水泥粉磨站生產給水、消防設計之我見

摘要：本文通過對60萬噸水泥粉磨站生產線生產給水、循環給水、消防（室內、室外）的設計實例進行分析；闡述了對水泥生產中最后成品階段一水泥粉磨站給水（循環）、消防（室內、室外）相關規范的初步理解及掌握；并提出自己的點滴見解，供業界人士參考。

關鍵詞：粉磨站；給水；循環給水；消防

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：2096-2118（2017）01-0027-04

Abstract：This article through to 600 thousand tons of cement grinding production line production water，circu-lating water supply，fire fighting design instance（indoor and outdoor） ； Simple introduced in cement production in the last stage of the finished productcement grinding station water supply（cycle），fire（indoor and outdoor） pre-liminary understanding of the relevant specification and master；and put forward their own views the a bit，for the industry reference.

Keywords：grinding station ； water supply ； circulating water supply ； fire protection

1 慨述

按生產工藝劃分，水泥生產一般可分生料制備、熟料煅燒和水泥制成3個階段。水泥粉磨站是水泥制成重要環節。該階段將水泥熟料加入適量的石膏及混合材料進衍粉磨，生產出成品水泥。按照國家質檢總局2016年公布的《水泥產品生產許可證實施細則》的規定，本細則中生產通用水泥的水泥企業，按照生產工藝劃分，粉磨站的生產一般包括以下幾個生產系統：

①配料系統；

②烘干系統；

③水泥輥壓及粉磨系統；

④水泥儲存及散裝系統；

⑤包裝系統及自動裝車線等。

按《細則》之規定：新建粉磨站規模至少為年產60萬噸。

2工程實例概況

以筆者設計的朝鮮羅先誠信建材株式會社年產60萬噸水泥粉磨站為例，具體談一談粉磨站給水方面的問題。

本工程占地面積為7.84萬m2（長為320m，寬為245m）。

粉磨站各主要建、構筑物，詳見表1[1]。

各個建、構筑物耐火等級為二級，儲存物品的火災危險性分類熟料堆棚、鍋爐房為丁類、單獨建筑紙袋庫為丙類，其他為戊類。

3給水、消防設計

3.1 總則

根據《水泥工廠設計規范》以下簡稱《水泥規范》之規定，水泥廠用水存保證用水水質的前提下，宜降低耗水指標，減少廢水排放量，提高水的重復利用率；粉磨站的給水、消防用水，宜從建、構筑物結構形式、建筑物類別、使用功能、體積大小、占地面積、設備使用情況以及物料情況等多方面考慮[2]。3.2用水點

粉磨站生產線用水：包括實驗室化驗用水、生產循環水及消防（室內、室外）、生活用水（此處不作為考慮）等幾個部分；化驗室用水作為消耗用水，用水量較少；生產循環水主要是設備冷卻用水，主要包括輥壓機、粉磨軸承及風機等。

3.2.1化驗室用水

水質要求碳酸鹽硬度小于450mg/l，主要是化驗用水、養生槽養護試塊用水、試塊成型用水及清洗用水。一般根據同類規模由工藝提供用水量，此類用水量在60萬噸。粉磨站生產中用水量較少，筆者設計一般與生活水共用系統。

3.2.2循環用水

水質根據規范要求，機械設備軸承冷卻水的溫度小丁32℃，碳酸鹽硬度宜控制在80mg1—450rrig/l，懸浮物宜小于20mg/l，pH值宜為6.5～8.5，并應滿足水質穩定的要求[3]；所以我們在設計粉磨站時，般水源用深井水（政策上只要滿足取水量小于當地允許開采水量），主要是考慮既經濟、義簡單，取用方便；需滿足碳酸鈣的指標。因為循環水系統一般為敞開式循環水系統（對水質要求不高）主要是靠水的蒸發降低水溫，環水與大氣接觸，水中游離及溶解二氧化碳大量散失，水溫越高，二氧化碳越嚴重，引起碳酸鈣沉積結垢。根據《水泥規范》之規定，循環水采用自然或人工方式降低水溫，筆者設計的粉磨站循環水系統采用循環水池自然降溫。依靠循環水泵抽取水池水為設備冷卻，循環回水采用壓力流回到循環水池。在循環水管道上設置溫度計、壓力表及水流指示器，以便于及時查看水溫、壓力、水的流向等參數。當溫度超高時，立即給循環水池補充新鮮水，已達到降溫之目的。

60萬噸粉磨站生產線循環用水主要是設備冷卻循環用水量，包括磨機冷卻及輥壓機冷卻，磨機主要是主軸承供油站、主電機稀油站冷卻用水，輥壓機主要是主軸、軸承座、減速機冷卻用水；減震循環風機軸承冷卻用水，根據用水量及限定流速等計算管徑。

3.2.2.1 以磨機主電機稀油站為例，確定管徑的計算如下：

球磨機主電機稀油站冷卻水耗量為l.Om3/h；冷卻水壓力為0.2MPa—0.3MPa；冷卻水溫度為≤30℃。

計算如下：1.Orri3/h：循環水泵設計流量

流速的取值范圍為0.5m/s～2m/s，采用小流量取下限，大流量取上限的原則。

初步選擇的管徑為DN25，再次核算流速為：

確定主電機稀油站冷卻水管徑為DN25。

通過上述方法確定60萬噸粉磨站各處冷卻進水管徑，詳見表2。

3.2.2.2循環水泵的選擇

循環水泵流量的選擇：由上表可知，60萬噸粉磨站冷卻循環水總量為31m3/h；

循環水泵流量G’=1.05GL

因此選用循環水泵流量為32.55m3/h。

循環水泵揚程選擇：

循環水泵揚程按照下式計算

H =Hx+Hj+Hy

式中，H為循環水泵揚程，mH20；Hx為系統總壓力損失，mH2：O；Hj為冷卻系統中冷卻設備的總阻力，Hj=12mH20；Hy，為冷卻系統中最不利設備的資用壓差，Hy=10mH20。

給水管道系統總壓力損失由管道延程損失和局部損失構成。

給水管道延程水頭損失公式：h1=i·L

式中，Hi為延程水頭損失（kPa）；L為管道計算長度（m）；i為管道單位長度水頭損失（kPa/m）。按下式計算

i=105ch-1.85dj-4.87qg1.85

式中，i為管道單位長度水頭損失（ kPa/m）；dj為管道計算內徑（m）；qg為給水設計流量（m3/S）；ch為海澄一威廉系數（ch=100）

給水管道局部水頭損失按照延程水頭損失25%～30%計[4]。

循環水泵是整個項目冷卻系統中的重要設備，它的選擇取決于系統的冷卻循環流量和最不利循環總阻力，依上式計算：

確定循環水泵的選擇參數為：G’=32.55m3/h，H=25mH20。經運行后得知循環系統運行良好；達到了冷卻的預期效果。

3.2.3消防用水

消防用水包括室內、室外兩項用水。

（1）粉磨站室內消防用水之相關規定

根據《建筑設計防火規范》以下簡稱《建筑規范》之規定，耐火等級為一、二級且可燃物較少的單、多層丁、戊類廠房（倉庫）可不設置室內消火栓系統，《水泥規范》9.5.9之規定耐火等級為一、二級，無明火及可燃物較少的丁、戊類高層廠房，每層工作平臺工人少于2人，且各層平臺人數總和不超過10人時，可不設置室內消防給水[5]；

在《建筑規范》3.1.2條中規定：同一座廠房或廠房的任一防火分區內有不同火災危險性生產時，廠房或防火分區的生產火災危險性類別應按火災危險性較大的部分確定[5]；

當生產過程中使用或產生易燃、可燃物的量較少，不足以構成爆炸或火災危險時，可按實際情況確定；當符合下述條件時，可按火災危險性較小的部分確定：即火災危險性較大的生產部分占本層或本防火分區建筑面積的比例小于5 %或丁、戊類油漆工段小于10%，且發生火災事故時不足以蔓延至其他部位或火災危險性較大的生產部分采取了有效的防火措施；在60萬噸粉磨站中包裝車間及自動裝車線中，紙袋為棉麻制品，屬于可燃固體，在火災危險性分類中，車間屬于丙類，但在水泥包裝的紙袋庫間，在本生產部分防火分區中面積小于5%，因此依據前述之規定按照戊類設計；60萬噸水泥粉磨站包裝車間即屬于此類。

根據一些老水泥廠的火災情況表明，紙袋庫曾經發生過火災，所以筆者在設計此部分時，對紙袋間進行消防給水設計，《水泥規范》9.5.8之規定寒冷地區水泥工廠非采暖車間內的消防管道應采取放空防凍的措施，因為粉磨站一般冬天是不生產的，所以車間不采暖，因此，在紙袋間消防設計時宜采用于式消防系統，即在總管道進口處宜設置快速啟閉裝置。在發生火災時，由消防控制中心或消火栓附近的手動報警按鈕發出指令，開啟快速啟閉閥，同時向中控室發出開泵和報警信號，消防泵啟動后管道內空氣迅速排除，管道在短時間內，由干式迅速轉變為濕式系統，消火栓出水達到滅火的目的。

（2）粉磨站室外消防用水之相關規定

室外消防用水量依據《消防給水及消火栓系統技術規范》3.3.1之規定，建筑物室外消火栓設計流量，應根據建筑物的用途功能、體積、耐火等級、火災危險性等因素綜合分析確定；60萬噸粉磨站建、構筑物耐火等級為二級，火災危險性類別為戊類（存放包裝袋的面積較小，可按火災危險性較小的確定）；粉磨車間體積按照單個體積最大，所以根據規定，工業建筑的廠房，耐火等級為一、二級火災危險性類別為丁、戊類體積小于50 000的都是15L/s，所以本項目室外消火栓用水量取l5L/S[6]。

室外消火栓的布置數量，應根據室外消火栓設計流量、保護半徑和每個室外消火栓的給水量經計算確定。室外消火栓是供消防車使用，其用水量是每輛消防車的用水量，一輛消防車按照2支噴嘴水槍考慮，當水槍的充實水柱長度為10m～17m時，每支水槍用水量為4.6L/s～7.5Us；2支水槍的用水量9.2L/s～15Ls，因此，每個室外消火栓的出流量按10L/s—15L/s計算，但是，該工程占地面積較大，其消火栓的布置仍然要遵循保護半徑150m和最大間距120m的原則，根據計算設置6套室外消火栓。設計室外消火栓數量時要綜合考慮以上兩種情況。既要考慮到消防計算流量，也要考慮到消火栓的保護半徑。

4結語

粉磨站的給水設計涉及知識面較廣，首先要考慮到相關規范之規定；其次還要考慮到當地的水質情況，設備用水處所需要的水量、水壓，還要考慮到擬建場地的地下水位情況，既要考慮到設備的用水使用情況，又要兼顧到系統的簡單、復雜及運行情況，也要兼顧到系統的經濟運行情況。只有考慮充分、全面、周祥，才能設計出適用且運行經濟的給水方案。

參考文 獻

[1]GB50577-201，水泥工廠職業安全衛生設計規范[s].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]GB50295-2008冰泥工廠設計規范[s].北京：中國計劃出版社，2008.

[3]CB50050-2007，工業循環冷卻水處理設計規范[s].北京：中國計劃出版社，2007.

[4]著者.中國建筑設計研究院，建筑給水排水設計手冊第二版（上冊）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[5]GB50016-2014.建筑設計防火規范[s].北京：中國計劃出版社，2014.

[6]CB50974-2014，消防給水及消火栓系統技術規范[s].北京：中國計劃出版社，2014.

編輯：付 強