涡轮鼓风机在维克多谷废水处理厂显著节能
将空气压缩机和鼓风机的更换策略集成到系统级能效方法中,可以显著节约能源并优化设备性能。在维克多谷废水回收管理局,一个鼓风机更换项目每年可节省928000千瓦时以上的能源和98000美元的能源成本,同时提高了二级处理工艺的可靠性。此外,该机构有资格从其电力公司获得重要激励——显著提高了项目经济性,并产生了2.94年的回报。该项目还使VVWRA能够在该机构参与美国能源部的“更好的工厂”计划的背景下更轻松地实现其能源强度目标。
维克多谷污水填海管理局
加利福尼亚州维克多维尔市位于莫哈韦沙漠。当地废水处理机构维克多谷废水再生管理局(VVWRA)在能源效率和水再利用方面采取了积极的方法,重点是持续改进和优化工厂能源利用应用的性能。2015年,VVWRA以挑战级别加入了DOE的“更好的工厂”计划。VVWRA处理来自四个附近成员机构的废水,包括:圣贝纳迪诺县服务区42(奥罗格兰德)和64(春谷湖)、赫斯佩里亚市、苹果谷镇和维克多维尔市。
VVWRA在维克多维尔运营一家废水处理厂,并使用活性污泥法每天处理约1300万加仑的污水(MGD)。维克多维尔工厂每天24小时运行,配备了两台500马力的离心式鼓风机,用于活性污泥处理工艺的第二阶段,向分解有机废物的细菌提供空气。大多数鼓风机均为基本负载,以满足正常系统需求。根据VVWRA的营养负荷和季节,根据负荷,风机必须在8 psig系统压力下每分钟输送3000至8700标准立方英尺(scfm)。
能源部的“更好的工厂”计划:为工业创造价值的能源效率资源 |
|
美国能源部(DOE)于2011年12月启动了更好的工厂计划。该倡议是总统“更好的建筑”倡议的一部分,是一项企业能效领导倡议,制造商通过该倡议与能源部合作,制定节能目标,并获得能源部的技术援助和国家认可。此外,这些合作伙伴组织可以优先获得能源部开发的一系列资源,如培训、工具和实时技术援助,以及重要的认可机会。如今,160多家制造公司和工业组织已加入该计划,并实现了约320万亿BTU和17亿美元的累计能源和能源成本节约。 在过去的一年中,该计划开发了新的倡议和资源,以促进提高能源效率,从而提高其对工业的价值。这些包括:
|
此外,能源部高级制造办公室继续提供资源,帮助制造商节约能源、降低成本、提高竞争力和减少碳排放。这些资源包括:
|
现有的吹风机的问题
当工厂刚建成时,VVWRA开始使用天然气曝气鼓风机运行。随着时间的推移,该机构开始使用其产生的一些沼气为鼓风机提供燃料,但天然气仍占鼓风机能耗的60%左右。2011年,VVWRA开始遇到可靠性问题,并从其发动机驱动的充气鼓风机中过度排气。此外,该机构需要准备将其废水处理能力最终扩大到18 MGD。在了解了现有鼓风机的排气量、运行天然气的成本以及调整它们以支持可变营养负荷的难度后,VVWRA运行团队决定调查不同的鼓风机选项。此外,VVWRA希望利用其所有沼气发电,满足其内部需求。
在美国环保署的资助下,VVWRA的工作人员获得了加州大学圣地亚哥分校的能源审计。审计发现,现有的机组将无法支持工厂的扩张。此外,它发现新的鼓风机技术可以更有效地支持当前和未来的负荷。其中,高速涡轮风机的变速控制是非常适合VVWRA工艺的。这种类型的鼓风机不仅可以提供一个高度的能源效率在大范围的流量,但它也可以完成的工作与更小的足迹和更低的维护要求。
项目实施
评估的主要建议是用新的、更小的、由变频驱动的高速涡轮鼓风机取代现有的发动机驱动鼓风机。该评估报告还包括一项财务分析,表明高速涡轮鼓风机将比现有设备的新版本节省更多的资金和能源,超过其估计的10年寿命。评估报告的这一部分对于向高级管理人员证明该项目是重要的。
Victor Valley污水填海局的职员决定装设新的400马力鼓风机,以应付他们的曝气需要。
VVWRA工程人员仔细评估了多种类型的高速涡轮鼓风机。该评估包括鼓风机资本成本、安装方便性、调节能力、维护要求、额定寿命、轴承配置、鼓风机控制和鼓风机能效(基于线对空效率评级)。此外,VVWRA正在计划升级到新的膜扩散器。新的膜式扩散器所需的气流比现有的承插式扩散器少30%,使VVWRA能够选择更小的鼓风机。
在计算了与预期的扩建和新的扩散器技术相关的曝气需求后,VVWRA公司的工作人员确定,最具成本效益和能效的方法是安装两个新的400马力鼓风机。VVWRA决定从Piller TSC购买两台风机。第一套PillAerator MP12000于2011年安装,第二套PillAerator LP14000于2013年安装。新的鼓风机包括复杂的控制,能够更有效地协调鼓风机的操作。
最新的鼓风机于2013年安装,并提供复杂的控制。
比预期的风机效率更好
用两台更小、更高效的高速涡轮机组替换三台老化的曝气鼓风机,为VVWRA带来了巨大的节能和更好的系统性能。第一台鼓风机于2011年安装,它将电厂曝气过程的年能耗和能源成本降低了928500 kWh,约为98000美元。在第一台鼓风机成功的基础上,VVWRA安装了第二台鼓风机,新配置的曝气鼓风机系统预计比以前的发动机驱动系统每年减少消耗1105亿kWh。这些节能意味着处理过程的能源消耗减少了40%,每年应节约125000美元。通过SCE的定制解决方案计划获得45220美元的奖励,项目总成本为660000美元,预计简单回报期为2.11年。
对曝气鼓风机进行适当的优化和选型,可以提高系统性能,节约能源。在VVWRA公司的维克多维尔工厂,老化的风机排风浪费了能源,不能很好地适应负荷的变化。这意味着他们不能将废水反硝化到要求的水平。此外,鼓风机不能满足预期的植物营养极限。在这种情况下,电动鼓风机能够更好地调节可变的营养负荷,这提供了更好的控制曝气系统和更好的反硝化。此外,VVWRA公司希望其所有的沼气都用于电力生产。一旦工厂安装了两个较小的,高效率的鼓风机,它实现了显著的节能和改善的曝气性能。VVWRA公司的首席工程师Gilbert Perez表示:“我们对新的Piller blower非常满意。他们的表现达到了我们的要求,我们节约的能源比预期的要多。”
¹现有鼓风机的燃料消耗换算为kWh,换算系数为3412 BTU/kWh。
有关更多信息,请联系罗伯特肺,美国能源部,电话:(202)586-4411,或参观www.energy.gov eere / amo /好植物.
欲了解更多有关鼓风机系统的信息,请访问www.blowervacumbestpractices.com/system-assessments/blower-systems.