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.

Промышленное водоснабжение предприятий

Подробно рассмотрено промышленное водоснабжение, его виды и особенности. Перечислены и описаны три схемы водоснабжения промышленных предприятий: прямоточная, последовательная и оборотная. Рассмотрен принцип действия и особенности каждой схемы.

Ни одно предприятие не может функционировать без подачи воды. Мероприятия по обеспечению водой технологических процессов, охлаждающих систем оборудования и печей, паровых котлов, а также хозяйственных и питьевых нужд (этот вариант предусматривает использование воды, соответствующей ГОСТу 2874-54) промышленного предприятия в системе образуют промышленное водоснабжение. Характер технологических процессов, для которых предназначена вода, определяет способ предварительной ее обработки в системе промышленного водоснабжения. (См. также: Прокладка наружных сетей водоснабжения)

Рисунок 1: Промышленное водоснабжение

Способы могут быть различными: умягчение воды, снижение концентрации солей, удаление из ее состава сероводорода и железа и прочие. Применяемая система промышленного водоснабжения может быть прямоточной (предусматривающей сброс отработанной воды после очистки в водоем) или оборотной (предусматривающей повторное использование очищенной воды для нужд производства, восполняя свежей водой только объемы потерь). Промышленное водоснабжение подразумевает сравнительно равномерное потребление воды определенного качества в течение всего года.

Источники воды для предприятий

Реки, озера, водохранилища – все эти открытые источники воды используются в промышленном водоснабжении предприятий в первую очередь, использование же подземных вод наблюдается значительно реже. Это обусловлено ограниченным количеством водоносных горизонтов с уровнем водоотдачи, способным дать полное обеспечение водных потребностей крупного предприятия, а также распространенным использованием вод из подземных источников для хозяйственно-питьевых потребностей населения и предприятий промышленности.

Рисунок 2: Водохранилище

Особенности и сложности систем водоснабжения предприятий

Современное промышленное водоснабжение главной задачей ставит увеличение объемов повторно используемой воды на предприятиях всех отраслей промышленности. Промышленное водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов в основном оборотного типа, свежая вода подается в систему лишь для восполнения потерь, а также для ограниченного количества потребителей. (См. также: Схема водоснабжения частного дома)

Важно! Из-за сложности системы водоснабжения предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, а также по причине содержания в отработанной воде остаточных нефтепродуктов возникает необходимость замены водного охлаждающего оборудования на аналоги воздушного типа.

Рисунок 3: Сбросы отработанной воды из предприятия

Специфика некоторых предприятий обуславливает снабжение водой, качество которой выше качества питьевой. В летний сезон наблюдается повышение коммунального водопотребления. Качество питьевой воды определяют санитарные нормы. Для достижения необходимого уровня качества вода из поверхностных водоемов и рек подвергается специальной очистке. Помимо отработанной производственной воды после очистки, водоснабжение промышленных предприятий может быть осуществлено за счет надлежащим образом очищенных городских стоков. Источниками воды для промышленного водоснабжения служат в основном реки, подземные воды используются в значительно меньших объемах.

Виды схем водоснабжения промышленных предприятий

Схемы водоснабжения промышленных предприятий могут быть:

Прямоточная схема водоснабжения

Схемой водоснабжения прямоточного типа предусмотрена подача воды к потребителю, ее использование, очистка (при необходимости) и последующий сброс в водоем. (См. также: Схема водоснабжения квартиры)

Совет! Такую схему можно применять в случае наличия вблизи от объекта (на расстоянии до 3 км) мощного источника воды, а также при условии, что высота над уровнем воды самого предприятия (расположение его площадки) небольшая (до 20 м).

Рисунок 4: Прямоточная система водоснабжения

Последовательная схема водоснабжения

Подача воды для производственных нужд по схеме последовательного водоснабжения происходит последовательно в несколько цехов предприятия. Объем подаваемой из источника воды, по сравнению с промышленным водоснабжением прямоточного типа, значительно уменьшен. Это вызвано особенностями этой схемы водоснабжения.

Рисунок 5: Последовательная схема водоснабжения

Оборотная схема водоснабжения

Система оборотного водоснабжения приобретает решающее значение в промышленном водоснабжении. Избыток тепла воды, использованной в теплообменных аппаратах, устраняется в градирне, брызгальном бассейне или другом аналогичном устройстве, после чего вода подается снова в цикл циркуляционными насосами. При этом происходит многократное и последовательное физико-химическое воздействие на воду: изменение ее температуры, аэрация, испарение, загрязнение. (См. также: Договор водоснабжения и водотведения)

Рисунок 6: Оборотная схема водоснабжения

Это приводит к частичным потерям объема оборотной воды путем капельного выделения и испарения в атмосферу. Частичное испарение, в свою очередь, провоцирует рост минерализации воды. При этом нередко наблюдается нарушение стабильности: повышение коррозионной активности воды либо увеличение отложений минеральных солей. Это приводит к постепенному накоплению в воде пыли и продуктов коррозии. Поэтому, подача в систему свежей воды, важна, как для восполнения потерь, так и для восстановления ее качества.

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий использует повторно воду, нагретую в охладительных системах производства и затем охлажденную на специальном оборудовании. При необходимости производится не только охлаждение, но и очищение оборотной воды. Такое количество физико-химических воздействий на воду не может обойтись без частичных потерь ее объема. Эти потери составляют 3-5% от всего объема используемой в оборотной системе воды, и восполняются путем подачи свежей воды из водного источника в бассейн с отработанной охлажденной водой.

Рисунок 7: Схемы промышленного водоснабжения

а) – оборотного типа; б) – прямоточного типа; 1 — водоприемник, насосная станция 1-го подъема воды; 2 — водовод; 3 — сборный колодец; 4 – циркуляционные насосы; 5 — внутренний водовод предприятия; 6 – помещение с охлаждающим оборудованием; 7 – трубопровод сброса; 8 – охладитель отработанной воды; 9 — водонапорная башня; 10 — очистные сооружения для стоков. (См. также: Закон о водоснабжении и водоотведении)

Применение схем водоснабжения

Применение оборотной системы оптимально, если мощность источника водоснабжения ограничена. Экономический эффект от такой схемы достигается также и при источнике достаточной мощности, но который значительно удален от объекта (от 4-5 км), либо промышленная площадка расположена значительно выше уровня воды в источнике (от 25 м).

Обустройство оборотной системы водоснабжения значительно снижает объем сбрасываемых в водоем промышленных стоков и, как следствие, снижает уровень его загрязненности.

Применение комбинированных схем, которое практикуется передовыми предприятиями, — прямоточно-последовательной, оборотной последовательной, оборотной – позволяет полностью устранить необходимость сброса в водоем загрязняющих стоков. Кроме того, такие схемы позволяют без лишних расходов обеспечить противопожарное водоснабжение промышленных предприятий. Большие предприятия имеют отдельную противопожарную систему водоснабжения, в отличие от жилых домов, где система подачи воды отвечает сразу за все.

Рисунок 8: Система противопожарного водоснабжения на предприятии

В системах оборотного водоснабжения вода охлаждается в предназначенных для этого гидротехнических сооружениях, в основном градирнях, прудах-охладителях и брызгальных бассейнах.

В брызгальном бассейне вода разбивается на мелкие частицы, и охлаждается в потоке воздуха. Основная часть бассейна состоит из вытянутого прямоугольного водонепроницаемого котлована, который перпендикулярно расположен относительно господствующего направления ветра, и системы труб с насадками-брызгалками над ним.