水泥廠給排水系統的設計

■周 明 ■新疆凱盛建材設計研究院(有限公司)，新疆 烏魯木齊 830000

近些年來，水泥廠的排水設計要求隨著水泥工藝的革新和節能減排的要求也不斷進行升級變革。目前，水泥廠給排水設計不能僅以簡單經濟的目的出發，同時也要兼顧保護水資源，總體指導思想是:在確定給排水系統方案時，首先應對各用水點的用水量進行仔細核算，系統選擇和設備選型中，優選壓力循環給水、中水回用、一水多用等系統方式，達到節約水資源和降低一次污水直接排放的最終目的。

水泥廠的給排水系統一般情況下都是獨立系統。水泥廠給排水工程的設計范圍一般是循環水，生產用水，輔助用水等及排水，污水處理、中水系統。給排水系統設計作為水泥廠設計中重要的一部分，既有建材行業的特殊性，也有給排水專業普遍性，設計的優劣不僅直接影響水泥生產線的運行效果和經濟效益，也關系到當地水資源利用和環境保護問題。筆者結合自己的多年實際工作經驗，對目前新建、改擴建水泥廠給排水系統設計進行簡要說明，僅供相關設計人員參考。

1 給水系統

1．1 冷卻水系統的選擇

水泥廠冷卻水系統經歷了直流冷卻水系統、重力循環冷卻水系統、壓力循環冷卻水系統三個發展歷程，三種方式。三種方式如下:(1)直流冷卻水系統:系統原理:冷卻水只使用一次即被排掉的給水系統。一次冷卻水用水量:最大。排污量:最大。使用限制:無限制。主要優點:①一次投資小;②水質穩定;③能耗小。主要缺點:①破壞水資源;②廢水嚴重破壞環境。對環境的影響:大。經濟性:投資小，但建立在浪費水資源的基礎之上。(2)重力循環冷卻水系統:系統原理:依靠重力作用循環的給水系統。一次冷卻水用水量:較小。排污量:較大。使用限制:對場地有要求。主要優點:①能耗小;②減少廢水排放。主要缺點:①水質無法保證;②對場地坡度有較大要求。對環境的影響:較小。經濟性:投資較少，視場場地情況有可能造價高于壓力循環冷卻水系統。(3)壓力循環水系統:系統原理:采用循環泵的閉式循環給水系統。一次冷卻水用水量:小。排污量:小。主要優點:①水質穩定。②廢水排水極少。③無場地限制。主要缺點:投資稍大。對環境的影響:小。經濟性:一次性投資高，后期維護維護費用低于重力循環系統。

根據比較可知壓力循環給水系統是目前最環保最節水最搞笑的循環冷卻水系統，在各地的新建水泥廠都已經到了廣泛應用。

壓力循環供水系統，為閉式循環系統。設計時應對水泥廠的工藝流程及個用水設備、用水點的位置有全面了解，從工藝專業查詢各生產裝備對水壓、水量及水質的要求，綜合上述內容確定循環供水方式包括供水壓力，總供水量等內容。在選取系統壓力的時候，可以對部分相對高程比較高的用水點(窯尾塔架、生料均化庫上的用水點)忽略計算，這些部位可以采用管道增壓泵的方式供水，而無需提高給水系統整體工作壓力。

1．2 生產用水系統

生產用水系統主要用于以下部位噴水系統:增濕塔、窯尾管道、立磨、水泥粉磨系統、石灰石破碎，主要目的就是增濕，除塵。本系統對水質要求比較低，建議采用中水或循環回水做為系統水源，提高水資源利用率及提高循環水更新率從而提高水質，這樣即節水又環保。是目前新建生產線的常用做法，值得推廣至老廠改造項目中去。

1．3 室外管網設計

水泥廠的室外給水管網與消防給水系統一般合并設置，繞廠區一周成環狀布置，節約投資。室外循環供水管網需要注意的有:管網上所有分支節點處均需設置地下閥門井。建議熟料線的循環水系統和其他區域的給水系統分別獨立設置，循環水池及泵房可以共用。優點事，熟料線與其他系統可以獨立運行、互不干擾、方便管理，節約投資;管網總體水阻下降，從而可以降低循環水泵的工作壓力，節約電力。在方案階段，需要做至少兩個管網平面方案進行經濟技術分析比較，從而確定最終方案。

1．4 生產輔助、生活給水系統

水泥廠的生產輔助、生活用水點主要有實驗室、設備維修車間等。生活用水點主要有辦公樓、食堂、宿舍及部分生產車間內的生活用水等，設計應該根據當地水源情況來確定生活用水的供應方式。部分水泥廠區均在遠郊，一般采用井水為生活給水，需對井水取樣化驗后方可作為生活用水使用。生活用水量需按《水泥工廠設計規范》GB50295-2008要求選用，而不是《建筑給水排水設計規范》。這點一定要注意。

1．5 消防給水系統

根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014以及《水泥工廠設計規范》GB50295-2008中關于消防措施的規定，水泥廠必須設計消防給水系統。并且是水泥廠給排水設計中重要的一環，安全生產大于天。消防系統包括室內消火栓系統、室外消火栓系統、固定滅火器配置和火災自動報警系統等。其中包裝車間、均化庫、粉煤灰車間等均應設置室內消火栓系統，總變配電室、中控室需設置氣體全自動滅火系統。室外消火栓需布置成環狀。許多國外工程，比如我院承接的大部分中亞地區的項目，一般采用燃油燃料，如設置地上油庫或設置燃油鍋爐房時應該單獨設置泡沫及自噴系統。消防給水和生活給水系統能否合用需征求當地消防部門的同意，及實際供水情況而確定。

近兩年，我院參與的中亞部分水泥廠的設計，投資方均為歐洲水泥企業，要求我院均按照的是歐盟的設計標準進行。故對設計人員有了新的要求，需要熟悉并掌握歐盟標準。歐盟標準不同于國內的防火設計規范，其核心在于消防系統的選擇、消防水壓水量的確定。

2 排水系統及中水系統

排水系統可分為生產廢水系統、生活污水系統、雨水系統等，幾個系統根據實際情況，可以分別設置或合流。生產廢水主要來源于生產線上的冷卻用水。采用循環冷卻水水系統的水泥廠，生產污廢水排放量比較少，主要是生產線上冷卻水系統的排污水。這些污水不含有毒有害物質，但是含有少量油脂及泥沙，可根據項目當地環保部門要求，經隔油沉淀池處理后直接排放至市政管網或回流入廠區中水處理系統經處理達標后作為中水系統水源使用。

水泥廠廠內生活、輔助生產等污水，主要是員工生活污水，含各類有機物質。為滿足環境保護要求，生活污水收集起來后經過污水管網進入化糞池進行處理或采用生物接觸氧化法處理的成套污水設備處理后流入廠區中水處理站處理。廠區實驗室的化學分析室、機械修理、電氣設備修理車間及其他車間的蓄電池室排出的含酸堿污水，應設置水中和處理設施方可排放。鍋爐房排出的高于40℃的廢水，應設置降溫措施。

雨水收集利用也是目前比較流行的做法，在投資允許的情況下設計人員可以設計廠區內專用雨水收集回用設施，經過過濾沉淀處理后進入廠區中水站供廠區綠化灌溉、廠區道路清掃等。

最后嚴格要求水泥廠內的生產廢水必須實行零排放標準，所有生產污水排放后都需經過廠區中水站處理達標后進入廠區中水管網直接使用或消防水池做為消防儲水。

3 節能措施

(1)水資源計量:節約水資源，掌握用量是關鍵。水源供水量、循環供水量、生活用水量都需要每天實時監控。這些系統的入口處均安裝遠傳水表，連接至廠區中控室，實時監控，發現異常，及時排查，杜絕水資源浪費的情況發生。

(2)采用節水、節能型的設備與產品:優選用國家規范中宜用和科技部門推廣使用的新設備、新技術，新材料。以降低能耗、減少水量滲漏及防止水質污染為目的。

4 結束語

水泥廠的給排水設計屬于工業項目中的給排水設計，設計人員一定要從兩個方面出發考慮問題，第一就是項目的經濟效益出發，不能盲目追求新技術、新產品等，選用切實可靠的，方便采購運輸、后期維護經濟合理的材料和設備。第二是從社會效益出發，堅決落實當地環保部門的規章標準，不使用國家明令禁止或淘汰的落后材料和設備，著重于節水節能和環保。把握住以上兩個方面進行水泥廠的給排水設計，也就會為社會和企業創造更大的價值。

［1］中華人共和國住房和城鄉建設部;《水泥廠設計規范》(GB50295-2008)［S］，北京:中國計劃出版社，2008．

［2］方斌、鄒義、戴力立、羅明．《新型干法水泥廠給排水系統的設計》，《新世紀水泥導報》，2011．