冶金工業(yè)給排水設(shè)計(jì)探討

孫志強(qiáng)

（河鋼承鋼能源事業(yè)部，河北 承德 067100）

對冶金工業(yè)來說，合理的給排設(shè)計(jì)是保證其設(shè)備高效運(yùn)行的前提。作為冶金行業(yè),不僅要保證冶金業(yè)務(wù)的順利開展,而且要做好給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),加強(qiáng)冶金行業(yè)水污染防治,實(shí)現(xiàn)環(huán)保。另外，冶金工業(yè)會消耗大量水資源，所以做好給排水設(shè)計(jì)，以確保水資源的合理利用。合理的給排水設(shè)計(jì)不僅直接影響到冶金工業(yè)的用水效果，而且直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文詳細(xì)探討了冶金工業(yè)的給排水設(shè)計(jì)。

1 冶金工業(yè)給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

由于冶金工業(yè)作為黑色和有色冶金部門，包括了跨越開采和原材料等工業(yè)，并將其作為原材料為我國的加工制造業(yè)發(fā)展提供了巨大活力，尤其在機(jī)械工業(yè)加工中得到了廣泛應(yīng)用。目前，我國一些冶金企業(yè)因給排水系統(tǒng)的不完善，導(dǎo)致大量污水污染環(huán)境和水源，因而必須加強(qiáng)對冶金工業(yè)給排水的設(shè)計(jì)，才能更好的促進(jìn)設(shè)計(jì)的成效和滿足環(huán)境與水資源保護(hù)需要，這是加強(qiáng)冶金工業(yè)給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性之一。同時(shí)，冶金工業(yè)在促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長、國防工業(yè)事業(yè)發(fā)展、尖端技術(shù)水平的提升具有重要意義。因而作為新時(shí)期背景下的冶金企業(yè)，必須緊密結(jié)合時(shí)代發(fā)展需要，切實(shí)做好各方面工作，確保冶金工業(yè)的快速發(fā)展。隨著我國對水資源和環(huán)保力度的加大，對冶金企業(yè)的排污治污工作也提出了更高要求，而給排水系統(tǒng)又是整個(gè)排污治污工作開展的關(guān)鍵，所以必須切實(shí)加強(qiáng)冶金企業(yè)的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此外，冶金企業(yè)在冶金業(yè)務(wù)開展中需消耗大量水資源，只有做好給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，才能在滿足用水需要、降低排污治污給環(huán)境帶來影響的同時(shí)，還能節(jié)約冶金企業(yè)的用水量，在降低自身成本的同時(shí)提高自身經(jīng)濟(jì)效益。

2 冶金工業(yè)給排水設(shè)計(jì)常見問題

（1）供水方式問題。工業(yè)生產(chǎn)中尤其是冶金工業(yè)生產(chǎn)中對水的耗用量大，目前，我國冶金工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)大多采用循環(huán)供水系統(tǒng)，這種類型的供水系統(tǒng)具有方便、高效、處理簡單的特點(diǎn)，但用水點(diǎn)小、供水量大是主要問題。循環(huán)供水系統(tǒng)構(gòu)成簡單，在使用中采用的供水方式是一泵一機(jī)式，整體供水方式單一。部分冶金企業(yè)在生產(chǎn)中使用的循環(huán)供水系統(tǒng)只有單臺供水設(shè)備，因而在冶金作業(yè)時(shí)，用水點(diǎn)多但用水量小，難以滿足基本生產(chǎn)需求。另外，冶金工業(yè)用水中具有一定的用水安全要求，但企業(yè)采用這種供水設(shè)計(jì)，總體供水方式單一，設(shè)備性能不完備，在生產(chǎn)中易出現(xiàn)故障問題。

（2）設(shè)計(jì)技術(shù)問題。冶金工業(yè)生產(chǎn)中對基本設(shè)備性能和工作人員的操作技術(shù)具有較高要求，冶金工業(yè)給排水設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，直接關(guān)系冶金作業(yè)效率和水平。給排水設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)和總體技能水平不高，影響最終的設(shè)計(jì)效果。冶金工業(yè)生產(chǎn)中的供水點(diǎn)不同，基本需水量也存在明顯差異，這些問題設(shè)計(jì)人員既未了解相關(guān)設(shè)計(jì)性能，又未在實(shí)際測算中計(jì)量供水管的壓力及設(shè)備后期運(yùn)行水壓，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不暢，供水管內(nèi)部負(fù)壓產(chǎn)生或無水可供。

（3）排水節(jié)能問題。冶金工業(yè)生產(chǎn)中，對工業(yè)原料和水資源的耗費(fèi)大，不利于環(huán)保節(jié)能減排。工業(yè)領(lǐng)域的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅是為了給工業(yè)生產(chǎn)提供必要的水資源，同時(shí)是為了進(jìn)一步促進(jìn)排水工作的合理運(yùn)行，給排水包含的概念有兩方面：“給水”；“排水”。工業(yè)生產(chǎn)使用后的工業(yè)廢水或污水要在集中處理后，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再用或安全排放。但在冶金工業(yè)給排水設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員未對排水點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，污水處理程序設(shè)計(jì)不足，導(dǎo)致最終的工業(yè)廢水處理不當(dāng)，影響冶金工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排。

3 冶金工業(yè)中的水量規(guī)范

隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，水資源短缺問題逐漸凸顯出來，因而為將其問題控制在可參考范圍內(nèi)，我國政府相關(guān)部門針對水資源保護(hù)等問題出臺了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》政策，以此來限制工業(yè)生產(chǎn)中水資源使用量，且由此避免水資源浪費(fèi)及環(huán)境破壞等現(xiàn)象的頻繁發(fā)生。此外，《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》政策中明確規(guī)定了水排放標(biāo)準(zhǔn)污染物總量，進(jìn)而致使冶金工業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的過程中，必須摒棄傳統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)模式，采取新型設(shè)計(jì)手段，以此來達(dá)到節(jié)約水資源目標(biāo)，且將水排放量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。另外，傳統(tǒng)的給排水管理方法也已無法滿足當(dāng)代冶金工業(yè)的生產(chǎn)需求，因此，要求冶金工廠經(jīng)營者應(yīng)采取相應(yīng)措施不斷優(yōu)化自身給排水管理方式及方法，且在開展給排水管理工作時(shí)秉承充分利用循環(huán)水管理原則，最終達(dá)到水量規(guī)范目標(biāo)，并由此滿足水資源保護(hù)需求，解決傳統(tǒng)給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的水污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重等問題，為人們營造一個(gè)更為健康的生活環(huán)境。

4 冶金企業(yè)循環(huán)給排水系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）供排水系統(tǒng)特點(diǎn)。在各類工業(yè)生產(chǎn)中，循環(huán)供水系統(tǒng)早已被應(yīng)用到實(shí)踐中，不過由于給排水技術(shù)和設(shè)備有部分缺陷，大部分企業(yè)都是供水量大而實(shí)際使用水量只有很少一部分，大部分水資源都被浪費(fèi)掉。相當(dāng)一部分工業(yè)生產(chǎn)中都采用一泵一機(jī)的供水模式，系統(tǒng)簡單。而冶金生產(chǎn)企業(yè)循環(huán)供水系統(tǒng)通常都具有單臺設(shè)備用水量小，供水點(diǎn)多，安全要求嚴(yán)格的特點(diǎn)，若考慮不周，將造成設(shè)備損壞事故及水資源浪費(fèi)，因此對供水壓力要求嚴(yán)格。有的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)者因?qū)σ苯鸸I(yè)和設(shè)備性能的不了解，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的供水管水壓降過大，使后續(xù)設(shè)備水壓不足，甚至出現(xiàn)零壓和負(fù)壓情況，無水可供，損壞設(shè)備。所以，在給排水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要慎重考慮供排水管的壓力情況，并在進(jìn)出水管處采取相應(yīng)技術(shù)保護(hù)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（2）冶金工業(yè)廠房建筑特點(diǎn)。冶金企業(yè)的大型廠房和民用建筑區(qū)別較大，一般是單層跨種工業(yè)建筑，廠房層高，單間廠房占地面積大。冶金主廠房面積可達(dá)到幾萬到十幾萬平方米不等，軋鋼廠房占地面積甚至可達(dá)幾十萬平方米。廠房一般無對層建筑，大都以單層為主，單層高度可達(dá)到近70m，較低一點(diǎn)的也有十幾米左右，在廠房內(nèi)部還通常有多層工藝鋼結(jié)構(gòu)平臺。這樣的建筑本身就決定了給排水系統(tǒng)的施工難度，在如此復(fù)雜的建筑內(nèi)部要有一套相對較完善的給排水系統(tǒng)，以及扎實(shí)的專業(yè)知識及節(jié)能意識。

5 冶金工業(yè)用水排水的種類和特點(diǎn)

冶金廠生產(chǎn)用水主要有原水、工業(yè)水、過濾水、軟水、除鹽水。其中，原水是指從水源取出的原料水，如某些地下水、水庫水，其水質(zhì)能滿足用戶要求時(shí)，可直接供給生產(chǎn)用戶，一般情況下需對原水進(jìn)行不同的處理才能滿足用戶要求，對地表水進(jìn)行混凝沉淀處理后，其懸浮物含量可降到20mg/L以下，即工業(yè)水(也稱凈化水)，工業(yè)水通常能滿足大多數(shù)冷卻水、洗滌水、補(bǔ)充水的要求。工業(yè)水經(jīng)砂過濾處理后，其懸浮物一般減少到5～10mg/L，稱過濾水，可供給對懸浮物含量要求較低的用戶和作為軟化與除鹽處理的給水。經(jīng)軟化處理的水總硬度較低，一般在l德國度以下，稱為軟水，主要用于軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)充水、氣化冷卻和低壓鍋爐的補(bǔ)充水、鍍層配液用水等。除鹽水是經(jīng)處理把含鹽量降低到微量(以電導(dǎo)率≤10μs/cm)的水，其主要用戶有軋鋼酸洗線配酸、酸再生站吸收塔洗滌、中高壓鍋爐等用水。非生產(chǎn)用水主要有生活、消防用水。

冶金廠的排水主要有生產(chǎn)廢水、生活污水、雨水。生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)是水量大、種類多，除直流冷卻凈廢水可直接排放外，其他如焦化廠含酚、氰廢水、軋鋼廠含油廢水、有色金屬冶煉廠含重金屬廢水，以及煙塵洗滌、爐渣?；彳堖B鑄濁循環(huán)水的排污水等，水質(zhì)都受到污染，需經(jīng)處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放或回用。

6 冶金工業(yè)給排水設(shè)計(jì)措施

（1）采用大阻力、同程式系統(tǒng)。大阻力、同程式系統(tǒng)在供熱、空調(diào)專業(yè)應(yīng)用較多，在給水處理構(gòu)筑物中也有應(yīng)用，如采暖、熱水供應(yīng)、集中空調(diào)和給水處理的大阻力快濾池項(xiàng)目等。這類工程均有出水點(diǎn)壓力要求嚴(yán)、用水點(diǎn)多、出水量少的特點(diǎn)。冶金生產(chǎn)企業(yè)循環(huán)供水系統(tǒng)的特點(diǎn)與此類似，適宜于此類技術(shù)移植采用。即將進(jìn)出水水管的管徑偏大采用，理論上使進(jìn)出水干管從起至終點(diǎn)的壓力損失趨近予零，阻力主要集中在設(shè)備部分；管道配置中考慮先供水的設(shè)備先排水，后供水的設(shè)備后排水，盡量使水在管道中流經(jīng)的距離近似相等。這種配置方式能確保進(jìn)出水管壓力基本平衡，供水水量僅隨支管管徑大小而變化，可靠地避免了形成負(fù)壓、出現(xiàn)斷水的情況。

（2）設(shè)置閥門及壓力表。為了切實(shí)保證給水管道內(nèi)壓力以確保生產(chǎn)運(yùn)行，并結(jié)合冶金工業(yè)產(chǎn)品市場變化多樣、材料供應(yīng)也隨時(shí)發(fā)生變化，在生產(chǎn)中調(diào)整工藝流程及產(chǎn)品種類的事情隨時(shí)發(fā)生，因此在設(shè)備進(jìn)出口連接水管上分別設(shè)置供水壓力表，可從壓力表顯示值來隨時(shí)根據(jù)工況變化情況調(diào)節(jié)供水，并可為技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)積累資料，以便于滿足生產(chǎn)需要。

（3）采用供水壓力略小于循環(huán)泵的備用水源。由于我國電力供應(yīng)仍較緊張，循環(huán)水泵一般不設(shè)雙電源和應(yīng)急電源，臨時(shí)斷電在所難免，因而需設(shè)置供水壓力略小于循環(huán)水泵的常高壓備用水源，與此配套，還需在供水干管上設(shè)置閥門及逆止閥、壓力表和斷水報(bào)警裝置，排水干管上設(shè)應(yīng)急外排旁通管和閥門。采取上述措施，正常工作時(shí)，由于循環(huán)泵工作壓力大于備用水源壓力，備用水源供水管關(guān)閉；停電時(shí)，斷水報(bào)警系統(tǒng)動(dòng)作，備用水源開通，即可保證設(shè)備安全運(yùn)行。

（4）安裝調(diào)速裝置。循環(huán)水系統(tǒng)承擔(dān)著冶金工業(yè)內(nèi)主要運(yùn)行設(shè)備的供給水任務(wù)，因此其輸送水量較大，同時(shí)耗電量也較高，而如何減少循環(huán)水系統(tǒng)電耗也應(yīng)是一個(gè)引起重視的問題，尤其是在選別系列較多但工作的循環(huán)水泵臺數(shù)較少的情況下，生產(chǎn)中循環(huán)水泵往往不能在高效區(qū)間內(nèi)工作，因此為節(jié)約能源而應(yīng)在循環(huán)水泵配套設(shè)置調(diào)速裝置，以便于根據(jù)生產(chǎn)變化來調(diào)節(jié)循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)滿足循環(huán)水量要求及保證水泵在高效區(qū)內(nèi)工作，同時(shí)杜絕采取調(diào)節(jié)閘閥形式消耗能量，也不至由于選別系列發(fā)生變化而導(dǎo)致工作系列水量水壓產(chǎn)生較大波動(dòng)，具體調(diào)速設(shè)備可采用變頻調(diào)速器、液壓耦合器或可控硅串級進(jìn)行調(diào)速等，具體調(diào)節(jié)應(yīng)以循環(huán)水泵壓出管處流量計(jì)參數(shù)為調(diào)節(jié)依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)雖安裝多臺循環(huán)泵但只有一臺調(diào)速泵投入運(yùn)行的模式，以便在最大限度上節(jié)約能源。