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.
Схемы противопожарного водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий
В основу расчета гидравлического комплекса сооружений должны быть положены данные о вероятном росте и вероятном режиме водопотребления в течение суток, года, а также всего расчетного периода. Фактические размеры и режим водопотребления всегда будут отличаться от запланированных. Поэтому система водоснабжения должна быть запроектирована столь гибкой, чтобы режим ее работы можно было легко корректировать в процессе эксплуатации.
В зависимости от местных природных условий, характера потребления воды и экономических соображений применяют различные схемы водоснабжения. Выбор схемы водопровода определяется мощностью источника водоснабжения, качеством воды в нем, расстоянием от водоисточника до снабжаемого водой объекта и категории водопотребителей, предъявляющих разнообразные требования к качеству и количеству потребляемой воды [1–3, 8, 10–12, 14, 21, 22, 30, 35, 36, 43, 44].
В качестве источников водоснабжения могут быть использованы воды поверхностные (реки, озера) и подземные.
При оценке поверхностного водоисточника для целей водоснабжения следует учитывать:
– расходный режим и водохозяйственный баланс по источнику с прогнозом на 15–20 лет;
– требования к качеству воды, предъявляемые потребителями и требованиями ТНПА;
– качественные и количественные характеристики водной растительности, перемещение донных отложений, устойчивость берегов;
– осенне-зимний режим источника и характер льдошуговых явлений в нем;
– температуру воды по месяцам года и развитие фитопланктона на различной глубине;
– характерные особенности весеннего вскрытия источника и половодья;
– требования органов государственного санитарного надзора, государственного управления по природным ресурсам, рыбоохраны, водного транспорта;
– возможность организации зон санитарной охраны водозаборов для систем питьевого водоснабжения.
При оценке подземных водоисточников необходимо учитывать:
– запасы и условия питания подземных вод, а также возможное их нарушение в результате изменения природных условий, устройства водохранилищ или дренажа, искусственной откачки воды и т. п.;
– качество и температуру подземных вод;
– возможность увеличения запасов до расчетной потребности путем искусственного пополнения;
– влияние отбора подземных вод проектируемым водозабором на экологическое состояние природных комплексов на прилегающей к водозабору местности;
– данные об инженерно-геологических условиях участка размещения водозабора и отдельных его сооружений, характеризующие физико-механические и водные свойства грунтов, агрессивность среды, в которой будут находиться сооружения при эксплуатации;
– наличие в районе размещения проектируемого водозабора особых инженерно-геологических условий (просадочность, набухаемость, пучение грунтов, подтопление, подработка территории);
– результаты обследования технического состояния и режимов работы действующего водозабора при его реконструкции.
Источники водоснабжения должны отвечать следующим требованиям:
– обеспечивать отбор необходимого количества воды с учетом роста водопотребления на перспективу и появления новых потребителей;
– обеспечивать бесперебойное снабжение водой потребителей;
– иметь воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам одного из потребителей, предъявляющего наиболее высокие требования к качеству воды, или позволяет достичь его путем экономически оправданных затрат на очистку;
– обладать объемами, позволяющими производить забор воды из него без значимого нарушения сложившегося экологического равновесия системы;
– обеспечить возможность подачи воды потребителю с наименьшими затратами средств.
По схеме с использованием поверхностных водоисточников (рисунок 2.2) вода поступает в водозаборные сооружения (водоприемники), из которых насосной станцией I подъема подается на станцию водоподготовки (очистные сооружения). Чистая вода поступает в резервуары чистой воды, из которых насосной станцией II подъема подается по водоводам в напорно-регулирующее сооружение (подземный и наземный резервуар, водонапорная башня или гидропневматические установки). Далее вода поступает по магистральным и распределительным линиям водопроводной сети к вводам в здания и потребителям.
1 – источник водоснабжения; 2 – водозаборное сооружений;
3 – насосная станции первого подъема (НС-I); 4 – очистные сооружения;
5 – резервуар чистой воды (РЧВ); 6 – насосная станция второго подъема (НС-II); 7 – напорно-регулирующее сооружение (водонапорная башня);
8 – распределительная сеть; 9 – самотечные водоводы; 10 – напорные водоводы; 11 – всасывающие водоводы
Рисунок 2.2 – Схема водоснабжения из поверхностных источников
Подземные воды обладают по санитарным показателям рядом преимуществ по сравнению с поверхностными водами При использовании схемы с использованием подземных водоисточников (рисунок 2.3) обычно обходятся без очистных сооружений. Вода подается непосредственно в резервуары чистой воды от водозаборов и далее по схеме.
1 – артезианская скважина, 2 – резервуар чистой воды, 3 – НС-II,
4 –водонапорная башня, 5 – водопроводная сеть
Рисунок 2.3 – Схема водоснабжения из подземных источников
Для противопожарного водоснабжения качество воды не имеет существенного значения. В этом случае выбор источника водоснабжения и возможная обработка воды зависит от того, с каким водопроводом (хозяйственно-питьевым или производственным) объединен противопожарный водопровод. Однако желательно, чтобы вода была свободной от механических примесей, в присутствии которых быстро изнашиваются насосы, соединительные полугайки и стволы. Также вода должна содержать как можно меньше солей, кислот и газов, так их присутствие в воде вызывает коррозию водопровода и пожарных насосно-рукавных систем.
При выборе схемы водоснабжения небольших населенных пунктов рекомендуется пользоваться схемами с различным комплексом сооружений:
–насосная станция первого подъема, водонапорная башня, пожаротушение непосредственно из искусственных или естественных водоемов;
–насосная станция первого подъема, водонапорная башня, пожаротушение через гидранты;
– насосная станцияпервого подъема, резервуары чистой воды, насосная станция второго подъема, водонапорная башня, пожаротушение через гидранты с возможным использованием пожарных водоемов (для удаленных объектов);
–насосная станцияпервого подъема, резервуары чистой воды, насосная станция второго подъема, пожаротушение через гидранты.
Технико-экономическое сравнение систем с водонапорной башней и без нее производится чаще всего для населенных пунктов с потребностью в воде до 6-8 тыс. м 3 /сут. При большей производительности и невозможности устройства напорных наземных резервуаров экономически целесообразно устройство безбашенных систем.
Часто рассматривают целесообразность поэтапного развития системы водоснабжения в зависимости от темпов строительства населенного пункта с поочередным объединением осуществленных этапов в общую схему водопровода. Например, поэтапное развитие системы водоснабжения сиспользованием подземных водоисточников в три очереди:
–1 очередь (рисунок 2.4, а): схема водоснабжения с одним подъемом воды и пожаротушением из водоемов, с водонапорной башней, в баке которой хранится регулирующий и неприкосновенный противопожарный запасы воды;
1 – скважина; 2 –водоводы; 3 –водонапорная башня; 4 –распредели- тельная сеть; 5 –пожарный водоём; 6 –резервуар чистой воды;
7 –насосная станция второго подъёма; 8 –пьезометрические линии напоров воды
Рисунок 2.4 – Очередность строительства водопровода с использованием подземных водоисточников
–II очередь (рисунок 2.4, б): мощность водопровода развивается за счет строительства дополнительных скважин, резервуара чистой воды с регулирующим и противопожарным запасом воды, насосной станции второго подъема с переходом на пожаротушение через пожарные гидранты;
–Ill очередь (рисунок 2.4, в): завершается строительство водопровода путем расширения водозабора, строительства второго резервуара, замены и дополнительной установки насосных агрегатов второго подъема или второго блока насосной станции второго подъема.
Выбор схемы водоснабжения промышленных предприятий зависит от возможности забора воды из собственных источников или из городской сети.
Существуют три схемы водоснабжения промышленных предприятий при использовании в качестве источника городскую сеть (рисунок 2.8).
Если свободный напор в сети внутри предприятия должен быть выше, чем в прилегающих к предприятию линиях водопроводной сети города, то устраивают местные повысительные насосные станции (рисунок 2.5, а). Они могут забирать воду непосредственно из магистральных линий или из дополнительных резервуаров, обеспечивающих хранение противопожарного запаса и более равномерное потребление воды из городского водопровода (рисунок 2.5, б, в). При этом целесообразно иметь собственные напорно-регулирующие сооружения, которые поддерживают требуемый напор в сети и обеспечивают соблюдение графика расходования воды предприятием. Если в городской сети гарантированный напор больше требуемого свободного напора для хозяйственно-питьевых нужд предприятия, но меньше, чем для пожаротушения устраивается схема с запасным резервуаром.
Рисунок 2.5 – Схемы водоснабжения предприятия при заборе воды из городской сети
Если забор воды производится из собственного водоисточника, комплекс сооружений такой же, как и для населенного пункта, с учетом вида водоисточника (поверхностный или подземный) и требований по качеству воды. Схемы производственного (или объединенного с противопожарным) водопровода промышленных предприятий зависят от характера производства, мощности и расположения водоисточника [4, 15, 17–19, 30, 33–35, 53] и бывают: прямоточные, оборотные, последовательные и комбинированные.
По схеме прямоточного водоснабжения (рисунок 2.6) вода для производственных целей подается из водоисточника насосной станцией по водопроводной сети в цеха. Отсюда отработанная вода по канализационной сети поступает в тот же водоем после обработки на очистных сооружений. Если для производственных нужд необходимо подавать воду под различным давлением, на насосной станции устанавливают несколько насосов, питающих обособленные сети. Для хозяйственно-питьевых нужд предприятия вода после очистки подается в самостоятельную сеть.
По схеме последовательноговодоснабжения (рисунок 2.7) вода, использованная одним потребителем, может применяться вторым, а иногда и третим технологическим циклом промышленного предприятия. После чего она сбрасывается в канализационную сеть для обработки в очистных сооружениях.
 |  |
| 1 – водозабор и насосная станция; 2 – водопровод; 3 – промышленное предприятие; 4 – очистные сооружения; 5 – канализация Рисунок 2.6 – Схема прямоточного водоснабжения | 1 – водозабор и насосная станция; 2 – водопровод; 3 – производство; 4 – очистные сооружения; 5 – канализация Рисунок 2.7 – Схема последовательного водоснабжения |
При оборотном водоснабжении (рисунок 2.8) использованная в технологическом процессе вода не сбрасывается в водоисточник, как при прямоточном водоснабжении, а вновь подается из отстойников потребителям после соответствующей обработки. Для пополнения потерь воды (3-5% — испарения, утечка) воду добавляют из водоисточника.
 |
| А – агрегат; НС – насосная станция; ОС – очистные сооружения; ОХЛ – охладители; СТ – самотечные трубопроводы; НТ – напорные трубопроводы; СВ – трубопровод «свежей» воды Рисунок 2.8– Схема оборотного водоснабжения |
На одном предприятии может быть несколько схем, обслуживающих разные цеха. В этом случае используют комбинированную систему.
Вода из городской сети непосредственно подается в сеть водопровода внутри предприятия в том случае, когда существующее давление позволяет обеспечить предприятие в соответствии с его графиком водопотребления. Для обеспечения большей надежности водоснабжения предприятия необходимо устраивать не менее двух вводов от различных магистральных линий водопроводной сети.
