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能效管理平臺在污水處理廠中的應(yīng)用

 更新時間:2022-08-24 點(diǎn)擊量:537

安科瑞 耿敏花

  摘要:《“十四五"城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》指出,2021—2025 年合理減緩我國城鎮(zhèn)污水收集處理設(shè)施發(fā)展不平衡不充分的矛盾,系統(tǒng)推動補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng),全方面提升污水收集處理效能,加速推進(jìn)污水資源化利用,提高設(shè)施運(yùn)行維護(hù)水平?!笆奈?期間,新建、改建和擴(kuò)建再生水生產(chǎn)能力不少于1500 萬立方米/日。大量污水處理廠的建設(shè),降低了污染物的排放,改良了水環(huán)境,同時污水處理是高能耗產(chǎn)業(yè),這給能源消耗增加了壓力,因此需要建立一套合理的能效管理平臺進(jìn)行能源管理達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

  關(guān)鍵詞:污水廠、水環(huán)境、能源管理、節(jié)能降耗

  一、污水廠配電結(jié)構(gòu)處理工藝

  1.1. 配電結(jié)構(gòu)

  污水廠設(shè)備要求供電可靠性,一般不允許停電,中斷供電將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,因污水廠供電負(fù)荷等級為二級,應(yīng)采用兩路電源供電,同時為保證電源可靠性,備用一臺柴油發(fā)電機(jī),至少滿足廠內(nèi)應(yīng)急通風(fēng)換氣、消防、應(yīng)急照明等用電。

  1.2. 污水處理工藝

  國內(nèi)的污水處理工藝大概有30種,較為常見的氧化溝、A/A/O、A/O、SBR,處理流程包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、精細(xì)格柵、AAO生物池、MBR膜池及膜設(shè)備間紫外線消毒渠、回用水池及回用水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、儲泥池及污泥脫水車間等,復(fù)雜的處理工藝提升了運(yùn)維和管理的難度。

  1.3. 能耗分布

  污水處理廠的能耗成本主要為電能、藥物、燃料,其中電能消耗占有60~90%,我國污水二級處理電能消耗為0.19~0.36 kWh/m3,經(jīng)過對城鎮(zhèn)污水處理廠能耗狀況及其影響因素進(jìn)行分析,結(jié)果表明目前我國城市污水處理廠平均能耗為0.29kWh/m3,而美國污水處理廠平均能耗為0.2kWh/m3,日本為0.204~0.254kWh/m3??傮w上看,我國在污水處理中的節(jié)能降耗、優(yōu)化運(yùn)營方面起步晚,還存在很大的節(jié)能降耗空間,而電能的消耗大在污水提升泵、鼓風(fēng)曝氣和污泥處理環(huán)節(jié),較高的能耗水平在一定程度上影響了污水處理的建設(shè)和發(fā)展,同時為了響應(yīng)雙碳戰(zhàn)略,需要探索一種科學(xué)的能源管理措施來促使節(jié)能降耗的完成。

  二、能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

  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,著重監(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。

圖1 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

  2.1.保障供電可靠性

  對污水廠配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,對0.4kV配置多功能計(jì)量儀表,用于監(jiān)測各回路的電氣參數(shù)和用能情況,可實(shí)時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

  污水廠存在大量的非線性負(fù)載,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)量治理措施進(jìn)一步提高供電可靠性。

圖2  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺主接線圖

  2.2.建立能源計(jì)量體系

  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過搭建計(jì)量體系,采集污水處理廠能源數(shù)據(jù),顯示污水處理廠的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助其分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域幫助其了解各工藝環(huán)節(jié)能源消耗量,并且可細(xì)化到樓層、車間、產(chǎn)線、班組、工序,計(jì)算產(chǎn)品單耗、單位面積能耗或萬元產(chǎn)值能耗,從而計(jì)算出能耗總量和單位能耗。

圖3 能源流向圖

  2.3.數(shù)據(jù)集抄并實(shí)時計(jì)量

  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺提供自定義時間抄表功能,可以在任意時間,任意地點(diǎn),完成對企業(yè)的三級計(jì)量體系數(shù)據(jù)閱覽,減少了人工投入。同時各類保護(hù)、儀表主動定時上傳數(shù)據(jù),保證了能源時效性,為其節(jié)能降耗,提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

  2.4. 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺支持接入分布式光伏電站以及風(fēng)力發(fā)電站,為企業(yè)提供分布式電站運(yùn)行監(jiān)測和發(fā)電日/月/年/累計(jì)收益和減排分析,支持自發(fā)自用、余電上網(wǎng)。在儲能環(huán)節(jié),平臺接入BMS和PCS數(shù)據(jù),支持充放電配置策略,并對電池管理系統(tǒng)提供實(shí)時預(yù)警,根據(jù)其負(fù)荷特點(diǎn),削峰填谷,充分使用新能源,降低污水廠碳排放。

圖5 分布式光伏電站監(jiān)測運(yùn)維

  2.5. 提升主要用能設(shè)備能效

  污水處理廠中有著大量的電機(jī)、水泵,其中污水提升泵和鼓風(fēng)曝氣能耗占據(jù)了工藝能耗中的大多數(shù),平臺針對這些工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測分析,工藝之間橫向比較,尋找較具調(diào)控潛力的用電設(shè)備、工藝單元,幫助用戶發(fā)現(xiàn)其能效提升空間并提供解決方案,找到較佳的運(yùn)行區(qū)域,顯著降低能源消耗。

圖6 管網(wǎng)圖和能效監(jiān)測

  2.6. 報(bào)警及時推送

  平臺提供能源報(bào)警功能,一旦發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏,能源消耗異常,電參量異常等情況,能提供多種方式的報(bào)警,包括但不限于郵件、短信、釘釘推送等。

圖7 報(bào)警記錄與管理

  2.7. 加強(qiáng)運(yùn)維管理

  加強(qiáng)巡視維護(hù)工作,及時發(fā)現(xiàn)或消滅設(shè)備隱患,提高供電可靠性。配置重要設(shè)備包括變壓器、電氣柜、高壓電纜、空調(diào)主機(jī)、水泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備信息,配置二維碼,快速在移動端獲取設(shè)備信息、設(shè)備維修歷史記錄以及解決問題的常用辦法。

圖8 設(shè)備運(yùn)維檔案

  2.8. 典型硬件

  三、結(jié)語

  隨著污水處理廠的不斷擴(kuò)建,運(yùn)行費(fèi)用的持續(xù)上升,能源消耗不斷增加,通過合理運(yùn)用能源管理平臺,利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能夠提高污水廠的供電可靠性,找到節(jié)能降耗的實(shí)際方案,深入能耗分析,發(fā)掘節(jié)能潛力,為管理者提供準(zhǔn)確化的管理手段,提高污水處理廠的能耗管理水平。

  參考文獻(xiàn)

  [1] 盧嘉錫.城市污水處理廠的能耗分析及節(jié)能降耗措施[J].低碳世界.2018年08期

  [2] 馬培.對城市污水處理廠能耗分析與節(jié)能降耗途徑探討[J].城市建設(shè)理論研究(電子版).2018年06期

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