冶金工業(yè)給排水工程設(shè)計(jì)分析

席 宇

（北京國(guó)冶銳誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100080）

改革開(kāi)放后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展，冶金行業(yè)也不例外。冶金行業(yè)必須消耗大量的水資源，因此必須開(kāi)展供水和衛(wèi)生項(xiàng)目，以確保合理利用水資源。給水衛(wèi)生工程的合理設(shè)計(jì)，不僅直接影響冶金行業(yè)的用水效果，而且直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 冶金工業(yè)對(duì)供水和衛(wèi)生的實(shí)際重要性

1.1 節(jié)能減排，節(jié)約成本

鑒于冶金工業(yè)的特殊性主要包括交叉提取的材料和原材料，因此供水和衛(wèi)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與一般工程設(shè)計(jì)大不相同，應(yīng)更加重視廢水處理的內(nèi)容，確保所有冶金工作都能高效進(jìn)行且不會(huì)中斷。當(dāng)前，由于中國(guó)一些冶金企業(yè)給水衛(wèi)生工程發(fā)展不足，廢水排放程度不同，對(duì)環(huán)境和水源造成污染，影響生態(tài)環(huán)境。因此，在冶金行業(yè)給水廢水工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須要確保給廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完美性。廢料不僅要滿(mǎn)足冶金行業(yè)的需求，還要滿(mǎn)足環(huán)保和水資源的要求。作為新時(shí)期的冶金企業(yè)，必須根據(jù)新時(shí)代的工業(yè)需求，做好供水和衛(wèi)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。合理設(shè)計(jì)給水和衛(wèi)生系統(tǒng)，不僅可以滿(mǎn)足冶金企業(yè)的用水需求，減少?gòu)U水處理對(duì)環(huán)境的影響，而且可以減少用水量，節(jié)約成本，為公司獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 調(diào)整供水量

隨著資源的開(kāi)發(fā)和利用，由此產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。水資源的保護(hù)和控制已成為各國(guó)的重要問(wèn)題。因此，國(guó)家的環(huán)境法律和防治水污染法對(duì)水資源的保護(hù)有重大影響。實(shí)行嚴(yán)格的保護(hù)和控制要求，限制了工業(yè)企業(yè)的排放水和一般污染物的排放。而且，對(duì)冶金行業(yè)的供水和衛(wèi)生設(shè)施的設(shè)計(jì)和管理提出了更高的要求。原則是減少用水量，并充分利用循環(huán)水，廢水以減少排放。

2 冶金行業(yè)給排水節(jié)能設(shè)計(jì)的作用

設(shè)計(jì)工作是冶金行業(yè)節(jié)約能源和減少排放的關(guān)鍵要素。節(jié)能設(shè)計(jì)在冶金行業(yè)中起著非常重要的作用。在不斷加強(qiáng)新工藝開(kāi)發(fā)的條件下，冶金行業(yè)還應(yīng)注意對(duì)工藝參數(shù)要求的精細(xì)化，以提高設(shè)計(jì)水平。技術(shù)水平和節(jié)能水平需要降低能耗，通過(guò)不斷細(xì)化工藝設(shè)備水質(zhì)水量指標(biāo)，按照冷卻方式分為直接冷卻循環(huán)水和間接冷卻循環(huán)水，努力提升工業(yè)用水重復(fù)利用率，以達(dá)到更加科學(xué)合理的節(jié)能目標(biāo)。例如，我院為tosiyali鋼鐵公司設(shè)計(jì)的阿爾及利亞120萬(wàn)t及75萬(wàn)t高速棒材項(xiàng)目，生產(chǎn)總用水量11629m3/h，其中，間接冷卻循環(huán)水量5366m3/h，直接冷卻循環(huán)水量5957m3/h，補(bǔ)充水量306m3/h，循環(huán)重復(fù)用水率可達(dá)97.4%。同時(shí)細(xì)分水質(zhì)，將設(shè)備冷卻器、電機(jī)冷卻及空調(diào)冷卻等水質(zhì)較好且不易污染的閉式冷卻循環(huán)水只進(jìn)行簡(jiǎn)單的降溫處理；而對(duì)冷卻軋機(jī)軸承、沖渣等開(kāi)式冷卻水進(jìn)行水質(zhì)處理，這樣大大節(jié)省了工業(yè)用水以及再生水帶來(lái)的能耗以及其他成本。

3 冶金企業(yè)循環(huán)給水系統(tǒng)的特點(diǎn)

循環(huán)水系統(tǒng)廣泛用于各種工業(yè)企業(yè)中，但是大多數(shù)情況是水量大，供水點(diǎn)少的情況。有些人甚至使用泵和水機(jī)。該系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，是冶金生產(chǎn)廠(chǎng)的循環(huán)供水系統(tǒng)。通常，設(shè)備的水量少，供水點(diǎn)很多，對(duì)安全供水的要求也很高，如果不注意這方面的問(wèn)題，會(huì)損壞設(shè)備。一些設(shè)計(jì)者對(duì)冶金過(guò)程的特征和設(shè)備性能幾乎一無(wú)所知，水管設(shè)計(jì)中的水壓降太大，導(dǎo)致水下設(shè)備的水壓不足，甚至導(dǎo)致負(fù)壓和缺水，導(dǎo)致設(shè)備損壞，因此，在設(shè)計(jì)這種反向供水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)考慮進(jìn)水管和出水管的壓力平衡，并應(yīng)在水位以下采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施。在入口和出口管道的設(shè)計(jì)需要確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行[1]。

4 現(xiàn)代冶金工程，供水和衛(wèi)生問(wèn)題

4.1 企業(yè)存在耗水高，供水少的問(wèn)題

盡管中國(guó)大多數(shù)冶金企業(yè)廣泛使用水循環(huán)系統(tǒng)，但仍然存在供水量大和供水點(diǎn)少的特點(diǎn)。同時(shí)，一些公司仍在使用泵和供水機(jī)。這些水和衛(wèi)生系統(tǒng)通常相對(duì)簡(jiǎn)單。另外，在一些公司中，只有一臺(tái)用于生產(chǎn)水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備。在冶金生產(chǎn)過(guò)程中，不僅耗水高，而且耗水點(diǎn)高，因此對(duì)飲用水的需求也相對(duì)較高。不完整的考慮因素會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障。

4.2 必須提高某些供水和衛(wèi)生設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平

在冶金行業(yè)給水與衛(wèi)生設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果不能充分了解冶金行業(yè)的相關(guān)要求和設(shè)備性能，在進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)際的水管壓力技術(shù)的過(guò)程中，就無(wú)法保證下游設(shè)備中的水壓，會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有水甚至產(chǎn)生負(fù)壓，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障。

4.3 注意給水和排水的問(wèn)題

在設(shè)計(jì)冶金行業(yè)的給水和衛(wèi)生設(shè)施的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員通常只關(guān)注滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，這在冶金行業(yè)中存在一些誤解。因此，在設(shè)計(jì)給水和衛(wèi)生系統(tǒng)時(shí)，給水和排水的節(jié)能還不夠。例如，冶金廠(chǎng)的供水和衛(wèi)生項(xiàng)目使用的是淡水冷卻循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)研究，您可以看到該循環(huán)系統(tǒng)沒(méi)有高效的勢(shì)能來(lái)利用回水，這勢(shì)必會(huì)造成不必要的能量損失。蒸發(fā)和冷卻不僅需要增加成本，而且還需要使用板式熱交換器，這將增加能耗和設(shè)備運(yùn)行成本。在設(shè)計(jì)從高爐中去除灰塵的系統(tǒng)的過(guò)程中，盡管使用了并行方法，但是在實(shí)際操作中冷卻水的水量還是會(huì)增加[2]。

5 具體設(shè)計(jì)措施

5.1 排水管阻力高，軟件系統(tǒng)相同

高阻力，相同的軟件系統(tǒng)，在供暖，空調(diào)以及水處理廠(chǎng)中有更多應(yīng)用，例如供暖，熱水，中央空調(diào)和給水處理高阻力快速過(guò)濾器設(shè)計(jì)，這些類(lèi)型的項(xiàng)目具有嚴(yán)格的水壓要求，大量的供水點(diǎn)和較低的用水量。冶金公司的循環(huán)供水系統(tǒng)的特性最接近它，所以適合于這些技術(shù)的移植。從理論上講，主入口和出口管線(xiàn)中的壓力損失從開(kāi)始到結(jié)束都接近零，而阻力主要集中在未準(zhǔn)備的部分。排干供水設(shè)備后，請(qǐng)確保管道之間的距離大致相同，這種構(gòu)造可以確保入口和出口管的壓力基本平衡，并且供水量?jī)H根據(jù)噴嘴的直徑而變化，從而可靠地防止了壓力的出現(xiàn)。

5.2 安裝速度控制裝置

水循環(huán)系統(tǒng)負(fù)責(zé)為選定的冶金企業(yè)的主要設(shè)備供水，用水量大，能耗大。如何減少水循環(huán)系統(tǒng)不必要的容量，企業(yè)需要小心。特別地，當(dāng)有許多不同的系列并且循環(huán)泵的數(shù)量少時(shí)。當(dāng)改變系列后，循環(huán)泵通常不在高效率范圍內(nèi)操作。因此，建議循環(huán)水泵配備速度控制裝置，以根據(jù)生產(chǎn)系列的變化來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，以便出口流量滿(mǎn)足循環(huán)水量的要求，并且泵在高效區(qū)域運(yùn)行。所選系列的修改導(dǎo)致水量和工作系列壓力的波動(dòng)。頻率控制設(shè)備可以使用速度控制，液壓SCR串級(jí)速度耦合器等，循環(huán)泵的速度控制來(lái)監(jiān)控管道流量計(jì)控制參數(shù)上的壓力讀數(shù)。無(wú)論安裝了多少臺(tái)再生水泵，在正常運(yùn)行期間都應(yīng)盡可能地對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，只應(yīng)對(duì)其中一臺(tái)泵進(jìn)行速度控制，以節(jié)省速度控制方面的投資[3]。

5.3 使用應(yīng)急水源，其供水壓力要比循環(huán)泵的水壓略低

隨著城市城市化和工業(yè)的快速發(fā)展，電力供應(yīng)越來(lái)越有限。通常，冶金行業(yè)中安裝的循環(huán)泵系統(tǒng)沒(méi)有雙電源或應(yīng)急電源，所以，在生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)水泵是可以滿(mǎn)足要求。因此，為了保證正常的生產(chǎn)運(yùn)行，必須調(diào)節(jié)供水壓力，該壓力略低于循環(huán)泵的普通應(yīng)急高壓水源，與循環(huán)泵系統(tǒng)一起使用。同時(shí)，還應(yīng)該安裝閥門(mén)，止回閥，壓力表和斷水報(bào)警裝置等多種措施，例如管道和緊急旁通閥。在主排水管上在生產(chǎn)過(guò)程中，由于循環(huán)泵的工作壓力高于應(yīng)急水源的壓力，因此關(guān)閉了水源的備用供水管。停電期間會(huì)出現(xiàn)斷水報(bào)警系統(tǒng)，所以必須安裝緊急水源，以確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行[4]。

5.4 建立用于供水和衛(wèi)生的節(jié)能結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)冶金行業(yè)的供水和衛(wèi)生系統(tǒng)時(shí)，還需要一個(gè)節(jié)能項(xiàng)目。在一個(gè)特定的項(xiàng)目中，供水和衛(wèi)生項(xiàng)目必須與現(xiàn)有項(xiàng)目的不足相結(jié)合，以確保對(duì)水和衛(wèi)生的需求得到完善。例如，帶有淡水冷卻的循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能效果很小，為了解決這個(gè)問(wèn)題，有必要相應(yīng)地調(diào)整處理流程。在設(shè)計(jì)給水和廢水處理系統(tǒng)的當(dāng)前過(guò)程中，有必要充分利用回水的勢(shì)能和動(dòng)能，以有效地減少能耗。同時(shí)，必須關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，以確保淡水不會(huì)與空氣接觸，以有效避免損壞設(shè)備和管道，進(jìn)一步降低了運(yùn)營(yíng)成本。另外，在冶金工業(yè)的供水和衛(wèi)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，板式換熱器在工業(yè)中通常用于冷卻循環(huán)系統(tǒng)的熱交換設(shè)備，這種設(shè)備將消耗不必要的能源并增加工程成本。蒸發(fā)冷卻器可能是優(yōu)選的，蒸發(fā)式冷卻器主要利用汽化潛熱將水膜蒸發(fā)過(guò)程中的熱量傳遞到管子外部以達(dá)到冷卻目的，隨著液體汽化潛熱的增加，蒸發(fā)冷卻器的效果更好，并且具有很好的節(jié)能效果。

5.5 安裝速度控制裝置，并做好故障排除工作

在冶金工業(yè)中，水循環(huán)系統(tǒng)占有重要地位，這是設(shè)備輸送水的關(guān)鍵，這不僅需要增加傳輸?shù)臄?shù)量還要消耗大量的電能，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮供水和衛(wèi)生項(xiàng)目的節(jié)能。還必須為循環(huán)水泵安裝專(zhuān)用的速度控制裝置，以確?？梢愿鶕?jù)條件的變化自動(dòng)控制循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，水流量可以更好地滿(mǎn)足循環(huán)水泵的運(yùn)行需求[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

給水和衛(wèi)生設(shè)施設(shè)計(jì)的合理性，可操作性，適應(yīng)性和可靠性是冶金公司維持正常和高效生產(chǎn)的重要前提，是保護(hù)環(huán)境和防止水污染的基礎(chǔ)，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)諸如技術(shù)投資等因素時(shí)應(yīng)仔細(xì)考慮技術(shù)，并通過(guò)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較來(lái)確定安全性，設(shè)計(jì)人員為工廠(chǎng)提供了清晰可靠的解決方案，選擇了高質(zhì)量，價(jià)格低廉的供水和衛(wèi)生設(shè)備，并為工廠(chǎng)提供了高質(zhì)量的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，對(duì)供水和衛(wèi)生系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理和仔細(xì)監(jiān)控是滿(mǎn)足上述要求的主要保證，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理領(lǐng)域的協(xié)調(diào)與合作是有力的保證，有助于生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展。