廠區給排水設計的幾點建議

盛乃虎

摘 要：通過對廠區給排水設計一些工作內容的論述，涉及循環水場塔下水池不應兼做消防水池；循環水場冷卻塔風機合理搭配水輪機可節約運行費用、節能減排效果顯著、循環水加藥間由保運公司成套安裝的設計模式；消防泵站柴油機消防泵布置的問題；雨水檢測池優化設計；并結合工程實例，提出廠區給排水設計的幾點建議，供給排水設計參考。

關鍵詞：循環水場；塔下水池；消防水池；冷卻塔；水輪機；加藥間；消防泵站；雨水檢測池

中圖分類號：TB495 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0107-02

引言

本文結合循環水場、消防泵站、雨水檢測池等工程實例，對廠區的給排水設計中的某些問題加以說明，希望能為今后此類設計提供一定的參考性借鑒。

1 給排水設計中的幾點建議

1.1 循環水場塔下水池不應兼做消防水池[1]

以往的設計中，有人會提出利用循環水場塔下水池兼做消防水池的建議，并提出相應理由如：塔下水池容積大、做消防水池后可節約項目用地、可節約投資等理由。這些看似合情合理的理由，卻忽略了一些實質性問題。在石油化工項目中，循環水場的作用是不可或缺的，具有舉足輕重的作用。假如循環水場塔下水池兼做消防水池，火災發生時，啟動消防泵，塔下水池水位下降，勢必導致循環水系統不能正常運行，一旦循環水系統停車，會導致整個廠區各個裝置停車，而很多高溫高壓工序是不能立即停車，這樣會導致極大的安全隱患。違背消防設計防患于未然的初衷。石油化工項目中是否可以用循環水場塔下水池一部分容積作為消防水量呢？答案也是否定的。一是因為對于處理生產裝置用冷卻水的機械通風冷卻塔，是被劃分為爆炸危險區域的[2]，循環水流經各個工序，不排除有些工序設備發生泄漏，物料被循環水帶入塔下水池，故循環水不能作為消防水使用。這也是服務于煉油裝置的循環水場，冷卻塔水池宜設溢流排污槽[1]的原因。二是從水泵設備安全運行角度上講，水泵要有足夠的富裕水頭，否則很難保證水泵汽蝕余量NPSH的要求。假如循環水場塔下水池兼做消防水池，火災發生時，塔下水池水位下降，水泵葉輪處很容易發生汽蝕，損壞水泵設備。

如某循環水場項目，設計規模為40000m3/h，塔下水池及吸水池容積為10000立方。

水泵汽蝕余量的計算[3]：

P-Hz-Zs-hs-NPSH-安全余量=9.845-0.738+0.3-1.0-7.0-0.5=0.907m

P-當地極端最低大氣壓為9.845m

Hz-循環水設計水溫40時飽和蒸汽壓力0.738m

Zs-水泵安裝高度

Hs-吸水管路總水頭損失經計算取1.0m

NPSH-水泵必須汽蝕余量供貨資料為7.0m（Q=6700m3/h，H=55m，N=1250kW）

安全余量取0.5m。

塔下水池與吸水池間的過柵水頭約0.2m。循環水場塔下水池可浮動液位僅為700mm左右。因此循環水場塔下水池是不應做消防水池。

1.2 循環水場冷卻塔風機合理搭配水輪機可節約運行費用、節能減排效果顯著

提到水輪機冷卻塔，大家必然會想到，熱力學第一定律：能量是守恒的，不免認為水輪機冷卻塔就是個噱頭，沒有實質的節能效果。不過，從某項目實際運行數據中看，合理的設備配置確實達到節能的效果。換句話說，設計是按最不利工況進行考慮的，實際運行工況往往不是最不利的，設計要多種因素，綜合考慮。系統運行時會有多余的能量的產生。這時適當的采用水輪機冷卻塔不失為一種優化方案。實踐是檢驗真理的唯一標準。如某項目設計規模為40000m3/h，采用單塔處理水量Q=5000m3/h，共設計八間冷卻塔，其中六間冷卻塔風機采用電機驅動，兩間冷卻塔風機采用水輪機驅動。同時該項目預留一間冷卻塔，預留了循環水擴容空間，土建工程同期建設，冷卻塔風機填料等設備沒有安裝。

實際工程數據：

水輪機進水管高度16.6m；水輪機出水管高度13.0m；冷卻塔上塔配水管中線高度11.4m。

理論上循環回水壓力需要0.216MPa以上，水輪機才能正常運轉。

實際運行情況：循環水量基本保持在3800m3/h，循環水上塔立管處回水壓力為0.22MPa，兩間采用水輪機的冷卻塔常年均可正常運行，水輪機進口水壓達50kPa，并通過上塔立管旁通閥平衡水量驅動水輪機，保證水輪機正常運轉。這也是水輪機冷卻塔廠家多年推廣應用經驗積累的碩果，值得借鑒。

實際運行情況節約電量：200×2×8000=320萬度。

實踐證明，該循環水項目八間冷卻塔，兩間采用冷卻塔風機采用水輪機驅動的應用是可行的，大大節約了項目的運行成本，節能減排效果顯著。

1.3 循環水場加藥間由保運公司成套安裝的設計模式

循環水場加藥間設計，預留好加藥設備安裝空間及藥品儲存空間，具體的加藥設備由保運公司，根據水質報告、投加藥劑種類、周邊市場情況成套供應加藥設備及藥劑。設計時由保運公司提供公用工程條件，這樣設計有以下幾種原因：

一是：項目建設周期較長，原設計加藥方案，很有可能因投加藥劑的不同，而不適用，造成不必要的二次投資。二是：保運公司可以更加靈活的優化加藥方法，加藥設備及運行成本一并承擔，業主可以節約投資費用，保運公司可以節約運行成本，達到雙贏的效果。三是：加藥設備和使用者為同一單位，責權明確，管理方便，不會出現設備故障或因運營管理不善，出現多個責任主體出現相互推諉的現象。

1.4 消防泵站柴油機消防泵布置需要組織好柴油機風冷散熱氣流

在某消防泵站設計中，柴油機消防泵采用單排布置，相鄰兩臺機組間距1550mm，機組到墻壁的距離達到2000mm，雖然滿足規范1200mm以上間距要求[3]，但在消防泵站模擬火災演練中發現柴油機散熱出現問題。原因如下：一是柴油機首尾相接，同時啟動時，A柴油機散熱氣流，直接吹向B，再吹向C，導致B、C散熱效果很差。二是C柴油機靠墻距離為2000mm，散熱氣流，直接被墻阻擋回來，無法組織排放。鑒于此，消防泵房針對此區域又增加機械排風設施，將熱氣流排至室外。此問題需要高度重視，雖然消防泵不會經常運行，但一旦運行就沒有小問題，消防安全不容忽視。今后的設計中柴油機采用雙排交錯布置，組織好柴油機散熱氣流，避免連環加熱、向墻散熱布置。

1.5 雨水檢測池優化設計

石油化工項目中廠區面積很大，幾十甚至上百公頃，雨水檢測池及事故水池容積占地面積也很大。雨水檢測池僅具備凈化、調蓄、排放雨水的功能，不免浪費資源。雨水檢測池將初期雨水及浮油已單獨收集后，雨水經格柵和沉淀后，其水質較清澈應當資源化，可做低質用水水源[4]，如循環水系統冷卻塔的補水設計、綠化、澆灑道路用水、消防用水。

雨水檢測池設計建議采用以下優化措施：雨水提升泵采用大小泵結合配置方式，可保證雨時雨水的排放，晴天可開啟小泵使用雨水檢測池中雨水。

2 結束語

筆者通過對多年的相關工程實踐的總結，對廠區給排水設計幾點建議，僅僅作為以后工作的參考性借鑒。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.石油化工循環水場設計規范（GB/T 50746-2012）[S].中國計劃出版社，2012.

[2]中華人民共和國國家標準.爆炸危險環境電力裝置設計規范（GB50058-2014）[S].中國計劃出版社，2014.

[3]中華人民共和國國家標準.建筑給水排水設計規范（GB50015-2009）[S].中國計劃出版社，2009.

[4]全國勘察設計注冊公用設備工程師給水排水專業執業資格考試教材.排水工程[J].中國建筑工業出版社，2015.