水泥廠(chǎng)房設計怎樣才能最大化節水？

來(lái)源：建筑設計 瀏覽：- 發(fā)布日期：2016-12-01 17:11:50

國務(wù)院辦公廳曾于2004年4月8日下發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展資源節約活動(dòng)的通知》的30號文件，要求在全國范圍內組織開(kāi)展資源節約活動(dòng)，全面推進(jìn)能源、原材料、水等資源節約和綜合利用工作。其中明確了一些具體指標，如萬(wàn)元GDP的能耗下降5%，萬(wàn)元GDP的取水量下降10%，水的重復利用率提高5個(gè)百分點(diǎn)等。2010年，住房和城鄉建設部出臺了《民用建筑節水設計標準》(GB 50555—2010)，使我國在建筑節水領(lǐng)域有章可循，為建設節水型社會(huì )提供了技術(shù)上的保證。另今天的“節水”概念已不再是傳統意義上的節約用水、減少用水量這一基本范疇，而是指在滿(mǎn)足使用要求、不降低人們的生活質(zhì)量、不影響工業(yè)企業(yè)正常生產(chǎn)和不影響給排水系統正常運行的前提下，如何加強管理，依靠科技進(jìn)步，采取先進(jìn)的技術(shù)措施，提高水資源的利用率，減少無(wú)用耗水量。本文以華潤集團某5000t/d 熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項目”)為例，結合多年從事建筑改造工作的經(jīng)驗，就其給水系統的選擇、節水器具和器材的使用、以及雨污水的回收利用等方面的節水設計作一介紹。

1、給水系統的選擇

水泥工廠(chǎng)的用水按使用性質(zhì)可以分為生產(chǎn)用水、生活用水及消防用水。其中，生產(chǎn)用水包括全部生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)各部分的用水，如：機械設備、篦式冷卻機、增濕塔、立磨噴霧等用水，其中機械設備的冷卻水可以循環(huán)利用，其它用水均為消耗水;生活用水包括廠(chǎng)區生活用水(即車(chē)間內生活用水)，居住區生活用水，澆灑道路和場(chǎng)地用水，沖洗汽車(chē)用水，公共建筑生活用水，中央化驗室用水等。

根據上述用水的性質(zhì)，水泥工廠(chǎng)的給水系統一般分為循環(huán)給水系統、生產(chǎn)給水系統、生活給水系統及消防給水系統，通常水泥工廠(chǎng)的生產(chǎn)、生活及消防給水系統可合并為一個(gè)給水系統。本項目的給水系統就設計了循環(huán)給水系統和生產(chǎn)、生活及消防合并的兩個(gè)給水系統。

1.1 循環(huán)給水系統

水泥工廠(chǎng)中，機械設備的冷卻水除了溫度略有升高外，沒(méi)有受到別的污染，因此冷卻水可以循環(huán)利用。循環(huán)給水系統包含循環(huán)水池及泵房、從泵房供給各車(chē)間設備冷卻用水的配水管、以及設備冷卻出水口至循環(huán)水池及泵房的回水管。通常，根據循環(huán)利用的方式，循環(huán)給水系統有重力回流和壓力回流兩種，如圖1和圖2。

圖1重力回流的循環(huán)給水系統中，循環(huán)水池分為熱水池和冷水池，循環(huán)給水泵將冷水池中的水提升，供給各車(chē)間設備冷卻用水，經(jīng)過(guò)設備冷卻后的水溫度有所升高，然后依靠重力回流至熱水池，經(jīng)熱水泵提升至冷卻塔，冷卻后自流進(jìn)入冷水池循環(huán)使用。在此過(guò)程中，回流管路系統為開(kāi)式，導致蒸發(fā)、散失及漏損的水量較大，約占循環(huán)總水量的10%左右，且較易受到污染。

圖2壓力回流的循環(huán)給水系統中，循環(huán)給水泵將循環(huán)水池中的水提升，供給各車(chē)間設備冷卻用水，經(jīng)設備冷卻后的水利用余壓直接引至冷卻塔，冷卻后自流進(jìn)循環(huán)水池循環(huán)使用。在此過(guò)程中，回流管路系統為閉式，系統蒸發(fā)、散失的水量主要出現在冷卻塔冷卻的過(guò)程中，僅占循環(huán)總水量的3%~5%，且水質(zhì)較穩定，不易受到污染。

對于本項目而言，其循環(huán)水量為600m³/h，如果采用重力回流方式回流，蒸發(fā)、散失及漏損的水量約60m³/h，如果采用壓力回流方式回流，蒸發(fā)、散失及漏損的水量最多不超過(guò)30m³/h，采用壓力回流方式比采用重力回流方式少損失了30m³/h，即每天就能節約720m³水量。同時(shí)，壓力回流的循環(huán)給水系統還省去了熱水池和熱水的提升泵，降低了投資費用和設備運行費用。因此，在實(shí)際設計中，我們采用了壓力回流方式。該工程投入運行后，從實(shí)際效果來(lái)看，循環(huán)給水系統調試方便，運行安全、穩定、可靠，且實(shí)際補水量比預計的更小，不到25m³/h。

由此可見(jiàn)，壓力回流方式無(wú)論是節水、還是投資運行方面都明顯優(yōu)于重力回流方式，在無(wú)特定要求的情況下，壓力回流方式應該是我們設計中的首選。

1.2 生產(chǎn)、生活及消防給水系統

如前所述，這一給水系統主要供給水泥生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)消耗用水、生活用水、消防用水及循環(huán)系統的補充用水;對有余熱發(fā)電系統的生產(chǎn)線(xiàn)，余熱發(fā)電系統循環(huán)冷卻水的補充水也由這一給水系統供給。

本項目的這一給水系統設有清水池及泵房。考慮生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)消耗用水(篦式冷卻機、增濕塔、立磨噴霧等)的水量會(huì )隨著(zhù)生產(chǎn)設備的工況而波動(dòng)，生產(chǎn)輔助車(chē)間及公共建筑的生活用水量也隨用水時(shí)段的變化而不均勻，因此清水泵采用了變頻調速恒壓控制。這樣，用水量較小時(shí)，不會(huì )因為水壓過(guò)大而浪費水量，同時(shí)也避免了大馬拉小車(chē)的現象，節省了能源。從系統實(shí)際運行的情況來(lái)看，這樣的系統加配套的變頻調速恒壓控制更節水。據不完全統計，早期沒(méi)有采用這種供水模式的 5 000 t/d 規模生產(chǎn)線(xiàn)，其平均每噸產(chǎn)品的耗水量約0.5m³，而本項目平均每噸產(chǎn)品的耗水量?jì)H約0.3m³，節水約達40%。目前，在海螺、冀東等大型水泥生產(chǎn)企業(yè)的眾多生產(chǎn)線(xiàn)，也都采用了這種供水模式。

2、節水器具和器材的使用

近年來(lái)，節水型用水器具及器材已在民用建筑設計中得到廣泛推廣和普及，如公共場(chǎng)所衛生間洗手盆采用的感應式或延時(shí)自閉式水嘴，洗臉盆等衛生器具采用的陶瓷片等密封性能良好耐用的水嘴，給水管道設置計量水表等。同樣，節水型用水器具及器材在工業(yè)企業(yè)工程設計中也得到了推廣和應用，如計量設施和液位控制技術(shù)等的使用。本項目的給水系統中就使用了上下液位控制閥、液位計、電磁流量計、水表、水流指示器，溫度計、壓力表等便于監控用水情況的器具及器材。

2.1 上下液位控制閥與液位計的配套使用

以往循環(huán)水池的補水量依靠浮球閥或人工啟閉的閥門(mén)來(lái)控制。老式浮球閥的浮球體積較大，材質(zhì)有塑料的，也有鐵殼銅芯的，這種浮球閥安裝在水池內，易損壞，工作不可靠，且維修不方便，浮球閥失靈時(shí)，就會(huì )源源不斷的向水池內補水，池中水位超過(guò)設定的高水位到達溢流水位時(shí)，就開(kāi)始溢流，導致水量的巨大浪費。而人工啟閉的閥門(mén)，對人工巡檢的要求更高，當發(fā)現水池開(kāi)始溢流時(shí)，則需立刻關(guān)閉補水管上的閥門(mén)，否則就會(huì )造成水資源的浪費，而實(shí)際上，人工控制很難及時(shí)到位，故而，常常會(huì )造成水資源的浪費。在本項目的循環(huán)水池及泵房中，其循環(huán)水池補水管上設計采用了上下液位控制閥與液位計配套使用的方案。這種方案的工作原理是：補水管上安裝上下液位控制閥，先在水池設定一個(gè)最高水位和一個(gè)最低水位，在水位上升達到設定的最高水位時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉;在水位下降達到設定的最低水位時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟。另外，水池設有液位計，并配套有在控制室顯示的水位連續顯示裝置。這樣配套，可有效防止因進(jìn)水管上閥門(mén)故障、水池長(cháng)時(shí)間溢流排水而造成的水量損失，且上下液位控制閥主閥體安裝在水池外，可靠性高，使用壽命長(cháng)，維修方便。該工程設有兩個(gè)循環(huán)水池，根據循環(huán)系統的補水量，每個(gè)循環(huán)水池的補水管上均設有1個(gè)DN150的上下液位控制閥。

另本項目的清水池、增濕塔噴水用調節水箱等也設有液位計及配套的水位連續顯示裝置，并設有高低水位、消防水位報警裝置。這些措施可以有效防止因進(jìn)水管上閥門(mén)故障，水池或水箱長(cháng)時(shí)間溢流排水，而造成的水量損失。

2.2 計量設施

通過(guò)計量來(lái)觀(guān)察用水是否有異常，是否有管網(wǎng)漏損等現象，是日常工程中常用的一種節水方法，尤其對于缺水地區。本項目也不例外，在其循環(huán)水池及泵房、清水池及泵房的給水泵總出水管上均設有電磁流量計[分別為 HQ971 型 DN250(1 臺)和HQ971型 DN300(2臺)及HQ971型 DN400(1臺)]進(jìn)行計量，信號傳至控制室，在控制室通過(guò)觀(guān)察電磁流量計的流量變化，可以及時(shí)發(fā)現是否有管網(wǎng)漏損等現象發(fā)生，使水量損失降到最低。

另外，對于生產(chǎn)車(chē)間，每個(gè)車(chē)間的設備冷卻水進(jìn)水管上均設有計量水表，全線(xiàn)共設有計量水表42只，型號有LXS-15，LXS-20，LXS-25，LXS-32，LXS-40，LXLC-50，LXLC-65，LXLC-80，LXLC-100，LX?LC-150。同時(shí)給水管上還設有壓力表，循環(huán)回水管設有水流指示器和溫度計，通過(guò)調節進(jìn)出水管上的閥門(mén)，使通過(guò)設備的冷卻水量達到設備要求的額定冷卻水量，從而保證整個(gè)循環(huán)系統的水量平衡。這樣既滿(mǎn)足了生產(chǎn)用水的需要，也節省了水量。對于生產(chǎn)輔助車(chē)間、民用建筑，其衛生間均采用節水型衛生潔具及配水件，如采用延時(shí)自閉式?jīng)_洗閥小便器、大便器等，并且在每個(gè)建筑物的引入管上分別設有計量水表。

3、雨污水的回收利用

3.1 污、廢水的回收利用

水資源是人類(lèi)生產(chǎn)生活的最關(guān)鍵資源，可是如今，生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，水體污染嚴重，水資源的保護和水污染的治理成為現代社會(huì )最關(guān)注的問(wèn)題。實(shí)現污、廢水的零排放技術(shù)是目前水泥廠(chǎng)治理污染、保護水資源和提高水使用效率的有效方法。本項目設計中，就實(shí)現了污、廢水的全部回收利用和零排放，見(jiàn)圖3。

本項目熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)，每天產(chǎn)生的污、廢水量約為120m³/d，這部分污、廢水先經(jīng)過(guò)WSZ-5T/H型二級生化污水處理設備處理后進(jìn)入中間調節池，在中間調節池加藥反應后提升至石英砂過(guò)濾器及活性炭過(guò)濾器，過(guò)濾后進(jìn)入中水池，經(jīng)消毒后即可回用。這部分污水經(jīng)過(guò)深度處理后達到《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920—2002)標準，即為再生水，也即中水，用于供給廠(chǎng)區綠化及澆灑道路用水。這樣，用于廠(chǎng)區綠化及澆灑道路的新鮮水量可節省120m3/d。中水除用于廠(chǎng)區綠化及澆灑道路，在水泥生產(chǎn)線(xiàn)中還得到了更廣泛的應用。如：冀東某水泥生產(chǎn)線(xiàn)將中水用于原煤卸車(chē)坑噴霧降塵;西安某水泥生產(chǎn)線(xiàn)將中水用于篦式冷卻機、增濕塔、立磨噴霧等等。中水的這些延伸利用，既實(shí)現了污、廢水資源化，節約用水;又實(shí)現了污、廢水零排放，治理了污染，保護了環(huán)境。

3.2 雨水的回收利用

隨著(zhù)雨水利用的推廣，近年，部分工程對初期雨水進(jìn)行了回收、處理及利用，實(shí)現了雨水的資源化，節約用水，也可修復水與生態(tài)環(huán)境。如某水泥粉磨工程設置了初期雨水收集系統。該工程占地面積約10HM²，計算所得初期雨水調蓄池的有效容積約為450m³，這部分雨水經(jīng)沉淀處理過(guò)后，可回收利用于澆灑道路及綠化用水，這樣可以節省部分用于澆灑道路及綠化的新鮮水量。另外，雨季的初期雨水也可在收集池暫存，收集池起到了調蓄作用。

4、結語(yǔ)

(1)隨著(zhù)水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)從過(guò)去的立窯、濕法窯、濕磨干燒生產(chǎn)線(xiàn)，到現在的新型干法生產(chǎn)工藝的改進(jìn)與提高，單位產(chǎn)品可循環(huán)利用的水量增加了，生產(chǎn)消耗的水量降低了。另外，有原水處理設施的工程，原水處理產(chǎn)生的反沖洗排水、排泥等，都可以經(jīng)過(guò)處理后回收利用。

(2)在目前的新型干法生產(chǎn)線(xiàn)上，其節水技術(shù)、節水措施和節水設施在不斷更新和提高，從而使單位產(chǎn)品的耗水量得到了逐步的降低，另已經(jīng)能夠實(shí)現污、廢水的零排放和雨水的回收利用，因此環(huán)境效益也得到了進(jìn)一步提升。

(3)我國是一個(gè)中度缺水的國家。據統計，我國目前缺水總量估計為400億m³，每年受旱面積200萬(wàn)~260萬(wàn)km²，影響糧食產(chǎn)量150億~200億kg，影響工業(yè)產(chǎn)值2000多億元。全國還有7000萬(wàn)人飲水困難，而缺水對環(huán)境和人的身心健康都有著(zhù)嚴重的影響。因此，節水措施是工程技術(shù)人員在工程設計、建設中應該考慮的重要問(wèn)題。