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探討降低城市污水廠電氣能耗

閱讀:618        發(fā)布時間:2022-11-2

 

摘要:基于降低城市污水廠電氣能耗的目的,,針對污水廠電氣節(jié)能問題,做了簡單的論述,,提出了減少能源消耗的策略,,共享給相關(guān)人員參考。從電氣設(shè)計(jì)到電氣運(yùn)行管理等全過程,,通過優(yōu)選設(shè)備和采取相應(yīng)的措施,,實(shí)現(xiàn)對能源消耗的有效控制,,能夠達(dá)到節(jié)能的效果。現(xiàn)結(jié)合具體研究,,作如下論述,。
關(guān)鍵詞:城市;污水廠,;電氣能耗
 
0引言
??隨著污水產(chǎn)生量的不斷增加以及環(huán)保要求不斷提高,使得污水處理廠不斷增加。從污水處理廠實(shí)際運(yùn)行來說,,實(shí)現(xiàn)對污水處理的同時,也需要消耗很多能源,。按照介質(zhì)劃分,,能耗主要包括燃料和電能以及藥劑等。其中,,電能的消耗占據(jù)總能源消耗的60%~90%,,因此做好此部分的節(jié)能,有著重要的意義,。
1課題研究的意義
??目前來說,,城市污水和廢水產(chǎn)生量不斷增加,為了能夠滿足污水處理工作的基本需求,,各地區(qū)積極開展污水廠的建設(shè),,力求通過污水處理保護(hù)水環(huán)境,控制水污染問題,。從污水處理廠的運(yùn)行情況來說,,存在著能源消耗大的問題,電氣節(jié)能技術(shù)水平不高,,廠子的經(jīng)濟(jì)效益不高,,進(jìn)而影響著污水處理工作的開展效果?;诖?,深度分析此課題,提出有效的電氣節(jié)能技術(shù)措施,,有著重要的意義,。
 
2降低城市污水廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
2.1照明系統(tǒng)
??污水廠綜合用房以及進(jìn)出水在線監(jiān)測用房,,使用的照明設(shè)備選擇節(jié)能型熒光燈。例如,,選擇三基色細(xì)管徑直管熒光燈,,作為照明光源,同時配備節(jié)能電子鎮(zhèn)流器,,能夠獲得不錯的節(jié)能效果,。對于室外照明,池頂部分的照明使用金屬柱燈以及高壓鈉燈,,可以達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo),。室外的道路照明,使用庭院燈+高壓鈉燈方案,,可以獲得不錯的節(jié)能效果,。
 
2.2電氣系統(tǒng)
??通過計(jì)算負(fù)荷,來選擇變壓器裝置,。按照標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際需求,,選擇的變壓器負(fù)荷率要處于60%~70%范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)對變壓器運(yùn)行損耗的有效控制,。同時要綜合經(jīng)濟(jì)性和損耗等因素選擇,。選擇桿上油浸變壓器,負(fù)責(zé)為建筑物單體用電設(shè)備以及污水處理工藝設(shè)備供電,。結(jié)合實(shí)際情況,,可以選擇柴油發(fā)電機(jī)組供電,保證廠區(qū)二級負(fù)荷,。在桿上變壓器裝置上設(shè)置計(jì)量柜,,并且在桿上變壓器配電箱內(nèi)布置補(bǔ)償裝置,經(jīng)過補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因數(shù)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),。
 
2.3電氣線路節(jié)能
??從電氣能源消耗問題的控制角度來說,,線路損耗為問題,要采取有效的解決措施,,實(shí)現(xiàn)對能源消耗的有效控制,。通過進(jìn)行分析明確,負(fù)荷三相不平衡會造成線路運(yùn)行產(chǎn)生大損耗,,因此要做好優(yōu)化,。具體布置時,要遵循三相負(fù)荷平衡原理,,開展電氣線路的布置,,達(dá)到平衡的狀態(tài),減少因?yàn)樨?fù)荷造成的能源消耗,。除此之外,,根據(jù)工藝運(yùn)行的電力負(fù)荷和電量使用,,做好輸電導(dǎo)線型號選擇和橫截面面積計(jì)算的把控,確保運(yùn)行的合理性和安全性,。
 
3降低城市污水廠電氣能耗的策略總結(jié)
3.1做好供配電系統(tǒng)的節(jié)能
??此部分的能源消耗控制,,多采取以下方法:(1)無功補(bǔ)償。結(jié)合工藝運(yùn)行情況,,選擇集中補(bǔ)償或者分散補(bǔ)償,。以分散補(bǔ)償為例,通過在用電設(shè)備中配置相應(yīng)的電容器,,通過增加低壓線路電網(wǎng)運(yùn)行的功率因數(shù),,實(shí)現(xiàn)對線路損失的控制,不過很難實(shí)現(xiàn)對變壓器銅損的控制,。而集中補(bǔ)償可降低銅損,,通過在負(fù)荷中心設(shè)置低壓配電房的方式,實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償,。(2)降低線路損耗,。推廣使用銅芯電纜的方法,,控制線路整體的長度和截面大小,,實(shí)現(xiàn)對線路損耗的有效控制,達(dá)到成本節(jié)約的目的,。(3)電機(jī)節(jié)能,。通過優(yōu)選電機(jī)設(shè)備的方式,比如水泵裝置,,推廣運(yùn)用PLC變頻控制技術(shù),,實(shí)現(xiàn)對此部分的能源消耗控制。
 
3.2優(yōu)化污水處理工藝
??目前來說,,污水處理工作的要求不斷提高,,很多廠子為了達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn),需要購進(jìn)新的設(shè)備,,引入新的污水處理工藝,,實(shí)現(xiàn)污水處理能力水平的提高,與此同時降低整體能源消耗,?;谖鬯幚砉に嚨倪\(yùn)用流程,積極推廣變頻調(diào)速技術(shù)手段,,開展電氣技術(shù)改造工作,,借助此技術(shù)手段,增加處理污水量,,減少電氣能源消耗,,實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約,,同時可以減少電費(fèi)支出,促使處理廠的經(jīng)濟(jì)效益得以增加,。
 
3.3優(yōu)選節(jié)能設(shè)備
??從電能消耗產(chǎn)生的原因來說,,各類設(shè)備運(yùn)行為主要因素,比如使用的風(fēng)機(jī)和水泵等,,能夠有效控制電能的使用,。例如,風(fēng)機(jī)和水泵等實(shí)際運(yùn)行時,,常常處于滿載狀態(tài)運(yùn)行,,設(shè)備實(shí)際負(fù)載顯著低于設(shè)計(jì)值,使得污水處理工藝運(yùn)行能源消耗比較高,,能源的利用率很低,,使得電能被浪費(fèi)?;诖?,要優(yōu)選節(jié)能設(shè)備,推廣應(yīng)用變頻節(jié)能設(shè)備,,通過提高設(shè)備運(yùn)行效率的手段,,同時運(yùn)用計(jì)算機(jī)模糊控制理論,實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷情況的有效監(jiān)控,,依據(jù)負(fù)荷變化情況,,進(jìn)行智能化水泵與風(fēng)機(jī)等運(yùn)行的調(diào)節(jié),降低能源消耗,,增強(qiáng)工藝運(yùn)行的節(jié)能效果,。
 
3.4照明節(jié)能
??污水廠運(yùn)行中,照明能源消耗量較大,,為降低能源消耗的環(huán)節(jié),。具體實(shí)踐中,采取有效的照明節(jié)能措施,,能夠達(dá)到不錯的節(jié)能效果,,實(shí)現(xiàn)對成本的有效控制,增加運(yùn)營效益,。首先,,優(yōu)選光源。從建設(shè)的角度入手,,通過合理構(gòu)建廠區(qū)環(huán)境的方式,,保證光源充足,確保能夠達(dá)到照明節(jié)能的目的,。推廣使用節(jié)能效果較好的光源,,比如細(xì)管徑熒光燈和高壓鈉燈等,。其次,推廣使用節(jié)能型光源附件,,比如電子鎮(zhèn)流器以及低能耗鎮(zhèn)流器等,,實(shí)現(xiàn)對線損的控制,增強(qiáng)供電的效果,。最后,,優(yōu)化照明控制系統(tǒng)。以保證照明需求為前提,,推廣運(yùn)用聲光控的方式,,減少燈具使用的電能消耗,增強(qiáng)節(jié)電效果,。
 
4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺
4.1平臺概述
??安科瑞電氣具備從終端感知,、邊緣計(jì)算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源,、網(wǎng),、荷、儲,、充的各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù),、監(jiān)測、分析,、治理裝置,,用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度,監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,,保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠,提高污水廠能效,,為污水處理的能效管理提供科學(xué),、精細(xì)的解決方案。
4.2平臺組成
??AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng),、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,,涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全,、應(yīng)急電源,、能源管理、照明控制,、設(shè)備運(yùn)維等,,貫穿水務(wù)能源流的始終,幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺,、一個APP實(shí)時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況,,并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要,。
4.3平臺拓?fù)鋱D
4.4平臺子系統(tǒng)
4.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
??對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù),,實(shí)現(xiàn)遙測,、遙信、遙控,、遙調(diào)等功能,,對異常情況及時預(yù)警。
監(jiān)測變壓器,、水泵,、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓,、有功/無功功率,、功率因數(shù)、負(fù)荷率,、溫度,、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù),。
 
 
4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
??水務(wù)中大量的大功率電機(jī),、水泵變頻啟動導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變,、電壓波動,、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量,并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量,。
 
4.4.3電動機(jī)管理
??馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù),、遙測、遙信,、遙控功能,,電動機(jī)保護(hù)器能對過載、短路,、缺相,、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警,。準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài),、故障時間、故障地點(diǎn),、及相關(guān)信息,,對電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時支持與PLC、軟啟,、變頻器等配合,,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制,監(jiān)視,、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn),。
 
4.4.4能耗管理
??為水務(wù)搭建計(jì)量體系,顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,,通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向,,找出能源消耗異常區(qū)域。
將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中,,從多個維度對比分析,,實(shí)現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗,,能源成本,,標(biāo)煤排放等的情況。
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠,、自來水廠,、水泵站等的用電、用水,、燃?xì)?、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,,能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算,,標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢。
能效分析按三級計(jì)量架構(gòu),,分別進(jìn)行能效分析,,契合能源管理體系要求,可對各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析,,同比,、環(huán)比、對標(biāo)等,。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,,并進(jìn)行同比和環(huán)比分析,,同時將污水的單耗與行業(yè)/國家指標(biāo)對標(biāo),以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,,從而降低能耗,。
4.4.5智能照明控制
 
??系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,,支持單控,、區(qū)域控制、自動控制,、感應(yīng)控制,、定時控制、場景控制,、調(diào)光控制等多種控制方式,,模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實(shí)現(xiàn)自動控制功能,盡量利用自然光照,,實(shí)現(xiàn)室內(nèi),、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全、節(jié)能的目的,。
4.4.6電氣安全
(1)電氣火災(zāi)監(jiān)測
??監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,,實(shí)現(xiàn)對污水廠、自來水廠,、水泵站的電氣安全預(yù)警,。
(2)消防應(yīng)急照明和疏散指示
??根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù),,通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況,。
(3)消防設(shè)備電源監(jiān)測
??監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用,。
(4)防火門監(jiān)控系統(tǒng)
??防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊,、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),,實(shí)時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟,、關(guān)閉及故障狀態(tài),,顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號,。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來,,當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路,、斷路等故障時,,防火門監(jiān)控器能發(fā)出報(bào)警信號,,能指示報(bào)警部位并保存報(bào)警信息,,保障了電氣安全的可靠性,。
 
4.4.7 環(huán)境監(jiān)測
??污水廠,、自來水廠,、水泵站等場所溫濕度,、煙霧,、積水浸水,、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警,,保障污水廠,、自來水廠、水泵站等安全運(yùn)行,。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng),,排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境,。
 
 
4.4.8分布式光伏監(jiān)測
??實(shí)時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流,、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài),,逆變器運(yùn)行監(jiān)視,,對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流,、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流,、頻率,、功率因數(shù),、當(dāng)前發(fā)電功率,、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測,,以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。
平臺結(jié)合廠區(qū)實(shí)際分布情況,,通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況,,顯示匯流箱,、并網(wǎng)點(diǎn)位置,,各個屋頂?shù)难b機(jī)容量,。
4.4.9工藝仿真監(jiān)控
??平臺通過2D、3D方式實(shí)時監(jiān)視粗格柵,、污水提升,、細(xì)格柵、曝氣沉砂,、改良生化處理,、二沉、加氯接觸消毒,、污泥濃縮壓濾,、生物除臭等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī),、污水提升泵,、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī),、加藥泵,、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動機(jī)保護(hù),,進(jìn)行短路,、過流、過載,、起動超時,、斷相、不平衡,、低功率,、接地/漏電、te保護(hù),、堵轉(zhuǎn),、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī),,與PLC、軟啟,、變頻器等配合,,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制,監(jiān)視,、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn),。
 
4.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單
4.5.1電力監(jiān)控、電能質(zhì)量,、電動機(jī)管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
 5結(jié)論
??綜上所述,,降低城市污水廠電氣能耗,對增強(qiáng)電廠的運(yùn)行效益,,有著重要的意義,。文中結(jié)合實(shí)例,分析了如何降低城市污水廠電氣能耗,,總結(jié)了電氣節(jié)能措施,,具體如下:優(yōu)化污水處理工藝、優(yōu)選節(jié)能設(shè)備等,。通過采取系列節(jié)能措施,,減少能源消耗,提高能源利用率,,增加污水廠的效益,,發(fā)揮污水廠的價值和作用。
 
參考文獻(xiàn)
??[1]石勇.降低城市污水廠電氣能耗的對策研究
??[2] 武云鵬.污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能研究[J].產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究,,2019(06):127-128.
??[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版

 

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