某六氟化硫生產廠給排水設計

李曉輝　張千軍　董占國　朱艷梅

摘要：文章結合某六氟化硫化工廠，介紹一般工業項目設計中給排水專業涉及的主要方面，涵蓋工業企業用水，循環冷卻水系統，消防給水系統，雨水系統，廢水系統以及污水系統諸方面。結合項目實際，提出一些個人設計思路，探討工業項目中給排水設計注意事項。

關鍵詞：給水；排水；循環冷卻水系統；化學廢水

概述：六氟化硫常態下是一種無色、無味、無毒的非燃燒性氣體，是已知化學安定性最好的物質之一，其惰性與氮氣相似，具有極好的熱穩定性，純態下即使在500℃以上也不分解。六氟化硫具有卓越的電絕緣性和滅弧特性，相同條件下，其絕緣能力為空氣、氮氣的2.5倍以上，滅弧能力為空氣的100倍。廣泛用于電力、電子、電氣行業和激光、醫療、制冷、能源、化工等方面，高純六氟化硫還用于液晶顯示器的面板生產。

該項目位于某技術產業開發區科技園內，區域有完善的給排水管網設施，項目占地面積約24000m2。該區域屬于濕陷性黃土區，為非自重濕陷類型，濕陷等級為Ⅱ級。該項目主要有電解廠房、精制廠房、氟化氫鋼瓶區、氫氟酸區、污水站等生產建(構)筑物，輔助廠房，機修間、檢修間、變配電站等配套建筑物。除變配電站為磚混結構外，其余建筑物均為輕型彩鋼板結構，主要建筑物為電解廠房和精制廠房。項目給排水設計主要包括以下內容：給水系統，消防給水系統，循環水系統以及排水系統。

1 給水系統

生活生產用水

作為主要辦公室值班場所的輔助廠房和設有淋浴的機修間，是主要生活用水點，根據項目生活用水狀況，生活用水平均用水量為6.5m3/h，最大量為11.0m3/h。根據GB50015-2003《建筑給水排水設計規范》，淋浴器一次用水量為40L，小時用水量為400 L，共設置15個淋浴器。采用蒸汽直接通入水中的加熱方式，提供淋浴需要的熱水。熱水管道采用熱鍍鋅鋼管。根據生產工藝在生產車間設置合適的用水點，供沖洗地面之用。輔助生產類建筑物室內生活給水管道采用PPR給水管，生產車間給水管道采用鍍鋅鋼管。項目選址所在的工業園區有著比較完善的市政給排水設施，生活用水從市政給水管網直接引入。

2 消防系統

消防給水：根據GB50016-2006《建筑設計防火規范》8.2.2條款規定，工廠、倉庫、堆場、儲罐（區）和民用建筑的室外消防用水量，應按同一時間內的火災次數和一次滅火量確定。室外消火栓用水量應按照消防用水量最大的一座建筑物計算。本項目中，電解廠房作為消防用水量最大的建筑物，選取室外消防用水量為25L/S。室外消防給水管布置成環狀。本項目界區南北均為工業園區的市政道路，均有市政給排水管道。設計消防給水分別從南北市政給水管道兩處引入界區內，提高供水可靠性。

焊接鋼管和無縫鋼管作為給水管具有耐高壓、耐震動、單管長度大、重量較輕、接口方便的優點，但是耐腐蝕性差，使用壽命不長。承插式鑄鐵給水管性質脆，具有良好的耐腐蝕性，抗腐蝕性能遠高于鋼管，球墨鑄鐵管采用推入式楔形膠圈柔性接口，也可法蘭連接，施工安裝方便，接口水密性好，有適應地基變形的能力，抗震效果好。綜合考慮，室外給水管道采用球墨鑄鐵管。經技術經濟比較，生活、生產消防合用球墨鑄鐵給水管。室外給水管道的公稱直徑為DN150。采用型號為SS150/80-1.6的室外地上式消火栓，單套消火栓的供水能力為10~15 L/S，界區內共設計了14套，滿足消防需要。

根據GB50016-2006《建筑設計防火規范》第8.4.1條文規定，電解廠房、精制廠房、輔助廠房等都需要設計有室內消火栓，取電解廠房室內消防用水量為10L/S。市政給水管提供的水壓為0.2MPa左右，不能滿足電解廠房的消防用水需要，故設計兩臺消防加壓水泵，一用一備。立式消防泵型號為XBDSLS3.2/25-100，單泵參數為：流量90m3/h，揚程32米，電機功率15kw，轉速2900r/min。一旦電解廠房發生事故，啟動消防水泵，給電解廠房消防系統管網加壓，撲救火災。電解廠房共設計有19個型號為SN65的室內消火栓，消防管網在電解廠房周圍布置成平面環狀，提高供水保障能力。為保障消防用水量，新建消防水池，消防供水量按照30L/S考慮，火災持續時間按照3.0小時考慮，需要消防儲備水量為330m3。

根據GB50140-2005《建筑滅火器配置設計規范》，考慮到滅火器的廣泛適用性，采用適合撲救A類、B類、C類和帶電設備的手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。根據規范在電解廠房、精制廠房等生產建筑及輔助廠房、機修間、變配電站等附屬建筑物均設置適當的手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。

3 循環水系統

化工生產中，冷卻用水一直占著很大的比例。從節能、經濟及環境保護等方面考慮，冷卻水應該實現循環利用。循環水系統分為密閉式和敞開式，無特殊要求下常用敞開式循環冷卻水系統。

本項目需要循環冷卻水進水溫度t1為37℃，出水溫度t2為32℃，溫差Δt為5℃，濕球溫度為28℃。根據工藝生產需要循環水需提供0.3-0.35MPa壓力。經循環水泵加壓送入循環給水管道，供電解車間、精制車間以及污水處理站的冷卻設備之用，循環冷卻回水經循環回水管道回至循環水站，經冷卻塔配水系統均勻布水，在冷卻塔內自上而下進行氣水換熱降溫，冷卻后進入循環水池，再經循環水泵加壓，循環使用。選取圓形逆流式玻璃鋼冷卻塔，循環水泵共三臺，兩用一備，單泵參數水量200m3/h，揚程40米，滿足生產需要。考慮到管理維修方便，將消防水池與循環水池合并，消防水泵與循環水泵設置在一起。合用水池設計為15mX15m,池深2.8m,有效水深2.5m，有效容積為400m3，滿足消防需要和循環水需要。水池為半地下形式，地面以下水深1.0m，地上部分為1.8m。池底設計1.0mX1.0mX0.5m集水坑，方便水池檢修時使用。設計兩條管徑為DN150的進水管，一條為自動進水管，在該管道上安裝液位浮球閥，來控制水位，另一條為手動進水管。設計一條DN200的排水管，在該管道上安裝公稱直徑DN200的閘閥Z41H-16，循環水定期排污之用。該水池池頂有蓋板，一來便于冷卻塔在水池頂蓋的安裝，節省空間，二來有利于避免雜質樹葉之類進入到水池中，以利于保持水質。池蓋上留一直徑Φ1000mm的檢修人空。水池設一座600mm寬的鋼爬梯。

在循環水的使用過程中，通過冷卻塔的傳熱與物質交換，循環水水中Ca2+、Mg2+等離子，溶解性固體，懸浮物相應增加，空氣中污染物以及換熱器中物料滲漏等均可進入循環水，在循環水中產生結垢、腐蝕和粘泥，造成換熱器熱效率降低。當前循環水處理上有化學藥劑法和物理水處理法，綜合考慮，采用物理水處理法，本法具有除垢、殺菌滅藻功能，易于安裝，便于管理，運行費用低的特點，適用于小水量，水質以結垢型為主，濃縮倍數小的條件。在循環水泵出水循環給水干管上設計安裝電子除垢儀，在旁路系統上安裝閘閥。循環水管道采用焊接鋼管，埋地部分做防腐，做法為：冷底子油打底，兩油三布。地面上部分，紅丹防銹漆打底，凃淡綠色調和漆。

4 排水系統

化工生產中，用的物料比較多，成分復雜。排水系統分為化學廢水系統，雨水系統以及污水系統。

界區內有生產過程中需要的氟化氫鋼瓶區和氫氟酸區，萬一氟化氫泄露，氟化氫極易溶于水，形成氫氟酸，在鋼瓶區設置一定數量的水龍頭，用來稀釋泄漏的氟化氫和沖洗鋼瓶區地面，鋼瓶區及氫氟酸區考慮設計有集水措施，防止廢水外流，污染環境。本工藝制造六氟化硫的工程中，產生的廢水主要來源于設備清洗的水及地面沖洗水，廢水PH值<7.0，呈酸性。根據生產情況，產生化學廢水有電解車間及氟化氫鋼瓶區和氫氟酸區，采用耐腐蝕較強的硬聚氯乙烯管道，將這些廢水收集后，輸送到污水處理站，處理達標后方可排到市政污水管道。

該區域有著比較完善的市政雨污分流排水系統，雨水管道采用雙壁波紋管，這種管道以聚氯乙烯為主要原料，內壁光滑、外壁波紋、內外壁之間中空的特殊管材。環剛度大、采用天然橡膠密封圈柔性接口，具有連接牢靠、不易泄露、施工方便、綜合造價低于水泥管，使用壽命長的特點。管道公稱直徑從DN100到DN500，滿足雨水排放要求。生活污水主要產生在輔助廠房，淋浴間，采用UPVC聚氯乙烯管道或雙壁波紋管，可以直接排入市政污水管道。

此外，該區域屬于濕陷性黃土區，為非自重濕陷類型，濕陷等級為Ⅱ級。球墨鑄鐵管，雙壁波紋管，UPVC聚氯乙烯管等管道基礎及接口以及給水閥門井，排水檢查井等構筑物施工時均按照相關濕陷性黃土地區國家標準圖集。

參考文獻

[1]中華人民共和國公安部GB50016-2006《建筑設計防火規范》北京：中國計劃出版社 2006.

[2]姜文源.《建筑滅火設計手冊》 北京：中國建筑工業出版社1997.

[3]《全國民用建筑工程設計技術措施—給水排水》（2003年）.