bbk 000000

УДК 628.356.3:336.7

Баженов В. И., Березин С. Е., Устюжанин А. В.

Обоснование строительства воздуходувных станций на базе экономического анализа затрат жизненного цикла

Аннотация

Спрос на управляемое воздуходувное оборудование очистных сооружений, обладающее значимым потенциалом энергосбережения, растет. Поэтому проектные решения на базе такого оборудования вызывают интерес инвесторов. Целью исследований является экономический анализ вариантов технологически не управляемой и управляемой подачи воздуха для аэрационных систем аэротенков в условиях нового строительства здания насосно-воздуходувной станции с учетом и без учета инвестиционной привлекательности проектов. В качестве исходного условия для оценки вариантов принята условно заданная неравномерность подачи воздуха в системы пневматической аэрации. Метод проведения исследований – экономический анализ затрат жизненного цикла (LCC) с учетом и без учета механизма регулирования затрат во времени, а именно процентной ставки банков и инфляции. Представлены три варианта проектных решений воздуходувных станций: без технологического управления (многоступенчатые); с управлением при помощи регулируемого электропривода (многоступенчатые); с управлением поворотно-лопастным механизмом (одноступенчатые). При строительстве воздуходувных станций большей инвестиционной привлекательностью обладает вариант с внедрением одноступенчатых поворотно-лопастных турбовоздуходувок двойного регулирования. В этом варианте показатель LCC снижен по сравнению с вариантом использования регулируемого электропривода на 23,07% – в случае обеспечения экономических расчетов без учета инфляции и дисконта и на 21% – в подобных расчетах с использованием механизма регулирования затрат во времени (с учетом инфляции и дисконта).

Ключевые слова

система аэрации , воздуходувная станция , управление воздуходувкой , экономический анализ , затраты жизненного цикла , инвестиционная привлекательность проекта

bbk 000000

УДК 628.356.1:621.61

Посупонько С. В., Сагаков И. О., Бутко А. В.

Оптимизация затрат электроэнергии воздуходувной станции ПП «Ростовская станция аэрации»

Аннотация

Основным потребителем электроэнергии на очистных сооружениях канализации является воздуходувная станция. Рассмотрены возможные варианты снижения энергозатрат на Ростовской станции аэрации. С этой целью были проведены мероприятия по оптимизации эксплуатации центробежных нагнетателей воздуха ЦНВ 800/1,6. В рамках данных исследований изучалась работа воздуходувной станции в зимний период года, а также возможность и целесообразность режима экономичного энергопотребления центробежным нагнетателем воздуха ЦНВ 800/1,6 с использованием метода дросселирования заслонки на всасывающем трубопроводе. Испытания показали, что наиболее эффективный режим работы нагнетателя имеет место при открытии дроссельной заслонки на 60°. При проведении исследований подтверждена стабильная и эффективная работа нагнетателя ЦНВ 800/1,6 при уменьшении угла открытия дроссельной заслонки от 90 до 60° при снижении энергопотребления. По результатам исследований были составлены регламенты, определяющие порядок эксплуатации воздуходувного оборудования на станции аэрации.

Ключевые слова

очистные сооружения канализации , экономия электроэнергии , воздуходувная станция , центробежный нагнетатель воздуха , дроссельная заслонка

bbk 000000

УДК 628.356.1:621.61

Битиев А. В., Басов Н. С., Новиков С. Н., Смоленский А. В., Устюжанин А. В., Баженов В. И.

Прогнозирование энергосберегающего эффекта  управляемой подачи воздуха  для Ново-Люберецких очистных сооружений

Аннотация

Стратегия развития АО «Мосводоканал» предусматривает
планомерное внедрение энергоэффективных решений в практику, для обоснования которых предложен метод математического прогнозирования энергосберегающего эффекта управляемой подачи воздуха воздуходувной станции блока № 1 Ново-Люберецких очистных сооружений Москвы. В качестве ключевого и экономически выгодного способа энергосбережения предлагается обеспечение управляемой подачи воздуха в аэротенки для процессов биологической очистки сточных вод. Энергосберегающий эффект определялся сравнением результирующих энергозатрат для двух состояний прогнозируемой системы подачи воздуха – базового без управления и управляемого. При формировании исходных данных и методов измерений использованы тарированные приборы учета действующей системы SCADA и данные аттестованной лаборатории. Выполнено экспериментальное обследование воздуходувной станции с агрегатами Н750-23-6. Среднее снижение подачи воздуха в результате износа агрегатов за 35-летний срок эксплуатации составило 5,8–10,4%, снижение рабочего давления – 40,7–5,4%. Изоэнтропный КПД агрегатов Н750-23-6 составил 75% при паспортной величине 79%. Рассмотрен метод прогнозирования энергосберегающего эффекта, включающий математическую модель потребляемой мощности. Модель обеспечила среднюю относительную погрешность вычисления 1,27% при верификации к натурным условиям действующего объекта. Математическое прогнозирование энергосберегающего эффекта выявило резерв в размере 32,5%, или 11 343,97 тыс. кВт·ч/год, что соответствует экономии 30 061,52 тыс. руб/год (без НДС). Технической основой энергоэффективности выбран вариант воздуходувных агрегатов с поворотно-лопастным способом регулирования. Результаты исследований легли в основу энергосервисного контракта.

Ключевые слова

энергоэффективность , прогнозирование , очистные сооружения канализации , имитационное моделирование , воздуходувная станция , поворотно-лопастное регулирование , энергосервисный контракт , энергосберегающий эффект

DOI 10.35776/VST.2021.04.06
УДК 628.336.6:620.97:621.515

Баженов В. И., Устюжанин А. В., Королева Е. А.

Установки когенерации для компенсации потребности станций аэрации в энергетических ресурсах

Аннотация

Актуальность работы связана с повышением эффективности использования энергоресурсов. Начало реализованных объектов водопроводно-канализационного хозяйства с когенерацией относится к 2009 г.: АО «Мосводоканал» (Курьяновские и Люберецкие очистные сооружения, мощность по 10 МВт), АО «Водоканал» г. Иваново (2,55 МВт), МУП «Водоканал» г. Череповца (2,4 МВт). Стоимость жизненного цикла определялась на основе эксплуатационных затрат при ограничении условиями самоокупаемости проектов. Эксплуатационные затраты включали: газ, электро­энергию, тепловую энергию, расходы на запчасти, масло, персонал и др. Использование газопоршневых установок когенерации для компенсации потребности в энергоресурсах станций аэра­ции с воздуходувными агрегатами является экономичес­ки выгодным решением в условиях РФ. Это служит основанием для использования установок когенерации в проектах станций аэрации с близким расположением к магистральным газопроводам. Оптимистический и пессимистический сценарии развития этого направления зависят от желания водоканалов потреблять тепловую энергию. Стои­мость очистки 1 м³ сточных вод может быть снижена: на 0,894/0,44 руб. для действую­щих воздуходувных агрегатов (с перерасходом электроэнергии 28% вследствие износа); на 0,644/0,317 руб. для современных воздуходувных агрегатов; на 0,688/0,361 руб. для современных управляемых воздуходувных агрегатов. Выгода от использования установок когенерации составляет 53,3%/36% и 56,9%/41% для не­управляемых и управляемых воздуходувных агрегатов соот­ветственно. Капитальные затраты целесообразно рассмат­ривать на этапе проектирования, включающем конкретные, объектно ориентированные запросы на изготовителя оборудования.

Ключевые слова

биогаз , когенерация , аэрация сточных вод , воздуходувная станция , альтернативное энергоснабжение , природный газ , технико-экономический анализ

bbk 000000

УДК 628.356.1:621.61

Ракицкий Д. С., Егорова Ю. А., Левин Д. И., Гордеев С. А., Нагорный С. Л., Баженов В. И., Петров В. И., Устюжанин А. В.

Энергоэффективный принцип реконструкции  воздуходувной станции городских очистных  канализационных сооружений Самары

Аннотация

В качестве ключевого, экономически выгодного мероприятия по энергосбережению и окупаемости инвестиций в сфере водоотведения компания «Самарские коммунальные системы» обосновывает процессы управления подачей воздуха на городских очистных канализационных сооруже­ниях. Разработан и успешно реализован крупный комплекс воздуходувной станции путем реконструкции типовых для условий РФ проектов института СоюзводоканалНИИпроект на расчетную подачу 132 144 Нм³/ч. Представлены особенности строительно-монтажных работ при установке агрегатов массой 15 тонн в условиях ограниченной способности грузоподъемных устройств (9 тонн). В основу энергосберегающего решения принят механический поворотно-лопастной принцип регулирования воздухонагнетателей. На первом этапе внедрения, при отсутствии действующей АСУ ТП, зафиксировано снижение удельного энергопотребления на 26,1% при среднем значении удельного энергопотребления 22,39 кВт/1000 Нм³. Технологическая часть отражает возможность регулирования подачи воздуха в аэротенки 45–100%, а также ее связь с потребляемой мощностью 1273,2–2674,2 кВт (для температуры воздуха на входе 20°C, относительной влажности 50%). Представлена двухконтурная схема автоматизированной системы управления «блок управления задвижками аэротенков – группа воздуходувных агрегатов». Приведен анализ тестовых испытаний воздухонагнетателей на заводе-изготовителе. Представлены и обоснованы параметры регулирования центробежных воздуходувных агрегатов посредством двух управляющих воздействий: регулируемого диффузора на выходе и входного направляющего аппарата. Разработана и проверена экспериментально математическая методика пересчета характеристик воздуходувных агрегатов с применением базового понятия «степень регулирования». Использование методики обосновывает широкий диапазон рабочих характеристик регулируемых агрегатов для всех сезонов года, режим совместной работы одного неуправляемого и трех управляемых воздуходувных агрегатов на период экспериментальных работ.

Ключевые слова

реконструкция , энергоэффективность , имитационное моделирование , воздуходувная станция , очистные канализационные сооружения , поворотно-лопастное регулирование