磁悬浮风机在SBR工艺中的应用曹真真

［收稿日期］2017-02-03［修稿日期］2017-03-28［作者简介］曹真真(1985—)，女，河南新乡人，工程师，主要从事煤化工传动设备技术研究。磁悬浮风机在SBＲ工艺中的应用曹真真，顾朝晖，杨乐(河南心连心化肥有限公司，河南新乡453700)［摘要］河南心连心化肥有限公司四分公司污水处理装置采用SBＲ间歇曝气工艺，共有5个IMC池和1个调节池。现有的曝气风机为L型普通多级离心鼓风机，运行模式为五开一备(1台风机对应1个IMC池，C001F风机作为备用风机)，通过风机的频繁启停实现间隙曝气作业;同时，由于工艺优化的需要，新上有1台小功率曝气风机对调节池进行连续曝气作业。为节能降耗，新上磁悬浮离心风机，为适应磁悬浮风机连续运行的要求，依托备用F风机的曝气管线，在现有A/B/C/D/E池曝气管线上新增5个DN500、1个DN350气动蝶阀，据各IMC池曝气时序控制，通过对控制仪电的改动实现新增气动蝶阀的自动(切换)运行。磁悬浮风机投用后，A/C风机停用，调节池曝气风机无需运行，达到了节电和调节池预曝气的双重目的。［关键词］SBＲ工艺;多级离心鼓风机;磁悬浮风机;IMC池;调节池;曝气时序;气动蝶阀;运行情况［中图分类号］TH442［文献标志码］B［文章编号］1004－9932(2017)04－0012－030引言SBＲ工艺在国内被广泛应用于煤化工废水的处理，主要包括进水、反应、沉淀、排水和闲置5个步骤。SBＲ工艺采用的是间歇曝气，为保证各SBＲ反应器的曝气效果，往往1台SBＲ反应器配备1台鼓风机进行曝气作业。在采用普通鼓风机的SBＲ工艺中，曝气系统电耗约占污水处理装置总电耗的60%，有较大的节能空间。而磁悬浮离心鼓风机作为一种新型的节能风机，与常规的罗茨风机和多级离心鼓风机相比，节电率可达30%～50%，近年来广泛地应用于污水处理曝气工艺中。为节能降耗，公司拟新上磁悬浮离心风机，但由于磁悬浮离心风机的转速可达30000r/min，较高的转速导致其主要适用于连续曝气的作业中，而不能用于间歇曝气的SBＲ工艺中，于是对风机现场管路和风机控制仪电进行了改进，使磁悬浮离心风机在SBＲ工艺系统中得以成功应用。1SBＲ工艺曝气系统简况河南心连心化肥有限公司四分公司污水处理装置采用SBＲ间歇曝气工艺，共有5个IMC池(生化池)和1个调节池。现有的曝气风机为L型普通多级离心鼓风机，额定功率160kW，入口风量为100m3/h，运行模式为五开一备，即1台风机(分别为C001A、C001B、C001C、C001D、C001E，简称为A、B、C、D、E风机)对应1个IMC池(简称为A、B、C、D、E池)，C001F风机(简称F风机)作为备用风机，经测算，现有风机的实际运行功率为150kW/台;同时，由于工艺优化的需要，调节池需进行连续曝气作业，新上了1台45kW的小功率曝气风机。2改造方案2.1现有IMC池曝气时序目前单个IMC池，1个循环反应周期为8h，据程序设定，每个循环周期进水时间100min、曝气时间180min、滗水器动作100min、静沉时间2min，其余为搅拌时间。5个IMC池的进水由1台污水提升泵从调节池抽取污水，设定的进水顺序依次为A池、B池、C池、D池、E池，具体的曝气时序如图1。2.2改造方案依据现有各生化反应池曝气的时序控制，依次向参与节能小组的2个或3个池(即纳入本次技改范围的IMC池，作为节能考核的对象)进第4期2017年7月中氮肥M-SizedNitrogenousFertilizerProgressNo.4Jul．2017DOI:10.16612/j.cnki.issn1004-9932.2017.04.004行曝气，通过对现有各生化反应池曝气时间点进行分析，发现A/C池、A/D池和B/D池、B/E池二者之间曝气的重风时间最短且相同，时间为52min。因此，本技改项目的目标是通过对仪表控制点的改造使磁悬浮风机连续运行，依次对A/C池和调节池3个池实施连续曝气作业。图1IMC池曝气时序示意图现有曝气风机的操作方式是通过风机的频繁启停来实现风机的间歇曝气作业，而磁悬浮风机正常工作时的转速在20000r/min左右，从冷机到正常运行需要1min，因此磁悬浮风机不适合这种工作模式。通过对现场实际情况的分析，确定可以利用气动蝶阀的自动切换来实现磁悬浮风机的连续运行，即依托现有备用F风机的曝气管线，通过在现有串联管线上新增5个DN400的气动蝶阀和1个DN250的气动蝶阀，根据现有各IMC池曝气的时序控制，通过对控制仪电的改动来实现新增气动蝶阀的自动(切换)运行，从而实现磁悬浮风机的连续运行，达到节能和调节池预曝气的双重目的。2.3具体改造措施2.3.1风机现场管路改造工艺管线的改造主要是磁悬浮风机与现有主风管的对接，以及新增气动蝶阀安装和新配去调节池曝气管线。但考虑到磁悬浮风机跨线改造成功后可以实现B/D/E池等的自动化操作，故本次改造将新增气动蝶阀数量升至6个(5个DN500，1个DN350)，6个气动蝶阀均为气动活塞式三偏心蝶阀，型号为ZSVTB;另外，由于原有去调节池的曝气管线堵塞，为了实现调节池曝气的目的，重新配了1条去调节池曝气的DN250管线。增设磁悬浮风机后现场管路如图2。图2增设磁悬浮风机后现场管路示意图·31·第4期曹真真等:磁悬浮风机在SBＲ工艺中的应用2.3.2风机控制仪电改造为实现新增气动蝶阀的自动启闭，同时又不改变现有的PLC控制程序，项目组引用参与节能技改的IMC池的曝气风机进口气动蝶阀的启闭信号和阀检信号，即新增气动蝶阀A'和C'采用原有风机进口气动蝶阀的信号，而新增去调节池管线上的气动蝶阀T以气动蝶阀A'和C'的输出信号为逻辑否关系(只在A'和C'同时关闭的情况下气动蝶阀T才打开)。同时，为节省技改成本，磁悬浮风机使用原有A风机的动力线，将原有A风机的动力线解除，安装在磁悬浮风机的动力接线盒处。由于磁悬浮风机自带变频器，启动过程为软启动，故在配电柜中跳过原有A风机的软启动器，使用原有互感器，实现新增风机的电量计量。普通离心风机的启闭控制与其进口气动蝶阀存在程序上的联锁控制，即风机启动后20s气动蝶阀再打开，因此要实现新增气动蝶阀的启闭控制，须保证原有A/C风机按照程序要求正常发出开停信号，而磁悬浮风机连续运行，A/C风机实际上处于停运的状态，因此需要对PLC控制柜进行改造，引出虚拟的A/C风机开停信号(具体实现措施为将PLC发出的24V开停信号与配电柜反馈的开停信号线进行短路连接)，即控制程序的任务为原有A/C风机按照程序设定进行开停。3磁悬浮风机运行情况经过3个月的调试和安装，磁悬浮风机成功投运，磁悬浮风机向IMCA池稳定曝气后，风机的功率为82kW，风量为88.6m3/min，出口压力为45kPa，生化池溶解氧和各项指标满足工艺要求。同时，根据实际曝气时序情况，将A池和C池改为并联运行，在1个480min的循环周期内，共有52min重合，短时间内不会造成溶解氧整体上升;在2个IMC池不进行曝气的时段内，通过气动蝶阀切换，磁悬浮风机对调节池进行预曝气，对调节池内的污水起到了很好的均质效果，同时预曝气能有效地促进氨氮向硝态氮转化，降低生化系统的总氮处理负荷。3.1磁悬浮风机电耗统计2017年2月污水处理工段风机日耗电量统计见表1。其中，磁悬浮风机24h连续运行;C001B/D风机则按照原有曝气程序间断开停，总计日运行时间均为9.5h。可以看出，磁悬浮风机投运后，系统可以停运A、C两台风机，同时实现给调节池日曝气7.5h，风量为80m3/min。表12017年2月污水处理工段风机电耗统计kW·h项目13日14日15日16日17日磁悬浮风机18221915183719581945C001B19251898189919041893C001D180218371645220720183.2磁悬浮风机较之普通多级离心风机的优势(1)磁悬浮离心鼓风机与现有多级离心鼓风机相比，其节电率较高，详见表2［注:节电率=(P多－P磁)/P多］。表2磁悬浮风机与多级离心风机的功耗对比项目多级离心鼓风机磁悬浮离心鼓风机额定功率/kW160150实际运行功率/kW15484运行电流/A260124工作电压/V380380出口风量/m3·min－1100(额定值)89(流量计读数)项目预期节电率(154－110)/154=28.57%实际节电率(154－84)/154=45.45%(2)磁悬浮风机可根据实际工况找出最佳节能工况点，对IMC池进行曝气时功率仅为84kW左右，远低于多级离心风机154kW左右的运行功率，并实现了对调节池的预曝气。(3)磁悬浮风机自带流量计，操作工可以根据各IMC池的溶解氧情况，自由调节(加减)风量;紧急情况下自动开放空阀泄压，并设有断电自我保护。(4)磁悬浮风机自带变频器，启动时电流仅为10A，启动电流低，对电网冲击较小。(5)磁悬浮风机轴承工作时为悬浮状态，因而风机振动量很小［原有风机出口管道振幅为1.1mm/s，磁悬浮风机出口管道振幅为0.5mm/s］，现场噪音低［原有风机现场工作噪音为95dB(A)，磁悬浮风机现场工作噪音为70dB(A)］。4效益分析4.1改造前3台普通多级离心风机的电耗经测算，每天1个IMC池有3个反应循环，1台多级离心鼓风机共运行9.5h(190×3÷·41·中氮肥第4期櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅60=9.5h)，实际运行功率约154kW，按电价0.56元/(kW·h)、全年运行365d计(下同)，则全年2台普通多级离心鼓风机的电费为154×9.5×2×365×0.56÷10000=59.81万元。同时，新上的45kW小型风机需连续对调节池进行曝气，小型风机的实际运行功率为30kW，则全年的电费为30×24×365×0.56÷10000=14.72万元。上述两项合计，A/C池及调节池曝气风机全年运行电费为59.81+14.72=74.53万元。4.2改造后1台磁悬浮风机的电耗磁悬浮风机投运后，停用A/C风机，同时调节池曝气小风机无需投运，1台磁悬浮风机连续运行，其实际运行功率约84kW，则全年电费为84×24×365×0.56÷10000=41.21万元。此外，磁悬浮风机自带风冷冷却装置，不再需要额外的一次水进行冷却，可节省一次水的消耗。但磁悬浮风机进口空气滤芯更换每年需要0.2万元的费用。4.3节电效益及投资回收期项目总投资:50+15.8=65.8万元。年节电效益:74.53－(41.21+0.2)=33.12万元。投资回收期:65.8÷33.12=1.99a。［收稿日期］2016-12-19［作者简介］武婵媛(1984—)，女，河南安阳人，助理工程师。氧化－还原过程对氧化铁基催化剂性能的影响武婵媛1，武婵娟2，王月昶3(1．安阳化学工业集团有限责任公司，河南安阳455133;2．安阳永金化工有限公司，河南安阳455133;3．河南百薇化工科技有限公司，河南安阳455000)［摘要］简介氧化铁基催化剂的制备和应用，以及其还原过程与氧化过程中的工艺控制要求，着重阐述温度、氧化剂与还原剂浓度、催化剂粒度等对氧化－还原过程及催化剂活性与寿命的影响。［关键词］合成氨;氧化铁基催化剂;氧化态催化剂;还原态催化剂;预还原催化剂;氧化－还原;影响因素［中图分类号］TQ113.24+7［文献标志码］B［文章编号］1004－9932(2017)04－0015－03氧化铁(FeOX)基催化剂普遍用于氨合成系统中，并在合成氨装置的高温变换、精脱硫、醇烃化等单元有不少应用。在氧化铁基催化剂的使用、更换及生产中，均存在着氧化－还原过程，会对其结构和性能产生明显影响。据实践经验，在相对较低的温度下，氧化－还原过程主要对催化剂的表面产生影响，其内部扩散作用相对较弱;在较高的温度下，氧化－还原过程对催化剂的内部也会产生较大的影响。制备的铁基催化剂呈氧化态，在使用前通常需以H2等还原剂将其转化为还原态或亚氧化态，以前的研