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一次跨界演讲
节能与环保,差不多属于二个行业,有差异,亦有联系。
我工作的学院,环境与能源学院,就是研究环保与能源,及培养相关人材单位。一年前,广东省节能协会的领导见到我,希望我去给他们做一个技术报告。我告诉他们,我主要做水处理研究与工程,对节能方面并不是很熟悉。今年协会领导又碰到我,提出希望我给他们介绍水处理方面的节能问题,想到水处理方面还真碰到几个比较好的节能亮点,我就同意了这次跨界演讲。
去年在一个废水处理厂,刚完成了一项节能改造。一台循环水的离心泵,原通过调节水泵的出水阀门调节水的流量,由于在工艺调试过程中,确认循环流量远低于水泵输出最大流量,故出水阀门总是处于半关闭状态。这台循环水泵使用22KW的电机,工作时,电机的实际功率高达18KW。由于离心泵的轴功率与转速的三次方成正比,若安装一台变频器,将出口的阀门全开,同时降低电机运行频率从而减少水泵的转速,一样可以达到所要求的循环流量。为了说服厂方安装变频器,我们采购了变频器并承诺若不节电,不收取费用。实际运行结果超过预期,安装变频器后测量电机的工作电流,计算实际功耗,电耗从18KW,降到4KW,电费一度电0.7元,22KW的变频器也只要7500元,约1个月节省的电费就收回了变频器的投资。
我想到多年前,为解决冬季高氨氮废水垃圾渗滤液的生物脱氮问题,而提出了水源热泵的方法,使水在相同电耗条件下,升温能力增加3~4倍,并考虑高氨氮对铜材腐蚀的影响,申请了一个实用新型专利:“一种用于垃圾渗滤液升温的热能转化装置”,实用新型号:ZL 200920050717.1,并获得了授权。其原理很简单,家用的空调,功率1KW,工作时,能将房间内的3~4KW的热,泵送到室外机。若窗外机用于水的加热,则给这个水源热泵输入1KW的电能,就能产生4~5KW的热(除了泵送的3~4KW的热,给电机输送的1KW的功,也能转化为热)。故在水处理过程中,若需要加热或冷却,采用水源热泵的原理,也是一个比常规直接电加热效率提高3~5倍的技术。
近年来广泛应用于水蒸发的蒸汽机械压缩法(MVC),也是一个非常节能的蒸发方法。它的工作原理是通过一台高效运行的蒸汽压缩机,在蒸汽吸入端,会形成部分真空,从而有利于水的蒸发,在蒸汽压缩机的输出端,蒸汽被压缩,从而提高了蒸汽的温度,再用提高了温度的蒸汽来加热需要蒸发的水,部分蒸汽在这个过程中冷凝下来,释放了水的蒸发潜热。当然,冷凝的水与原来要蒸发的水是完全分隔的,从而使原水不断蒸发。有人测算,一部蒸汽压缩法的蒸发系统,相当于八效蒸发器,节能效果很好。蒸汽机械压缩法,这个技术发现得很早,上个世纪50年代就发现了,但由于难以生产工作稳定的蒸汽压缩机而难以实施,后来,又因国外的蒸汽压缩机,价格特别昂贵而难以推广应用。近年来,该技术能大规模工程化应用,也是因为国内的蒸汽压缩机的制造取得重大突破,蒸汽压缩机的质量满足了高负荷长时间运行的工作要求,而它的价格,降到原来进口蒸汽压缩机的十分之一,甚至二十分之一。
低碳节能的生物脱氮技术应作为这次演讲的重点。目前水处理界常规的生物脱氮工艺是硝化反硝化,而厌氧氨氧化生物脱氮技术,与硝化反硝化的工艺相比它可以节省65%的曝气能耗,节省100%的碳源,同时,污泥量只有常规方法的十分之一,因而具有特别显著的低碳节能的优势。从2017年以来,我们课题组集中了全部的力量开展这次技术的研究与应用推广工作。已取得的研究应用成果,一些应用的主要边界条件,都做一个简要的介绍。
几个月前,我的一位同事,他们团队在环境界的国际顶刊Environmental Science & Technology上发表了一篇论文,在一个大型工业废水处理厂,根据白天与晚上存在自然温差,空气温度的变化,也会影响空气密度,及鼓风机的工作能力。通过调整白天与晚上风机不同的工作频率,从而在不影响处理出水质量的前提下,降低了废水处理站的运行电耗。
作一个水处理方面的节能降耗演讲,我就将这几个故事串联起来。首先给大家抛出一个问题:大家都讲,什么都涨价,能不能找出一个产品,三十年来价钱降到原来价格的一百分之一?手提电脑、手机、小汽车?是的,他们基本上都没有涨价,而是降价了,但没有降到一百分之一,但变频器是降到原来的一百分之一。记得1993~1994年,变频器都是进口产品,一台5Kw的变频器,报价高达15万元。而现在,买一台5Kw的变频器,只要1500元,价格就是三十年前的一百分之一。
这次节能协会的会议,在珠海格力公司的会议室召开,格力公司本身就生产各种空调及热泵,也就能自然引到水源热泵的节能问题。国产设备替代进口设备,是设备大幅降价的关键原因,同时,也是新技术应用的强大驱动力,机械蒸汽压缩法的蒸发方法推广应用,也是与国产蒸汽压缩机开发成功分不开的,当国产蒸汽压缩机价格降到进口产品的十分之一时,新技术的经济性就显现出来。
当讲到我们开展的低碳节能的生物脱氮技术——厌氧氨氧化时,通过一些实际应用工程照片,说明这已不只是理论研究问题,而是踏踏实实的节能降耗减碳工程。
通过最后我同事发表在EST上的论文事例说明,只要认真观察,认真思考,节能的地方很多,一些小发现,一样能做出引人注目的研究成果。
为了这次“跨界演讲”,PPT是要认真准备的,演讲结束,赢得掌声,达到预期的结果。
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