Тема 5. Схемы и состав основных сооружений системы производственного водоснабжения.
По характеру использования воды имеются следующие системы производственного водоснабжения:
прямоточная;
последовательная;
оборотная;
смешанная, включающая прямоточное и последовательное или оборотное использование воды.
5.1. Система прямоточного водоснабжения
При прямоточном водоснабжении (рис.5.1.) воду забирают из источника, используют в технологическом процессе и после очистки и охлаждения «условно чистой» возвращают в источник. Такие схемы возможны только при очень больших источниках водоснабжения или когда завод расположен на берегу большого водохранилища.
В тех случаях, когда завод размещен вблизи водохранилища, созданного в результате зарегулирования стока реки, целесообразно применять схему, при которой водная поверхность пруда является охладителем для условно чистых отработанных вод.
По устройству эта схема наиболее простая. Потери воды в системе компенсируются естественным стоком реки, на которой расположено водохранилище.
Прямоточные схемы водоснабжения промпредприятий (даже при наличии эффективно работающих очистных сооружений) теперь не используются вследствие возможного загрязнения природных источников водоснабжения и больших расходов воды в технологиях.
Прямоточное водоснабжение менее надежно, чем оборотное, так как зависит от работы береговой насосной станции и водоводов свежей воды. Для повышения надежности необходимо создавать напорные резервуары с достаточным запасом воды и резервные водоводы, что значительно повышает стоимость системы.
В
озможны
перебои в работе насосной системы из-за
наличия донного льда в речной воде.
Чтобы этого не допускать, в приемные
камеры предусматривается сброс
отработавшей теплой воды.
В этой схеме обычно создаются две береговые насосные станции, каждая примерно на 70% требуемого расхода воды.
Достоинства – минимальная площадь, простота в эксплуатации, высокое качество воды, так как вода подается непосредственно из источника.
Особенно целесообразно использование этой схемы при повышенных требованиях к температуре воды.
5.2. Система последовательного водоснабжения
При последовательном водоснабжении (рис.5.2.) вода, использованная в каком-либо одном производственном процессе или агрегате, передается для повторного использования в других процесса или агрегатах.
Эта схема целесообразна при небольших расстояниях между цехами сбрасывающими и цехами, использующими отработанную воду. В этом случае вода может поступать к следующему потребителю как после очистки и охлаждения, так и без них, что определяется технологией производства.
Возможны следующие случаи использования воды:
В
ода
в первом цехе не загрязняется, но
нагревается, а второй цех по техническим
условиям может использовать воду с
повышенной температурой.
На металлургическом заводе такие случаи возможны, когда имеются теплоэлектроцентрали и цехи, расходующие воду для охлаждения с помощью системы замкнутых холодильников (доменные, мартеновские печи).
Вода в первом цеха загрязняется, а второй цех не предъявляет особых требований к качеству воды. Например, вода, прошедшая прокатные станы, может быть подана на гидротранспорт окалины или на грануляцию шлака.
На металлургическом заводе с полным циклом энергохозяйство расходует около 50% всей воды, требуемой заводу, и так как энергохозяйство предъявляет требования к температуре воды, целесообразно последовательно использовать воду в следующем порядке:
первым звеном должны быть конденсаторы турбин ТЭЦ-ПВС, кислородных и компрессорных станций и других потребителей, отработанная вода которых относится к категории условно чистых;
вторым звеном могут быть металлургические печи, отработанная вода которых также относится к категории условно чистых, но имеет более высокую температуру;
последним звеном могут быть потребители, не предъявляющие требований к температуре и качеству воды (гидрозолоудаление, грануляция шлака, транспортировка шламов).
При схеме с последовательным использованием воды расход свежей воды сокращается примерно в 2 раза при том, что безвозвратные потери воды сохраняются на том же уровне, что и при прямоточной схеме.
По надежности и по простоте эксплуатации близка к прямоточной. Водоснабжение первых цехов зависит от работы насосной станции 1-го подъема и водоводов свежей воды, а вторых цехов – от надежности снабжения всех цехов, но и от надежности работы насосной станции 2-го подъема.
Повышается надежность водоснабжения вторых цехов за счет устройства
приемного резервуара при насосной станции 2-го подъема. Его размер должен позволить надежно работать в случае перебоев в работе береговой насосной станции. Этот резервуар может быть запасным и для первых цехов, но необходима коммуникация между насосными станциями. По качеству воды цехи, дающие отработанную воду для использования, и цехи, использующие эту воду, находятся в равных условиях с вариантом прямоточного водоснабжения. Качество воды для вторых цехов несколько хуже, но соответствует требованиям технологии. Площадь за счет насосной станции 2-го подъема возрастает незначительно.
Схема оборотного водоснабжения.
При оборотной схеме водоснабжения (рис.5.3.) все потребители снабжаются водой по замкнутому циклу. Эта схема экологически наиболее безвредна и безопасна. При ней источник водоснабжения должен обладать лишь мощностью, достаточной для покрытия безвозвратных потерь воды в оборотных циклах. Применяется, когда расстояние между источником водоснабжения и заводом превышает 1 км и разница в отметках между средним уровнем площадки завода и среднегодовым уровнем источника водоснабжения превышает 20 метров.
При этой схеме безвозвратные потери (испарение, унос, утечки) самые большие (3-5%) и примерно равны количеству воды, забираемой из источника водоснабжения.
Устройство и эксплуатация оборотной системы более сложны из-за наличия многих дополнительных сооружений. Площадь, занимаемая этой схемой, много больше, чем у остальных. Развитые коммуникации и резервуары (отстойники для очистки от механических примесей) создают условия для большой утечки воды из системы водоснабжения.
Температура воды при оборотном водоснабжении, как правило, выше, чем, при прямоточном, что создает дополнительные трудности при использовании этой воды в энергоустановках.
В
оборотной системе водоснабжения
необходим постоянный контроль за солевым
составом циркулирующей в системе воды
и его регулирование.
Самая надежная, так как создаются замкнутые циклы с запасами воды, являющимися резервом при перебоях с подачей воды от береговой насосной станции.
Возможно соединение блокирующими водоводами нескольких оборотных циклов и подача воды потребителям от насосной одного из циклов.
По простоте устройства и эксплуатации уступает остальным схемам, так как появляются дополнительные насосные, отстойники, градирни, трубопроводы. Площадь, занимаемая сооружениями оборотной системы, наибольшая. Положение усугубляется еще тем, что необходимо обеспечение разрывов между водоохлаждающими сооружениями и цехами и между железными и шоссейными дорогами. Эти разрывы необходимы, так как в зимнее время интенсивное испарение с водных поверхностей ведет к обледенению прилегающих сооружений и дорог.
В настоящее время мероприятия по экономии водных ресурсов, увеличению производительности и эффективности установок для очистки оборотных и сточных вод, сокращению количества стоков приобрели первостепенное значение.
Доля воды, используемой в обороте, на заводах черной металлургии в Японии и Германии превысила 90%, а на некоторых заводах составляет 97%.
Доля оборотной и повторно используемой воды на лучших металлургических предприятиях Украины превысила 85%(Донецкий, Макеевский металлургические, Новомосковский трубный).
В оборотных системах свежая подпиточная вода добавляется для восполнения потерь на испарение, рассеивание и продувку. Сведение потерь к минимуму – один из основных способов уменьшения потребления свежей воды.
На заводе фирмы «Хешхютенверке» в Дортмунде, Германия, потребление свежей воды снижено до 3-х м3/тонну стали, а сброс составляет 1.5 м3/тонну стали.
У нас потребление свежей воды на уровне 4-10 м3/тонну стали(общее потребление 300 м3/тонну стали), сброс – 0.7-10 м3/тонну стали.