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探討降低城市污水廠電氣能耗

更新時間:2022-11-02瀏覽:511次

 

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,共享給相關人員參考。從電氣設計到電氣運行管理等全過程,通過優(yōu)選設備和采取相應的措施,實現(xiàn)對能源消耗的有效控制,能夠達到節(jié)能的效果。現(xiàn)結合具體研究,作如下論述。
關鍵詞: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。從污水處理廠實際運行來說,實現(xiàn)對污水處理的同時,也需要消耗很多能源。按照介質劃分,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,力求通過污水處理保護水環(huán)境,控制水污染問題。從污水處理廠的運行情況來說,存在著能源消耗大的問題,電氣節(jié)能技術水平不高,廠子的經(jīng)濟效益不高,進而影響著污水處理工作的開展效果?;诖耍疃确治龃苏n題,提出有效的電氣節(jié)能技術措施,有著重要的意義。
 
2降低城市污水廠電氣節(jié)能設計要點分析
2.1照明系統(tǒng)
??污水廠綜合用房以及進出水在線監(jiān)測用房,使用的照明設備選擇節(jié)能型熒光燈。例如,選擇三基色細管徑直管熒光燈,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,可以達到節(jié)能降耗的目標。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)
??通過計算負荷,來選擇變壓器裝置。按照標準和實際需求,選擇的變壓器負荷率要處于60%~70%范圍內(nèi),實現(xiàn)對變壓器運行損耗的有效控制。同時要綜合經(jīng)濟性和損耗等因素選擇。選擇桿上油浸變壓器,負責為建筑物單體用電設備以及污水處理工藝設備供電。結合實際情況,可以選擇柴油發(fā)電機組供電,保證廠區(qū)二級負荷。在桿上變壓器裝置上設置計量柜,并且在桿上變壓器配電箱內(nèi)布置補償裝置,經(jīng)過補償后低壓側的功率因數(shù)能夠達到標準。
 
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,實現(xiàn)對能源消耗的有效控制。通過進行分析明確,負荷三相不平衡會造成線路運行產(chǎn)生大損耗,因此要做好優(yōu)化。具體布置時,要遵循三相負荷平衡原理,開展電氣線路的布置,達到平衡的狀態(tài),減少因為負荷造成的能源消耗。除此之外,根據(jù)工藝運行的電力負荷和電量使用,做好輸電導線型號選擇和橫截面面積計算的把控,確保運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
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)無功補償。結合工藝運行情況,選擇集中補償或者分散補償。以分散補償為例,通過在用電設備中配置相應的電容器,通過增加低壓線路電網(wǎng)運行的功率因數(shù),實現(xiàn)對線路損失的控制,不過很難實現(xiàn)對變壓器銅損的控制。而集中補償可降低銅損,通過在負荷中心設置低壓配電房的方式,實現(xiàn)集中補償。(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,實現(xiàn)對線路損耗的有效控制,達到成本節(jié)約的目的。(3)電機節(jié)能。通過優(yōu)選電機設備的方式,比如水泵裝置,推廣運用PLC變頻控制技術,實現(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,很多廠子為了達到處理標準,需要購進新的設備,引入新的污水處理工藝,實現(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\用流程,積極推廣變頻調速技術手段,開展電氣技術改造工作,借助此技術手段,增加處理污水量,減少電氣能源消耗,實現(xiàn)能源節(jié)約,同時可以減少電費支出,促使處理廠的經(jīng)濟效益得以增加。
 
3.3優(yōu)選節(jié)能設備
??從電能消耗產(chǎn)生的原因來說,各類設備運行為主要因素,比如使用的風機和水泵等,能夠有效控制電能的使用。例如,風機和水泵等實際運行時,常常處于滿載狀態(tài)運行,設備實際負載顯著低于設計值,使得污水處理工藝運行能源消耗比較高,能源的利用率很低,使得電能被浪費?;诖?,要優(yōu)選節(jié)能設備,推廣應用變頻節(jié)能設備,通過提高設備運行效率的手段,同時運用計算機模糊控制理論,實現(xiàn)對設備運行負荷情況的有效監(jiān)控,依據(jù)負荷變化情況,進行智能化水泵與風機等運行的調節(jié),降低能源消耗,增強工藝運行的節(jié)能效果。
 
3.4照明節(jié)能
??污水廠運行中,照明能源消耗量較大,為降低能源消耗的環(huán)節(jié)。具體實踐中,采取有效的照明節(jié)能措施,能夠達到不錯的節(jié)能效果,實現(xiàn)對成本的有效控制,增加運營效益。首先,優(yōu)選光源。從建設的角度入手,通過合理構建廠區(qū)環(huán)境的方式,保證光源充足,確保能夠達到照明節(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,實現(xiàn)對線損的控制,增強供電的效果。最后,優(yōu)化照明控制系統(tǒng)。以保證照明需求為前提,推廣運用聲光控的方式,減少燈具使用的電能消耗,增強節(jié)電效果。
 
4 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺
4.1平臺概述
??安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關鍵節(jié)點安裝保護、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度,監(jiān)測主要用能設備能效,保護污水廠運行安全可靠,提高污水廠能效,為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。
4.2平臺組成
??AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(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,涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等,貫穿水務能源流的始終,幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統(tǒng)運行狀況,并且根據(jù)權限可以適用于水務后勤部門管理需要。
4.3平臺拓撲圖
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
??對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調等功能,對異常情況及時預警。
監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。
 
 
4.4.2電能質量監(jiān)測與治理
??水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統(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、閃變和容忍度指標分析其電能質量,并配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。
 
4.4.3電動機管理
??馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關信息,對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
 
4.4.4能耗管理
??為水務搭建計量體系,顯示水務的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域。
將所有有關能源的參數(shù)集中在一個看板中,從多個維度對比分析,實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助領導掌控整個工廠的能源消耗,能源成本,標煤排放等的情況。
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強度計算,標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。
能效分析按三級計量架構,分別進行能效分析,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行分析,同比、環(huán)比、對標等。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)/國家指標對標,以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調整生產(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、感應控制、定時控制、場景控制、調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現(xiàn)自動控制功能,盡量利用自然光照,實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能的目的。
4.4.6電氣安全
(1)電氣火災監(jiān)測
??監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。
(2)消防應急照明和疏散指示
??根據(jù)預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統(tǒng)接入消防應急照明指示系統(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)消防設備電源監(jiān)測
??監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災時消防設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),實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態(tài),顯示終端設備開路、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,當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時,防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,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電池間可燃氣體濃度展示和預警,保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統(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)及斷路器開關狀態(tài),逆變器運行監(jiān)視,對逆變器直流側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)、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(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)。
平臺結合廠區(qū)實際分布情況,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)點位置,各個屋頂?shù)难b機容量。
4.4.9工藝仿真監(jiān)控
??平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
 
4.5相關平臺部署硬件選型清單
4.5.1電力監(jiān)控、電能質量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
 5結論
??綜上所述,降低城市污水廠電氣能耗,對增強電廠的運行效益,有著重要的意義。文中結合實例,分析了如何降低城市污水廠電氣能耗,總結了電氣節(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
??[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計與節(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)設計與應用手冊.2022.05版