電石爐工程建設(shè)項目取用水合理性分析

薛海平

（太原市水利科學(xué)研究所，太原 030002）

電石爐工程建設(shè)項目取用水合理性分析

薛海平

（太原市水利科學(xué)研究所，太原 030002）

推進煤礦企業(yè)兼并、重組、整合是實現(xiàn)我國煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，然而在煤礦整合建設(shè)項目中對于環(huán)境問題的重視程度不夠，導(dǎo)致煤礦整合建設(shè)過程中水土流失現(xiàn)象嚴重的矛盾較為突出，以某煤礦重組整合建設(shè)項目為例，對礦區(qū)的水土流失預(yù)測做了詳細分析，認為該項目取水合理可行。

煤礦重組；水土流失；預(yù)測

1 用水過程及用水種類

陵川縣行源化工有限公司4×25000kVA電石爐及配套工程建設(shè)項目用水主要包括生產(chǎn)用水、廠區(qū)職工生活用水兩部分。電石生產(chǎn)一般采用電冶法。以石灰、焦碳為原料，原料按一定的配比加入爐內(nèi)，電能輸入爐內(nèi)，產(chǎn)生2000℃高溫，熔融并反應(yīng)生成電石。其用水項目主要是循環(huán)冷取用水、消防用水、道路及綠化灑水、工業(yè)場地生活給水等［1］。

工業(yè)場地生活及附屬設(shè)施給水主要指生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)保證職工安全生產(chǎn)與身體健康等附屬用水，用水項目主要包括：辦公樓、浴室、食堂、洗衣房、單身公寓等。

2 用水系統(tǒng)

根據(jù)各用戶用水要求水質(zhì)的不同，廠區(qū)給水分為：凈環(huán)水系統(tǒng)、廠區(qū)生產(chǎn)、生活消防給水系統(tǒng)及安全供水系統(tǒng)［2］。

2.1 生活給水系統(tǒng)

其水質(zhì)應(yīng)符合國家GB5749—85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)規(guī)定。

2.2 生產(chǎn)、消防給水系統(tǒng)

主要供凈環(huán)水系統(tǒng)補充水及廠區(qū)生產(chǎn)輔助設(shè)施給水和消防用水。

2.3循環(huán)水系統(tǒng)

（1）電爐凈環(huán)水系統(tǒng)：主要為電爐設(shè)備等用水設(shè)備冷卻水，回水后僅水溫升高，水質(zhì)未發(fā)生變化。

（2）電爐變壓器凈環(huán)水系統(tǒng)：主要供變壓器油冷卻器，回水僅水溫升高，水質(zhì)未發(fā)生變化，回水至循環(huán)水池冷卻后，由循環(huán)水泵送入循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)使用。

（3）原料場沖洗濁環(huán)水系統(tǒng)：主要供原料的沖洗?；厮了靥幚砗螅伤眉訅貉h(huán)使用。

2.4 安全供水系統(tǒng)

為保證電爐安全供水，在廠區(qū)內(nèi)設(shè)200m3涼水池一座或柴油機泵機組，安全供水管網(wǎng)與廠區(qū)生產(chǎn)、生活供水管網(wǎng)連通，平時可供生產(chǎn)及生活用水，事故時專供電爐系統(tǒng)主要設(shè)備冷卻使用。

3 建設(shè)項目設(shè)計取水量

3.1 設(shè)計用水量

根據(jù)工程建設(shè)項目初步設(shè)計，該項目設(shè)計總?cè)∷繛?0.6m3/h，其中生產(chǎn)取水22.6m3/h；職工生活取水8m3/h。

3.2 設(shè)計用水指標(biāo)

該項目設(shè)計年取水量24.91萬m3/a，其中生產(chǎn)取水17.9萬m3/a（按330d×24h計）；職工生活取水（含附屬設(shè)施）7.01萬m3/a（按365d×24h計）。項目生產(chǎn)規(guī)模22萬t/a，職工總?cè)藬?shù)388人，故噸電石取水量為1.13m3，職工生活用水指標(biāo)494.85L/人·d。

從用水指標(biāo)可以看出，噸電石取水量大于《山西省用水定額》規(guī)定的電石生產(chǎn)企業(yè)取水定額0.70m3/t的用水標(biāo)準(zhǔn)，生活取水指標(biāo)也相對較高。所以本項目設(shè)計取用水量不合理。為節(jié)約利用水資源，本次論證工作依據(jù)《山西省用水定額》及相關(guān)設(shè)計規(guī)范相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對有關(guān)項目用水進行核減計算，并論證合理取水量。

4 節(jié)水潛力和節(jié)水措施

4.1 生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備選型

電石生產(chǎn)一般采用電冶法。以石灰、焦碳為原料，原料按一定的配比加入爐內(nèi)，電能輸入爐內(nèi)，產(chǎn)生2000℃高溫，熔融并反應(yīng)生成電石。

反應(yīng)方程式：3C+CaO=CaC2+CO↑-46.59kJ，此反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，由電能提供反應(yīng)需要的熱量［3］。

4.2 節(jié)水潛力分析

根據(jù)《冶金機械設(shè)計手冊》核定用水量。

4.2.1 職工生活用水

指標(biāo)為30～50L/人·d的用水標(biāo)準(zhǔn)，用水人口40人，為節(jié)約用水，本論證按照30L/人·d計，則辦公樓用水量1.2m3/d。

4.2.2 食堂用水

指標(biāo)為20～25L/人·餐的用水標(biāo)準(zhǔn)，為節(jié)約用水，本論證按照20L/人·餐，用餐人數(shù)388人，按每人每天兩餐考慮，食堂用水量15.5m3/d。

4.2.3 浴室用水

按40L/人·d計算，用水人數(shù)為車間生產(chǎn)348人，則浴室用水量為13.9m3/d。

4.2.4 洗衣用水

按車間生產(chǎn)人員348人計算，用水指標(biāo)120L/人·d，按照2d洗衣一次，則洗衣日用水量為20.9m3/d。

4.2.5 單身公寓

按照全部職工的1/3共130人考慮，用水指標(biāo)按照30L/人·d計，則單身公寓用水量3.9m3/d。

4.2.6 生產(chǎn)用水

主要是循環(huán)補充水和蒸發(fā)消耗，核定后的新鮮水量為356m3/d。

未預(yù)見水量按生活和生產(chǎn)總?cè)∷?0%計算［4］，則核減后的未預(yù)見水量為41.1m3/d。

廠區(qū)內(nèi)其他建筑物按同一時間火災(zāi)次數(shù)為一次計，室內(nèi)消防用水量為5L/s，室外消防用水量為25L/s，消防火災(zāi)延續(xù)時間為1d，消防總用水量為96m3。貯存在200m3鋼筋混凝土貯水池內(nèi)，并在泵房設(shè)兩臺消防泵，為一用一備。由于消防用水是一次性儲存在消防水池內(nèi)，在計算各項指標(biāo)時，不考慮這部分水量。

通過對項目各環(huán)節(jié)用水分析，陵川電石生產(chǎn)設(shè)計年取水量24.91萬m3/a，論證項目年總?cè)∷?5.12萬m3/a（生產(chǎn)按330d計，生活按365d計），年可節(jié)約新鮮水9.79萬m3。

4.3 節(jié)水措施

項目用水選用先進、優(yōu)質(zhì)、耗水量少的供、用水設(shè)施，力求最大限度地節(jié)約用水，具體采取措施有：①項目生產(chǎn)、生活采暖用熱，可以考慮生產(chǎn)工藝過程的余熱利用，以達到節(jié)能、節(jié)水目的［5］；②對于浴室內(nèi)的淋浴器選用帶腳踏閥的淋浴器，做到人離水停，洗臉盆采用延時自閉式水龍頭，可節(jié)約用水15%；③對于設(shè)有衛(wèi)生間的建筑，衛(wèi)生潔具均選用節(jié)水型器具；④對于食堂用水，洗碗池的水龍頭選用光控水龍頭，做到無人水停，以利節(jié)水；⑤對于地面防塵灑水、澆灑道路、園林綠化和建筑施工等用水，取用處理后的中水，節(jié)約地下水資源。

4.4節(jié)水措施經(jīng)濟性

通過對節(jié)水技術(shù)與節(jié)水措施分析，主要從用水工藝、水處理與回用及水務(wù)管理制度等方面提出了相應(yīng)的節(jié)水措施，符合國家的相應(yīng)節(jié)水政策的規(guī)定要求，在經(jīng)濟上可行。

5 建設(shè)項目論證取用水量及用水指標(biāo)

5.1 論證取用水量

陵川電石項目合理取水量為452.5m3/d（15.12萬m3/a），其中：生產(chǎn)取水397.1m3/d，按年生產(chǎn)330d計，年取水量13.10萬m3；生活取水55.4m3/d，按年生產(chǎn)365d計，年取水量2.02萬m3。

5.2 用水指標(biāo)

5.2.1 綜合用水指標(biāo)（單位產(chǎn)品取水量）

單位產(chǎn)品取水量Vuf指每生產(chǎn)單位數(shù)量的工業(yè)產(chǎn)品所需要的新水量。

式中Vuf為單位產(chǎn)品取水量（m3/單位產(chǎn)品）；Vyf為年總?cè)∷浚ㄈfm3）；Q為年生產(chǎn)規(guī)模（產(chǎn)品總量）。

則：電石生產(chǎn)規(guī)模22萬t/a，采煤年取新水量15.12萬m3/a，其中：生產(chǎn)取水量13.10萬m3/a，職工生活取水2.02萬m3/a。經(jīng)計算，噸電石取水量0.687m3。

5.2.2 礦區(qū)職工生活用水指標(biāo)

Vlf指每個職工在生產(chǎn)中每天用于生活的取水量。

式中Vlf為礦區(qū)職工人均生活日取水量（L/人·d）；Vylf為礦區(qū)職工生活日取水總量（m3/d）；n為職工總?cè)藬?shù)（人）。

陵川電石項目員工總?cè)藬?shù)為388人，職工生活取水量55.4m3/d，取水定額142.8L/人·d。

5.2.3 重復(fù)利用率

式中R為重復(fù)利用率；Vr為總復(fù)用水量（萬m3）；Vt為總用水量（萬m3）。

項目取水量為452.5m3/d，復(fù)用水量（僅包含串聯(lián)復(fù)用水量）48m3/d，總用水量500.5m3/d，復(fù)用率9.59%，陵川電石項目復(fù)用水量主要為生活污水經(jīng)污水處理站回收處理后回用，未計算循環(huán)系統(tǒng)用水，因此，重復(fù)利用率相對較低。

5.2.4 新水利用系數(shù)Kf

式中Kf為新水利用系數(shù)；Vf為生產(chǎn)過程中所需要的取水量（m3/d）；Vd為生產(chǎn)過程中外排水量（m3/d）。

由于建設(shè)項目生產(chǎn)過程中廢污水經(jīng)污水處理站處理后全部回收利用，新水利用系數(shù)達到100%。

6 用水水平分析

6.1 綜合用水水平

項目取水包括電石生產(chǎn)、附屬設(shè)施及廠區(qū)生活用水，陵川電石項目合理取水量452.5m3/d（15.12萬m3/a），其中：生產(chǎn)取水397.1m3/d，按年生產(chǎn)330d計，年取水量13.10萬m3；生活取水55.4m3/d，按年生產(chǎn)365d計，年取水量2.02萬m3。電石生產(chǎn)規(guī)模22萬t/a，噸電石取水量0.687m3/t。小于《山西省用水定額》規(guī)定的電石生產(chǎn)取水定額0.7m3/t的用水標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 廠區(qū)職工生活用水水平

陵川電石生產(chǎn)項目員工總?cè)藬?shù)388人，職工生活取水量55.4m3/d，設(shè)計取水定額142.8L/人·d，略高于《山西省用水定額》住宅用水定額120L/人·d的用水標(biāo)準(zhǔn)，其用水指標(biāo)是較為合理的。因此，核定生活取水量2.02萬m3/a比較合理。

7 建設(shè)項目的合理取用水量

綜上分析，項目不僅實現(xiàn)了污水資源化，緩解了環(huán)境污染，而且大大減少了新鮮水取水量；整個用水工藝設(shè)計有多項串聯(lián)復(fù)用措施，且各系統(tǒng)排水量均經(jīng)污水處理站處理后回收利用；用水指標(biāo)符合《山西省用水定額》規(guī)定。因此，設(shè)計年取水量15.12萬m3是合理可行的。

［1］陳茜.水源熱泵空調(diào)項目取用水合理性分析［J］.黑龍江水利科技，2014（4）.

［2］苗濤田，劉斌，韓月.邵寨礦井取用水量合理性分析［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2013（2）.

［3］張立.對建設(shè)項目水資源論證的幾點認識［J］.人民珠江，2009（3）.

［4］孫彩平.樹立科學(xué)發(fā)展觀實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用［J］.內(nèi)蒙古水利，2005（3）.

［5］許新發(fā).建設(shè)項目水資源論證應(yīng)正確合理考慮生態(tài)需水［J］.江西水利科技，2005（1）.

Analysis of calcium carbide furnace water w ithdrawal rationality of construction projects

XUE Hai-ping
（Taiyuan City Water Conservancy Science Research Institute，Taiyuan 030002，China）

Promote the coalmine enterprisem&a integration is an importantmeasures to realize the sustainable develop-ment of coal industry in our country.In this paper，the author in a restructuring integration of coalmine construction pro-jectas an example，soil erosion predictionmade a careful analysis of themining area.

restructuring of coalmine；soil and water loss；predict

TV213.9

B

1672-9900（2015）01-0039-03

2014-11-10

薛海平（1968-），男（漢族），山西呂梁人，工程師，主要從事水利科學(xué)研究工作，（Tel）18635116670。