某六氟化硫生產廠給排水設計

李曉輝　張千軍　董占國　朱艷梅

摘要：文章結合某六氟化硫化工廠，介紹一般工業(yè)項目設計中給排水專業(yè)涉及的主要方面，涵蓋工業(yè)企業(yè)用水，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，消防給水系統(tǒng)，雨水系統(tǒng)，廢水系統(tǒng)以及污水系統(tǒng)諸方面。結合項目實際，提出一些個人設計思路，探討工業(yè)項目中給排水設計注意事項。

關鍵詞：給水；排水；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；化學廢水

概述：六氟化硫常態(tài)下是一種無色、無味、無毒的非燃燒性氣體，是已知化學安定性最好的物質之一，其惰性與氮氣相似，具有極好的熱穩(wěn)定性，純態(tài)下即使在500℃以上也不分解。六氟化硫具有卓越的電絕緣性和滅弧特性，相同條件下，其絕緣能力為空氣、氮氣的2.5倍以上，滅弧能力為空氣的100倍。廣泛用于電力、電子、電氣行業(yè)和激光、醫(yī)療、制冷、能源、化工等方面，高純六氟化硫還用于液晶顯示器的面板生產。

該項目位于某技術產業(yè)開發(fā)區(qū)科技園內，區(qū)域有完善的給排水管網設施，項目占地面積約24000m2。該區(qū)域屬于濕陷性黃土區(qū)，為非自重濕陷類型，濕陷等級為Ⅱ級。該項目主要有電解廠房、精制廠房、氟化氫鋼瓶區(qū)、氫氟酸區(qū)、污水站等生產建(構)筑物，輔助廠房，機修間、檢修間、變配電站等配套建筑物。除變配電站為磚混結構外，其余建筑物均為輕型彩鋼板結構，主要建筑物為電解廠房和精制廠房。項目給排水設計主要包括以下內容：給水系統(tǒng)，消防給水系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)以及排水系統(tǒng)。

1 給水系統(tǒng)

生活生產用水

作為主要辦公室值班場所的輔助廠房和設有淋浴的機修間，是主要生活用水點，根據(jù)項目生活用水狀況，生活用水平均用水量為6.5m3/h，最大量為11.0m3/h。根據(jù)GB50015-2003《建筑給水排水設計規(guī)范》，淋浴器一次用水量為40L，小時用水量為400 L，共設置15個淋浴器。采用蒸汽直接通入水中的加熱方式，提供淋浴需要的熱水。熱水管道采用熱鍍鋅鋼管。根據(jù)生產工藝在生產車間設置合適的用水點，供沖洗地面之用。輔助生產類建筑物室內生活給水管道采用PPR給水管，生產車間給水管道采用鍍鋅鋼管。項目選址所在的工業(yè)園區(qū)有著比較完善的市政給排水設施，生活用水從市政給水管網直接引入。

2 消防系統(tǒng)

消防給水：根據(jù)GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》8.2.2條款規(guī)定，工廠、倉庫、堆場、儲罐（區(qū)）和民用建筑的室外消防用水量，應按同一時間內的火災次數(shù)和一次滅火量確定。室外消火栓用水量應按照消防用水量最大的一座建筑物計算。本項目中，電解廠房作為消防用水量最大的建筑物，選取室外消防用水量為25L/S。室外消防給水管布置成環(huán)狀。本項目界區(qū)南北均為工業(yè)園區(qū)的市政道路，均有市政給排水管道。設計消防給水分別從南北市政給水管道兩處引入界區(qū)內，提高供水可靠性。

焊接鋼管和無縫鋼管作為給水管具有耐高壓、耐震動、單管長度大、重量較輕、接口方便的優(yōu)點，但是耐腐蝕性差，使用壽命不長。承插式鑄鐵給水管性質脆，具有良好的耐腐蝕性，抗腐蝕性能遠高于鋼管，球墨鑄鐵管采用推入式楔形膠圈柔性接口，也可法蘭連接，施工安裝方便，接口水密性好，有適應地基變形的能力，抗震效果好。綜合考慮，室外給水管道采用球墨鑄鐵管。經技術經濟比較，生活、生產消防合用球墨鑄鐵給水管。室外給水管道的公稱直徑為DN150。采用型號為SS150/80-1.6的室外地上式消火栓，單套消火栓的供水能力為10~15 L/S，界區(qū)內共設計了14套，滿足消防需要。

根據(jù)GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》第8.4.1條文規(guī)定，電解廠房、精制廠房、輔助廠房等都需要設計有室內消火栓，取電解廠房室內消防用水量為10L/S。市政給水管提供的水壓為0.2MPa左右，不能滿足電解廠房的消防用水需要，故設計兩臺消防加壓水泵，一用一備。立式消防泵型號為XBDSLS3.2/25-100，單泵參數(shù)為：流量90m3/h，揚程32米，電機功率15kw，轉速2900r/min。一旦電解廠房發(fā)生事故，啟動消防水泵，給電解廠房消防系統(tǒng)管網加壓，撲救火災。電解廠房共設計有19個型號為SN65的室內消火栓，消防管網在電解廠房周圍布置成平面環(huán)狀，提高供水保障能力。為保障消防用水量，新建消防水池，消防供水量按照30L/S考慮，火災持續(xù)時間按照3.0小時考慮，需要消防儲備水量為330m3。

根據(jù)GB50140-2005《建筑滅火器配置設計規(guī)范》，考慮到滅火器的廣泛適用性，采用適合撲救A類、B類、C類和帶電設備的手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。根據(jù)規(guī)范在電解廠房、精制廠房等生產建筑及輔助廠房、機修間、變配電站等附屬建筑物均設置適當?shù)氖痔崾搅姿徜@鹽干粉滅火器。

3 循環(huán)水系統(tǒng)

化工生產中，冷卻用水一直占著很大的比例。從節(jié)能、經濟及環(huán)境保護等方面考慮，冷卻水應該實現(xiàn)循環(huán)利用。循環(huán)水系統(tǒng)分為密閉式和敞開式，無特殊要求下常用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

本項目需要循環(huán)冷卻水進水溫度t1為37℃，出水溫度t2為32℃，溫差Δt為5℃，濕球溫度為28℃。根據(jù)工藝生產需要循環(huán)水需提供0.3-0.35MPa壓力。經循環(huán)水泵加壓送入循環(huán)給水管道，供電解車間、精制車間以及污水處理站的冷卻設備之用，循環(huán)冷卻回水經循環(huán)回水管道回至循環(huán)水站，經冷卻塔配水系統(tǒng)均勻布水，在冷卻塔內自上而下進行氣水換熱降溫，冷卻后進入循環(huán)水池，再經循環(huán)水泵加壓，循環(huán)使用。選取圓形逆流式玻璃鋼冷卻塔，循環(huán)水泵共三臺，兩用一備，單泵參數(shù)水量200m3/h，揚程40米，滿足生產需要?？紤]到管理維修方便，將消防水池與循環(huán)水池合并，消防水泵與循環(huán)水泵設置在一起。合用水池設計為15mX15m,池深2.8m,有效水深2.5m，有效容積為400m3，滿足消防需要和循環(huán)水需要。水池為半地下形式，地面以下水深1.0m，地上部分為1.8m。池底設計1.0mX1.0mX0.5m集水坑，方便水池檢修時使用。設計兩條管徑為DN150的進水管，一條為自動進水管，在該管道上安裝液位浮球閥，來控制水位，另一條為手動進水管。設計一條DN200的排水管，在該管道上安裝公稱直徑DN200的閘閥Z41H-16，循環(huán)水定期排污之用。該水池池頂有蓋板，一來便于冷卻塔在水池頂蓋的安裝，節(jié)省空間，二來有利于避免雜質樹葉之類進入到水池中，以利于保持水質。池蓋上留一直徑Φ1000mm的檢修人空。水池設一座600mm寬的鋼爬梯。

在循環(huán)水的使用過程中，通過冷卻塔的傳熱與物質交換，循環(huán)水水中Ca2+、Mg2+等離子，溶解性固體，懸浮物相應增加，空氣中污染物以及換熱器中物料滲漏等均可進入循環(huán)水，在循環(huán)水中產生結垢、腐蝕和粘泥，造成換熱器熱效率降低。當前循環(huán)水處理上有化學藥劑法和物理水處理法，綜合考慮，采用物理水處理法，本法具有除垢、殺菌滅藻功能，易于安裝，便于管理，運行費用低的特點，適用于小水量，水質以結垢型為主，濃縮倍數(shù)小的條件。在循環(huán)水泵出水循環(huán)給水干管上設計安裝電子除垢儀，在旁路系統(tǒng)上安裝閘閥。循環(huán)水管道采用焊接鋼管，埋地部分做防腐，做法為：冷底子油打底，兩油三布。地面上部分，紅丹防銹漆打底，凃淡綠色調和漆。

4 排水系統(tǒng)

化工生產中，用的物料比較多，成分復雜。排水系統(tǒng)分為化學廢水系統(tǒng)，雨水系統(tǒng)以及污水系統(tǒng)。

界區(qū)內有生產過程中需要的氟化氫鋼瓶區(qū)和氫氟酸區(qū)，萬一氟化氫泄露，氟化氫極易溶于水，形成氫氟酸，在鋼瓶區(qū)設置一定數(shù)量的水龍頭，用來稀釋泄漏的氟化氫和沖洗鋼瓶區(qū)地面，鋼瓶區(qū)及氫氟酸區(qū)考慮設計有集水措施，防止廢水外流，污染環(huán)境。本工藝制造六氟化硫的工程中，產生的廢水主要來源于設備清洗的水及地面沖洗水，廢水PH值<7.0，呈酸性。根據(jù)生產情況，產生化學廢水有電解車間及氟化氫鋼瓶區(qū)和氫氟酸區(qū)，采用耐腐蝕較強的硬聚氯乙烯管道，將這些廢水收集后，輸送到污水處理站，處理達標后方可排到市政污水管道。

該區(qū)域有著比較完善的市政雨污分流排水系統(tǒng)，雨水管道采用雙壁波紋管，這種管道以聚氯乙烯為主要原料，內壁光滑、外壁波紋、內外壁之間中空的特殊管材。環(huán)剛度大、采用天然橡膠密封圈柔性接口，具有連接牢靠、不易泄露、施工方便、綜合造價低于水泥管，使用壽命長的特點。管道公稱直徑從DN100到DN500，滿足雨水排放要求。生活污水主要產生在輔助廠房，淋浴間，采用UPVC聚氯乙烯管道或雙壁波紋管，可以直接排入市政污水管道。

此外，該區(qū)域屬于濕陷性黃土區(qū)，為非自重濕陷類型，濕陷等級為Ⅱ級。球墨鑄鐵管，雙壁波紋管，UPVC聚氯乙烯管等管道基礎及接口以及給水閥門井，排水檢查井等構筑物施工時均按照相關濕陷性黃土地區(qū)國家標準圖集。

參考文獻

[1]中華人民共和國公安部GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》北京：中國計劃出版社 2006.

[2]姜文源.《建筑滅火設計手冊》 北京：中國建筑工業(yè)出版社1997.

[3]《全國民用建筑工程設計技術措施—給水排水》（2003年）.