GardenWeb

Схемы водоснабжения промышленных предприятий

Схемы водоснабжения промышленных предприятий могут быть весьма разнообразны.

На промышленных предприятиях, как уже указывалось, чаще всего устраивают отдельные производственный и хозяйственно-противопожарный водопроводы.

Если при промышленном предприятии имеется рабочий поселок, то, как правило, одна система хозяйственно-противопожарного водоснабжения обслуживает как промышленное предприятие, так и поселок. При близком расположении двух или более предприятий друг к другу целесообразно устраивать общий хозяйственно-противопожарный водопровод, обслуживающий все предприятия с поселками.

Применяемые в подобных случаях схемы хозяйственно-противопожарного водоснабжения принципиально ничем не отличаются от рассмотренных схем для населенных пунктов. Видоизменения, вносимые в схемы в зависимости от местных условий, касаются только частностей.

В промышленных районах иногда устраивают районные системы хозяйственно-питьевого водоснабжения, обслуживающие ряд промышленных предприятий и населенных пунктов.

Устройству районных систем водоснабжения благоприятствуют особые условия нашего социалистического хозяйства, позволяющие кооперировать водоснабжение ряда предприятий на основе их взаимной выгоды. В районных системах водоснабжения вместо отдельных сооружений для каждого предприятия устраивают общие, районные, сооружения: водозаборные сооружения, насосные станции, очистные станции, водоводы и др. Это значительно уменьшает строительную стоимость сооружений и стоимость их эксплуатации. Регулирование в государственном порядке использования водных источников для районного водоснабжения обеспечивает наилучший народнохозяйственный эффект такого использования и надежное снабжение водой всех кооперированных предприятий. Примерами районных систем являются водопроводы в Донбассе, в Сталинском, Тульском и Других районах.

Промышленные предприятия, расположенные в городах, чаще всего снабжаются хозяйственно-питьевой водой из городского водопровода. В большинстве случаев хозяйственно-питьевой водопровод предприятия, получающий воду из городского водопровода, является одновременно и противопожарным. Если мощность городского водопровода не обеспечивает получение из него воды для тушения пожара в требуемом количестве и с требуемым напором, то на территории промышленного предприятия устраиваются резервуары для хранения запаса воды и насосная станция для повышения напора воды при тушении пожара.

Производственное водоснабжение устраивают обособленное для одного предприятия или для группы предприятий, расположенных поблизости.

Следует стремиться к устройству группового водоснабжения.

Принципиально схема производственного водоснабжения не отличается от рассмотренных схем хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Во многих случаях в общезаводскую систему входит ряд отдельных систем водопровода, предназначенных для обслуживания потребителей, предъявляющих разные требования в отношении напора или качества воды. Сами по себе эти отдельные системы обычно просты, но общий их комплекс может быть весьма сложным.

В качестве примера на рис. 1 приведена одна из возможных схем производственного водоснабжения. Особенностью этой схемы является наличие двух обособленных сетей — низкого давления и высокого давления. Вода низкого давления (2 ат) подается только в цехи Л и 5, а ко всем остальным цехам поступает вода высокого давления (4 ат). Общая для обеих сетей насосная станция совмещена с водозаборным сооружением, на ней установлены две группы насосов — высокого и низкого давления. На сети высокого давления имеется водонапорная башня. На сети низкого давления водонапорной башни нет, так как вода расходуется равномерно (на охлаждение производственного оборудования). В данном случае отдельные сети высокого и низкого давления приняты потому, что вода низкого давления расходуется в значительно большем количестве по сразнению с водой высокого давления. Поэтому подавать всю воду под повышенным давлением было бы экономически невыгодно, тем более, что потребители воды низкого давления (цехи Л и Б) расположены неподалеку от насосной станции I подъема и протяжение (а следовательно, и стоимость) отдельной сети низкого давления невелико.

Отработавшая в производстве вода отводится самотеком через водосточную сеть (показана пунктиром) в тот же водоем, ниже по течению. Такое водоснабжение называется прямоточным.

Имеются такие производства, в которых используемая ими вода не загрязняется. Так, например, на металлургических заводах основная масса воды расходуется на охлаждение металлургических печей (доменных, мартеновских, нагревательных прокатных) и оборудования, причем она проходит закрытые охладительные устройства. На химических и нефтеперерабатывающих заводах много воды расходуется на охлаждение жидких и газообразных продуктов производства в теплообменных аппаратах, т.е. вода также не соприкасается с охлаждаемым продуктом. На тепловых электростанциях почти вся подаваемая им вода расходуется на охлаждение пара в конденсаторах, где она протекает по трубкам небольшого диаметра, омываемым паром.

В таких случаях в целях уменьшения количества воды, получаемой из источника, часто устраивают оборотное водоснабжение, при котором отработавшая вода не сбрасывается в водоем, а вновь подается на производство для тех же целей после охлаждения ее на охлаждающих сооружениях. При этом из источника подают в систему оборотного водоснабжения только очень небольшое количество (3-5%) так называемой «свежей» воды для пополнения потерь из системы.

Схема оборотного водоснабжения показана на рис. 2. Отработавшая в цехе А нагретая вода по трубопроводу (называемому обратным) поступает самотеком к насосной станции. Насосами одной группы вода подается для охлаждения на охлаждающее сооружение (брызгальный бассейн или градирню) по напорному трубопроводу. Охлажденная вода по самотечному каналу 6 вновь поступает к насосной станции и насосами другой группы подается на производство по напорным трубопроводам.

Свежая вода обычно подается в резервуар охлаждающего сооружения (трубопровод), но она может подаваться и в другую точку оборотной системы, например, в приемную камеру, из которой забирают воду насосы.

Устройство оборотного водоснабжения вместо прямоточного обычно бывает целесообразным:
а) если площадка промышленного предприятия расположена значительно выше уровня воды в источнике; в этом случае при устройстве оборотного водоснабжения основная экономия получается в расходе электроэнергии, так как из источника нужно поднимать не всю воду, расходуемую в производстве, а только небольшую ее часть — свежую воду;
б) если промышленное предприятие находится на большом расстоянии от источника водоснабжения; в этом случае, помимо экономии электроэнергии, получается значительная экономия в строительной стоимости, так как водовод от источника водоснабжения до площадки промышленного предприятия, рассчитанный на подачу только свежей воды, имеет значительно меньший диаметр;
в) если воды в источнике не хватает для прямоточного водоснабжения даже при устройстве водохранилища; в этом случае оборотное водоснабжение является единственным решением независимо от экономических соображений.
Оборотным называют и такое водоснабжение, когда отработавшая вода охлаждается не на искусственных охлаждающих сооружениях, а в пруде (за счет поверхностного охлаждения), образуемом на реке водоподъемной плотиной (рис. г
г). В этом случае отработавшая вода поступает в пруд самотеком, а охлажденная вода подается на производство насосной станцией.

Оборотное водоснабжение может быть устроено и в том случае, когда вода в процессе производства загрязняется, но после простейшей очистки, например после отстаивания, может быть снова использована для этого же производства. Если вода, кроме того, в процессе производства нагревается, то после отстаивания она должна быть охлаждена и затем направлена на производство.

В некоторых случаях на промышленных предприятиях может быть применено последовательное водоснабжение, при котором вода, отработавшая в одном каком-либо цехе, используется последовательно в другом цехе (а иногда даже и в третьем) и только после этого сбрасывается в водосток или в канализационную сеть.

Очень часты случаи использования отработавшей воды для гидравлического транспортирования шлака и золы (для гидрозолоудаления) от энергетических установок.

При большом количестве и сосредоточенном в одном месте выпуске отработавшей воды возможно использование ее для приведения в действие турбинной установки. При благоприятных местных условиях таким путем можно получить энергетическую мощность, исчисляемую десятками и даже сотнями киловатт.

Водопроводные сети и сооружения наносят на генеральный план промышленного предприятия. При сложных системах водоснабжения, помимо такого плана, целесообразно для наглядности составлять еще балансовую схему водоснабжения. На этой схеме потоки воды изображают в виде эпюр, выполненных в каком-либо масштабе, пропорциональном количествам протекающей воды. Схема получается еще нагляднее, если эпюры потоков воды разного качества (свежей, нагретой, загрязненной и др.) изображены разным цветом или разной штриховкой.

Для примера на рис. 4 приведена балансовая схема оборотного водоснабжения завода черной металлургии. На эпюрах желательно проставлять расходы воды в л/сек или м3/час. На приведенной схеме этого не сделано, чтобы не загромождать рисунок.

Оборотное водоснабжение на предприятии. Как сберечь водные ресурсы?

Оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение на промышленных предприятиях с каждым годом становится все более востребованным. Большая часть современных предприятий является активными потребителями водных ресурсов. Чтобы сэкономить чистую воду, владельцы предприятий часто отдают предпочтение прогрессивному способу водоснабжения, подразумевающему многократное использование этого ресурса.

Воду в зависимости от характера технологического процесса очищают, а затем подогревают или охлаждают, чтобы использовать повторно. В некоторых случаях очистка не требуется, в других вода загрязняется уже после первого использования. Но уровень очистки в современных системах настолько высок, что можно использовать даже сточные воды после их предварительной биологической обработки и фильтрации.

Как работает данная система?

Комплектация системы во многом определяется типом производственного процесса. Например, для мойки (промывки) различного сырья или полуфабрикатов используется специальный промыватель — отстойник с системой фильтрации и насос, перекачивающий воду. Принцип работы такой системы показан на схеме:

Система оборотного водоснабжения на автомойке

Также система может комбинироваться с обычным водопроводом. Тогда к системе подключается оборудование, использующее как чистую, так и отработанную воду. Для загрязнённых вод устанавливается накопительная ёмкость с фильтрами (механическими, биологической очистки или обратного осмоса — в зависимости от потребностей предприятия) и насос для перекачки. При этом общая система разделена на несколько секций, включающих:

• трубопровод для транспортировки грязной воды к накопителю
• трубопровод для доставки очищенной воды к оборудованию
• трубопровод для сброса избыточных вод и собственно сток, сливающий использованную воду в канализацию (последняя замкнута с системой очистки и повторной подачи воды)

Ещё один яркий пример экономного использования водных ресурсов — это система охлаждения в промышленных холодильных агрегатах. Разогретая в конденсаторах вода откачивается насосами в градирные бассейны, где остывает, а затем вновь подаётся в конденсаторы.

На схеме, изображенной ниже, наглядно показан принцип работы системы оборотного водоснабжения на гальваническом производстве:

Схема оборотного водоснабжения на гальваническом производстве

Любая оборотная система достаточно габаритная конструкция, включающая в себя несколько типов трубопроводов, насосов, фильтров, блоков автоматического управления и другого необходимого для работы оборудования.

На каких предприятиях целесообразно внедрение системы оборотного водоснабжения?

Внедрение в производственный процесс системы водоснабжения, основанной на оборотном принципе (на рециркуляции) сокращает потребности в чистой воде примерно в десять раз.

Оборотное водоснабжение на предприятие

Оборотные системы устанавливаются:

• На предприятиях энергетической отрасли — атомных и тепловых электростанциях. Охлаждённая вода, поступившая в виде пара от конденсаторов турбин, используется для снижения температуры подшипников вспомогательных механизмов, а также охлаждения масла генераторов и турбин. Кроме того, часть технической воды служит в качестве добавочной жидкости при организации основного рабочего цикла (восполняет потери)
• На металлургических заводах система применяется при газоочистке. Использованная вода здесь имеет высокую температуру и множество примесей. После отстаивания, охлаждения и фильтрации она вновь поступает в системы газоочистки
• На машиностроительных предприятиях оборотные воды позволяют сократить расход чистой воды при гальванической обработке металла на 90-95%. Вода используется повторно при промывке деталей и в изготовлении электролитных растворов
• На предприятиях химической, целлюлозно-бумажной и горнопромышленной отрасли — переработанная вода применяется, в том числе, для охлаждения рабочих механизмов
• На нефтеперерабатывающих заводах. По статистике на современных предприятиях этого типа до 98% воды используется повторно, то есть, находится в рециркуляции или обороте
• В пищевой промышленности оборотные системы применяются для промывки полуфабрикатов и организации охладительных систем. Отработанная охлаждённая вода используется не только в холодильных установках, но и в производстве молочной продукции, газированных напитков, пива и вина
• На автомобильных мойках. Такая система оборудуется целым комплексом очистных сооружений, включающим уловители нефтепродуктов, биокаогуляторы, отстойники, фильтры доочистки. Для отсеивания крупного мусора применяются турбофильтры, где при вращении водяного потока увеличивается скорость осаждения песка и других крупных частиц. К системе подключается насосная станция и моечные аппараты

Внедрение такой современной системы водоснабжения начинается с анализа технологии производства и экологического аудита, позволяющего выявить возможные источники заражения окружающей среды и минимизировать потребление водного ресурса.

Затем создаётся проект, включающий не только установку оборотной системы водоснабжения, но и организацию малоотходного или безотходного производственного процесса.

Для всех процессов, подразумевающих высокий уровень расхода водного ресурса, необходимо установить научно обоснованные нормы потребления и требования к качеству оборотной воды. При этом сточные воды разделяются по типу загрязняющих веществ (для каждого потока может требоваться отдельная установка фильтрационной системы).

Необходимое оборудование подбирается в зависимости от типа производственного процесса. Например, система для автомойки будет включать:

• накопительную ёмкость с датчиком уровня жидкости
• насос для подачи сточных вод
• двухсекционный реактор с насосом-дозатором и компрессором для смешивания воды с коагулянтом (раствором сульфата алюминия)
• флотатор с мембраной для фильтрации (для извлечения ПАВ и нефтепродуктов)
• сборник шлама
• ещё одну накопительную ёмкость с фильтром грубой очистки и насосом для транспортировки жидкости
• бак для полностью очищенной воды

Стоимость внедрения целиком зависит от предприятия — особенностей производственных процессов и их объёма.

Что даёт оборотное водоснабжение, установка системы

Оборотное водоснабжение наиболее выгодно при значительной удалённости предприятия от естественных водоёмов или размещении его на возвышении (при таких особенностях рельефа для закачки воды требуются мощные насосы, повышающие расход электроэнергии). Также экономически обоснована установка оборотной системы при небольшой вместимости естественного водоёма, расположенного поблизости.