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为污水处理节能降耗鼓劲
更新时间:2015/2/8 14:41:11

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江苏金通灵公司全景图。

江苏金通灵公司全景图。

  具有明显节能优势,运行效率高达84.5%;比传统罗茨风机省电25%以上;在污水处理应用中比高效单级高速鼓风机能效提高8%以上……这一系列数据,褒奖的正是12月12日江苏金通灵流体机械科技股份有限公司正式对外发布的国内首台磁悬浮高速鼓风机。至此,金通灵成为世界少数几家能够设计、生产磁悬浮高速鼓风机的厂商之一,手中拥有了为污水处理行业节能降耗鼓劲打气的更大资本。

  高效设备 污水处理市场发出呼唤

  近年来,随着经济快速发展及城镇化提速,我国面临着十分严峻的水环境形势,同时水污染情况非常严重。水处理厂承担水环境改善的重要任务,却是能耗密集型企业,位居高耗能行业前十位,这样的论断让人非常吃惊。治理水污染和节能减排已经刻不容缓,成为国民经济和社会可持续发展的重要指标。

  截至2013年底,我国污水处理厂共5300座,普遍存在处理能耗高等问题。污水处理厂的能耗主要是电耗,处理每立方米的污水耗电0.2~0.3千瓦时,电费占污水处理成本的50%~70%。高能耗一方面导致污水处理成本升高,增加了能源消耗;另一方面使一些中小型污水处理厂难以运行,污水处理厂的减排效益得不到正常发挥。

  当前,国家正对污水厂进行能耗调研。北京市质监局日前发布《城镇污水处理能源消耗限额》(DB/T1118-2014),并将于2015年3月1日起实施。这是我国首个污水厂能耗地方标准,北京91座污水处理厂纳入考核,未来有望在行业内强制执行。

  业内专家表示,我国现有的污水处理厂大部分都需要提标改造,但如果继续以高能耗、高物耗模式进行,污水处理行业将面临更不可持续问题。也有不少业内专家呼吁,以高能耗换取水体污染物下降的做法不可取,社会应该更加关注污水处理厂的高能耗问题,制定标准,给出政策,引导其处理技术升级。

  根据中国环境保护产业协会的研究,国内水处理市场空间占整个环保产业的40%左右。即将出台的“水十条”将催化2万亿元水治理市场。“十二五”、“十三五”期间,国家对工业和城镇生活污水治理投资将分别达4355亿元和4590亿元。随之而来,市场对高效水处理设备的需求将急剧上升。

  鼓风机是污水处理曝气环节关键设备,其能耗甚至占到了污水厂总能耗的40%~80%。因此,鼓风机的节能效率直接影响水厂效益,选择高效节能的鼓风机对污水厂节能具有重大意义。

  在现有技术水平下,什么样的鼓风机是最好的选择呢?磁悬浮单级高速鼓风机由于结构紧凑、效率高、调节性能好、噪音低、操作简单、可靠性高以及磁性轴承能提供强大的内置监测和诊断能力等诸多优点,深受污水处理厂的关注和青睐。

磁悬浮高速鼓风机及配件。

磁悬浮高速鼓风机及配件。

  应用广阔 6个月批量供货抢先机

  12月4日,财政部印发《财政部关于政府和社会资本合作示范项目实施有关问题的通知》,公布30个PPP示范项目,环保相关项目有15个。随着我国污水治理力度加大以及污水处理能耗限额标准发布,高效水处理设备的市场需求面临井喷,而磁悬浮高速鼓风机必将各家争夺的重点。

  为抢占市场先机,金通灵宣布,将在6个月内批量供货,争取实现进口替代。

  采用磁悬浮高速鼓风机带来的效果早已在国外得到验证。例如,法国一家污水处理厂用4台80kW叶片型鼓风机,经常发生频繁启停、高能耗、高噪音等问题。通过2台160kW磁悬浮鼓风机改造,每年节省能源500万千瓦时,减少二氧化碳排放375吨,节约成本54000欧元,降低噪音水平40dBA。美国一家污水处理厂,改造前每年能耗3200万千瓦时,应用1台磁悬浮鼓风机后,每年能耗1800万千瓦时,降低40%左右,节省电费73000美元。

  陆建军表示,与齿轮增速鼓风机能耗比,金通灵磁悬浮高速鼓风机采用电机直联驱动,减少了齿轮和联轴的传动损失和轴承传动损失,从电网输入到鼓风机输出做功,输入与输出的总效率,磁悬浮高速鼓风机比同规格齿轮增速鼓风机效率可提高9%,节能效果明显。

  他给大家算了一笔账:以现有330kW@16800rpm高速鼓风机运行参数为例——输出参数265m3/min,70kPa压升(试验数据),机器有效功239kW,总耗功293.7kW,系统总效率81.3%,每天耗电7049千瓦时。同型号规格齿轮增速鼓风机:同参数下总耗功342.5kW(含油泵和电机耗功),系统总效率69.7%,每天耗电8220千瓦时。330kW@16800rpm高速鼓风机采用磁悬浮技术比传统齿轮增速传动每天减少耗电1171千瓦时,大约节省819.7元,每年约省27.323万元。设备初投资增加65万~70万元,设备多投资费用两年多收回成本,每年节约157.7吨标准煤,减少CO2排放超过413.17吨。

  不少业内人士对金通灵磁悬浮高速鼓风机表示了浓厚兴趣。中国通用机械工业协会风机分会陈凤仪秘书长在发布会上说,磁悬浮高速鼓风机是金通灵和斯凯孚联合开发的成熟产品,产品的技术特点、品质、质量得到国内外客户普遍认可。磁悬浮鼓风机的技术开发为我国污水处理技术的节能、降耗、环境治理提供了强有力保障。特别是化工领域的磁悬浮鼓风机的应用,开辟了我国风机领域的先河。

  中国通用机械工业协会名誉会长、总工程师隋永滨表示,不管是国营企业还是民营企业,一个企业要发展就必须创新。风机产业前几年发展非常快,最近两年增长速度有所下滑。越是在这种情况下,风机制造业越要不断创新、不断追求高效节能产品,才能更好的发展。金通灵磁悬浮高速鼓风机符合国家“十三五”制造业发展的方针政策,达到了节能减排的目标。

  今年12月,碧水源拟增发募集资金不超过78.86亿元,主要投向41个水处理PPP项目,所有项目投资总额为97.7亿元。北京碧水源科技股份公司商务采购总经理龙利民表示:“碧水源跟金通灵此前一直合作顺利,包括多级高速鼓风机、单级高速鼓风机。我们希望碧水源能成为金通灵新产品的使用平台,我们敢做第一个吃螃蟹的人。”

  金通灵董事长兼总经理季伟强调:“金通灵一直以创新引领企业发展,我们将不断完善现有产品,快速扩大磁悬浮鼓风机产品系列,提高市场竞争力,实现替代进口,为用户提供性价比高、安全可靠的产品和服务,同时也真诚希望得到与会代表对我们产品的信任、关注和支持。”

  携手SKF 强强联合瞄准国内空白

  可是,磁悬浮高速鼓风机的生产,目前国内还是一片空白。与此同时,国外有10多家电磁悬浮轴承的研发制造公司,分布在瑞士、加拿大、法国、德国、芬兰、俄罗斯、美国和日本等。国内的清华大学、西安交通大学、南京航空航天大学、上海大学等高校一直在开展研究,也取得了一些研究成果,但工业应用较少。为了满足水处理对高效设备急剧上升的市场需求,跟踪国内外产品发展趋势,填补国内空白、提高产品档次,金通灵酝酿开发磁悬浮鼓风机。2012年11月27日,金通灵与斯凯孚(中国)销售有限公司签署了《磁悬浮式高速离心鼓风机联合开发协议》,双方拟共同对新型磁悬浮式高速离心鼓风机的节能设计、成套技术方面进行全面的技术合作与开发。

  根据协议,金通灵将在原有单级高速离心鼓风机基础上利用斯凯孚法国S2M工厂的磁悬浮式轴承技术和高速电机技术,联合开发新型磁悬浮式高速离心鼓风机产品,实现系列化并推向市场;斯凯孚(SKF)公司同金通灵分享在磁悬浮式轴承和高速电机方面的技术和应用经验,不断深化技术合作、产品培训,以及售后服务。金通灵预计双方开发原型机阶段为1年,即在2013年年底前完成对新型磁悬浮式高速离心鼓风机产品(150m3/min、200m3/min、250m3/min)系列的开发、测试工作,2014年投放市场。双方约定开发成功后5年内将持续合作批量化生产。公司向斯凯孚公司采购磁悬浮式轴承和高速电机成套风机实现对外销售。斯凯孚公司以具有市场竞争力的价格、交货期和服务来满足批量化生产的要求。金通灵与斯凯孚的合作,在业界引起强烈反响,消息宣布当日金通灵股票逆势涨停。这一合作,更被业界誉为强强联合。

  金通灵专注流体机械21年,主要产品包括鼓风机、蒸汽压缩机、空气压缩机、蒸汽轮机、涡轮喷气发动机等,其中齿轮传动的单级高速鼓风机已经完全替代进口。据中国风机协会统计,金通灵2006到2013年销售规模连续8年保持行业第一。2013年,金通灵瞄准磁悬浮高速鼓风机,向更高效率可变速直驱式方向发展,追求能源效率和可靠性。金通灵产品升级路线非常清晰,从传统空气鼓风机,到单级高速鼓风机、小型离心空气压缩机、蒸汽压缩机,再到磁悬浮鼓风机,不断满足高效环保设备需求。

  斯凯孚是世界知名的轴承制造与解决方案工程性公司,斯凯孚法国S2M工厂专注于无接触、磁悬浮轴承技术逾30年,拥有磁性轴承和高速永磁电机成熟技术和应用配套经验;S2M公司已经在250多台大型透平机械上安装了电磁悬浮轴承,可实现对最严苛工况中的精密、微米轨道级控制,其解决方案广泛应用于燃气、能源和鼓风机等领域。世界上一些领先的工业鼓风机制造商选用斯凯孚的解决方案(采用S2M公司磁悬浮高速电机),取得良好的运行业绩。斯凯孚集团有五大平台:轴承、密封、润滑、机电一体化、服务。本次与金通灵合作,属于机电一体化部分。

  斯凯孚集团工程师倍爱德强调,更重要的是,双方在发展理念上有很多不谋而合之处,譬如,都聚焦于创新,都致力于节能的解决方案,都注重团队的合作、开放和分享。这让两个公司之间形成了良好的合作关系。

斯凯孚公司工程师倍爱德

斯凯孚公司工程师倍爱德

金通灵与SKF供货协议签订现场。

金通灵与SKF供货协议签订现场。

  首台发布 众多技术完美呈现

  通过4次技术团队面对面的会议,经过近两年的合作,金通灵专注总体结构设计、气动设计,斯凯孚潜心磁悬浮高速电机、控制技术的研发,双方的联合开发解出了丰收的果实。双方成功开发200kW@21000rpm、250kW@19000rpm和330kW@16800rpm3种规格,可用于日处理量2万~50万吨污水处理。

  12月12日,金通灵发布的首台套磁悬浮单级高速鼓风机,在经过法国单机试验后,在金通灵本部完成整机试车,设备运行平稳,综合效率达到设计要求,效率较齿轮传动式单级高速鼓风机提高8%以上。该首台套设备流量为250m3/min,压升为75千帕,功率为330kW,转速为16800rpm。

  金通灵压缩机研究所所长陆建军谈到磁悬浮高速鼓风机的核心技术,可谓如数家珍。永磁同步电机(PMM)技术,由SKF公司制造,转速高,可实现10000~35000rpm;在满载和部分载荷条件下,能够保持高运行效率;配有数字控制调速装置,系统控制简单;振动小,噪音低、体积小、电磁辐射小。

  磁悬浮轴承(AMB)技术,由斯凯孚S2M公司制造,无需润滑油,无机械接触,无磨损;发热少、功耗低、效率高,功耗仅为普通轴承的1/10。

  磁轴承控制器,跟踪和记录转子位置频率多达15000次/秒;与鼓风机控制系统实现无缝对接。

  PLC控制系统,PLC控制柜显示鼓风机参数设定、调整和各种报警、停机联锁功能;根据系统负荷自动调节鼓风机的气量;实现防喘振功能和喘振预测功能。

  磁悬浮轴承控制系统,实时监控转子运行轨迹,实时纠偏功能;磁浮轴承电流控制系统,保证转子高速运转的稳定性。

  磁悬浮高速鼓风机无疑是众多高新技术的完美呈现。与传统齿轮增速鼓风机相比,首先,金通灵磁悬浮高速鼓风机转动部件悬浮无摩擦,无需齿轮和润滑油,磨损和维护成本更低;其次,在满负荷下提高效率8%~10%,节省能源消耗10%~40%;再次,转速超过40000rpm,无故障运行时间超过10万小时;最后,控制转子位置频率15000次/秒,可连续调节获得更高能效,低负荷下效率提升更多。此外,磁悬浮高速鼓风机占地更小、重量更轻,符合节能减排和职业健康环境要求,而且能获得全球服务网络支持。

  陆建军强调,未来金通灵磁悬浮高速鼓风机的开发目标是电机功率覆盖120~800kW,流量覆盖70~630m3/min,力争为客户提供更宽泛的选择范围。800kW规格正处研发阶段,预计2015年底投放市场。

磁悬浮高速鼓风机与齿轮增速鼓风机能耗对比

磁悬浮高速鼓风机与齿轮增速鼓风机能耗对比

  磁悬浮高速鼓风机采用电机直联驱动,减少了齿轮和联轴的传动损失和轴承传动损失,磁悬浮高速鼓风机从电网输入到鼓风机输出的总效率比同规格齿轮增速鼓风机提高9%,节能效果明显。

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