到理論預期，但是與理論流量成正比關(guān)系，因此可以認為，羅茨鼓風機工作時其流量與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度是成正比的。

　　由于羅茨鼓風機的轉(zhuǎn)速與功率成正比，因此其運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)矩均保持不變。

　　在使用變頻來對羅茨鼓風機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)時，具體的做法是將工業(yè)的交流電源經(jīng)過一系列的整流電路變成直流電源，然后再通過一系列的正弦波脈寬調(diào)制方法將直流電再變?yōu)轭l率可以進行調(diào)節(jié)，同時振幅也可以隨之產(chǎn)生變化的交流電源，因此通過該可變電源為羅茨鼓風機供電，將會靈活調(diào)節(jié)使用電源的頻率，繼而靈活改變鼓風機的工作轉(zhuǎn)速。

　　圖2 污水處理廠 （圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

　　三、羅茨鼓風機的實際變頻調(diào)速表現(xiàn)

　　為了便于對比，我們首先對其中一臺羅茨鼓風機（進行了變頻調(diào)速的測試，在對其進行了一段時間的工作測試后，具有明顯的改變，一方面是在電能的消耗上，日耗電量大約從過去的444 千瓦時下降到現(xiàn)在的400千瓦時，實際節(jié)約了10%左右，這樣下來每年可以為分廠節(jié)約上萬元的經(jīng)費開支，效果十分明顯，另一方面是引人了變頻器以后，系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性也得到了提高，通過電機運轉(zhuǎn)的反饋觀察可以隨時了解系統(tǒng)的運行狀況，鼓風機的轉(zhuǎn)速也更加穩(wěn)定，同時帶來的結(jié)果就是設(shè)備運行更加平穩(wěn)，使用壽命也隨之延長，同時保養(yǎng)與維修的費用也隨之降低,對整個系統(tǒng)都帶來了眾多益處。

　　在污水處理裝置的羅茨鼓風機中引入變頻器，對鼓風機的轉(zhuǎn)速進行變頻調(diào)節(jié)，能夠為污水處理廠帶來節(jié)能方面的改善，提高鼓風機的使用壽命，提高了自動化程度，節(jié)省了大量維修和保養(yǎng)的開支。另外，使用變頻器的節(jié)能改造消耗的財力物力都較小，而且能夠在短期內(nèi)迅速收到成效，因此該方法值得在同類的工廠設(shè)備節(jié)能改造工作中使用。

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羅茨鼓風機標準間隙 羅茨鼓風機類型 陜西羅茨鼓風機

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