水泥廠給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

■周 明 ■新疆凱盛建材設(shè)計(jì)研究院(有限公司)，新疆 烏魯木齊 830000

近些年來(lái)，水泥廠的排水設(shè)計(jì)要求隨著水泥工藝的革新和節(jié)能減排的要求也不斷進(jìn)行升級(jí)變革。目前，水泥廠給排水設(shè)計(jì)不能僅以簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的目的出發(fā)，同時(shí)也要兼顧保護(hù)水資源，總體指導(dǎo)思想是:在確定給排水系統(tǒng)方案時(shí)，首先應(yīng)對(duì)各用水點(diǎn)的用水量進(jìn)行仔細(xì)核算，系統(tǒng)選擇和設(shè)備選型中，優(yōu)選壓力循環(huán)給水、中水回用、一水多用等系統(tǒng)方式，達(dá)到節(jié)約水資源和降低一次污水直接排放的最終目的。

水泥廠的給排水系統(tǒng)一般情況下都是獨(dú)立系統(tǒng)。水泥廠給排水工程的設(shè)計(jì)范圍一般是循環(huán)水，生產(chǎn)用水，輔助用水等及排水，污水處理、中水系統(tǒng)。給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為水泥廠設(shè)計(jì)中重要的一部分，既有建材行業(yè)的特殊性，也有給排水專(zhuān)業(yè)普遍性，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅直接影響水泥生產(chǎn)線的運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)效益，也關(guān)系到當(dāng)?shù)厮Y源利用和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。筆者結(jié)合自己的多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)目前新建、改擴(kuò)建水泥廠給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，僅供相關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

1 給水系統(tǒng)

1．1 冷卻水系統(tǒng)的選擇

水泥廠冷卻水系統(tǒng)經(jīng)歷了直流冷卻水系統(tǒng)、重力循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、壓力循環(huán)冷卻水系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展歷程，三種方式。三種方式如下:(1)直流冷卻水系統(tǒng):系統(tǒng)原理:冷卻水只使用一次即被排掉的給水系統(tǒng)。一次冷卻水用水量:最大。排污量:最大。使用限制:無(wú)限制。主要優(yōu)點(diǎn):①一次投資小;②水質(zhì)穩(wěn)定;③能耗小。主要缺點(diǎn):①破壞水資源;②廢水嚴(yán)重破壞環(huán)境。對(duì)環(huán)境的影響:大。經(jīng)濟(jì)性:投資小，但建立在浪費(fèi)水資源的基礎(chǔ)之上。(2)重力循環(huán)冷卻水系統(tǒng):系統(tǒng)原理:依靠重力作用循環(huán)的給水系統(tǒng)。一次冷卻水用水量:較小。排污量:較大。使用限制:對(duì)場(chǎng)地有要求。主要優(yōu)點(diǎn):①能耗小;②減少?gòu)U水排放。主要缺點(diǎn):①水質(zhì)無(wú)法保證;②對(duì)場(chǎng)地坡度有較大要求。對(duì)環(huán)境的影響:較小。經(jīng)濟(jì)性:投資較少，視場(chǎng)場(chǎng)地情況有可能造價(jià)高于壓力循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。(3)壓力循環(huán)水系統(tǒng):系統(tǒng)原理:采用循環(huán)泵的閉式循環(huán)給水系統(tǒng)。一次冷卻水用水量:小。排污量:小。主要優(yōu)點(diǎn):①水質(zhì)穩(wěn)定。②廢水排水極少。③無(wú)場(chǎng)地限制。主要缺點(diǎn):投資稍大。對(duì)環(huán)境的影響:小。經(jīng)濟(jì)性:一次性投資高，后期維護(hù)維護(hù)費(fèi)用低于重力循環(huán)系統(tǒng)。

根據(jù)比較可知壓力循環(huán)給水系統(tǒng)是目前最環(huán)保最節(jié)水最搞笑的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在各地的新建水泥廠都已經(jīng)到了廣泛應(yīng)用。

壓力循環(huán)供水系統(tǒng)，為閉式循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)水泥廠的工藝流程及個(gè)用水設(shè)備、用水點(diǎn)的位置有全面了解，從工藝專(zhuān)業(yè)查詢(xún)各生產(chǎn)裝備對(duì)水壓、水量及水質(zhì)的要求，綜合上述內(nèi)容確定循環(huán)供水方式包括供水壓力，總供水量等內(nèi)容。在選取系統(tǒng)壓力的時(shí)候，可以對(duì)部分相對(duì)高程比較高的用水點(diǎn)(窯尾塔架、生料均化庫(kù)上的用水點(diǎn))忽略計(jì)算，這些部位可以采用管道增壓泵的方式供水，而無(wú)需提高給水系統(tǒng)整體工作壓力。

1．2 生產(chǎn)用水系統(tǒng)

生產(chǎn)用水系統(tǒng)主要用于以下部位噴水系統(tǒng):增濕塔、窯尾管道、立磨、水泥粉磨系統(tǒng)、石灰石破碎，主要目的就是增濕，除塵。本系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)要求比較低，建議采用中水或循環(huán)回水做為系統(tǒng)水源，提高水資源利用率及提高循環(huán)水更新率從而提高水質(zhì)，這樣即節(jié)水又環(huán)保。是目前新建生產(chǎn)線的常用做法，值得推廣至老廠改造項(xiàng)目中去。

1．3 室外管網(wǎng)設(shè)計(jì)

水泥廠的室外給水管網(wǎng)與消防給水系統(tǒng)一般合并設(shè)置，繞廠區(qū)一周成環(huán)狀布置，節(jié)約投資。室外循環(huán)供水管網(wǎng)需要注意的有:管網(wǎng)上所有分支節(jié)點(diǎn)處均需設(shè)置地下閥門(mén)井。建議熟料線的循環(huán)水系統(tǒng)和其他區(qū)域的給水系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)置，循環(huán)水池及泵房可以共用。優(yōu)點(diǎn)事，熟料線與其他系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行、互不干擾、方便管理，節(jié)約投資;管網(wǎng)總體水阻下降，從而可以降低循環(huán)水泵的工作壓力，節(jié)約電力。在方案階段，需要做至少兩個(gè)管網(wǎng)平面方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較，從而確定最終方案。

1．4 生產(chǎn)輔助、生活給水系統(tǒng)

水泥廠的生產(chǎn)輔助、生活用水點(diǎn)主要有實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備維修車(chē)間等。生活用水點(diǎn)主要有辦公樓、食堂、宿舍及部分生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)的生活用水等，設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)厮辞闆r來(lái)確定生活用水的供應(yīng)方式。部分水泥廠區(qū)均在遠(yuǎn)郊，一般采用井水為生活給水，需對(duì)井水取樣化驗(yàn)后方可作為生活用水使用。生活用水量需按《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50295-2008要求選用，而不是《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》。這點(diǎn)一定要注意。

1．5 消防給水系統(tǒng)

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014以及《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50295-2008中關(guān)于消防措施的規(guī)定，水泥廠必須設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)。并且是水泥廠給排水設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)，安全生產(chǎn)大于天。消防系統(tǒng)包括室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、室外消火栓系統(tǒng)、固定滅火器配置和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。其中包裝車(chē)間、均化庫(kù)、粉煤灰車(chē)間等均應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，總變配電室、中控室需設(shè)置氣體全自動(dòng)滅火系統(tǒng)。室外消火栓需布置成環(huán)狀。許多國(guó)外工程，比如我院承接的大部分中亞地區(qū)的項(xiàng)目，一般采用燃油燃料，如設(shè)置地上油庫(kù)或設(shè)置燃油鍋爐房時(shí)應(yīng)該單獨(dú)設(shè)置泡沫及自噴系統(tǒng)。消防給水和生活給水系統(tǒng)能否合用需征求當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)的同意，及實(shí)際供水情況而確定。

近兩年，我院參與的中亞部分水泥廠的設(shè)計(jì)，投資方均為歐洲水泥企業(yè)，要求我院均按照的是歐盟的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。故對(duì)設(shè)計(jì)人員有了新的要求，需要熟悉并掌握歐盟標(biāo)準(zhǔn)。歐盟標(biāo)準(zhǔn)不同于國(guó)內(nèi)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范，其核心在于消防系統(tǒng)的選擇、消防水壓水量的確定。

2 排水系統(tǒng)及中水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)可分為生產(chǎn)廢水系統(tǒng)、生活污水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)等，幾個(gè)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況，可以分別設(shè)置或合流。生產(chǎn)廢水主要來(lái)源于生產(chǎn)線上的冷卻用水。采用循環(huán)冷卻水水系統(tǒng)的水泥廠，生產(chǎn)污廢水排放量比較少，主要是生產(chǎn)線上冷卻水系統(tǒng)的排污水。這些污水不含有毒有害物質(zhì)，但是含有少量油脂及泥沙，可根據(jù)項(xiàng)目當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)要求，經(jīng)隔油沉淀池處理后直接排放至市政管網(wǎng)或回流入廠區(qū)中水處理系統(tǒng)經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后作為中水系統(tǒng)水源使用。

水泥廠廠內(nèi)生活、輔助生產(chǎn)等污水，主要是員工生活污水，含各類(lèi)有機(jī)物質(zhì)。為滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)要求，生活污水收集起來(lái)后經(jīng)過(guò)污水管網(wǎng)進(jìn)入化糞池進(jìn)行處理或采用生物接觸氧化法處理的成套污水設(shè)備處理后流入廠區(qū)中水處理站處理。廠區(qū)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)分析室、機(jī)械修理、電氣設(shè)備修理車(chē)間及其他車(chē)間的蓄電池室排出的含酸堿污水，應(yīng)設(shè)置水中和處理設(shè)施方可排放。鍋爐房排出的高于40℃的廢水，應(yīng)設(shè)置降溫措施。

雨水收集利用也是目前比較流行的做法，在投資允許的情況下設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)廠區(qū)內(nèi)專(zhuān)用雨水收集回用設(shè)施，經(jīng)過(guò)過(guò)濾沉淀處理后進(jìn)入廠區(qū)中水站供廠區(qū)綠化灌溉、廠區(qū)道路清掃等。

最后嚴(yán)格要求水泥廠內(nèi)的生產(chǎn)廢水必須實(shí)行零排放標(biāo)準(zhǔn)，所有生產(chǎn)污水排放后都需經(jīng)過(guò)廠區(qū)中水站處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)入廠區(qū)中水管網(wǎng)直接使用或消防水池做為消防儲(chǔ)水。

3 節(jié)能措施

(1)水資源計(jì)量:節(jié)約水資源，掌握用量是關(guān)鍵。水源供水量、循環(huán)供水量、生活用水量都需要每天實(shí)時(shí)監(jiān)控。這些系統(tǒng)的入口處均安裝遠(yuǎn)傳水表，連接至廠區(qū)中控室，實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)排查，杜絕水資源浪費(fèi)的情況發(fā)生。

(2)采用節(jié)水、節(jié)能型的設(shè)備與產(chǎn)品:優(yōu)選用國(guó)家規(guī)范中宜用和科技部門(mén)推廣使用的新設(shè)備、新技術(shù)，新材料。以降低能耗、減少水量滲漏及防止水質(zhì)污染為目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泥廠的給排水設(shè)計(jì)屬于工業(yè)項(xiàng)目中的給排水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員一定要從兩個(gè)方面出發(fā)考慮問(wèn)題，第一就是項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，不能盲目追求新技術(shù)、新產(chǎn)品等，選用切實(shí)可靠的，方便采購(gòu)運(yùn)輸、后期維護(hù)經(jīng)濟(jì)合理的材料和設(shè)備。第二是從社會(huì)效益出發(fā)，堅(jiān)決落實(shí)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)，不使用國(guó)家明令禁止或淘汰的落后材料和設(shè)備，著重于節(jié)水節(jié)能和環(huán)保。把握住以上兩個(gè)方面進(jìn)行水泥廠的給排水設(shè)計(jì)，也就會(huì)為社會(huì)和企業(yè)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

［1］中華人共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部;《水泥廠設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50295-2008)［S］，北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2008．

［2］方斌、鄒義、戴力立、羅明．《新型干法水泥廠給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》，《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》，2011．