目前,國內的二級生物處理污水廠大多數採用鼓風曝氣工藝,而鼓風機是此工藝中最為關鍵的設備,鼓風機的能耗有時占污水廠的總能耗的60%左右,因此汙水處理廠選用何種形式的風機是一個非常重要的問題。風機選擇正確與否與投資大小和運行管理費用密切相關,涉及到投資是否合理、長期效益高低問題。
風機的種類主要有羅茨風機,多級離心風機和單級離心風機,近年又出現了磁懸浮和氣懸浮風機。下面只針對目前污水廠應用得較多的羅茨風機、多級離心風機和單級離心風機進行比較說明。
各種風機的原理和基本特點
1、羅茨風機
1. 1 羅茨風機的工作原理
由於轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0 內,再經排氣口排出。由於吸氣後v0 空間是全封閉狀態,所以在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣,v0 空間與排氣側相通時,由於排氣側氣體壓強較高,則有一部分氣體返沖到空間v0 中去,使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時,氣體排出泵外。
1. 2 羅茨風機的特點
①價格低，最簡單的回轉機械，易於控制和維護;
②壓力隨背壓變化;小流量高速風機效率較高;
③效率一般低於多級、單級離心風機;
④流量大於120m3/ min 時占地面積大。
2、多級離心風機
2. 1 多級離心風機的工作原理
離心鼓風機依靠旋轉葉輪對氣體的作用把電機的機械能傳遞給液體。由於離心鼓風機的作用,氣體從葉輪進口流向出口的過程中, 其速度能(動能)和壓力能都得到增加,被葉輪排出的氣體經過壓出室,大部分速度能轉換成壓力能,然後沿排出管路輸送出去,這時,葉輪進口處因氣體的排出而形成真空或低壓,氣體在大氣壓的作用下被壓入葉輪的進口,於是旋轉著的葉輪就連續不斷地吸入和排出氣體。
2. 2 多級離心風機的特點
①低轉速機械,可靠性高,使用壽命長;
②購買成本較低;備件為標準件,費用低;不需要複雜的潤滑系統;
③易於採用全風冷式設計,無冷卻水相關故障和維保費用;
④操作維護簡單,不需要特別訓練的操作維修人員(這對於遠離大都市的工廠很重要) ;
⑤滿載效率高於羅茨風機,略低於單級離心風機;
⑥電機功率小於400kW的機型可選用變頻調速和直連驅動方式,可大大提高部分負載的工作效率。在大部分工況下,變頻調速的多級離心機效率會高於單級離心機,由於部分負載是汙水處理廠最典型的工況,因此多級離心風機對於中小型汙水處理廠來說具有更好的性能價格比和良好的長短期效益;
⑦噪音低於羅茨風機和單級離心風機;
⑧單機流量在100～400m3/ min 時具有最好的性能價格比。
3、單級高速離心風機
3. 1 單級離心風機的工作原理
基本原理與多級離心風機一樣。空氣從鼓風機吸入管進入進口導葉調節器。主驅動電機借助聯軸器與增速齒輪聯接,增速齒輪驅動高速轉動的三元半開式葉輪對氣體進行作功,氣體再經擴壓器、蝸室、排氣消聲器、擴壓管排出。
3. 2 單級離心風機的特點
①高轉速(一般超過20000r/ min) ,噪音高;
②滿載效率高,無法採用變頻調速,部分負載能耗高;
③大流量相對占地面積小;
④控制系統非常複雜;潤滑系統非常複雜;維護保養複雜,大修必須請製造原廠支援;
⑤需要特別訓練的操作人員;
⑥設備投資大;單機流量大於300m3/ min 的性能價格比高。
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