自來水廠節(jié)能降耗改造及效果分析

羅飛龍

【摘 要】在大力提倡建設(shè)資源節(jié)約型社會的今天，降低電能和水量的消耗，提高經(jīng)濟效益，是自來水廠的一個重要的問題。因此，自來水廠的節(jié)能降耗改造工作近年來受到廣泛關(guān)注。本文以某供水廠為例，針對其存在的問題，提出了具體的節(jié)能降耗改造措施，最終達到降低能耗，節(jié)約資源的目的，其經(jīng)驗值得同類水廠降耗改造工作參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】水廠；節(jié)能；改造；運行方式

近年來，我國政府相繼出臺了一系列加強節(jié)能工作的政策措施，節(jié)能降耗工作被提到前所未有的高度，是當(dāng)前各行各業(yè)的熱點課題。自來水廠在實施生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)中存在著不同程度的能量損耗，并因此而影響著自來水廠的經(jīng)濟運行和用能效益。下面就結(jié)合實例，詳細說明在水廠中如何通過發(fā)現(xiàn)問題并經(jīng)過技術(shù)改造，達到節(jié)能的目的，希望能提供經(jīng)驗大家借鑒。

1.修復(fù)過度磨損的水泵水封環(huán)

在開展水廠節(jié)能挖潛中對各個泵站的水泵效率進行摸底分析，發(fā)現(xiàn)某水廠取水泵房的水泵效率發(fā)生下降，從泵效測試結(jié)果來看，比對水泵工況曲線，小時流量降低了約300立方米。通過進一步查對泵房歷史運行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，效率下降現(xiàn)象與其前一段時間的取水泵房外取水格柵損壞修補時間相近，因此懷疑水泵在格柵損壞期間吸入異物造成水泵損壞。打開泵殼檢查發(fā)現(xiàn)水泵的水封環(huán)間隙磨損超標(biāo)，大部分水封環(huán)已磨損超過3毫米以上，個別磨損達到8毫米，遠超過維護標(biāo)準(zhǔn)的0.25～1.10毫米。由于格柵損壞后，導(dǎo)致水泵從水源中吸入異物直徑大于正常的泥沙粒徑，加劇水泵內(nèi)水封環(huán)磨損。水封環(huán)磨損超標(biāo)將導(dǎo)致水泵內(nèi)出水高壓區(qū)到吸水低壓區(qū)的泄流量増大，從而使得水泵效率大幅降低。

針對該問題，立刻對每臺取水泵進行開蓋檢查，更換超限磨損的水封環(huán)。更換水封環(huán)后，取水泵站的水泵出水量恢復(fù)到了水泵額定性能曲線的正常水平，由表1可以看到更換水封環(huán)前后水泵效率變化非常顯著。

2.改變水泵冷卻運行條件

水泵軸承冷卻原先從每側(cè)均直接引流一組冷卻水，冷卻水經(jīng)軸承后夏季水溫溫升0.8℃，但冷卻水量調(diào)節(jié)已經(jīng)很細，再調(diào)節(jié)將容易發(fā)生閥門堵塞。后選擇把冷卻水改為雙側(cè)返流使用，在驅(qū)動側(cè)的軸承冷卻水再供給非驅(qū)動側(cè)，改造后溫升1.6℃，整體不超過30℃，冷卻水量卻減少了一半，從而節(jié)約了相應(yīng)冷卻水的水資源費用以及加壓能耗。

3.水泵泵殼及葉輪噴涂節(jié)能涂料

水廠配水泵站安裝14SA-10A型和24SH-9A型雙吸離心泵均為鑄鐵材質(zhì)的水泵，這組水泵使用已經(jīng)有10年以上，泵體內(nèi)部銹蝕較為嚴(yán)重，泵殼凹凸不平，采用高分子超滑涂層對其進行節(jié)能改造，改造后經(jīng)測試水泵能耗降低最大可達到10%。

分析節(jié)能原因：改造前泵殼打開可見泵殼內(nèi)壁和葉輪表面已經(jīng)嚴(yán)重銹蝕，其中泵殼部分表面銹蝕層達到1-2厘米，葉輪表面銹蝕深度有3-5毫米，通過噴砂打掉銹蝕層后，使用高分子涂料和填料進行抹平和噴涂處理，處理后表面粗糙度可達到Ra<0.1μm。通過超滑涂料處理后，泵殼以及葉輪表面粗糙度降低，水流通過時表面渦流現(xiàn)象將大幅降低，從而降低水力機械損失。這種處理對于老舊銹蝕的水泵具有明顯效果，對本身粗糙度較低的不銹鋼水泵效果相對較低，對于普通水泵機組一般也可以達到2%以上。

故此對于非不銹鋼的水泵機組進行推廣應(yīng)用，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：

其中第二批噴涂后出現(xiàn)水泵出水喘振現(xiàn)象，導(dǎo)致無法閥門全開運行，系統(tǒng)效率不升反降，故此但這屬于極個別的現(xiàn)象，主要是噴涂后個別水泵在低揚程區(qū)域流量曲線與效率曲線形成雙峰特性所引起的。除了這一項特例外，水廠舊水泵采用噴涂后多達十幾種型號水泵效率都得到提升。

4.改進運行管理方式

水廠部分設(shè)備是分多期采購的，不同批次的設(shè)備之間可能存在性能差異，故此可以通過能效分析，尋找運行組合優(yōu)化方式達到節(jié)能目標(biāo)。

案例1、某水廠的內(nèi)部提升泵站的提升軸流泵分兩批采購，在裝機后經(jīng)運行統(tǒng)計比對發(fā)現(xiàn)，后一批采購的水泵效率要略高于前一批水泵，兩者之間的效率相差在2.5～5%之間。

故此，通過比對歷史數(shù)據(jù)，在日常開泵時，對水泵的開停機進行了優(yōu)先級分級，日常供水負(fù)荷未達到最大值時可以優(yōu)先啟動第二批水泵，第一批水泵僅保持最低限度的運行。通過調(diào)控開停泵優(yōu)先次序基本上達到主用機組全部都是高效泵組，而低效泵組僅作為備用機組使用，使得整個泵站的電耗有所下降，見表2。

案例2、水泵泵站吸水井分為東西兩側(cè)，每側(cè)配兩臺機組，合計4臺水泵，由于兩側(cè)管路流量特性相似，以其中一側(cè)為例，開單臺機和開雙臺機組，則其泵站吸水井到出水總管回合段的水流流速相差一倍，而管路無論是動壓頭和阻力都是和流速的平方成正比。

故此根據(jù)如此分析，在開兩臺機時合理平均分配吸水井機組負(fù)荷流速將較負(fù)荷集中在一側(cè)時低一半，管路摩擦及動壓頭損失相差4倍，實測兩種不同運行方式之間水頭損失相差超過0.7米，當(dāng)取水管路越遠時影響也將更明顯。

通過工藝、設(shè)備綜合分析，把找到的各項機組運行管理要求逐步細化，最終達到優(yōu)化節(jié)能降耗的目的。

5.結(jié)語

總之，水廠節(jié)能工作需要從基本細節(jié)之處著眼，通過完善基礎(chǔ)的運行維護標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的能效數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，在不影響正常供水壓力的前提下，制定出有效可行的節(jié)能方案，盡力在減少成本的情況下創(chuàng)造更大的經(jīng)濟利益，使水廠處于良好運行狀態(tài)，這也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。 [科]

【參考文獻】

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