电石炉工程建设项目取用水合理性分析

薛海平

（太原市水利科学研究所，太原 030002）

电石炉工程建设项目取用水合理性分析

薛海平

（太原市水利科学研究所，太原 030002）

推进煤矿企业兼并、重组、整合是实现我国煤炭工业可持续发展的重要举措，然而在煤矿整合建设项目中对于环境问题的重视程度不够，导致煤矿整合建设过程中水土流失现象严重的矛盾较为突出，以某煤矿重组整合建设项目为例，对矿区的水土流失预测做了详细分析，认为该项目取水合理可行。

煤矿重组；水土流失；预测

1 用水过程及用水种类

陵川县行源化工有限公司4×25000kVA电石炉及配套工程建设项目用水主要包括生产用水、厂区职工生活用水两部分。电石生产一般采用电冶法。以石灰、焦碳为原料，原料按一定的配比加入炉内，电能输入炉内，产生2000℃高温，熔融并反应生成电石。其用水项目主要是循环冷取用水、消防用水、道路及绿化洒水、工业场地生活给水等［1］。

工业场地生活及附属设施给水主要指生产区及生活区保证职工安全生产与身体健康等附属用水，用水项目主要包括：办公楼、浴室、食堂、洗衣房、单身公寓等。

2 用水系统

根据各用户用水要求水质的不同，厂区给水分为：净环水系统、厂区生产、生活消防给水系统及安全供水系统［2］。

2.1 生活给水系统

其水质应符合国家GB5749—85《生活饮用水卫生标准》中有关规定。

2.2 生产、消防给水系统

主要供净环水系统补充水及厂区生产辅助设施给水和消防用水。

2.3循环水系统

（1）电炉净环水系统：主要为电炉设备等用水设备冷却水，回水后仅水温升高，水质未发生变化。

（2）电炉变压器净环水系统：主要供变压器油冷却器，回水仅水温升高，水质未发生变化，回水至循环水池冷却后，由循环水泵送入循环水系统循环使用。

（3）原料场冲洗浊环水系统：主要供原料的冲洗。回水至水池处理后，由水泵加压循环使用。

2.4 安全供水系统

为保证电炉安全供水，在厂区内设200m3凉水池一座或柴油机泵机组，安全供水管网与厂区生产、生活供水管网连通，平时可供生产及生活用水，事故时专供电炉系统主要设备冷却使用。

3 建设项目设计取水量

3.1 设计用水量

根据工程建设项目初步设计，该项目设计总取水量为30.6m3/h，其中生产取水22.6m3/h；职工生活取水8m3/h。

3.2 设计用水指标

该项目设计年取水量24.91万m3/a，其中生产取水17.9万m3/a（按330d×24h计）；职工生活取水（含附属设施）7.01万m3/a（按365d×24h计）。项目生产规模22万t/a，职工总人数388人，故吨电石取水量为1.13m3，职工生活用水指标494.85L/人·d。

从用水指标可以看出，吨电石取水量大于《山西省用水定额》规定的电石生产企业取水定额0.70m3/t的用水标准，生活取水指标也相对较高。所以本项目设计取用水量不合理。为节约利用水资源，本次论证工作依据《山西省用水定额》及相关设计规范相应的设计标准对有关项目用水进行核减计算，并论证合理取水量。

4 节水潜力和节水措施

4.1 生产工艺流程及设备选型

电石生产一般采用电冶法。以石灰、焦碳为原料，原料按一定的配比加入炉内，电能输入炉内，产生2000℃高温，熔融并反应生成电石。

反应方程式：3C+CaO=CaC2+CO↑-46.59kJ，此反应均为吸热反应，由电能提供反应需要的热量［3］。

4.2 节水潜力分析

根据《冶金机械设计手册》核定用水量。

4.2.1 职工生活用水

指标为30～50L/人·d的用水标准，用水人口40人，为节约用水，本论证按照30L/人·d计，则办公楼用水量1.2m3/d。

4.2.2 食堂用水

指标为20～25L/人·餐的用水标准，为节约用水，本论证按照20L/人·餐，用餐人数388人，按每人每天两餐考虑，食堂用水量15.5m3/d。

4.2.3 浴室用水

按40L/人·d计算，用水人数为车间生产348人，则浴室用水量为13.9m3/d。

4.2.4 洗衣用水

按车间生产人员348人计算，用水指标120L/人·d，按照2d洗衣一次，则洗衣日用水量为20.9m3/d。

4.2.5 单身公寓

按照全部职工的1/3共130人考虑，用水指标按照30L/人·d计，则单身公寓用水量3.9m3/d。

4.2.6 生产用水

主要是循环补充水和蒸发消耗，核定后的新鲜水量为356m3/d。

未预见水量按生活和生产总取水量10%计算［4］，则核减后的未预见水量为41.1m3/d。

厂区内其他建筑物按同一时间火灾次数为一次计，室内消防用水量为5L/s，室外消防用水量为25L/s，消防火灾延续时间为1d，消防总用水量为96m3。贮存在200m3钢筋混凝土贮水池内，并在泵房设两台消防泵，为一用一备。由于消防用水是一次性储存在消防水池内，在计算各项指标时，不考虑这部分水量。

通过对项目各环节用水分析，陵川电石生产设计年取水量24.91万m3/a，论证项目年总取水量15.12万m3/a（生产按330d计，生活按365d计），年可节约新鲜水9.79万m3。

4.3 节水措施

项目用水选用先进、优质、耗水量少的供、用水设施，力求最大限度地节约用水，具体采取措施有：①项目生产、生活采暖用热，可以考虑生产工艺过程的余热利用，以达到节能、节水目的［5］；②对于浴室内的淋浴器选用带脚踏阀的淋浴器，做到人离水停，洗脸盆采用延时自闭式水龙头，可节约用水15%；③对于设有卫生间的建筑，卫生洁具均选用节水型器具；④对于食堂用水，洗碗池的水龙头选用光控水龙头，做到无人水停，以利节水；⑤对于地面防尘洒水、浇洒道路、园林绿化和建筑施工等用水，取用处理后的中水，节约地下水资源。

4.4节水措施经济性

通过对节水技术与节水措施分析，主要从用水工艺、水处理与回用及水务管理制度等方面提出了相应的节水措施，符合国家的相应节水政策的规定要求，在经济上可行。

5 建设项目论证取用水量及用水指标

5.1 论证取用水量

陵川电石项目合理取水量为452.5m3/d（15.12万m3/a），其中：生产取水397.1m3/d，按年生产330d计，年取水量13.10万m3；生活取水55.4m3/d，按年生产365d计，年取水量2.02万m3。

5.2 用水指标

5.2.1 综合用水指标（单位产品取水量）

单位产品取水量Vuf指每生产单位数量的工业产品所需要的新水量。

式中Vuf为单位产品取水量（m3/单位产品）；Vyf为年总取水量（万m3）；Q为年生产规模（产品总量）。

则：电石生产规模22万t/a，采煤年取新水量15.12万m3/a，其中：生产取水量13.10万m3/a，职工生活取水2.02万m3/a。经计算，吨电石取水量0.687m3。

5.2.2 矿区职工生活用水指标

Vlf指每个职工在生产中每天用于生活的取水量。

式中Vlf为矿区职工人均生活日取水量（L/人·d）；Vylf为矿区职工生活日取水总量（m3/d）；n为职工总人数（人）。

陵川电石项目员工总人数为388人，职工生活取水量55.4m3/d，取水定额142.8L/人·d。

5.2.3 重复利用率

式中R为重复利用率；Vr为总复用水量（万m3）；Vt为总用水量（万m3）。

项目取水量为452.5m3/d，复用水量（仅包含串联复用水量）48m3/d，总用水量500.5m3/d，复用率9.59%，陵川电石项目复用水量主要为生活污水经污水处理站回收处理后回用，未计算循环系统用水，因此，重复利用率相对较低。

5.2.4 新水利用系数Kf

式中Kf为新水利用系数；Vf为生产过程中所需要的取水量（m3/d）；Vd为生产过程中外排水量（m3/d）。

由于建设项目生产过程中废污水经污水处理站处理后全部回收利用，新水利用系数达到100%。

6 用水水平分析

6.1 综合用水水平

项目取水包括电石生产、附属设施及厂区生活用水，陵川电石项目合理取水量452.5m3/d（15.12万m3/a），其中：生产取水397.1m3/d，按年生产330d计，年取水量13.10万m3；生活取水55.4m3/d，按年生产365d计，年取水量2.02万m3。电石生产规模22万t/a，吨电石取水量0.687m3/t。小于《山西省用水定额》规定的电石生产取水定额0.7m3/t的用水标准。

6.2 厂区职工生活用水水平

陵川电石生产项目员工总人数388人，职工生活取水量55.4m3/d，设计取水定额142.8L/人·d，略高于《山西省用水定额》住宅用水定额120L/人·d的用水标准，其用水指标是较为合理的。因此，核定生活取水量2.02万m3/a比较合理。

7 建设项目的合理取用水量

综上分析，项目不仅实现了污水资源化，缓解了环境污染，而且大大减少了新鲜水取水量；整个用水工艺设计有多项串联复用措施，且各系统排水量均经污水处理站处理后回收利用；用水指标符合《山西省用水定额》规定。因此，设计年取水量15.12万m3是合理可行的。

［1］陈茜.水源热泵空调项目取用水合理性分析［J］.黑龙江水利科技，2014（4）.

［2］苗涛田，刘斌，韩月.邵寨矿井取用水量合理性分析［J］.水科学与工程技术，2013（2）.

［3］张立.对建设项目水资源论证的几点认识［J］.人民珠江，2009（3）.

［4］孙彩平.树立科学发展观实现水资源可持续利用［J］.内蒙古水利，2005（3）.

［5］许新发.建设项目水资源论证应正确合理考虑生态需水［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（汉族），山西吕梁人，工程师，主要从事水利科学研究工作，（Tel）18635116670。