再生水處理工程中的電氣節能計算方法及案例介紹

■潘正義 ■北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082

目前在工程設計可研階段，所有項目都要求有節能篇。北京要求能耗超過2000標煤的項目做節能專篇，部分省份要求能耗超過1000標煤的項目就要做節能專篇。因現階段國家及地方無明確的能耗標準計算方法，從現已完成的幾個再生水項目節能計算來看，計算方法不同，結果差異較大。本文通過對幾種計算方法比較及實際工程案例介紹，探討適合再生水項目電氣節能計算方法。

1 電氣節能計算方法介紹

再生水處理工程中主要采用電氣節能計算方法有需要系數法和利用系數法。

1．1 需要系數法

需要系數法是主要的負荷計算方法之一。用設備功率乘以需要系數，直接求出計算負荷有功功率，再以計算負荷有功功率為基礎計算年耗電量(Pjs=Kx*Pe，需要系數Kx據《工業與民用配電設計手冊》表1-1～4并結合設備運行工況確定)。這種方法方便簡潔，應用廣泛，尤其適用于變配電所及長期運行且負荷平穩的用電設備及生產車間負荷計算。但不適用于用電設備臺數少，各車間容量差距懸殊且工作制度不同時的電氣負荷計算。

1．2 利用系數法

利用系數法也是一種主要負荷計算方法。用利用系數法確定計算負荷時不論計算范圍大小，都須求出該計算范圍內用電設備有效臺數及最大系數，然后算結果。用電設備組在最大負荷班內平均負荷Pav=Kl*Pe，利用系數Kl據《工業與民用配電設計手冊》表1-7并結合設備運行工況確定。采用利用系數法求出最大負荷班內平均負荷乘以各設備年運行時間計算得出年耗電量。利用系數法適用于工業企業電力負荷計算及年耗電量計算，但計算過程稍繁。

1．3 需要系數法與利用系數法比較

再生水廠工程主要用電設備需要系數與利用系數對比詳見表1。

表1 需要系數、利用系數對比表

用電設備組名稱 需要系數Kx 利用系數Kl衛生通風設備 0．65 ～0．70 0．50泵、壓縮機、空調送風機、發動機組 0．75 ～0．85 0．55破碎機、攪拌機 0．75 ～0．85 0．55非連鎖運輸機械(皮帶輸送機、螺旋輸送機、提升機等) 0．5 ～0．6 0．35連鎖運輸機械(皮帶輸送機、螺旋輸送機、提升機等) 0．65 0．50起重機、電葫蘆 0．1 ～0．15 0．10

從上表可看出同一設備需要系數與利用系數差別很大，需要系數普遍大于利用系數。

對比我院編制的多個再生水廠工程節能專篇計算年耗電量與現場運行實際年耗電量。我們發現主要用電設備直接采用需要系數法(設備容量x需要系數x年小時工作數)計算年耗電量比現場運行實際年耗電量普遍高出20%至30%;主要用電設備直接采用利用系數法(設備容量x利用系數x年小時工作數)計算年耗電量比現場運行實際年耗電量普遍低15%左右。

為解決需要系數法、利用系數法計算年耗電量與現場運行實際年耗電量差距較大的問題，可在需要系數法基礎上引入綜合高時系數，即主要工藝設備耗電量計算采用需要系數(綜合高時系數)法。

2 電氣節能計算實際案例分析

下面以本人負責設計的北京市河西再生水廠為例，詳細介紹再生水處理工程中電耗計算過程。

2．1 工藝設備電耗計算

工藝設備電耗計算主要采用需要系數(綜合高時系數)法，即單項設備一年內的有功電耗(kWh)=單項設備計算負荷有功功率Pjs(kW)*每日工作時間Td(h/d)*年運行天數(d)/綜合高時系數。綜合高時系數據工藝設備具體選擇情況確定。不經常運行的電機設備其系數取1．0;一般連續運行電機設備其系數取1．2;個別電機設備其系數取值大于1．2，具體取值應由工藝專業據設備實際運行工況確定。詳見表2-1。

表2 -1 工藝設備電耗計算表

N0． 設備名稱 工作數(臺/套)單臺額定功率(kW)運行總功率(kW)需要系數Kx計算負荷有功功率Pjs(kW)綜合高時系數日運行時間(h)年運行天數(d)單項設備一年內的有功電耗(萬kWh)11 內回流泵12 48 0．8 38．4 1．2 24 365 28．03 12 CIP泵4 11 11 0．8 8．8 1．2 8 24 0．14 13 污泥進泥泵1 2 11 22 0．8 17．6 1．2 24 365 12．85 14 干化混合器1 11 11 0．8 8．8 1．2 24 365 6．42 15 橋式除砂機10 10 0．8 8．0 1．2 12 365 2．92 16 循環泵1 10 80 0．8 64．0 1．2 24 365 46．72 17 電動單梁起重機8 1 10 10 0．1 1．0 1 1 24 0．00 18 檸檬酸化料器0．8 7．2 1．2 6 24 0．09 19 空壓機1 9 9 7．5 7．5 0．8 6．0 1 6 365 1．31 20 貯泥池攪拌器1 7．5 7．5 0．8 6．0 1 18 365 3．94 21 移動空壓機1 7．5 7．5 0．8 6．0 1 6 365 1．31 22 缺氧區1水下推進器1 8 6．5 52 0．9 46．8 1 24 365 41．00 23 缺氧區2水下推進器6．5 52 0．9 46．8 1 24 365 41．00 24 好氧區水下推進器8 8 6．5 52 0．9 46．8 1 24 365 41．00 25 回流泵4 6 24 0．8 19．2 1．2 24 365 14．02…………………………………………………………58 砂水分離器0．37 0．74 0．8 0．6 1 18 365 0．39 59 醋酸鈉投加泵2 0．37 1．48 0．8 1．2 1．2 24 365 0．86 60 電動污泥料斗4 0．37 0．74 0．8 0．6 1 1 365 0．02 61 PAC投加泵2 0．37 0．37 0．8 0．3 1．2 24 365 0．22 62 計量泵1 1 0．22 0．44 0．8 0．4 1．2 24 365 0．26 63 計量泵2 2 0．22 0．22 0．8 0．2 1．2 24 365 0．13 64 風機1 1 31 31 0．8 24．8 1．3 12 365 8．36合計3338．27 2703．586總計年電耗(萬kWh)1706．68折標準煤(噸)2097．51折算單位立方米再生水能耗指標(kWh/m3)0．935

2．2 照明插座、空調通風設備電耗計算

照明插座、空調通風設備電耗計算主要采用需要系數法，即單項設備一年內的有功電耗(kWh)=單項設備計算負荷有功功率Pjs(kW)*每日工作時間Td(h/d)*年運行天數(d)。

2．3 再生水廠年電耗匯總

通過上述分項計算可得全廠年電耗匯總，詳見表2-4：

表2 -4 再生水廠年電耗匯總表

北京市河西再生水廠目前已正常通水運行，實際噸水電耗約為0．98度/噸水，與計算結果基本相符。

3 結語

通過對再生水處理工程中幾種電氣節能計算方法比較及實際工程案例分析，可發現單純采用需要系數法、利用系數法計算年耗電量與現場運行實際年耗電量差距較大。如在需要系數法基礎上引入綜合高時系數來修正計算誤差，在綜合高時系數選取合理情況下其計算結果與實際年耗電量十分接近。需要系數(綜合高時系數)法適用于再生水處理及類似工程電氣節能計算，其計算過程相對簡單，計算結果能較真實的反應實際情況。

［1］《全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇—電氣》．

［2］《工業與民用配電設計手冊》(第三版)，中國航空工業規劃設計研究院，中國電力出版社，2006年01月．

［3］《供配電系統設計規范》(GB 50052-2009)．

［4］《建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)．

［5］《風機、泵類負載變頻調速節電傳動系統及其應用技術條件》(GB/T21056-2007)．