Молодежникова Л.И. Технологические энергоносители промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

др. Требования к количеству и качеству воды для производственных це-

лей определяются характером технологии.

Поэтому исключительно важное значение для многих отраслей

промышленности имеет соблюдение требований относительно допус-

тимого содержания в используемой воде разных примесей. Отдельные

производства предъявляют особые требования к свободным напорам на

вводах, что обусловлено типом используемого в технологии оборудова

ния, высотой производственных зданий и др.

Большое значение имеет обеспечение достаточной надежности

систем производственного водоснабжения. Ряд предприятий не допус-

кает не только перерыва, но даже незначительного снижения подачи во-

ды в связи с изменением давления или производительности.

3. Системы производственного водоснабжения

Системы производственного водоснабжения представляют собой

комплекс взаимосвязанных сооружений, предназначенных для обеспе-

чения объекта водоснабжения водой (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Принципиальная схема водоснабжения промышленного предприятия:

1 – природный источник водоснабжения; 2 – заборное устройство; 3 – насос-

ная станция; 4 – водовод свежей (подпиточной) воды; 5 – насосная оборотной воды;

6 – напорный водовод оборотной воды; 7 – промышленное предприятие; 8 – возврат

продуктов в основную, технологию ила переработку (обезвреживание и получение

побочного технологического продукта); 9 – сборник продуктов, загрязняющих обо-

ротную воду; 10 – общезаводские очистные устройства; 11 – водоохлаждающие

устройства

Здесь обращает внимание отсутствие сброса технической воды в

источник водоснабжения 1, так как использование последнего для сбро-

са может допускаться в исключительных случаях, удовлетворяющих

специальным требованиям и условиям, предъявляемым законодательст-

вом РФ и союзных республик и с разрешения государственного сани-

тарного надзора.

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству воды,

предназначенной потребителям каждой из категорий, а также мощности

промышленного предприятия применяют ту или иную систему водо-

снабжения. В городах обычно устраивают единый хозяйственно-

противопожарный водопровод

, к которому присоединяются предпри-

ятия, для технологий которых требуется вода питьевого качества (пред-

приятия пищевой промышленности и др.). Для крупных промышленных

предприятий, расположенных в городской черте, устраивают самостоя-

тельные, отдельные от городских производственные водопроводы. При

этом всегда нужно иметь в виду, что единую систему подачи воды на

производственные и хозяйственные

нужды сооружают в случаях, когда

к качеству технической воды предъявляют те же требования, что и к

питьевой. Вопросы такого объединения решаются на основе технико-

экономического обоснования.

3.1 Источники водоснабжения

При проектировании систем водоснабжения прежде всего опреде-

ляется количество требуемой воды (по укрупненным показателям) и

осуществляется выбор источника водоснабжения в соответствии

с каче-

ством воды. При этом источник должен обеспечить не только опреде-

ленное качество воды, но и необходимый ее запас.

Источник водоснабжения рассматривается с учетом климатических

условий, времен года, с учетом колебаний потребления воды. Выбор ис-

точника осуществляется на основе технико-экономических показателей.

Предварительно составляется техническое задание, в котором обосно-

вываются

основные варианты водоснабжения. После этого выполняется

технико-экономическое сравнение предложенных вариантов, затем вы-

полняется рабочий проект выбранного варианта с разработкой расчетов,

рабочих чертежей, деталировки.

Все основные источники водоснабжения делятся на два вида:

1. поверхностные – вода забирается из открытых водоемов;

2. подземные (артезианские воды) – воды, выходящие на по-

верхность из артезианских

скважин, родников и ключей, а также

просачиваются через верхние водоносные слои почвы.

В зависимости от источника водоснабжения выбирается конкрет-

ный состав водопроводных сооружений. Например, для забора воды из

реки требуются следующие водопроводные сооружения: водозаборное

устройство и береговой колодец (иногда они соединены), насосная

станция первого подъема, фильтрующее устройство, отстойник с коагу-

ляцией, резервуар чистой воды, насосная станция второго подъема, во-

донапорная башня или напорный

регулирующий резервуар. Если водо-

провод хозяйственно-питьевого назначения, то проводится также обез-

зараживание воды (хлорирование). А, например, при заборе воды из

подземного источника водопроводное устройство может состоять из ар-

тезианской скважины, резервуара чистой воды, насосной станции вто-

рого подъема и кольцевой водопроводной сети.

Рис. 3.2. Источники водоснабжения: а) поверхностные, б) подземные.

1 – водоприемник, 2 – береговой колодец, 3 – насосная станция первого подъ-

ема, 4 – фильтры, 5 – отстойники с коагуляцией, 6 – резервуары чистой воды, 7 –

насосная станция второго подъема, 8 – водонапорная башня, 9 – потребители воды,

10 – артезианские скважины, 11 – закольцованная водопроводная сеть

Для забора воды из источников водоснабжения используют раз-

личные водоприемные сооружения.

3.2 Водоприемные сооружения

Для забора воды с поверхностных источников используют:

1. береговые водоприемные сооружения – колодцы – использу-

ются при относительно крутых склонах и при наличии у берега доста-

точной глубины водоема. Водозабор осуществляется через специальные

окна, расположенные в лобовой стенке

сооружения и закрыты сетками

для предотвращения попадания крупных примесей. Колодец разделен

на два отделения сеткой: первое – приемное отделение, второе – всасы-

вающее.

Рис. 3.3. Тип берегового водоприемника, совмещенного с насосной станцией:

1 – водоприемное отделение, 2 – насосное отделение, 3 – плоские сетки, 4 –

горизонтальный центробежный насос, 5 – вертикальный центробежный насос

Береговые колодцы сооружают чаще из бетона и к нему пристраи-

вают насосную станцию под общей крышей. Решетки, перекрывающие

входные окна, делают металлическими, из стержней довольно большого

сечения. Сетки, которые делят колодец на два отделения, бывают пло-

ские и вращающиеся. Скорость прохождения воды через отверстия се-

ток принимают 0,2–0,4 м/с.

русловые водоприемники – применяют при относительно по-

логом береге, когда требуемая для забора воды глубина находится на

большом расстоянии от берега. При этих условиях сезонные колебания

уровня воды сказывается на работе насосной станции.

В отличие от береговых русловые водозаборы имеют специальное

устройство для забора воды в русле, которые бывают трех типов:



постоянно затопленные;

 затопленные высоким уровнем воды;

 незатопленные.

Рис. 3.4. Тип водоприемника с самотечными линиями:

а) без окон в береговом колодце, б) с окнами

Русловый водоприемник представляет собой специальный оголо-

вок (бетонный или металлический), в котором предусмотрены окна для

забора воды и вмонтированы трубы (не менее двух). Русловый водопри-

емник массивен, его, как правило, разворачивают по течению реки, что-

бы вода обтекала, а не ударяла в окна. По водоводам вода поступает в

береговой колодец.

ковшевые водоприемники – представляют собой участок реки,

отделенный от общего русла. В нем осуществляют скол льда. Применя-

ется на судоходной реке, сильно загруженной.

Рис. 3.5. Схемы ковшовых водоприемников: а) со входом воды против тече-

ния, б) со входом воды по течению, в) с двумя входами.

1 – водоразборное сооружение, 2 – дамба

Ковши могут иметь верховой или низовой вход по течению реки.

Режим работы ковша рассчитывается на сезонные колебания воды.

Скорость воды в ковше принимается от скорости движения воды в реке,

равной примерно 0,05 м/с.

Для забора воды из подземных источников используют:

1. трубчатые колодцы (для артезианских вод) – работают по типу

буровых скважин.

Фильтры, через которые вода поступает по центральной трубе,

имеют разнообразные конструкции: дырчатые, щелевые, стержневые

или каркасные. Основная характеристика – скважность фильтра – это

отношение общей площади отверстий к общей боковой площади фильт-

ра.

Характеристикой скважины является дебет – количество воды,

приходящееся на единицу изменения уровня воды.

В тех случаях, когда нет концентрированного запаса воды

, приме-

няют горизонтальные или лучевые водосборы.

Рис. 3.6 Схема трубчатого колодца

2. устройства для каптажа ключей – сооружается камера для сбора

воды из ключей.

б)

Рис. 3.7. Сооружения для приема: а) восходящего ключа, б) нисходящего ключа.

1 – смотровая камера, 2 – шток для регулирования спуска воды, 3 – прием-

ный клапан, 4 – переливная труба, 5 – грязевая труба, 6 – всасывающая труба

Для забора почвенных вод используют шахтные колодцы.

а)

Рис. 3.8. Схема шахтного водосбора: 1 – сифонный водосбор, 2 – сборный

колодец, 3 – всасывающая труба, 4 – насосная станция

3.3 Насосные станции

Насосные станции, поддерживающие необходимые давление и

расход в водопроводных трубах и обеспечивающие транспорт воды к

отдельным потребителям, бывают:

 первого подъема – подают воду от водоприемного до очистных

сооружений;

 второго подъема – подают воду из резервуара чистой воды к

потребителю или на напорно-регулирующий резервуар;

 подкачивающие или повысительные – для увеличения

напора

воды в сети;

 циркуляционные – применяют при неравномерном потребле-

нии воды. Часть воды возвращается в резервуар циркуляционной стан-

цией.

По компоновке насосные станции бывают одно-, двухэтажные и

подземные.

По степени надежности насосные станции делятся на три класса:

I класс – не допускается перерыв подачи воды даже на короткое

время (атомные электростанции);

II класс – допускается перерыв подачи воды на короткое время, не-

обходимое для ручного включения резервных агрегатов (промышлен-

ные предприятия и населенные пункты численностью более 500 тыс.

человек);

III класс – допускается перерыв в подачи воды на время ликвида-

ции аварии, но не более чем на 1 сутки (по санитарным нормам).

Надежность насосных станций обеспечивается количеством ре-

зервных агрегатов (табл. 3.1.)

Таблица 3.1

Количество резервных агрегатов в зависимости

от класса надежности

Кол-во рабочих

агрегатов

Кол-во резервных агрегатов

I класс II класс III класс

1 2 1 1

2-3 2 1 1

4-6 2 2 1

7-9 3 3 2 и т.д.

* Все агрегаты одной производительности.

3.4 Водонапорные башни и напорно-регулирующие резервуары

Главным элементом является емкость для воды, которая предна-

значена для накапливания определенного количества воды при ее не-

равномерном потреблении. В современных системах водоснабжения

напорно-регулирующие резервуары подземные, снабжены циркуляци-

онным насосом. Резервуары – бетонные, кирпичные; емкости – метал-

лические, изолированные от окружающей среды. Высота водонапорной

башни определяется гидравлическим расчетом.

4 Методы определения расчетной потребности в воде и

расчет систем водоснабжения

Согласно существующей классификации по видам потребителей,

заводские системы водоснабжение подразделяются на три группы: хо-

зяйственно-питьевые, производственные и противопожарные.

В РФ действуют нормы проектирования систем водоснабжения,

предусматривающие забор для технических целей в размере 5...10%

суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Основным фактором, определяющим режим работы всех элементов

заводского водоснабжения,

является режим расходования воды систе-

мами водоснабжения (хозяйственно-питьевая, производственная и про-

тивопожарная).

Для промышленных предприятий величина водопотребления, как и

других энергоносителей, определяется по укрупненным показателям

или по нормам водопотребления на единицу продукции:

QgN



 , (4.1)

где

g – норма потребления воды на единицу продукции,

(л)/ед.пр., N – количество продукции в единицу времени.

При более точных расчетах расход воды определяется путем анали-

за технологического процесса и расчетом потребления воды отдельны-

ми потребителями. Если на предприятии выпускаются различные виды

продукции, то расчет ведут по всем видам продукции.

Для потребителей составление режима расходования воды не пред-

ставляет затруднений, так как

при проектировании режимы водопо-

требления технологиями завода задаются картами технологических

процессов и отдельных переходов. При этом определяются наибольшие

часовые расходы

max

V технологий и цехов

max



, а также

min

V и

min



. Из расходов воды цехами складывается представление о значе-

ниях

max



min



общезаводского потребления технической воды.

Существенное влияние на график суточного потребления техниче-

ской воды оказывает сменность работы технологий.

Рис. 4.1. График водопотребления отдельными цеховыми технологиями

1 – с постоянным в течение суток водозабором, 2 – с периодическими провалами

нагрузки, 3 – с неравномерным в течение суток водозабором

График, приведенный на этом рисунке, позволяет найти значения

max

V и

min

V часовых расходов в течение суток, а также общее потребле-

ние воды каждой технологией.

Вода также служит одним из основных средств борьбы с пожарами

на промышленных предприятиях. Ее подача на нужды пожаротушения

возлагается на производственный водопровод.

Принцип нормирования воды на пожаротушение регламентируется

СНиП 2.04.02-84. При этом получаемый часовой расход прибавляют к

max

V и

min

V (см. рис. 4.1). Расход воды на противопожарные нужды за-

висит от категории пожароопасности здания и величины населенного

пункта, огнестойкости здания.

Таблица 4.1

Нормы расхода воды на пожаротушение при ширине зданий менее 60 м

Степень

огнестойко-

сти здания

Категория про-

изводства по

пожарной

опасности

Расход воды на наружное пожаротушение

при объеме зданий тыс. м

(на один пожар), м

/с

до 3 3…5 5…20 20…50 50…200 200…400 более 400

I, II Г, Д

0,01 0,01 0,01 0,01 0,015 0,02 0,025

I, II А, Б, В

0,01 0,01 0,015 0,02 0,03 0,035 0,04

III Г, Д

0,01 0,01 0,015 0,025 - - -

III В

0,01 0,015 0,02 0,03 - - -

IV, V Г, Д

0,01 0,015 0,02 0,03 - - -

IV, V В

0,015 0,02 0,025 0,04 - - -

Таблица 4.2

Нормы расхода воды на пожаротушение при ширине зданий более 60 м

Сте-

пень

огне-

стойко-

сти

здания

Катего-

рия про-

изводств

по по-

жарной

опасно-

сти

Расход воды на наружное пожаротушение при объеме

зданий тыс. м

(на один пожар), м

/с

до 50

50…100

100…200

200…300

300…400

400…500

500…600

600…700

700…800

I, II А, Б, В 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

I, II Г, Д 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05

Для отдельных зданий расход воды на противопожарные нужды

рассчитывают исходя из обеспечения более 2,5 л/с на одну пожарную

струю. Количество пожарных кранов определяется объемом здания и

его компоновкой. На предприятиях должен предусматриваться проти-

вопожарный резервуар с запасом воды на 3 и более часа тушения пожа-

ра.

Существует два вида противопожарных систем

водоснабжения:

1. система высокого давления – тушение осуществляется из сети

водоснабжения (гидранты).