污水处理厂的电气节能方法

2012-08-15左亚波

科技传播 2012年1期

左亚波

卧龙电气集团杭州研究院有限公司,浙江杭州 311258

随着我国对环境保护重视程度的提高，各地的污水处理厂也越来越多，而目前各城市能源紧张局面日益呈现，这就要求各污水处理厂能够使用较少的能源获得较大的收益。当前，国内的很多污水处理厂因无法承受高额的运行费用而被迫停产，导致先前的投资未能获得其应有的效益，不但影响了污水处理的有效性，而且造成一定的经济损失。本文作者结合自己多年从事污水处理的经验，探讨了污水处理厂的电气节能方法。

1 污水处理厂工作机理分析

当前国内各污水处理厂所采用的处理工艺样式繁多，但总的工作流程却大同小异，本文以目前应用较广泛的微曝氧化沟为例介绍污水处理厂的工作机理，其主要工艺包括：收集污水（工厂排放水管道、雨水管道、污水管道等）、细格栅拦截、旋流沉砂池、微曝氧化沟（好氧池、缺氧池、厌氧池等）、消毒出水池、二次沉淀池以及排水管道等。污水处理厂所需要的电气系统主要有：照明设备、电机及相关工艺设备、厂区内部的电缆、低压配电控制系统、10kV/0.4kV变压器以及10kV配电系统等，而污水处理厂所消耗的电能也是由以上电气设备产生的。为此，污水处理厂的电气节能也主要从减少照明系统损耗、电机配置及控制的优化、减少电缆的损耗、低压配电系统无功补偿优化、变压器配置、变配电房的选址等方面入手。

2 污水处理厂电气节能方法分析

2.1 合理配置变压器

对于变压器来说，负载损耗和空载损耗是其主要的有功损耗，而前者是个常数，它并不会随着变压器荷载的变化而发生变化，但后者却会随着负荷电流而发生变化，所产生的损耗大小与流过电流的平方成正比。负载损耗主要与流经变压器电流和变压器电阻有关，其大小和变压器负载率的平方成正相关关系。为此，变压器选择时应尽可能采用铜芯变压器，以降低负载损耗。在进行变压器负荷设计时，应当将负荷率控制在80%左右。污水处理厂设计时大多进行超前设计和建设，开始使用时未能全部应用，若厂区内只设置一台变压器，开始应用时会使得负荷率过低而不经济，为此在进行设计时应当尽可能设计两台或以上的变压器，依据厂区实际负荷情况来决定投入使用变压器数量。

2.2 优化供电系统的无功补偿

对于供电系统的无功补偿来说，主要有分散补偿和集中补偿两种。分散补偿的无功补偿具备以下特点：1）操作容易；采用分散补偿的方式，只需要将一台专用电容器并联到用电设备上即可，而不必要再单独设置保护装置；2）分散补偿可以使功率因素得到提升，进而减少线路损耗；3）经济效果好；4）有利于末端电压波动的平缓，并能够提升污水处理厂低压线路的功率因素。采用分散补偿的方式对于配电线路效果良好，但是却不能有效降低变压器的铜损。采用集中补偿的无功补偿，可以根据污水处理厂实际的负荷状况进行无功量的调整，它能够有效降低变压器的铜损，但却不会对配电线路产生有效作用。对于污水处理厂来说，其日常负荷较为集中，负荷中心位置应当采用低压配电集中补偿。

2.3 降低线路损耗

为了降低污水处理厂电路上的损耗，应当从以下几个方面入手：1）所用的电路传输电缆电阻率应尽可能低，相比于铝芯电缆，铜芯电缆的电阻率要低得多，虽然铜芯电缆价格比较高，但是从长远效果来看选择铜芯电缆要更为经济；2）尽可能降低线路电缆的长度，进行电路设计时，应当合理设置电缆走向，将污水处理厂的配电房安放在风机房、提升泵房附近，而将回流污泥泵房等负荷集中、距离较远的负荷点处设置分配电放，以实现对电能的二次分配，这样可以有效降低电缆长度和线路损耗；3）加大线路电缆横截面的面积，对于长度较大的线路，线路电缆截面要符合电压损失、保护的配合、热稳定、载流量要求，此外应当将电缆横截面加大一级，这么做虽然会增大建设投资额，但是使用过程中所节省的电能会抵消初次增加的投资额。

2.4 优化电机控制和配置

污水处理厂所使用的电机主要包括搅拌器、风机、污泥泵、各类水泵等，而污水处理厂中电能主要是电机消耗的，因而应注重在电机方面的节能设计。导致电机能耗变化的因素主要有电机的运行管理、电机的控制方式、电机数量配置及容量、电机自身特性等。在进行污水处理厂电机选择时，应当尽可能选用效率高、运行可靠的电机，而当前国内大多数污水处理厂的电机源于进口。当根据污水处理厂的实际情况合理选用电机容量，尽可能使机械负载功率与电机的输出功率相当，进而有效提升电机的负债率，改善电机的自然功率因数。污水处理厂实际运行情况要随着用水时间、天气、季节等改变，当前主要根据最大流量进行水泵的选择，并适当预留一定的额度，因而电机完全达到满负荷运转的时间将小于10%，大多数的时间完全处于低效运转状态，而电机高效运转会大幅度节省电能。为此，应当结合污水处理厂的实际情况进行调控方式的选择，有效设置处理厂电机的输出负荷，确保电机能够始终处于高校运转状态。

2.5 照明节能措施

污水处理厂的厂区室外、车间的室内、综合楼等照明也会消耗较大的电能。在进行照明灯具选择时，应当尽量选用控光性能合理、直射光通比例高的灯具，所用照明附件应当具备性能稳定、功率损耗低的特点。目前，社会对于照明选择的标准是在满足照明需求的基础上，达到良好的经济效益，实际使用中应当选用节能型、环保型、绿色型照明。为此，应将智能控制系统用于室外照明上，对不同时段、不同区域的照明开关进行智能控制；相邻的灯具所采用的控制回路和开关应有所区别，以便厂区操作人员能够根据实际需要有选择的使用，这样就能有效降低照明电能损耗。