IE5 同步磁阻电机和变频器解决方案显著改善废水处理能效

德国博霍尔特的北莱茵-威斯特法伦城污水处理厂将遏制气候变化与提高能效作为其两大首要任务。为此工厂运营方选择ABB IE5同步磁阻电机(SynRM)和变频器解决方案来促进节能增效。该投资项目包括为II号絮凝过滤和污泥泵站配备ABB IE5 SynRM电机和ABB ACS880-31超低谐波变频器。

整座污水处理厂以节能增效为核心设计理念

博霍尔特污水处理厂负责处理从市污水网络中收集的所有废水,以及从街道入口和屋顶排水系统收集的雨水,并结合机械、化学和生物等方法来处理废水,净化后输送回当地河流。

由于发电量已超过用电量,污水处理厂将多余电力输送到当地电网。

这座现代污水处理厂将可持续和高效节能视为核心设计理念,不断加大节能设备投资。该处理厂每天可处理多达10.8万立方米的废水,并使用离心机对产生的污泥进行除水,然后泵入两个消化池进行消化。在消化过程中产生的沼气可用于自身的热电联产设备发电。此外,还可利用生物质能、光伏发电和风能每年生产约630万千瓦时的可再生电力。由于工厂仅消耗330万千瓦时的电力,发电量超过用电量,因此将多余电力输入当地电网。

投资高效技术

遏制气候变化和提高能源效率是博霍尔特污水处理厂投资的核心因素。Mussum中央污水处理厂运营经理Andreas Wehren已在此工作了十年之久。他表示:“由于气候变化,我们希望不断提高能效。当我出任经理接手污水处理厂时,污水处理厂仍需耗电近500万千瓦时。现在平均仅需300万千瓦时左右,部分原因在于污水处理厂在能效技术上的重金投入。”

我们在能效技术上不惜重金投入

2020年,污水处理厂需要进行两项全新投资,即絮凝过滤系统和反向污泥泵站II。在这两个案例中,运营商都选择了包括IE5 同步磁阻电机和ACS880-31超低谐波变频器的ABB产品解决方案。

絮凝过滤装置中的超高效IE5同步磁阻电机(来源:ABB)。

超高效率和卓越的部分负载运行

通过这笔投资,博霍尔特污水处理厂将安装7套IE5 同步磁阻电机和变频器产品解决方案。尤其值得注意的是IE5 同步磁阻电机可将运营效率提升至全新高度。得益于其独特的设计和工作方式,同步磁阻电机的转子无需绕组或磁铁,转子中也没有感应电流,因此避免了转子损耗。

Andreas Wehren对于ABB 同步磁阻电机的超高效率和良好的部分负载效率赞不绝口。“部分负载运行至关重要,因为污水处理厂含有不少控制过程,如液压调节或风量控制。由于干燥时间日益延长,目前部分负载驱动的时间甚至比满载还多。我们过去通过开关操作进行调节。如今,我们可以通过变频器对运行情况进行微调。这也是我们目前至少有50台变频器在不停运转的原因。”

运营经理Andreas Wehren强调了在新投资中实现节能增效的重要性(来源:ABB)。

II号污泥泵站采用4套同步磁阻电机和变频器解决方案

自2020年10月以来,4套全新ABB产品解决方案先后投入到II号反向污泥泵站中。Andreas Wehren解释说:“II号污泥泵站是最重要的泵站之一,因为在二级沉淀池中从废水中沉淀出来的污泥必须不断地返回到输入的原水中,从而保持循环闭合。”

本次投资前,II号污泥泵站使用了6台泵。但通过同步磁阻电机和改进泵内叶轮的几何形状,运营商可在机械和电气两方面提高效率。因此现今仅需4台泵和4台IE5 同步磁阻电机。

采用同步磁阻电机并改进泵内叶轮的几何形状,在机械和电气两方面提高了效率。

更完美的是,新泵所需的驱动功率更低。此外,由于电机由变频器控制,回流污泥流速可适应污水处理厂的液压负荷,从而节省更多能源。通过使用超低谐波变频器,还减少了电网干扰的风险,保持供电电压稳定。

絮凝过滤采用三套同步磁阻电机和变频器解决方案

絮凝过滤系统选择了三套ABB产品解决方案。每个解决方案包括一台55千瓦的IE5 同步磁阻电机和一台ACS880-31变频器。ABB电机驱动水泵,将废水提升至5米左右,从而可以在絮凝过滤中完全过滤。首套产品解决方案已于2020年9月成功安装,后续两套产品解决方案将于2021年初安装。

在国家气候保护行动的倡议下,德国联邦环境部为促进温室气体减排的项目提供鼎力支持。

德国联邦环境部为节能增效技术提供补贴

博霍尔特污水处理厂的投资受到了联邦环境、自然保护和核安全部的资助。在国家气候保护行动的倡议下,德国联邦环境部为促进温室气体减排的项目提供鼎力支持。