浅谈水泥厂给排水设计优化

2016-09-23张云霞

水泥技术 2016年3期

张云霞

浅谈水泥厂给排水设计优化

张云霞

自改革开放，特别是进入21世纪以来，我国水泥工业技术不断进步，实现了由机立窑、湿法窑和立波尔窑等落后工艺向新型干法先进技术的转变，现在已经是完全成熟的第二代节能环保新型干法水泥生产线技术。在此过程中，作为水泥厂辅助配套的给水排水在技术上也发生了很大的变化。

就设备冷却水系统来说，最初为压力供给设备冷却用水，冷却后的水直接排放，造成水资源的大量浪费和对周围环境的污染（见图1）。

后来，水源水先经处理补入冷水池，由水泵加压供给设备冷却水，冷却出水重力流至热水池，经水泵加压至冷却塔，冷却后的水进入冷水池，再由水泵加压循环使用，提高了水的重复利用率，节约了水资源，减少了废水外排对环境的污染。但系统复杂，工程量大，浪费能量，回水的渗漏损失很大，循环水质得不到保证（见图2）。

现在的供水方式为：水源水经处理后进入循环水池，由水泵升压供给设备冷却水，冷却出水借余压回流直接上冷却塔进行冷却，经冷却后进循环水池，再由水泵加压循环使用。系统设有排污、投加水质稳定剂及杀灭菌藻加氯设施，系统简单、运行安全、节能、节水，水质得到了保证（见图3）。

图1　压力给水冷却后直接排放

图2　压力给水重力回流循环冷却

图3　压力给水余压回流循环冷却

目前，水资源和水环境约束加剧，水泥工业生产和控制技术快速发展，水泥工程市场从国内转向国外，这些都对给排水设计水平提出更高的要求，促使给排水专业设计人员不断学习和拓展，加强技术管理、提高设计水平、强化质量控制，使设计更加优化、合理，以适应当前形势的需要。下面就给排水设计在节水减排、自动化控制、公司工程总包市场开拓和合同执行、工程运行管理等方面进行的设计优化做简要介绍。

1　优化系统设计，综合利用水资源

1.1完善水泥厂给排水系统，确保系统运行顺畅

水泥厂给排水设计内容包括水源取水泵站、水源水输送管路、原水处理系统、厂区给水（包括生产、生活和消防）泵站系统、厂区给水和排水管路系统、污（废）水处理及回用系统等，厂区给排水系统必须系统配套、流程顺畅，这样才能保障全厂给排水系统有机整体的正常运行，实现节水减排的最终效果。

1.2做好原水处理，改善补水水质

从源头上杜绝生产循环系统因补水水质不合格而导致大量的排污浪费，这是节约用水、减少排污的关键，同时也为后续污（废）水处理的稳定运行创造有利条件。

1.3合理配置水资源，提高水资源重复利用率

在保证水泥厂各单元用水水质前提下对水资源进行合理配置，实施一水多用，提高水的重复利用率。在用水分配时，首先供给对水质要求较高的用水单元；其次，循环冷却回水经过滤处理供给生产直流喷水，以减少循环系统排污，改善循环系统水质；另外，余热发电锅炉系统排污水较循环系统补充水水质好，经降温处理后补入循环系统，可减少新鲜水补给和废水排污。

1.4在保证不产生结垢或腐蚀的前提下，增大浓缩倍率（取N=3～5），提高循环冷却水系统的循环利用率，减少循环系统排污和新鲜水补充。通常采用以下方式：

（1）投加适量缓蚀阻垢剂，以保证系统在较高的循环倍率下稳定运行而不会结垢或腐蚀。

（2）采取消毒措施，减少藻类繁殖，避免管道堵塞，确保系统正常运行。

（3）加强系统内水质检测，掌握系统运行情况，适时排污，保障系统水质。

（4）在冷却水管道中设计可拆卸的金属管，定期观察管道内壁结垢和挂片腐蚀的情况，指导缓蚀阻垢剂的投加和适时排污。

1.5水泥工厂污（废）水处理后的再利用

厂区污水汇集后首先采用生物接触氧化处理，处理达到《污水综合排放标准》排放标准要求后，再与生产废水一起进入废水调节池，经过混凝、沉淀、过滤处理进入中间水池，一部分用于厂区绿化用水和浇洒道路及汽车冲洗用水，其余部分至电渗析脱盐单元进行深度处理。处理后，合格的水回用于余热发电循环系统补充水，代替部分新鲜水补给，脱盐产生的浓水用于原料破碎降尘喷水和原料磨喷水。最终实现废水资源再利用，无废水外排，减少对周围环境的影响。

2　与先进的水泥生产线配套的自动化给排水控制系统

新建的水泥厂采用DCS/PLC系统控制生产过程，配套的给排水系统的各系统（取水泵站、给水处理系统、供水系统、污水处理及回用系统）通过PLC连锁控制全自动运行，同时进入DCS系统在中控室实行远程监测和控制，能时时掌握全厂给排水系统的运行情况，随时发现异常情况，及时进行检修维护，实现全厂给水排水系统的集散控制和有机运行。

为满足系统的全自动运行及在中控室监控，并方便现场运行管理，需要设置各种计量和检测仪表：

（1）各个系统补水管、给水处理设备进出水管、水泵给水总管、循环回水管、污水处理设备进水管设置流量计，流量信号进DCS。

（2）各水泵出水管、水泵给水总管、循环回水总管、水处理设备进水管设置远传压力表，压力信号进DCS。

（3）生产循环给水总管、循环回水总管设温度传感器，温度信号进DCS。

（4）各系统水池（包括水箱）设超声波液位计，水位信号进DCS，并设有水位报警装置。

（5）设备运行、停止和故障状态信号引至DCS并有故障报警显示。

3　紧密结合工程实际，完善给排水设计

（1）设计中应采取措施加强对生产补水和生产循环系统水质的检测及管理，确保处理后的水质符合正常运行要求，并根据循环系统水质变化及时排污避免水质变差，减少水的浪费。

（2）若要给水处理、废水处理、污水处理连续正常运行，需设有足够容量的调节池（给水处理设原水池、废水处理设废水调节池、污水处理设污水调节池）。

（3）生产循环水系统管道易产生结垢或腐蚀而导致管道损坏，生产给水、回水管道应采取架空的方式敷设，能够及时发现泄漏，便于检修和维护。对于埋地敷设的压力管道，在安装时，应在管道上的检修阀门两侧加挠性接头，以免因热胀冷缩产生的应力将管道拉断，同时阀门故障时方便拆卸检修。

（4）在给水管网中增加检修阀门并采用环状布置。当某处发生故障时，可用检修阀将其独立断开，减少对其他用水点的影响，尤其水泥厂化验室、余热发电化学水处理等用水非常重要的车间。

（5）消防和生产或生活合用水池时，为保障消防用水不被动用，应采取可靠的技术措施，使生产或生活水泵在消防水位时无法吸水（见图4）。

4　细化设计工作，综合考虑各环节，创造有利条件

（1）设计中尽可能选整体出厂运输至现场的设备，减少现场加工工作量，节约时间和场地，为加快工程进度及其他设备顺利安装提供便利条件。

（2）设计选用管材应注意工程场地的地质条件。对于埋地管道、粘土场地应选用塑料管材，并对管道基础进行铺砂处理；块石较多的场地则应选用钢管或钢丝网骨架塑料管，以免扎漏损坏采用的塑料管。另外，北方冰冻地区埋地管道慎用PE聚乙烯给水管，因为PE管道连接采用热熔工艺，施工质量受温度影响特别大，冬季施工安装管道的质量难以保证，易造成通水后管道发生严重渗漏。

（3）在供水系统中，采用传统的水塔和水泵联合供水，安全、可靠、节能，但水塔的塔基与箱体施工要求高、养护时间长。因此，设计中利用窑尾或储存库的高度优势，在上面设置高位水箱，取代水塔，既保证了供水的安全性，又能大大缩短施工工期。