烧结厂给排水设计要点分析

曾钰姣 王兴文

(中冶北方(大连)工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

烧结厂一般位于钢铁厂内，其生活给水及生产新水水源一般从钢铁厂管网上接入。一座450 m2的烧结厂年总用水量约为600～800万m3/a，其中冷却用水占80%以上。其排水一般考虑直接回用于生产，或送至污水处理站处理后回用，达到零排放。

1 烧结厂给水排水特点

1.1 给水特点

烧结工程生产工艺较为复杂，各用水点用水量及水压要求各异，根据其用水需求及用途，外部供水水源一般分为：生活水、生产新水、中水、消防给水等[1]。某烧结厂水量平衡图详见图1。

图1 某烧结厂水量平衡图

1)职工生活水。烧结厂的生活用水点一般位于烧结电气主控楼，主要为卫生间洗手盆用水，一般不考虑洗浴用水和食堂用水。其中，对水质不高的冲厕水可使用回用水。

2)生产新水。烧结厂生产新水主要为烧结厂设置的循环水池补充新水，以及对水压要求不高的零星设备供水。若生产新水的供水水量及水压能同时满足室外消防用水需求，则可直接用作室外消防用水。

3)设备冷却水。烧结厂内主要用水点为点火器隔热板、单辊破碎机主轴、各除尘风机轴承等设备的冷却水，此部分水为循环用水，贮存在循环水池中，由循环给水泵，吸取水池内冷水，加压后输送至各用水点以满足生产需要。冷却回水利用余压进入冷却塔冷却后，返回循环水池中，与补充的生产新水混合后循环使用。

4)混合工艺加热水。为提高一次及二次混合料温度，缩短点火时间，水温要求一般在80 ℃左右，此部分用水由热水箱供给。一次混合机或二次混合机一般对水质无要求，因此热水箱水源为净环水或生产新水，可添加部分除尘废水。热水泵吸取热水箱内热水，加压后输送至一次混合机及二次混合机。混合机添加水量变化通过流量计及水分仪的计量数据反馈信号自动控制调节阀开度实现。

5)湿式除尘用水。一次混合机、二次混合机、梭式布料器等一般选用湿式除尘系统。湿式除尘用水一般采用净环水或生产新水。

6)洒水扫地或冲洗地坪。为防止二次扬尘，改善车间环境，各车间根据需要设置洒水龙头，一般龙头间距为15～30 m。该部分用水可根据用水需求，使用生产新水、净环水或水质较好的回用水。洒水扫地设计流量较小[1]，单个龙头用水量按1.5 m3/h计，一般不考虑车间产生废水；冲洗地坪设计流量较大，单个龙头用水量为3 m3/h，车间内应考虑设置地沟，冲洗废水集中收集排至车间外，根据车间内外高差选择重力自流排放或压力排放至车间外部生产废水调节池，再泵送至厂区污水处理厂，处理后回用。

7)消防给水。烧结厂消防给水一般根据建(构)筑物的用途功能、体积、耐火等级、火灾危险性等因素综合分析确定。总结来说，烧结厂消防给水包括室外消防给水、室内消防给水、自喷给水等。烧结厂室外消防的供水设备为室外消火栓，室外消防给水系统一般与生产新水给水系统共用，一般称为生产消防给水系统，该系统为低压供水系统，由厂区生产消防给水系统供水。烧结厂室内消防的供水设备为室内消火栓，由于烧结厂烧结主厂房等厂房一般大于24 m，生产消防给水系统供水压力不能满足室内消防灭火需求。因此，需要在烧结厂设置的水泵站内单独设置室内消防泵组，其供水系统为高压供水系统，系统压力应满足最不利消火栓栓口动压要求。此外，当涉及高层乙、丙类厂房时，该厂房应设置自动灭火系统。各厂房根据车间层高，车间设备的重要程度等选用自动喷水灭火系统、消防炮灭火系统、高压细水雾系统等，其供水末端为喷头、消防炮等，各系统根据设计要求单独设置泵组或合用泵组，为各系统供水，在此不再进行赘述。

1.2 排水特点

烧结厂排水系统主要包括生产废水、生活污水及雨排水等。根据环保要求，应按照“污污分流、雨污分流”的原则分别设置排水系统。

1)生产废水。生产废水排水系统包括湿式除尘排水、泵坑排水、冲洗地坪排水、环冷机密封槽排水、循环水池排水等。其中湿式除尘排水为连续排水，其含泥废水送至热水箱，加热后送至一次混合机和二次混合机混料使用。其余一般为间断排水，经地沟、泵坑，由排污泵压力排放(有条件时，也可重力自流排放)，最终送至废水处理构筑物。

2)生活污水。烧结厂生活污水一般来自烧结电气主控楼，主要为卫生间排水，生活污水产生量一般为生活用量的80%。

3)雨排水。烧结厂内的雨水经明沟或暗管排至雨排水系统中，雨排水管径可根据当地的暴雨强度公式和汇水面积计算确定。

2 给排水系统分类

2.1 给水系统

2.1.1 生产、室外消防给水系统

系统主要供循环水泵站循环水池补水及厂区室外消防用水，由厂区生产消防给水系统两路供给。一般要求管道接入点压力不小于0.3 MPa。厂区生产消防给水管网布置成环状，每隔100～120 m处设一个地上式或地下式室外消火栓，当发生火灾时，由消防车取水加压灭火。

2.1.2 生活给水系统

本系统供职工生活用水，由厂区生活给水系统供给。一般要求管道接入点压力不小于0.3 MPa。厂区内生活给水管网呈枝状布置。

2.1.3 烧结循环给水系统

本系统供全厂烧结循环水包括烧结工程点火器隔热板、单辊破碎机主轴、各除尘风机轴承等设备的冷却水，湿式除尘水及各车间洒水扫地等[2]。水泵站内设一组烧结循环给水泵，吸取冷水池内冷水并加压后输送至以上各用水点以满足生产需要。系统设计工作压力一般为0.6～0.8 MPa。为了解决循环水系统管道结垢严重以及微生物腐蚀的问题，水泵站内设缓蚀阻垢剂加药设备及杀菌灭藻剂加药设备，以保证循环冷却水水质。此外，为了进一步改善循环水系统水质，在循环给水管道上安装自清洗过滤器(旁滤或全滤)，过滤后的水返回至循环水池。

2.1.4 烧结循环回水系统

本系统收集烧结循环给水系统设备的冷却回水。由于烧结循环用水点较多，回水压力不平衡，因此一般回水不直接进入冷却塔，而是先进入热水池，再由上塔泵加压送至冷却塔。经冷却塔冷却后的水进入冷水池中，与补充的新水混合后循环使用。

2.1.5 热水给水系统

本系统供一次混合室、二次混合室等车间热水，其热水一般由热水泵站热水箱(蒸汽加热)供水，热水温度为80 ℃。热水泵站内设一组热水给水泵，吸取热水箱内热水，加压后输送至以上各用水点以满足生产需要。系统设计工作压力一般为0.3～0.4 MPa。热水箱补水由两部分组成，一部分为除尘含尘废水，一部分为生产新水或循环水，其加热后送至一次混合机和二次混合机混料使用。

2.1.6 室内消防给水系统

本系统供各车间室内消防给水，由循环水泵站冷水池供水。室内一次消防水量贮存在冷水池内。水泵站内设一组消防泵(2台消防主泵),消防主泵启动开关与消防主泵出水管上的压力开关连锁，控制消防主泵启动。系统设计工作压力一般为0.8～1.0 MPa。各车间室内消火栓箱内设置消防按钮，与火灾报警系统联动，实现报警。为满足初期火灾时的消防用水水量，一般在烧结主厂房最高平台设置消防水箱间，高位消防水箱有效容积不小于12 m3。消防主泵启动开关与高位消防水箱出水管上的流量开关连锁，控制消防主泵启动。由于高位消防水箱最低有效水位不能满足室内消火栓最不利点处的静水压力(不宜低于0.10 MPa)，因此一般在水箱间内设置一套消防稳压成套设备，稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求。

2.1.7 自动喷水灭火系统

本系统供高层乙、丙类的厂房自喷消防给水，由循环水泵站冷水池供水。自喷一次消防水量在冷水池内。水泵站内设一组消防泵(2台自喷消防主泵)，消防主泵启动开关与消防主泵出水管上的压力开关连锁，控制消防泵组启停。系统设计工作压力为一般在0.6～0.8 MPa。自动喷水灭火系统与室内消火栓给水系统一般合用高位消防水箱，有效容积应满足《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974)要求[3]。自喷消防主泵启动开关与高位消防水箱出水管上的流量开关连锁，控制自喷消防主泵启动。一般来说，消防水箱最低有效水位能够满足水灭火设施最不利点处的静水压力，且不小于0.10 MPa，不需另设稳压设备。

2.2 排水系统

烧结厂采取雨污分流制，排水系统包括生产排水系统、生活污水系统，雨水排水系统等。

生产废水排放至厂区生产排水系统，一般为压力排水，系统设计工作压力一般为0.2～0.5 MPa；。烧结厂生产废水的主要成分是SS(固体悬浮物)、铁粉、焦粉、硅、硫等组成，其较容易沉降，一般考虑对沉降的污泥回收利用，回用于生产。生产废水一般通过沉淀池或浓缩池等处理后可用作浊环水。

生活污水经化粪池处理后，重力自流排放至厂区生活排水系统，最终纳入市政污水管网。如烧结厂外部未规划市政污水管网，应考虑自建地埋式污水处理设置，处理后的污水进行综合利用，不外排。

雨水排水重力自流排入厂区雨水排水系统，厂区雨水排水系统根据厂区布局情况，设置为明沟或暗管。一般来说，降雨初期，雨水冲刷屋面、道路，其雨水中含有大量的污染物质，环保一般要求设置初期雨水沉淀池，用于收集降雨初期(一般可取15 min)的雨水，沉淀处理后回用或排放。

3 烧结厂给排水设计中的管道布置和选材设计要点

3.1 给水管道的布置和敷设

给水管道布置和敷设首先应考虑最佳水利条件，供水干管的布置应考虑大用水户[4]。其次，管道布置和敷设应方便检修，室外管道应尽量布置在人行道下或绿地下，南方地区可考虑总体布置综合管架，室内管道应尽量在厂房内沿墙、沿梁或沿柱直线敷设，综合办公楼等建筑的管道可考虑设置管槽、管井或在吊顶内暗设。此外，管道布置和敷设还应保证生产安全，管道布置不应妨碍生产操作，避开易燃易爆炸的原燃料等，不允许断水的工艺设备用水点，应考虑备用水源或备用管路。最后，管道布置和敷设应保证管道不被破坏，埋地管道应考虑埋设深度或加设套管，架空管道应避开吊装孔，管道必须穿建筑基础或设备基础时，应提前预留孔洞。

一般来说，生产给水管道(含室外消防给水管道)一般采用焊接钢管，焊接或法兰连接；室内消防给水管道及自喷管道采用热浸镀锌钢管，沟槽连接。室外生活给水管采用PE管，热熔连接；室内生活给水管采用PPR管，热熔连接。

3.2 排水管道的布置和敷设

按照排水方式，烧结厂排水分为重力排水和压力排水。通常，生活排水、雨排水采用重力排水，依靠管道或管渠坡度自流排水。而低于地坪的泵坑不能自流排出的依靠排污泵提升后排出。根据环保要求，排水应遵循“雨污分流、污污分流”原则分别设置排水系统。排水管道应考虑排出距离短，管道拐弯少。

一般来说，烧结厂生产排水采用焊接钢管，焊接或法兰连接；室内生活排水管采用UPVC管，承插连接；室外生活排水管采用聚乙烯双壁波纹管，密封胶圈连接；雨排水管道采用钢筋混凝土管道，承插连接。

4 结语

烧结厂用水点较为分散，且用水点较多，但单台设备用水量少，其生产用水远大于生活用水。因此，统筹考虑生产用水、生活用水、循环用水、消防用水、生产排水、生活排水、雨排水等各类给水排水的整体规划显得尤为重要。本文根据烧结实际工程进行总结陈述，但实际工程案例中存在个体差异，运营单位要求各异，且钢铁行业标准规范不断更新，因此各类给排水系统设置，应具体情况具体分析。