组合式污水处理设备（共9篇）
组合式污水处理设备 篇1
GIS由断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等原件组合而成, 其绝缘介质为SF6气体。由于它具有优良的技术性能和占地面积小等特点, 所以获得了广泛的应用。人们通常都认为变电站GIS组合电器设备是一种先进的高科技设备, 几乎不会发生故障, 这种想法是错误的, 这实际上是相对分离式敞开设备而言的。实际上GIS设备并不是不发生故障, 只是故障发生的频率确实要小一点, 但是, 一旦出现故障, 其后果远比分离式敞开设备要严重的多, 故障的修复工作也甚为复杂, 不仅修复时间长, 并且经济损失大, 因此对变电站GIS组合电器设备的故障进行研究探讨是非常有意义的。本文将会介绍一些变电站GIS组合电器设备常见的故障, 以及一些常见故障的排除方法。
1 变电站GIS组合电器设备的常见故障
常见故障可分为两大类: (1) 与常规设备性质相同的故障, 如断路器操作机构的故障等。这类故障的故障率大致与常规电力设备相同。 (2) GIS特有故障, 如GIS绝缘系统的故障等。这类故障的重大故障率为0.1-0.2次/年。一般认为, GIS的故障率通常比常规变电所低, 但GIS事故后的平均停电检修时间比常规变电所要长。
GIS常见故障经常表现在下面几个方面: (1) 气体泄漏。气体泄露是目前较为常见的故障。轻者, 使GIS需要经常补气;重者, 使GIS被迫停止运行。 (2) 水分含量高。SF6气体水分含量增高通常与SF6气体泄露相联系。因为泄露的同时, 外部的水汽也向GIS气室内渗透, 使SF6气体的含水量增高, 从实践可以得知, SF6气体水分含量高是引起绝缘子或其他绝缘件闪络的主要原因。 (3) 内部放电。经过实践证明, GIS内部不清洁、运输中的意外碰撞和绝缘件质量低劣等都可能导致GIS内部放电现象。 (4) 断路器液压操动系统漏油。 (5) 内部元件故障。GIS内部元件包括断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感器、套管、母线等。运行试验表明, 其内部元件故障时有发生。
2 故障原因分析
2.1 源于制造厂的原因
(1) 车间环境差。GIS制造厂的制造车间的清洁度差, 特别是总装配车间, 由于清洁度差, 使金属微粒、粉末和其他杂物残留在GIS内部, 留下隐患, 导致故障。由于这个原因造成的故障大约占GIS总故障的16%。 (2) 装配误差大。在装配过程中, 使可动元件与固定元件发生摩擦, 从而产生金属粉末和残屑并遗留在零件的隐蔽地方, 在出厂前没清理干净。由于这种原因引起的故障约占GIS总故障的10%。 (3) 不遵守工艺规程。在GIS零件装配过程中, 不遵守工艺规程, 存在把零件装错、装漏及装不到位等。 (4) 材料质量不合格。制造厂选用的材料质量不高, 甚至有的材料很差。
2.2 源于设计的原因
设计不合理或者绝缘裕度很小, 也是造成故障的原因之一。例如GIS中支撑绝缘子的使用场强是一个重要的设计参数。目前环氧树脂浇注绝缘子的使用场强可高达6KV/min, 而不会发生问题。如果使用场强高达10KV/min, 起初可能没有放电现象, 但运行几年后就可能击穿。由于设计不合理造成的故障大约占GIS总故障的7%。
2.3 源于运行中的原因
在GIS运行中, 由于操作不当也会引起故障。例如将接地刀闸合到带电相上, 如果故障电流很大, 即使快速接地刀闸也会损坏。
2.4 源于安装过程中的原因
(1) 不遵守工艺规程。安装人员在安装过程中不遵守工艺规程, 金属件有划痕、凹凸不平之处未得到处理。据统计, 由于制造厂和安装单位的工艺不良, 造成的故障约占40%。 (2) 现场清洁度差。安装现场清洁度差, 导致绝缘件受潮、被腐蚀;外部的尘埃、杂物等侵入GIS内部。 (3) 装错、装漏。安装人员在安装过程中有时会出现装错装漏的现象。屏蔽罩内部与导体之间的间隙不均匀;或者没有装上去即漏装;螺栓、垫圈没有装或紧固不紧。 (4) 异物没有处理。安装工作有时与其他工程交叉进行。例如土建工程、照明工程、通风工程没有结束, 为了赶工期, 强行进行GIS设备的安装工作, 可能造成异物掉入GIS中, 而没有处理。有时甚至将工具遗留在GIS内部, 留下隐患。
3 变电站GIS组合电器设备故障的表现及实际处理方法
断路器有下列情形之一, 应申请停电处理。如: (1) 套管有严重的破损现象。 (2) 断路器内部有爆裂的声音。 (3) 少油断路器灭弧室冒烟或内部有异常响声。 (4) 油断路器严重漏油, 油位看不见。 (5) 空气断路器内部有异常的声响或严重漏气, 引起压力下降, 橡胶吹出。 (6) SF6气室严重漏气或发出操作闭锁信号。 (7) 真空断路器出现真空损坏的咝咝声音。
3.1 断路器故障处理
(1) 断路器动作分闸后, 值班人员应立即记录故障发生时间、停止音响信号, 并立即进行事故特巡检查, 判断断路器本身有无故障。 (2) 断路器故障分闸自动重合或试行强送后, 无论成功与否, 均应对断路器外观进行仔细检查。 (3) 断路器故障发生拒动, 造成越级跳闸, 在恢复系统送电时, 应将发生拒动的断路器脱离系统并保持原状, 待查清拒动原因并消除后方可投入使用。 (4) SF6断路器发生意外爆炸或漏气等事故, 值班人员接近设备要谨慎, 尽量选择从上风处接近设备, 必要时要带防毒面具、穿防护服。
3.2 电压互感器的故障处理
(1) 电压互感器保险熔断或自动开关跳闸, 应立即恢复。若再次熔断或跳闸, 应检查其本身及二次回路有无故障。 (2) 当电流表没有指示的时候, 应看互感器二次是否短路。 (3) 当电压表、功率表指示不正确的时候, 应检查TV二次回路及TV本身有无故障并处理。 (4) 当互感器接头发热严重或者瓷件损坏、冒烟、着火时, 应立即将其退出运行并检查处理。 (5) 当互感器发生下列情况时, 必须立即停止运行, 并汇报调度和工区, 即:冒烟、发出焦臭味道;内部有放电声音或者其他噪音, 引线与外壳之间放电;严重漏油;熔丝 (或自动开关) 连续熔断。当TV内部冒烟的时候, 禁止用刀闸进行故障隔离, 而应通过改变运行方式用断路器切断故障电压传感器;当互感器着火时, 应立即切断电源, 并用干式灭火器或黄沙灭火。
4 结束语
随着变电站GIS组合电器设备在我国使用的越来越多, 其故障发生率也在不断的提高。如何使GIS设备安全的运行已经是一个必须要高度重视的问题。厂家在生产的时候一定要严格把握产品质量关, 确保产品的材料和安装工艺, 从而确保产品在出厂时候的可靠性;另外要重视提高现场作业人员的素质, 加强对他们相关知识的培训, 从根本上减少故障的发生率, 保证生命财产的安全。
参考文献
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组合式污水处理设备 篇2
摘要：智能手机有许多能够探测到设备周围环境的传感器。这些传感器主要包括接近传感器、环境光传感器、加速计和麦克风。按照现在的部署方式，每个传感器都负责一个主要的功能，不兼具其它功能。智能手机运行的一个方面，比如来电、短信和邮件及提醒通知，目前都是通过传感器输入的离散使用。不过，通知可以变得更“智能”，即根据环境进行最适合的调整。文章概括了实现智能通知的硬件和软件的框架。利用智能手机现有的以及额外增加的感知能力，通过对设备基本设计做出一些小改动以提供更好的用户体验。
关键词：传感器组合；手机；智能通知
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.020Ernst Haselsteiner，博士，在嵌入式系统的软件开发领域拥有15年经验。每个人都在聚精会神地忙工作.寂静忽然被一阵吵闹的流行音乐打破，某个同事的手机在房间里响起，而他正好在外面吸烟休息。手机放在桌面上，由于振动一直移向桌子边沿，另外一个同事不得不起身把它放到一个安全的地方。
从表面上看，智能手机这样的表现确实不够智能。毕竟，智能手机通常很容易察觉到它们和外部环境之间的关系。
事实上，智能手机还需要一些额外的部件，并与多种传感器输出结合，从而使移动设备可以自动完成适当的通知。本文概略地描述了一个硬件和软件的架构，可以使移动设备保持原有功能的同时具备这种智能通知功能。
智能手机有各种各样的传感器
每款智能手机都已经包含很多传感器。有些还可以直接支持智能通知：
当手机举到使用者耳边的时候，显示屏中内嵌的接近传感器就会探测到这一变化，从而使手机关闭显示屏以及触屏。
环境光传感器使系统可以根据环境光的强度自行调节显示屏的亮度。高级的环境光传感器，比如艾迈斯半导体的TMD3782x系列产品可将数字颜色传感和接近传感结合起来，实现更加复杂的显示屏管理。
加速计可感知屏幕的方向，这样显示屏的内容可适当旋转以适应手机方向或手势变化。
麦克风可以感知环境噪音大小。
按照现在的配置，每个传感器通常只负责一个主要的功能，而不兼具其它功能。而加速计是个例外，它通常会被用于游戏应用中以支持玩家的用户界面。
对于环境的部分感知
如今智能手机中的传感器有一部分已经可以用来支持智能的通知，如来电、短信和邮件。例如，智能手机中的环境光传感器和加速计可以探测到智能手机正处在静止且明亮的环境中（如太阳光或人造光）。这就意味着手机不在用户身上（因为如果在口袋里，环境光传感器就不会检测到有很强的光）。这时手机可自动关闭振动功能.
进一步，只需要多几个组件，用户通知将变得更为智能。例如，如果手机是正面朝下放在桌上，那么环境光传感器就无法正常工作。为了使智能手机可以看到两个方向，需要两个环境光传感器，一个在正面，一个在背面.这样无论如何放置都可以获得环境光信息。
同样的原理也适用于接近探测：手机的背面需要第二个接近传感器。艾迈斯半导体TMD277xx系列中的模块将接近和环境光感知功能结合在一起，所以只需要在手机背面添加一个额外的设备。如果使用颜色传感器/接近传感器模块，该设备就可以测量环境光的色温，从而区分人造光（表明手机在室内）和太阳光（表明手机在室外）。
智能通知也需要获得环境噪音水平的信息。这就需要麦克风中的传感输入结合数字信号处理，从而确定设备附近的噪声大小。将麦克风输出信号的振幅转化为噪音音量需要在特定的传感器接口中进行，这样可以避免使用设备主应用处理器的计算能力。
智能通知系统需要的最后一个硬件是环境温度传感器。使用PT100这样的温度敏感的电阻器（在电路板的位置要远离发热元件以减轻手机本身对测量的影响，同时要经过适当的信号处理后）可使移动设备能侦测周围环境的温度。测量结果是否绝对准确并不重要：它的功能主要在于确定手机是否处于靠近用户身体的位置。
现在当智能手机需要通知用户某个信息时，通过分析所有这些传感器的信息，手机可以对其所处的环境有一个综合的判断（如图1）。换句话，不同的传感器得到有关环境的不同信息，将这些信息综合在一起，通过一个算法可以更准确地判断手机所处的环境。
如何综合不同的传感器数据得出有用的信息
回到文章开头提到的情景，当音量传感器感知到设备处在一个安静的环境中时，智能算法就可以降低响铃通知的音量。此外，正面和背面接近传感器的结合可以感知手机是否平放在桌面上或其他平坦的表面上，由此可推断手机在不在用户身上。如果不在用户身上时就可关闭振动提醒功能。
正如本例所展示的，综合不同传感器的输入可以使设备准确感知外部环境，并且根据外部环境智能地调整通知方式。
通过延伸这一运作原则，综合各种传感器输入的组合，我们可以定义一些典型的场景，并为每种典型的场景设置合适的通知方式。例如：在“用户口袋里”时，手机立即振动；“在包里，在走动中”时，手机会立即使用高音量的提示音；“在安静房间里的桌面上”手机会减少提示音的音量。
图2的流程图是一个决策树形图，可以利用传感器组合识别七个不同的场景。加速计的一系列测量可以用于判定移动设备是否处于动态状态中。温度传感器可以判断设备是否靠近用户的身体。环境光传感器可以识别室内和户外环境（≥2，000 lux表明设备处于户外），或者判定设备是否在昏暗的环境下，比如包里或者口袋里。
用户配置和自学能力
智能手机的功能可由用户按照树形算法进行配置。事实上，这不是一件容易的事，因此可能很少有用户会修改预设的决策树。
但是自学算法往往可以提升用户的体验.预设的算法包含了简单的决策树和预先定义的通知选择。但是这些规则可以根据用户的输入和行为自动进行修改。
比如，如果用户倾向于在特定情境下将手机调成振动，设备会自动将这一情境下的通知方式设置成振动。这样做后，随着时间流逝，用户会觉得智能设备在预测并且理解她的行为。当然，这样的改变必须要小心谨慎地实行，以避免由小概率随机事件引起的理解偏差。
结论
智能手机已经配备了一系列可以探测到设备周围环境的传感器。但是它们仍然以孤立的方式运行。通过综合传感器的测量信息，手机可以感知到完整的场景，而单一的传感器则无法实现。通过结合软件实现的决策流，手机中的传感器组合可以模仿人类的行为，使用多重传感器输入实现对周边环境的智能反应。
组合式污水处理设备 篇3
污水处理厂的恶臭气体通过结合生物除臭技术, 生物除臭装置运行稳定高效。处理后NH3, H2S, 甲硫醇浓度和其他气体可以达到GB 14554- 1993 (恶臭污染物排放标准) 的污染物排放标准。
2除臭系统
主体部分包括生物过滤和生物氧化。该设备的设计和处理能力是45000 m3/h, 该设备的运行时间是8000 h/a。
2.1除臭原理
对臭气除尘、增湿处理后, 空气上升或下降通过一定厚度的生物活性填料层 (填充层与吸附介质, 如土壤和堆肥) , 生物填料上的微生物吸附着臭气污染物作为能量, 维护生命活动并将污染物分解为二氧化碳、水和其他无机盐, 使废气净化。
2.2装置单元组成
除臭系统由生物滴滤单元, 生物滴滤池, 生物氧化单元及排风系统组成。辅助为循环喷淋系统, 生物加湿系统, 换热系统等。 生物氧化装置处理恶臭的核心, 在过滤单元网格上填充滴滤介质, 在生物氧化单元内的网格上填充生物氧化介质。生物过滤器主要是钢结构, 过滤单元和生物氧化单元组成都是通过钢焊接组成, 以避免气体和滤液的腐蚀, 装置内部做玻璃钢防腐。
2.2.1滴滤单元
内部格栅上装填有PVC材质的滴滤介质, 该材料具有大的表面积、均匀的气体分布、高渗透性、压降低, 保证了气体和生物内部充分的接触和扩散。具有一定的强度和耐腐蚀性, 寿命长等优点。在单元内循环喷雾过程中, 是为对污染气体饱和性加湿设计的, 也保证溶解氧的增加, 过滤量的增加, 为好氧菌群生存提供了活性和生存的条件, 并为污染物的微生物降解提供充分的时间, 是提高系统效率的关键。
2.2.2氧化单元
单元内部格栅从美国进口的原装生物滤料, 这是一个大量的微生物和营养物质的球形单体, 可以有效地改善的表面面积的媒体。在单元内, 对来自生物滴滤单元未降解的, 水溶性差化合物进行降解。最终生成二氧化碳、水和细胞代谢产物。处理后, 从氧化装置的出口排出气体, 并将细胞的新陈代谢排入污水池。
3工艺流程
3.1污染气体回路
将废水处理过程中散发的污染气体通过引风机的抽力, 密闭收集, 通过传输线首先进入滴滤单元下部。气体通过气平均布气后向顶部流动, 和过滤介质反向接触, 废气中主要物质被微生物群扑捉消耗。没扑捉到的, 进入滤液池中, 被大量的微生物进行彻底消化。在此过程中, 亲水性成分, 如氨, 硫化氢等, 将被大量的去除。
加湿处理后的气体进入生物氧化单元。未被处理的气体成分与生物介质球进行充分接触, 并被介质上微生物群所捕获消化, 此过程在污染气体有足够停留时间的情况下, 可实现对疏水性污染物质最大程度去除, 处理后的气体从氧化装置的出口排出气体。
3.2循环水回路
该装置的生物过滤液由循环泵抽送, 经滤器过滤后, 被喷淋系统均匀地喷洒到介质上, 参与对亲水气体的滴滤过程。然后滤液因重力沉降到池中, 滤液中溶解了的污染物被大量的微生物降解, 在捕获和降解过程中, 使滤液可以回收利用。当滤液的p H值超过设定值时, 开始排出一定量的滤液。自动控制系统可根据预定水位值自动开启电动阀, 增加循环水, 以保证滤液的p H值和液面在正常范围内。
设备的氧化装置加湿水来自于现场的供水管网, 控制系统是自动控制, 定时打开电动阀对单元内的生物氧化介质进行加湿, 确保微生物对湿度的要求。部分湿性质的微生物在引力作用下流到底部, 通过底部导管流回到滴滤池。
3.3主要操作条件
微生物在正常活动中, 需要保持其适宜的生活环境, 包括:p H值、温度、湿度等。另外, 该系统需要克服填料的压力, 控制合理的进气量, 入口水温, 循环水量, 压力等。
4结语
4.1装置自2013年5月运行至今, 对恶臭气体的处理效果十分理想。
4.2生物过滤装置运行稳定、可靠, 实现了恶臭气体的有效控制。
4.3 NH3、H2S、CH:i SH和臭气浓度均高水平控制在GB14554—93《恶臭污染物排放标准》以下。
参考文献
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组合式污水处理设备 篇4
【关键词】物化混凝沉淀；膜生物反应器；技术；隧道；应用
1.双鹰顶隧道污水概况
双鹰顶隧道施工采用矿山钻爆法，爆破施工过程中产生的主要污染物成分为：硝酸铵（NH4NO3）、梯恩梯（三硝基甲苯）、硝酸钠、柴油、凡士林、松香、乳化剂、石蜡等。混凝土施工过程中，水泥、粉煤灰及外加剂流失造成的污染，其主要污染成分为：碘含量、SO3、MgO、CaO等，在施工过程中，机械设备形成的机油、柴油、汽油及人员生活杂用水、粪便污水等，具体检测指标见表1。。
施工污水主要为清洗、冷却机械设备污水，混凝土搅拌、养护用水，洞内风枪钻爆、喷射混凝土用水，以及洞内围岩裂隙水，经现场多次测试检算，每天施工污水排放量为300t/d，生活污水排放量為260t/d。
2.污水处理问题的提出
双鹰顶隧道斜井地处广东省惠州市惠阳区沙田镇金桔自然保护区、沙田水库水源保护区内的田心村，区内植被发育。沙田水库为惠阳区淡水镇、沙田镇饮用水的水源地，供应约10万人的饮用、生活用水，库容量1800万m3，水质为地表Ⅱ类水质标准。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），具体标准值见表2。
3.物化混凝沉淀+膜生物反应器处理组合技术简介
依据双鹰顶隧道排污量及地形空间，双鹰顶隧道污水处理采用膜生物反应器+物化沉淀组合污水处理技术，工艺流程图如图1示。
各处理构筑物功能简介
（1）沉砂池。沉砂池作为污水预处理设施，一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。如磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。施工中的污水经过沉砂池，截留大颗粒泥砂沉淀，定期、不定期清除泥砂。
（2）化粪池。生活污水在此进行化粪作用并借助于污水中所含粪便的大量微生物的作用，在厌氧条件下进行微生物的接种和驯化培养。
（3）沉淀池。沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物，一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。此中其主要功能和作用是对混合污水进行沉淀，以去除污水中可沉和粗大物。
污水在进水口设混合器加药进入调节堰口，稳定进水的流量，使污水中以胶体状态存在的分散小颗粒与混凝剂发生混合，凝聚的反应，加大絮体的粒径，使之沉降，从而使污水得到净化。池中设集泥槽，安装2台排泥泵，泥排入污泥干化池，干化后外运处理。上清液回调节沉淀池处理。
（4）厌氧生物滤池
生活污水经过化粪池自流进入厌氧生物滤池进入沉淀池后一并处理。厌氧生物滤池污水处理设备主要由沉淀池、厌氧接触池、过滤池三部分组成。
沉淀池：经化粪池自然发酵后的污水自流进入设备内沉淀池，污水中的大颗粒物质在此进行沉淀，沉淀污泥由移动式潜污泵或由吸粪车定期吸出处理，时间一般为半年或一年。
厌氧接触池：厌氧池主要是用于厌氧消化，对于进水COD浓度高的污水通常会先进行厌氧反应，提高COD的去除率，将高分子难降解的有机物转变为低分子易被降解的有机物，提高BOD/COD的比值。而且在除磷工艺中，需要厌氧和好氧的交替条件。污水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧，碳，硫，氢等为受氢体。沉淀后污水自流进入厌氧接触池，水流由下而上通过多种填料形成厌氧生物膜，在生物膜的吸附和微生物的代谢作用下，污水中的有机物被去除。填料同时具有截污的作用，污物和脱落的生物膜经截留自沉后形成污泥，与沉淀池污泥一并吸出处理。
过滤池：经厌氧处理后的污水自流进入过滤池底部，由下而上通过填料层，该新型填料既能截留污物又能形成生物膜，即在过滤区既有过滤作用又是二级厌氧池。过滤后出水直接进入调节沉淀池后段处理。
（5）污水抽升井。沉淀池的水自流进入抽升井，井内设置污水泵，两用两备，高位启动，低位停止，污水泵提升至一体化气浮过滤装置。
（6）气浮过滤装置。项目选用一体化自动污水两级气浮过滤装置。本装置特征是气浮池底设有污泥沉淀区，内有排泥装置，气浮出水集水设置在沉淀区上方，以及在气浮后设有组合式过滤装置。气浮在间隙运行产生的沉淀污泥，可以单独排出，不会随出水带出，从而有效保证了气浮出水质量。气浮出水后部一体化过滤装置，又有效保证了出水要求，尤其是采用焦炭作过滤介质，可充分利用气浮出水未消耗余氧，使过滤器兼有生化和过滤双重功能。
（7）管道混合器。混合设备是完成凝聚过程的设备。混合设备必须满足下列要求：a.保证药剂均匀地扩散到整个水体；b.混合时间不宜过长，一般控制在10～30s以内，最大不超过2min；c.能使处于强烈搅动状态之中。管式静态混合器是在管道内设置若干固定叶片，并按照一定角度交叉组成。水流通过混合器时形成对分流，同时产生蜗旋反向旋转及交叉流动，达到混合效果。管式静态混合器混合效果较好，安装容易，维修工作量小，而且其有显著优点就是不另外占地。
（8）药剂投加方式确定。常用的投加方式有：泵前投加；高位溶液池重力投加；水射器投加以及泵投加。本设计中采用泵投加，泵投加有两种方式：一是采用计量泵，二是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不必另行配备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。
（9）混凝剂的选定。本设计采用聚合氯化铝又名碱式氯化铝作混凝剂，其主要特点是净化效率高、耗药量少、出水浊度低、色度小、过滤性能好、原水高浊度时尤为显著；温度适应性高，PH适用范围宽（可在PH=5～9的范围内），因而可不投加碱剂；使用时操作方便，成本较三氯化铁低；是无机高分子化合物。
（10）高效漩涡澄清池。微涡流混凝工艺的核心是涡流反应器，其内腔絮体能长期保持，涡流反应区外的絮体泥渣可以全部排除，因而排泥操作可以简化，运行更稳定。由于微涡流造成混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，同时，涡流反应器腔内大量絮体活性得到充分利用，这使得微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。
（11）清水池。经过处理后的水进入清水池，一部分处理水进行回用；另一部分可直接排放。在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。
（12）污泥干化池。沉淀池及一体化气浮池定期进行排泥，排出的泥在污泥干化池中进行浓缩，上清液再回流到沉淀池中。经脱水干化后的污泥进行外运处置。
4.处理后水质结果
检测报告结果显示污水排放能够达到地面Ⅱ类水标准。
5.结束语
该设备占地面积小，工艺流程紧凑，节省大量土建费用；运行费用主要是日常的电费，比起传统生化工艺，运行成本较为低廉。整套设备可采用PLC控制，自动化程度高，运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强，无需人员操作管理。
由于占地面积小，采用集成式结构，能够输出较清洁的回用水，特别适合于基建工程项目、小城市、乡镇污水处理项目，具有明显的环境、社会效益。
参考文献
组合式生化工艺处理石油废水 篇5
1工程概况
佛山市某石化燃料公司主要经营储存重油, 每天产生一定量的石油化工废水, 主要为含硫污水、轻烃碱洗碱渣废水、顶油碱渣废水, 主要污染指标为COD、SS、硫化物、氨氮、挥发酚、石油类等。
2设计水质及水量
该工程设计处理量为1000t/d, 水质根据用户提供水质资料 (除PH外, 其余单位均为mg/l) , 主要水质指标为:
3废水处理工艺流程
本工程废水COD浓度较高, 含有毒物质较多, 处理后还需做部分回用处理, 出水要求较高, 因而根据废水的成分及特点, 设计的处理工艺流程如图1:
4主要构筑物及设计参数
4.1涡凹气浮器
涡凹气浮是当今先进的气浮技术, 采用剪切式的产气原理, 提高气浮的质量, 比传统的气浮法更简便经济。本工程涡凹气浮器型号:CAF-50, 规格:5.33×1.80×1.83m, 处理量50m3/h。
4.2 UASB反应器
上流式厌氧污泥床反应器是一种高效的厌氧反应器, 有机负荷高。
本工程的UASB砼结构, 容积1120m3, 外形Ф12×10.0m, 容积负荷:5kgCOD/ (m3.d) , 停留时间为24T;反应器内设置中部循环装置, 内循环使得泥水混合更均匀, 利于颗粒污泥的形成;上顶部设三相分离器, 使气、固、液三相分离彻底, 有效防止污泥流失;底部设均匀布水系统, 使进水无短流现象。内置两层组合填料, 使部分微生物附着其上, 形成立体的生物空间, 增强处理效果。厌氧反应器顶部设置水封罐及沼气回收装置, 实现能源回收。
4.3接触氧化池
接触氧化池亦即推流式生物膜法, 就是在池内装填一定数量或比例的组合生物填料, 填料具有比表面积大, 生物菌群容易附着。
本工程采用二级接触氧化池, 池体尺寸为15m×12m×5.5m, 砼结构。
一级接触氧化池:15m×8m×5.5m, 停留时间:12h, 有效容积:560m3
二级接触氧化池:15m×4m×5.5m, 停留时间:6h, 有效容积:280m3
本工程用风机曝气供氧, 水气比为22:1, 采用微孔曝气器, 悬挂组合填料, 上下贯通, 废水流动的水利条件好, 能很好地向固着在填料上的生物膜供应营养及氧。
4.4高级氧化塔+生物滤池BAF)
由于本工程污水的COD及色度很高, 本方案采取高级氧化及曝气生物滤池 (BAF) 进行深度处理。
高级氧化塔:外形尺寸Φ2000×7800mm, 停留时间30min;材质采用碳钢衬专用特种漆;配套臭氧发生器及臭氧尾气高位排放装置, 臭氧产量0.8kg/h。
曝气生物滤池池体:尺寸6m×3m×5m, 水力停留时间t=1.5h, 有效容积:V=70m3;气水比:6:1;需要供气量为:279m3/h, 池底下设置布气系统, 采用单孔膜曝气。
经曝气生物滤池处理过的出水可达标排放或进行深度处理。
5处理效果及常见问题分析
5.1处理效果
本工程于2011年5月正式投产, 表2为投入使用以来, 检测得的各单元设备的出水水质情况, 由表2可知, 最终出水到达广东省地方标准《水污染物排放限值》 (DB44/26-2001) 中第二时段一级标准要求。 (除PH外, 其余单位均为mg/l)
5.2常见问题分析
5.2.1涡凹气浮
由于进水有时波动较大, 涡凹气浮出水水质不稳, 颜色较深且有悬浮物, 需调节PAC及PAM的加药量。
5.2.2 UASB反应器
UASB有时产气量少, 分析为废水中含硫离子浓度较大, 影响到UASB厌氧菌的活性, 使产甲烷菌产甲烷量下降;当进水水质波动时, 适当调小进水流量, 或在涡凹气浮器加入适量FeSO4。
注:表中数据为2011年平均值
5.2.3高级氧化塔+BAF
高级氧化塔利用臭氧将水中有机物及色度等氧化, 降低COD及色度;主要是控制臭氧发生器及进气进水的方式;BAF采取上进水下进气方式运行, 反洗时先气洗, 再气水联洗, 后用水洗;此工艺可确保出水水质达标。
结语
经工程实践表明, 采用“涡凹气浮-UASB-接触氧化+高级氧化塔-曝气生物池”组合工艺处理COD浓度较高的石油废水, 可达到排放标准。涡凹气浮技术不需压缩空气, 解决了溶气、回流及阻塞等问题;UASB反应器可降解大部分COD及有害物质;“高级氧化塔+BAF”工艺可将废水中难生化的有机物不饱和链打开, 进一步降低COD, 并完全消除色度, 使出水达到设计标准。
参考文献
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[3]陈洪斌, 朱冠楠, 张东宇.石化废水深度处理及脱盐的中试研究[J].中国环境科学, 2009, 29 (9) .
组合式污水处理设备 篇6
冶金工厂电气室通常具有建筑面积大, 设备布置紧凑, 设备发热量大的特点, 通常选用的空调形式为全空气空调系统。组合式空气处理机组由各种功能的模块 (又称功能段) 组合而成, 能够实现空气的混合、过滤、冷却、加热、加湿、输送、消声等功能[1], 是冶金工厂电气室常用的空气处理末端设备。
组合式空气处理机组选型, 不仅关系到系统的初始投资和运行费用, 也与电气室内的温度湿度环境密切相关。冶金工厂电气室通常为无人值守, 其空调负荷具有显热负荷大, 潜热负荷小的特点, 与组合式空气处理机组的额定工况存在较大差别, 无法按照样本直接选取使用的设备。本文结合冶金工厂电气室的具体特点, 提出组合式空气处理机组选型的建议。
2 冶金工厂电气室对空调的要求
评价冶金工厂电气室空调的标准主要是空调的精度以及温度分布状况。空调精度越高, 则要求送风温差越小, 换气次数越大。一般电气柜对温度和湿度的要求是28℃±2℃, 相对湿度不大于60%, 空调风口不发生凝露。由于电气室设备发热量大, 因此组合式空气处理机组选择应首先满足消除室内余热, 保证设备正常运行温度的要求。同时, 为了避免电气室周围粉尘进入电气室对电气柜造成影响, 需要维持房间处于微正压状态, 房间正压一般为5 Pa~10 Pa。
3 选型方法的比较
本文以某钢铁厂电气室为例, 分析不同选型方法之间的区别。电气室室内参数为干球温度tN=28℃, 室内相对湿度ΦN=60%, 电气室空调冷负荷为Q=250 kW, 湿负荷很小可以忽略, 维持正压需要的新风比为10%, 夏季空调室外计算干球温度tW=34.6℃, 夏季空调室外计算湿球温度tWs=28.1℃。组合式空气处理机组采用一次回风方式 (见图1) 。
经过计算, 室内点焓值为hN=64.57 k J/kg, 室外点焓值hW=90.14 k J/kg, 则混合点焓值为:
根据规范要求, 送风温差一般选择6℃~9℃, 经过计算, 室内状态点对应的露点温度为20.4℃, 为避免空气再热引起的能源浪费, 按照露点送风计算送风温差为:
送风温差处于规范要求的范围, 可以按照7.6℃温差计算送风量, 则确定送风点温度tO=20.4℃, 送风点焓hO=56.80 k J/kg, 由此计算空调送风量:
由于设计新风比为10%, 则新风量及新风负荷为:
空调系统总负荷为:
根据上述案例, 电气室空调系统的总负荷为332.3 k W, 需要的送风量为96 525 m3/h。
3.1 表冷器排数的确定
由于目前组合式空气处理机组通常未提供表冷器的具体参数, 工程设计中可以依照经验按照表冷器处理前后空气的焓差Δh=hC-hO来确定表冷器的排数[2], 当Δh≤21 k J/kg时, 表冷器选4排, 当21 k J/kg<Δh<27 k J/kg时选6排, 当Δh≥27 k J/kg时选择8排。本案例中Δh=hC-hO=67.13-56.80=10.33 k J/kg, 因此应选择4排表冷器。
3.2 根据风量选择, 校核全冷量
以国内组合式空气处理机组样本为依据, 根据风量选择机组型号为ZK100, 冷却盘管4排时, 机组全冷量为492.8 k W (进风干球温度27℃, 湿球温度19.5℃) , 比电气室所需的冷量大了48.3%, 远远大于电气室对空调冷量的需求。
《热质交换原理与设备》[3]中详细介绍了表冷器的热工计算, 依照样本中的工况选择表冷器迎面风速2.5 m/s, 表冷器冷冻水流量2×42.4 m3/h, 冷冻水管道管径2×DN100, 计算冷冻水流速为1.37 m/s。通过计算得到表冷器的全热交换效率为Eg=0.484, 则表冷器需要的冷冻水进水温度为:
冷冻水出水温度为:
考虑到表冷器使用一段时间后可能出现的结垢和积灰的情况, 选择表冷器时, 应该适当降低冷冻水进水温度, 进水温度的降低值为冷冻水温升值的10%~20%[4], 因此选择冷冻水进水温度为:
计算结果表明, 按照样本中表冷器计算冷冻水供回水温度为11.3℃/15.35℃。由于组合式空气处理机组冷冻水管上电动阀通常以回风温度作为检测信号, 在供回水温度7℃/12℃条件下电动两通阀开度处于很小的位置甚至频繁关闭, 造成制冷机流量减小, 水泵处于低流量, 高压头运行的状态, 偏离高效率运行点。
依照样本, 根据空调系统送风量直接选择组合式空气处理机组, 通常会出现风量适合, 但是冷量超出很多的情况, 设备供冷能力过大, 造成设备初始投资过大, 同时也会导致制冷机房设备选型过大, 冷冻水主机及水泵运行效率低、能耗增大。
3.3 根据全冷量选择, 校核风量
以上述案例为参照, 按照电气室全冷量, 考虑机组积尘积垢的修正后, 根据风量选择组合式空气处理机组。
由于表冷器使用过程中结垢和积灰的情况, 计算表冷器全冷量时, 应考虑一定的安全系数, 对于仅用于空气冷却的表冷器, 安全系数取0.94[5], 则组合式空气处理机组需要的全冷量为:
根据组合式空气处理机组的样本, 选择机组型号为ZK70, 机组全冷量为360.9 k W, 额定风量为70 000 m3/h, 额定工况下水流量62 m3/h, 进水温度7℃, 回水温度12℃。
在此条件下, 由于机组的全冷量和风量不能同时满足要求, 则需要对组合式空气处理机组的选型进行校核。按照《热质交换原理与设备》介绍的校核计算方法, 计算得到处理后空气温度t2=12.8℃, 由于室内点露点温度tNd=20.4℃, 处理后空气状态点不处于热湿比线上, 会导致室内状态点偏离设计值。同时由于风量小于计算风量, 造成室内正压值不够, 易导致粉尘进入电气柜, 对设备运行安全带来不利影响[5]。
4 结语
1) 由于冶金工厂电气室显热负荷特别大, 潜热负荷很小的特点, 现有绝大多数空调厂商提供的样本均不能与实际使用工况吻合, 设备选型时需要进行校核;
2) 冶金工厂电气室组合式空气处理机组表冷器处理前后空气焓差较小, 表冷器排数通常应选择4排;
3) 为了保证电气室内的温湿度环境, 组合式空气处理机组选型时, 要详细计算空调系统的负荷和送风量, 选择组合式空气处理机组时, 依照风量选取机组型号, 不能简单的按照空调计算负荷选取机组;
4) 按照风量选取机组后, 应对组合式空气处理机组表冷器进行校核计算, 通过调整翅片间距、迎风面积、冷冻水流量等, 使选择的表冷器能够满足空气处理过程需要的全热交换效率, 同时降低设备初始投资;
5) 集中供应冶金工厂电气室空调的制冷站可以考虑提高冷冻水的供水温度, 既能满足电气室空调要求, 又能提高制冷机的能效比, 降低能耗。
参考文献
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组合式污水处理设备 篇7
大庆油田已进入特高含水开采阶段,随着油田开发的不断深入,采油成本逐年递增,企业管理难度日益增大,大力开展节能降耗,有效降低采油成本已成为油田开发工作的主要任务之一。有杆泵抽油机一直是油田生产用的主要采油设备,不但使用数量多、用电量大,而且系统效率低、节电潜力巨大。因此,油田非常重视抽油机井的系统效率和节能技术研究及推广工作[1—7]。近些年,油田推广应用各种节能型抽油机、电机及电控箱,虽然这些节能产品的使用提高了抽油机井系统效率,但也随之产生一些问题,如它们能否组合使用,组合使用后的节能效果是否是单个节能产品节能效果的算术叠加等。由于抽油机、电机及电控箱等节能产品的多项技术指标都会对抽油机井系统效率产生影响,而且,不同技术指标之间也会相互影响,因此,难以精确描述各技术指标之间的关系。文中将混合离散变量多目标组合优化方法应用于抽油机井的节能改造和生产管理,可以实现对于不同工况的油井获得投入产出最佳生产目标的机电系统配置,为生产管理和决策提供科学依据,从而达到进一步提高机采系统效率、降低能耗、节约生产成本的目的。
1 抽油机井能耗单元及数据库
1.1 能耗单元
根据抽油机井系统的工作特点和测试原理,将系统分为七个单元,它们分别是:电控箱、电动机、抽油机、盘根盒、抽油杆、抽油泵和油管。以光杆悬绳器为界,将这七个单元划分为两大耗能部分:地面耗能部分和井下耗能部分。启中,井下耗能部分的优化已有多个可用软件[8],而本文研究地面机电系统的节能优化问题。按照可独立进行节能改造的原则,地面系统可划分为电控箱、电动机、抽油机。
针对采油厂不同类型的抽油机,研究其输入、输出特性和节能特性。在得到在用抽油机实用资料的基础上,根据可选择的抽油机类型:常规抽油机、异相抽油机、前置抽油机、双驴头节能抽油机、单曲柄倍程抽油机、复合平衡节能抽油机、下偏杠铃改造节能抽油机,总结出抽油机这一单元所有可行的选择模式,包括各种选择的输入输出特性、节能特性、改造成本。对于电动机单元,需要研究超高滑差电动机、Y系列电动机、高扭矩电动机、永磁电动机、双功率电动机、高转差电动机、机电一体化拖动装置、660 V防盗电一体化拖动装置等不同电动机的输入输出特性、节能特性、改造成本。对于电控箱单元,需要研究普通电控箱、动态无功补偿电控箱、星角变换电控箱、智能节电控制器、微电脑控制电机节电保护器、变频器等不同电控箱的输入输出特性、节能特性、改造成本。
1.2 数据库
总结出可采用的不同设备与配套节能措施的组合种类,研究不同组合的机电结构、工作特性、节能原理、生产成本,建立每个单元采用任一组合时的输入、输出特性和节能特性以及与整个机电系统的关系(可用函数、图、表等方式表示),包括:能耗、机械效率、成本等关系。建立抽油机井数据库,存储不同单元、不同节能措施的组成、能耗、效率数据,为优化软件提供数据支持。数据库采用dBase开发。
2 多目标组合优化模型和求解
抽油机井经济运行节能优化研究的目的就是要寻求不同的地面单元组合来满足不同的设计要求。可将优化目标归结为:(1)系统效率最高为目标;(2)生产成本最低为目标;(3)兼顾效率和成本,总体最优为目标。
2.1 系统效率最高
该目标是通过地面系统不同的节能单元的组合,寻找出一组抽油机井系统效率最高的单元配置,作为新开发抽油机井的依据。该优化目标不考虑各单元固定成本和运行成本。
设可选节能电机型号为I种,电控箱为J种,抽油机为K种。用E(x) 来表示第x种电机单独使用时的系统效率增量(相对于常规的电控箱、电动机、抽油机,下同),用E(y)表示第y种电控箱单独使用时的系统效率增量,用E(z)表示第z种抽油机单独使用时的系统效率增量,用E(x,y,z)表示第x种电机、第y种电控箱与第z种抽油机叠加使用时,节能单元之间相互作用对系统效率的影响,则优化数学模型为:
max f1(x,y,z)=E0+E(x)+E(y)+E(z)+∏E(x,y,z) (1)
式(2)中,E0为常规电控箱、电动机、抽油机配置的系统效率;δ1、δ2、δ3为根据生产实际设定的系统效率最低增量。
2.2 生产成本最低
该优化目标是使抽油机井地面机电系统固定投资和运行费用最小。用F(x) 、S(x)、Y(x)分别表示第x种电机固定投资、固定资产残值和固定资产使用年限,用F(y)、S(y)、Y(y)分别表示第y种电控箱固定投资、固定资产残值和固定资产使用年限,用F(z)、S(z)、Y(z)分别表示第z种抽油机固定投资、固定资产残值和固定资产使用年限,用R(x,y,z)表示使用第x种电机、第y种电控箱与第z种抽油机的年运行总费用,则优化数学模型为:
求解此模型,可求出系统总体费用最低的抽油机地面系统单元组合。
2.3 系统整体最优
使抽油机井地面机电系统效率最高,而且生产成本最低的多目标优化数学模型为:
约束条件为式(2)。求解式(5)即可求得整体最优的抽油机、电机和电控箱组合。
2.4 模型求解
由式(1)～式(5)可知,该优化数学模型属于带有约束条件的非线性混合离散变量优化问题[9],一般数学表达式如下:
目标函数:min f[x], x∈En (6)
约束条件:s.t.gj[x]≥0;j=1,2,…,m。
xD=[x1,x2,…,xp]T∈ED;
xC=[xp+1,xp+2,…,xn]T∈EC;
En=ED×EC={(xD·xC);
xD∈ED,xC∈EC}。
式中:p为离散变量的个数;n为设计变量的个数;m为约束条件的个数;xD为离散变量;xC为连续变量。
由式(1)～式(5)确定的目标函数和约束条件,可以选取混合离散变量优化设计程序MDOD来求解[10]。MDOD是综合非线性规划中的“爬山”策略思想和组合优化中的“查点”策略的基础上提出的一种约束非线性混合离散变量优化设计方法。这种方法能够在设计空间中直接搜索离散点,它由“爬山”搜索和“查点”两个基本部分组成,其主要构造思想如下:首先从一个可行的离散点出发,沿相对混合次梯度方向进行离散一维搜索,从而得到一个使目标函数值减小同时又满足约束条件的新离散点。然后由此点开始继续重复,直至当得不到这样的一个新点时,就开始在离散子空间ED和连续子空间EC内进行轮变搜索,若轮变搜索后能得到一个新的可行离散点,则返回第一部的搜索过程;否则,即可根据停留的离散点的目标函数和约束函数所提供的信息,按确定的规则在单位邻域内查点;如果查找到了新的离散点,则返回第一步的搜索过程,否则根据最优解的基本性质,此点即为局部离散最优解,算法结束。
3 程序设计
针对上述数据库和优化模型开发了抽油机井地面设备优化组合软件。软件在C++Builder集成开发环境下编写而成,是基于Windows操作系统而设计的,主要功能模块如下:
(1)单元计算模块:计算抽油机井系统各节点的输入、输出功率和单元效率,并可单独输出。
(2)单元效率、能耗分布计算模块:用户通过选择不同的地面单元组合,估算出相应的单元效率、能耗分布图和固定投资分布。
(3)数据录入模块:主要完成电机、电控箱、抽油机、油井生产或设计参数等数据的录入或提取。
(4)新井优化配置模块:根据新井不同的设计目的进行优化组合,选择一组符合要求的优化地面单元配置结果。
(5)生产井优化诊断模块:针对生产井进行优化诊断,给出诊断结果和预测效率。
抽油机井管理工作水平的高低直接影响抽油机井各设备的效率和使用寿命,比如,抽油机的平衡度、传动皮带的张紧长度等,特别是抽油机的平衡状况对抽油设备的效率和使用寿命影响最大。抽油机平衡度较低或过平衡都会影响抽油机井的系统效率。它将会增加抽油机悬点动载荷,不仅会影响到四连杆机构、减速箱和电动机的效率和使用寿命,而且会增大电动机的内耗,使抽油机井的能耗增加,从而导致系统的效率降低。此外,地面设备润滑保养不良、传动皮带调整不及时、盘根盒调整不到位等也会降低抽油机井的系统效率。所以,加强抽油机井的管理对于提高抽油机井的系统效率和延长抽油机设备的寿命都有很大的作用。因此,在对抽油机井机电设备的组合优化程序中,加入了抽油机井的管理措施,只有在管理措施最优的情况下,才能保证抽油机井机电设备组合优化结果在实际应用中的最佳运行状态。
4 现场应用
大庆第三采油厂在用游梁式抽油机型号有20种,配套的电机型号大约200多种,各类电控箱型号大约300多种。应用开发的软件对抽油机井地面机电设备进行诊断,并根据优化诊断结果进行设备改造。表1是根据优化结果进行机电一体化拖动装置改造的5口油井的测试数据结果。由表1可以看出,通过优化改造后,5口生产井平均效率提高11.9%,单耗降低2.98 kW·h·t-1,系统平均的节点率提高了30.6%。
5 结论
(1)在对抽油机井机电系统进行系统研究的基础上,按照可独立进行节能改造的原则,将地面系统划分为电控箱、电机、抽油机,总结出可采用的不同设备与配套节能措施的组合种类,研究了每个单元采用任一组合时的输入、输出特性和节能特性,以及与整个机电系统的关系,建立了抽油机井数据库。
(2)将多目标组合优化技术用于抽油机井机电系统节能设备的优化配置,建立了抽油机井地面机电系统效率最高,而且生产成本最低的多目标优化数学模型,开发了相应的软件,为油田机采设备的生产管理和决策提供了科学依据,为确保抽油机井高效低耗运行提供了有效的技术手段。
(3)油田现场应用结果表明,采用本文开发的软件对抽油机井进行优化,能够起到提高抽油机井系统效率和降低单耗的作用,抽油机井地面设备组合优化与节能技术具有较高的推广应用价值。
参考文献
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组合式污水处理设备 篇8
工业微波设备是以传送带为基本结构, 由多段箱体拼接形成的加热干燥设备, 通常称之为微波隧道设备。设备的基本结构是以金属谐振腔作为加热腔, 将物料置于传送带上, 以微波作为单一能源对物料进行加热、干燥[1]。微波隧道设备可以用于颗粒状、丸状、粉末状物料产品的干燥, 如中药丸干燥、干果类干燥烘焙、木材干燥、化工粉体和填料类干燥等。
1 微波干燥存在的问题
微波加热效果与物料的介电特性、形状、分布、大小等因素相关, 具有选择性加热的特点[2,3]。当干燥对象的形状、大小、厚薄、密度不一致时, 微波因选择性加热而使物料温度不均匀, 优先吸收微波能的物料先于其他物料干燥, 甚至出现部分物料已过温而其他物料未干燥的情况。微波加热与物料分布、形状有关, 一般情况下, 料层内部温度会高于外部。工业生产中, 温差有时会使物料变质, 导致物料品质不一致。例如, 用微波隧道设备干燥颗粒状产品, 有时料层表面温度显示为60~80℃, 料层内部温度会达到80~110℃甚至更高。内层物料的热敏性成分会受到影响, 物理状态及外观也会不同于表层物料, 且料层越厚, 温度梯度就越大。
微波加热能耗偏高, 影响其在工业化大批量加工中的应用。微波蒸发掉1 kg水, 理论耗电约1.2 k W·h, 加上物料温升的能耗、过程热能散失和机械部件消耗, 综合耗电一般会超过1.8 k W·h。在工业化生产中, 1台水蒸发量20 kg/h的微波隧道设备耗电36 k W·h;1台水蒸发量160 kg/h的微波隧道设备耗电接近300 k W·h。这样的电耗对于附加值稍低的产品难以承受。国际上一致认为, 微波能属于一种较为昂贵的能源, 其使用应当与物料特点和具体加工工艺要求相结合。
在诸如中药材干燥、农产品干燥等领域, 微波干燥难以达到令人满意的效果。一方面该类产品的形状、厚薄、大小均匀难以保持一致;另一方面该类产品的自身附加值不高, 难以承受高能耗。另外, 该类物料的温度不能超过100℃, 否则就会导致物料失活或变质。
2 微波与热风组合干燥设备的开发研究
在干燥过程中, 物料表面蒸发的水分如果没有空气流将其带走, 就会聚集在物料表面形成一层水蒸气薄膜层, 称为蒸发界面。随着水汽持续蒸发, 薄膜层逐渐增厚, 当F (薄膜层厚) =f (蒸发界面) 时, 停止蒸发[4]。为了使水分保持快速蒸发, 必须采用强制通风, 破坏该蒸发界面。空气温度升高, 水蒸气分压下降[5], 相对湿度下降, 就能够携带更多的水汽。例如, 15℃时的湿度RH=65%, 40℃时的湿度RH=15%。
我们从2003年开始尝试将热风技术与微波技术有机结合, 称为微波热风结合干燥 (MDC) 。经过多年的开发实践, 积累了一定的经验。
2.1 第一代微波与热风组合干燥设备
第一代机型 (2003年) 采用微波与平流热风相结合, 如图1所示。该机型平流热风的风道设计比较简单, 机械结构也比较简单。经过实践发现, 平流热风效果并不理想。干燥能耗的80%以上来自于微波, 未取得预期大幅度降低电耗的效果。
1—送风机 2—加热器 3—排风机 4—微波源 5—传送带
2.2 第二代微波与热风组合干燥设备
第二代机型 (2005年) 采用微波与穿流热风相结合, 如图2所示。微波能自上向下馈送, 热风自上向下穿过物料层及网状传送带。这一机型在使用中基本达到了预期的干燥效果, 但也发现如下问题: (1) 热风一次性排放, 热能未充分利用。 (2) 热风风道布置及分风结构比较复杂, 与微波部件在机械结构上存在冲突。设备设计偏离了简洁和美观的原则, 因此这一结构仍不够完善。
1—送风机 2—加热器 3—排风机 4—微波源 5—传送带
2.3 第三代微波与热风组合干燥设备
在开发过程中, 采用将物料同时置于微波能和热风下的合理结构, 使两者能最大程度地发挥作用、互不冲突, 并且寻求两者的最佳热能配比。微波传输时具有在曲折空间内绕行传输的特点, 利用这一特点将微波系统与热风系统有机结合, 进行整合和协同, 设计出第三代机型 (图3) , 简称第三代为MDC-R。
1—风机 2—加热器 3—排风机 4—微波源 5—传送带
热风干燥时, 穿流风的干燥效率要比平流风提高至少2倍[6,7], 而均匀分风和风量控制就成为关键[8], 其中传送带横向方向的分风更为重要。在风道设计上, 采用了热风循环配合部分新风补充、部分排潮, 这样既能充分利用热能, 又能保持充足的风量。
通过实际应用和改进, 对风温和热能配比进行了探索。通过试验发现, 在微波作用存在时, 热风温度设为60~70℃即可, 既能减少热风的能量消耗, 又能降低物料过热的概率。在同等风温的干燥条件下, 为达到30 kg/h的水蒸发量, 选择不同的微波功率, 使其热能贡献份额分别在50%、35%、20%、15%、5%条件下进行试验。结果表明, 当微波贡献在50%时, 药材仍旧出现了部分完全干燥而少量部分未干的现象;微波贡献在35%~5%时, 若物料原始含水在30%以内, 微波贡献份额可以控制在20%左右;若物料原始含水在35%~30%时, 微波贡献份额可以控制在15%或更低一些, 这样即可得到较好的干燥效果。由于干燥时热风的贡献较高, 这样MDC-R可以称为带有微波的热风组合干燥设备。
3 设备实际使用案例分析
下面以260 kg/h药材处理量的设备为例进行说明。
物料原始含水25%~30%, 干燥成品含水6%~8%, 水蒸发量70~75 kg/h。
设备由单元模块拼装而成, 整机长20.5 m, 整机最大宽度1.55 m, 整机高达 (至机顶) 1.78 m。设备装机功率61 k W, 蒸汽消耗约100~130 kg/h。干燥全程的物料温度控制在50~75℃。
设备干燥腔内部采用了无死角设计, 并自带清洗液排放口, 生产完毕内部可以用水冲洗。在微波单元上设有排潮口。在每一个热风单元均配置循环风机, 并配有一个直径68 mm的新风补充口和一个直径120 mm的排潮口。所有排潮口汇集到一个总排潮风管, 由一个引风机将湿汽排出室外。传送带的速度依靠变频器及变频电机调节, 并通过一套自动纠偏装置自动调整带子的运行。整个设备安装处于同一层面, 检查、维护都处于人体站立可及的高度, 不需要任何脚手架或平台。
在安全防护方面, 该设备采用了高度可靠的防护和屏蔽设计: (1) 所有炉门部位采用弹性锁密封, 整机任何一个炉门打开, 微波源自动关闭并自动报警; (2) 进、出料口采用专业设计的微波抑制器, 将微波泄漏量能控制在1 m W/cm2以下; (3) 设备单元之间的连接均为屏蔽式连接; (4) 内部进、出风道均有专门的微波屏蔽网, 使得微波只能活动于加热腔内; (5) 所有观察窗、照明窗均设有屏蔽装置, 且该屏蔽装置是不可移动和拆卸的, 这样就避免了因人员误操作 (移动或取下屏蔽设施) 而带来的危险。通过对整机工作状态的检测, 所有部位微波泄漏量均控制在1 m W/cm2以内, 远低于国际标准5 m W/cm2。
4 微波+热风组合干燥的优点
经实践证实, 微波+热风组合干燥具有干燥效果好、能耗低的特点: (1) 可以适应不同的干燥对象, 对形状、大小、厚薄不同的物料均可实现干燥。 (2) 可以降低干燥温度, 保持物料产品的均一稳定品质。 (3) 可以降低电耗, 用较为经济的热风替代高达80%的微波能。相比单纯的微波设备, 整体能耗降低了50%~70%;相比单纯的热风设备, 整体能耗降低10%~30%, 大幅度提升产能。实践证明, 处理量越大, 能耗节省就越明显。以农产品干燥为例, MDC-R更适合处理物料量在200~1 000 kg/h或水蒸发量在50~300 kg/h的生产规模。 (4) 干燥周期缩短。对于同种产品, 在热风干燥情况下, 干燥周期需要50~80 min, 使用MDC-R的时间缩短50%。物料干燥周期缩短, 也有利于品质提升。
5 结语
MDC-R设备的干燥机理是微波加大水分子活性, 加速物料内部水分的迁移。热风增强表面传质, 破坏蒸发界面, 提供部分热能, 赋予低湿环境。热风与微波相互补充、协同干燥, 达到降低成本、提升产能、提高品质的作用。
MDC-R设备有其优势应用领域, 并非适用于任何地方。对于一些粉体或细小颗粒的物料, 单纯微波仍是比较合理的选择 (但需要改良现有设计) 。对于体积较大或热敏性更高的物料, 例如, 形体较大且不宜破碎的中药材, 减压干燥则是更佳选择。总之, 一种干燥手段的选择是根据物料特性以及工艺要求进行综合评价后作出的。
参考文献
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组合式污水处理设备 篇9
防空地下工程与地面工程相比, 一个很大的特点就是潮湿。特别是在春夏季节, 防空地下室就更加潮湿。在这种潮湿的环境里, 各种指挥通信设备及电子网络系统会受到极大影响, 存放东西易发霉变质, 人员长时间工作、生活在这种环境里, 会得关节炎等疾病。指挥工程内环境工况要求:春夏季节室内温度22～28 ℃, 湿度50%～70%。为保证指挥工程内部温湿度符合要求, 工程内设有通风空调除湿系统, 它主要由除湿空调机、送风机及通风管道等组成。除湿空调机是大型设备, 结构比较复杂, 运行中经常会出现故障, 导致除湿效果达不到要求。本文将对除湿机的常见故障进行分析, 并寻找解决办法。
1 CK15组合式除湿空调机工作原理
CK15组合式除湿空调机采用蒸汽压缩式制冷循环, 当制冷压缩机工作时, 从蒸发器内吸入低温低压制冷剂气体, 经压缩机压缩成高温高压气体, 进入冷凝器, 经冷凝成为液体, 放出热量, 经热力膨胀阀节流后进入蒸发器, 吸收热量, 蒸发成为气体, 再通过吸气管进入压缩机, 完成一个制冷循环 (图1) 。
1—制冷压缩机 2—贮液器 3—板式冷凝器 4—干燥过滤器5—膨胀阀 6—分液器 7—蒸发器 8—气液分离器 9—室内冷凝器10—单向阀 11—电磁阀 12—球阀
当需处理的湿空气流经蒸发器表面时, 热量被蒸发器内制冷剂吸收, 空气温度将下降, 当降低到湿空气的露点温度以下时, 空气中的水蒸气便冷凝析出, 聚积于接水盘内由水管排出, 空气的含湿量下降;经过除湿后的低温空气再通过室内冷凝器, 若制冷系统通过此冷凝器放出冷凝热, 则空气温度升高, 其相对湿度下降;若制冷系统不通过此冷凝器放出冷凝热, 则空气温度不变, 低温送入室内, 以消除室内的余热, 从而达到调节环境的目的。
2 CK15组合式除湿空调机常见故障及解决方法
故障1:除湿空调机在检修中更换制冷剂后开机工作, 发现很少有水凝结出来, 除湿效果很差。
检查情况:压缩机和风机运行正常;空气过滤网及蒸发器冷凝器表面都很干净;皂液法检查管道表面无泄漏;靠近蒸发器处毛细管出现结霜, 不久就停机, 待结霜化掉后, 压缩机又能运行。
故障分析:属于冰堵故障。设备检修时让水分进入系统或更换的制冷剂纯度不足, 含水量较多, 导致单质水在毛细管与蒸发器接口处结成针状冰晶聚集, 造成毛细管堵塞, 制冷剂不能流动, 压缩机由于保护而停机。空气加热毛细管使冰晶熔化后, 压缩机又恢复运行, 频繁停机无法正常除湿。
解决方法:将系统的制冷剂排放干净, 并用一定压力的氮气将系统吹干净, 然后用真空泵抽真空20 min以上, 再加入要求数量的制冷剂, 制冷运行30 min以上, 用真空表检查真空度达到要求后, 充入额定数量 (28 kg) 的制冷剂, 再开机除湿正常。
故障2:除湿空调机运行时振动很大, 不能正常除湿。
检查情况:蒸发器表面无凝结水出现;用手触摸高压管, 仅是温热 (正常应感烫手) ;开机发现卸载装置不能动作, 电磁换向阀不正常;检查管道, 发现高压管与冷凝器接口处有油迹。
故障分析:是电磁换向阀故障引起卸载装置不能动作, 导致机械剧烈振动, 管道破裂, 制冷剂大量泄漏, 压缩机的排气量减少, 除湿效果变差。
解决方法:更换相同型号的电磁换向阀;用皂液起泡法找出裂口, 补修好;用一定压力氮气打压检漏, 吹洗管道, 抽真空, 重新灌注制冷剂运行30 min以上, 检查真空度达到要求后, 加注额定数量的制冷剂, 开机振动消除, 运行正常。
故障3:除湿空调机维修好后, 开机运行时发现噪声增大, 除湿效果差。
检查情况:检查蒸发器表面无结霜现象;低压回气管表面有较多结霜;除湿空调机放置平稳, 安装牢固;发现噪声主要来自压缩机。
故障分析:应为制冷剂充量过多导致。在维修除湿空调机时, 充注过量制冷剂会造成液击, 使压缩机噪声增大, 回气中的液滴在低压回气管内继续蒸发而使回气管表面结霜。
解决方法:排掉一些制冷剂后再开机, 噪声消除, 运行正常。
故障4:除湿空调机压缩机工作中出现自动停机现象, 不能正常除湿, 而耗电量反而增加。
检查情况:检查冷凝器正常, 蒸发器表面凝结水均匀;压缩机工作过程会自动停机, 而风机运转正常;检查发现压缩机刚停机时的绕组电阻与冷机时的阻值不一样。
故障分析:判断是压缩机故障。由于压缩机电机绕组电阻不稳, 通电时绕组温升较快, 使压缩机内保护器动作, 导致压缩机运行过程中自动停机而不能正常除湿。由于电机绕组内阻增大, 使耗电量也增大。
解决方法:更换一台同型号新的压缩机, 故障排除。
故障5:除湿空调机开机后频繁自动停机, 需要很长时间才能再启动, 不能除湿。
检查情况:发现风口的风速比正常值低;测出风机电机各引出线间的电阻值, 比正常值小得多。
故障分析:估计是风机电机故障。除湿机的压缩机为全封闭涡旋式, 耐热性能差, 由于风机电机绕组线圈匝间短路, 造成风机电机转速降低, 风量减少即流过冷凝器的风量减少, 引起压缩机排气压力升高, 温度升高, 导致压缩机过热保护停机, 压缩机过热要经过长时间冷却后才能再启动。
解决方法:换上一台相同型号的风机电机, 开机运行正常。
故障6:除湿空调机运转正常, 但除湿效果差。
检查情况:检查发现空气过滤网表面积尘过多;高、低压力过低, 检查管道无油迹。
故障分析:估计是空气过滤网结垢引起风量小, 除湿效果差。
解决方法:清洗过滤网, 开机除湿正常。
故障7:除湿空调机维修后重新开机, 发现压缩机和风机运转正常, 但除湿效果差。
检查情况:空气过滤网和蒸发器表面干净无积尘;管道表面干净无油迹;发现压缩机工作电流比正常值小。
故障分析:判断是制冷剂严重泄漏, 引起压缩机的排量减少, 负荷小, 工作电流变小。
解决方法:查出泄漏处, 维修调试好, 加注制冷剂至额定数量后, 重新开机除湿正常。
3 保证除湿空调机正常运行的管理措施
(1) 定期对设备进行检查、维护和保养, 派专人管理。 (2) 日常运行时应做好记录, 包括时间、工况、压力、电流等参数。 (3) 由于空气过滤网上灰尘积聚, 会影响组合式除湿空调机的效果, 甚至引发故障, 故必须定期清洗过滤网, 至少每月一次。 (4) 压缩机每小时开停不得超过6次, 每次运行时间不得少于6 min。 (5) 长时间停机后重新开机前必须先给组合式除湿空调机接通电源, 让压缩机曲轴箱加热器得电加热, 加热时间8～12 h为佳, 使压缩机曲轴箱油温比环境温度高15 ℃。正常使用期间不应切断组合式除湿空调机电源, 以保证开机前压缩机能得到充分预热。 (6) 建立除湿空调机的检修档案, 做好故障排除记录。
4 结语
除湿机除湿效果变差的原因复杂, 只有认真做好设备运行的各种记录, 定期进行维护保养, 建立设备检修档案, 加强设备管理, 才能迅速准确地判断除湿机除湿效果差的根源, 进而采取有效措施, 提高除湿机在地下指挥所中运转的安全可靠性。
摘要：对防空地下指挥所潮湿危害、环境温湿度要求以及CK15组合式除湿空调机工作原理进行了阐述, 分析了CK15组合式除湿空调机常见故障, 提出了维修和解决方法, 最后为除湿空调机更好运行提出了的一些管理措施。
关键词：人防指挥工程,除湿空调设备,故障分析
参考文献
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