炼锌新工艺中的给排水技术应用.pdf

2 0 1 1年 6月 第 3期 万宝聪等 ： 炼锌新工艺中的给排水技术应用 ．2 7 ． 炼锌新工艺中的给排水技术应用 万宝聪 ， 蒋丽梅 ( 中国恩菲工程技术有限公司， 北京 1 0 0 0 3 8 ) [ 摘要】 针对常压富氧直接浸出炼锌工艺的技术特点， 分析新工艺和引进设备对给排水的要求， 设计 中分工段 ， 分 系统 、 分 水质供水 。与传统炼锌 工艺相 比 ， 增加 了蒸汽冷凝再 利用水 系统和通风专 业除酸 雾洗涤器循 环水 系统。 [ 关键词】 常压富氧直接浸出； 给排水设计； 密封水； 蒸汽冷凝再利用水 [ 中图分类号】 T F 8 1 3 [ 文献标识码】 B [ 文章编号] 1 6 7 2 — 6 1 0 3 ( 2 0 1 1 ) 0 3 — 0 0 2 7 — 0 4 在株冶常压 富氧直接浸出炼锌工艺中 ， 给排水 专业主要承担工程的生产给水、 生活给水、 设备冷却 水 、 工程排水和消防的设计 。针对新法炼锌工艺特 点和工艺对水量 、 水质 、 水温和水压 的要 求 ， 设计中 采用分系统供水 ， 分质排水 。 1 新工艺对给排水的要求 按工艺分类 为 ： 浆化工段 、 直浸工段 和净液工 段 。 按供水系统分类 为 ： 生产给水 、 生活给水 、 蒸汽 冷凝后再利用水和冷却循环水系统 。 浆化工段 的主要用水设备为浆化槽 、 球磨机加 水 、 球磨机冷却水和工艺渣浆泵冷却水 。 其 中浆化槽 、 球磨机加水是工艺矿浆浓密机溢 流水排至生产水槽后 ， 用水泵加压供水 。 球磨机冷却水 主要供轴承 、 轴瓦和液压站冷却 用水 。由浸 出循环水泵站 中的水泵加压供水 ， 回水 直接上冷却塔。 直浸工段的用水 主要分为絮凝剂制备加水 、 设 备密封水 、 渣浆泵密封水 、 反应器 目镜 冲洗水 、 取样 器清洗用水 、 浮选槽和精选槽溜槽 、 反应器清洗水 、 通风除酸雾洗涤器中间槽启动水 、 仪表分析仪 主机 清洗用水等。 净液工段主要用水为絮凝剂制备用水 、 工艺加 水 、 设备水封水和冲洗水 。 【 作者简介】 万宝聪( 1 9 6 1 --) ， 女， 北京人， 大学本科， 高工， 从事给排 水设 计工作 。 【 收稿 日期] 2 0 1 1 - 0 4 — 0 8 2 给排水设计特点 2 ． 1 给水设计 根据工艺用水要求 ， 设生产给水 、 生活给水 、 密 封水给水 、 蒸汽冷凝后再利用水和循环水 系统 。① 生产给水系统主要供给设备清洗、 密封用水和工艺 加水 。由厂 区生产给水管道直接供水 。当水压不能 满足要求时 ， 设 局部加压泵。②生活给水 系统主要 供给各 车间卫生用水 、 仪表分析仪主机清洗用水 。 由厂区生活给水管道直接供水。③蒸汽冷凝再利用 水系统在直浸区和净液区分别设两套， 工艺用蒸汽 冷凝 水经过热交换器换热后 ， 用泵加压供 絮凝剂制 备加水 。④根据用水设备对水质 、 水温和水压的要 求 ， 分别设了四个独立的循环水系统 ： 直浸 区冷凝水 循环水系统 ； 通风酸雾洗涤器冷却水 ； 沉铟循环水系 统 ； 净液区冷凝水循环水系统 。 2 ． 1 ． 1 直浸区冷凝水循环水系统 该系统分两路 ， 一路为直浸 区工艺蒸汽冷凝水 经过热交换器换热降温后 ， 进入生产水槽 ， 用变频水 泵加压 ， 供给絮凝剂制备加水 。热交换器用冷却水 作为冷媒 。另一路为磨矿球磨机轴承和液压站冷却 用水 ， 两路设备出水直接上冷却塔 ， 冷却后水分别用 水泵加压送至热交换器和球磨机冷却用 。系统总水 量 8 0 m ／ h ， 其 中热交换器用水量 7 0 m ／ h ， 球磨机用 水量 1 0 m 。 ／ h 。采用 圆形玻璃钢冷却塔一座 ， 进水温 度4 2℃， 出水温度 3 2℃， 温差 1 0 。冷水泵选用单 级单吸离心泵 。设于厂房室外 ， 靠近热交换器布置。 2 ． 1 ． 2 通风酸雾洗涤器冷却水系统 高低酸直浸反应器排出的酸雾， 含污染物质， 须 2 8 中固 有色冶金 A 卷生产实践篇 经过通风洗涤器洗涤净化后 ， 排至大气。高低酸直 浸反应器各设一套洗涤器 ， 洗涤器循环液通过热交 换器 降温。热交换器用冷却水作为冷媒 。系统总用 水量 2 8 9 m ／ h ， 采用 圆形玻璃钢冷却塔一座 ， 进水温 度 5 2℃， 出水温度 3 2℃， 温差 2 0℃。冷水泵选用单 级 双 吸离 心 。 2 ． 1 ． 3 沉铟循环水系统 工艺低酸浓 密机溢流液通过热交换器降温后 ， 送至沉铟溜槽。热交换器用冷却水作为冷媒。系统 总用水量 1 6 0 m ／ h ， 采用圆形玻璃钢冷却塔一座 ， 进 水温度 5 5℃， 出水温度 3 2 ， 温差 2 3℃。冷水泵选 用单级单吸离心泵。 通风 酸雾洗 涤器冷却水和沉铟循环水合建泵 房 ， 系统独立 ， 设置在直浸区。 2 ． 1 ． 4 净液区冷凝水循环水系统 净液区工艺蒸汽冷凝水经过热交换器换热降温 后 ， 进人生产水槽 ， 用变频水泵加压 ， 供给絮凝剂制 备加水 。热交换器用冷却水作为冷媒 。系统总用水 量 1 7 5 m ／ h 。采用 圆形玻璃钢冷却塔 一座 ， 进水温 度 4 2℃， 出水温度 3 2℃， 温差 1 0℃。该系统靠近净 液 区布置。受场地限制 ， 冷水泵采用 白吸泵 ， 设于冷 水池上。 2 ． 2 排水 设 计 设生产生活排水和雨水系统。生产生活排水主 要来 自于生产水槽 、 中间水槽溢流水 、 除钴镍槽冲洗 水 、 车间地面冲洗水和卫生排水。 由于该工程位于厂 区地势较低处 ， 不能重力排 出。因此 ， 在厂 区最低点设置了提升泵站 ， 用泵将生 产生活排水和雨水排至株冶原有污水和雨水管道。 最终进全厂总污水处理站进行中和处理。净液车间 是在老厂区厂房改造 。车间排水就近排至生产排水 管 道 。 提升泵站分两个独立排水 系统 ： 一是排放生产 生活排水 ， 二是排放雨水 。生产生活排水量为 2 0 0 m ／ h ， 雨水排水量为 8 7 1 L ／ s 。生产生活排水含酸性 ， 排水泵采用耐腐蚀的工程塑料泵。场地雨水为弱酸 性 ， 采用潜水排污泵 。 2 ． 3 消防设计 依据《 建筑设计防火规范》 ， 本工程生产类别为 丁戊 类 ， 室 外消 防用 水量 2 0 L ／ s ； 同时火灾 次数一 次 ， 延续时问 2 h ， 一次火灾消 防用水量 1 4 4 m 。厂 区设地上和地下式消火栓 。低压消防， 火灾时 ， 由株 洲市和冶炼厂消防车加压灭火， 各 车 间 按 《 建 筑 火 火 器 西 亡置 设 计 规 地 ( G B 5 0 1 4 0 — 2 0 0 5 ) 设手提式磷酸铵盐型 于粉灭火器．． 2 ． 4 主 要构 筑物 直浸区冷凝水冷水池有效容积4 7 m 。地 L式 ， 钢筋混凝土结构。 通风酸雾洗涤器冷却水和沉钠循环水冷水池有 效容积 2 6 0 I I l 。地下式 ， 钢筋混凝土结构 。泉房 为 地上式 ， 钢筋混凝土结构 。 净液冷凝水循环水冷水池有效容积 5 7 m ， 地 式 ， 钢筋混凝 土结构 ， 污水提升泵站进水格栅宽度 l 2 0 0 I l l [ 1 1 ， 栅条间 距 3 5 m i l l ， 安装角度6 0 。 ， 共 没两台 泵房为圆形， 直径 1 2 Il l ， 深 1 4 ． 5 l I l ， 其 L f 1 地上 7 f I l _ 地下 7 ． 5 m， 钢筋混凝土结构 ， 在标高一 2 ． 5 13 1 平 面设 操作平台 ， 污水集水池有效容积 1 7 0 I l l ， 有效水深约 3 m。雨水集水池有效容积 2 1 5 I l l 3 有效水深约 3 ． 8 [ 1 1 3 设计中的优化 3 ． 1 修正设计参数 ， 力求设计合理 O T ( 芬 兰 O U T O T E C公司简称) 在基本设计‘ L } J 提 出， 直接浸出车间浸出反应器排气洗涤器需冷却水 ， 水量 8 0 m ／ h ， 进水水温 2 5℃， 出水 温度 8 5 ， 温差 6 0 。 按照外方设计条件存在以下i个问题 ： 根据 国内冷 却塔技术 参数 ， 一 次降 温不可能达 到温差 6 0℃， 必须经过两级或i级冷却。②根据株洲气象 条件 ， 夏季最热 l二个月 ， 保证率 9 0 ％的湿球温度 为 2 7 ． 5 ， 采用机械通风冷却塔 ， 冷幅按 4 ． 5( ℃计算 ， 冷 却塔 出水水温最低为 3 2℃， 也就是说夏季冷却塔小 可能把水温降到2 5 c ( = 。必须经过冷冻处理 ， 流程复 杂。③设备 出水温度 8 5℃， 已经超Ⅲ 了冷却塔正常 运行水温 8 0 ℃的极 限 ， 冷却塔及热水泵必须采朋耐 高温的特殊材质 ， 特殊制造 ， 成本增加。 针对存在 问题 ， 设计中提出在保证热交换器交 换热值不变的前提下 ， 采用增加冷却水量 ， 减小温差 的方式 。只需 经过一级 冷却塔 降温 ， 就 可满足要 求。另外 ， 将设备进水 温度确定为 3 2 ， 设 冷冻 设备 。 经过水量和热平衡计算 ， 需冷却塔带走的热量 为5 ． 6 k W， 当冷却水温差为2 0 时 ， 水量为2 8 9 I l l ／ h 、 增加 了 3 ． 6 倍 ， 依据这一参数 ， 本设计中选用圆彤玻 璃钢冷却塔一座 ， 进水温度 5 2 ， 出水温度 3 2 ， 温 2 0 1 1 年 6月 第 3期 万宝聪等： 炼锌新工艺中的给排水技术应用 ．2 9 ． 差 2 0℃。满足工艺要求 ， 提高了供水 的可靠性。简 化 了系统流程 ， 节 约了设备投资。虽然冷却水量增 大 ， 但冷却水循环使用 ， 从设备总投资和生产运行方 面看 ， 是经济合理的。 3 ． 2 修改设备配置， 力求布置合理 O T 在基本设计中 ， 将直浸区蒸汽冷凝水的冷却 塔设在 5 ． 9 0 m平 台上 ， 不能满足热交换器 的进水压 力 ( 0 ． 3 MP a ) 要求 ； 冷却塔底部集水盘容积不够 ， 不 能满 足冷水泵 5 分钟吸水 量的储水容积 。另外 ， 循 环水系统的冷水泵均设在冷却塔进水管道上。如果 采用普通开式冷却塔 。 冷却塔 的安装位置 至少高于 地面 3 0 m， 才能满足设备进 口的压力 ， 增加了土建结 构的投资 ， 而且不实际。如果采用闭式冷却塔 ， 设备 投资增加 2 0 ％～ 3 0 ％， 且增加设备的维护工作量 。 设计 中改为设独立冷水池 ， 地上设置 。选用普 通开式冷却塔 ， 冷却塔设在冷水池上 。冷水泵从冷 水池抽水 ， 压力供到热交换器进水 口。保证了设备 进 口水压 ， 提高 了供水 的可靠 性 。节 省 了设 备投 资。既满足了设备要求 ， 又方便维护管理。 3 ． 3 结合当地实际情况 ， 提高雨水排放能力 株冶 当地最大年 降雨量 1 9 1 2 mm， 建筑物屋面 排水为外落雨水管 ， 如果直接排放到散水坡上 ， 暴雨 时 ， 会 出现道路 积水现象 。设计 中采用在建筑物周 围设排水沟的方式 ， 将屋面雨水管接到排水沟中， 加 大了雨水排水能力。 4 几点体会 4 ． 1 在环保达标的前提下， 尽量减少设备投资 高低酸浸出反应器除雾器热交换器是将洗涤后 的烟气冷却后排放到大气 中， 增加冷却水系统 的 目 的 ， 是将排出的烟气温度降低 ， 对污染物没有去除作 用。烟气温度高时 ， 排放 的水蒸汽会多一些 ， 但不会 造成环境污染 ， 另外 ， 国外两个类似生产厂 ( 科科拉 和奥达) ， 均未设冷却水设施。因此 ， 笔者认为 ， 在今 后 的设计 中， 在满足环保烟气排放标准的前提下 ， 可 以不加冷却水系统。 4 ． 2 深入 了解设备特性 ， 最大程度地节约用水 工艺输送泵大量使用渣浆泵 ， 原设计中渣浆泵 用水是按照密封水设计的。但设备到货后发现渣浆 泵有两个接管 口， 该泵需要冷却水冷却 ， 由于原设计 中未设置循环回水管道 ， 只能将冷却出水就近无续 排放。笔者认为 ， 在今后的设计 中， 应根据所输送液 体 的性质 ， 明确渣浆泵 的用水要求 。 4 ． 3 改善反应器密封水水质 ， 提高供水可靠性 直浸反应器 、 沉铟反应器 、 沉铁反应器搅拌轴的 机械密封需要密封水 ， 起冷却和润滑作用。在高温 有压工况下运行 。O T提供 的水质仅仅对悬浮物提 出要求 ， 未提出硬度要求 。原设计按 照 O T条件 ， 密 封水供给为生产水 。后来 ， 为防止结垢 ， 直浸反应器 密封水应改为软化水 ， 增加了软化水设备 。笔者认 为， 在今后 的设计 中， 所有反应器 的密封水水质均应 使用软化水 。 4 ． 4 加强劳动保护措施 。 保 障人员安全 由于工艺介质是高温高酸 ， 一旦发生泄露 ， 对人 体伤害严重 。因此 ， 在车间和室外操作区域 ， 设置了 带洗眼功能的安全淋浴器或洗眼器 ， 在国外相 同企 业 中， 除每层平 台均设带洗 眼的安全淋浴器或洗眼 器外 ， 车间内还备有专 门的瓶装 眼药水箱 。并有明 显的指示标志。 4 ． 5 提高消防设计标准 ， 增强火灾 自救能力 位 于芬兰的科科拉锌厂 ， 同样采用常压富氧直 接浸 出技术炼锌 ， 与本工程不 同的是 ， 直接浸出槽设 置在室 内密闭厂房内， 直浸厂房内设有消防卷盘、 自 动喷水灭火和手提式干粉灭火器。采用消防卷盘代 替消火栓 。直浸槽顶部一周设有带溅水盘的淋水喷 头 ， 向槽体喷水。直浸槽底部操作平台上方设喷头 ， 保护操作平台上的人员安全， 喷水水量为4 ～ 3 L ／ m i n 。 国外相同生产厂房的消防标准高于我 国， 例如 ， 国外 硫渣压滤 、 浸 出、 净液 、 电解和熔铸车间内均设有消 防卷盘 、 手提式干粉灭火器 。MC C ( 马达控制室 ) 设 手提式 C O 灭火器 。管材全部采用不锈钢管道。而 按 照我 国现行的消防规范《 建筑设计 防火规范》 ， 本 工程生产类别属于丁戊类 ， 直接浸出槽设置在室外 ， 可以不设室内消火栓和 自动喷水灭火系统。车间内 仅设置手提式干粉灭火器既可 。消防管材为焊接钢 管 。 笔者认为 ， 在今后 的设计 中应适 当提高厂房 的 消防设计标准 ， 厂房内设置消防卷盘 ， 便于生产人员 及 时扑救初期火灾 。如果直接浸 出槽设置在室内 ， 各层操作平 台宜设置 自动喷水灭火系统 。 5 总结 新工艺的主要用水设备为各种反应器搅拌轴的 密封水 ， 水质须净化和软化 。反应器 、 目镜 、 取样管 、 氧气管需要清洗水 。浓密机需要冲洗水 、 仪表小 间 中的分析仪需要清洗水 ， 水质要求生活水 。工艺输 3 0 中国a ir 色冶金 A卷生产实践篇 送液体用渣浆泵需用冷却水。工艺蒸汽冷凝水需要 冷却 ， 冷却后水作为生产水再利用于絮凝剂制备 。 高低酸反应器的酸雾洗涤器热交换器需要冷却水 。 劳动保护措施应设置带洗眼功能的安全淋浴器或洗 眼器 ， 与传统炼锌工艺相 比， 新工艺 中增加了蒸汽冷 凝后再利用水系统。通风专业直浸工段除酸雾用 的 酸雾洗涤器循环液通过热交换器降温。用水冷却降 温 ， 需要设置循环水系统。 新工艺 中没有生产污水产 出， 其含酸性主要来 自车间内冲洗地面水 ， 应进行中和处理。 总之 ， 通过株冶常压 富氧直接浸出技术炼锌， 一 的设计 ， 使我们了解了常压浸出工艺流程和特点 ， 明 确 了新工艺 中各种设备对用水的要求。通过T程实 践 ， 掌握 了新工艺中给排水 的设计特点 ， 总结 } } { 今后 设计中值得借鉴和应 当避免的问题 。对今后类似1 程的设计会起到一定的指导和帮助作用。 Appl i c a t i o n o f wa t e r s uppl y a nd dr a i n a g e t e c hno l o g y i n n e w pr o c e s s o f z i nc s m e l t i ng WAN B a o — c o n g ， J I ANG L i — me i Abs t r a c t ：I n c o n ne c t i o n wi t h t e c h no l o g y c h a r a c t e r i s t i c o f a t mo s ph e r i c e n r i c h e d— o x y g e I l d i r e c t l e a c h i n g， t he r e q u e s t o f n e w pr o c e s s a n d i n wa r d e q u i pme n t f o r wa t e r s up p l y a n d d r a i na g e we r e a na l y z e d．W a t e r wa s s u pp l i e d r e s pe c t i v e l y f o r d i f f e r e n t wo r k s h o p s e c t i o n， d i f f e r e n t s y s t e m a nd d i f f e r e n t wa t e r q u a l i t y i n d e s i g n．Co mp a r e d wi t h t r a d i t i o n a l z i n c s me l t i n g t e c h n o l o g y ， s t e a m c o n d e n s a t i o n r e c y c l e s y s t e m a n d c i r c u l a t i o n w a t e r s y s t e m o f a c i d — mi s t wa s he r we r e a d d e d i n ne w p r o c e s s ． Ke y wo r d s：a t mo s p he r i c e n r i c he d— o x y g e n d i r e c t l e a c hi n g ； wa t e r s u p pl y a n d d r a i na g e de s i g n；s e a l i n g wa t e r ； s t e a m c o n de n s a t i o n r e c y c l e wa t e r 护 恩菲公司两个项 目在 国家级 总承包奖 中分别摘金夺铜 在 刚刚揭晓的全 国工程勘察设计行业优 秀工程总承包项 目榜单 中， 由恩菲公司 申报的两个项 目—— “ 洛阳中硅 1 0 0 0 t 多晶硅高技术产业化扩建项 目” 和“ 氧气底吹造硫捕金项 目” 分别荣获 家“ 金钥匙” 奖和 “ 铜钥匙 ” 奖。 优秀工程总承包奖是我国工程勘察设计全行业工程总承包项 目管理评选 的最高等级奖项 ， 每两年评选 一 次 ， 本次全 国仅 9 把“ 金钥匙” ， 获奖项 目体现了我国工程总承包项 目与国际通行管理模式的接轨 ， 体现 r 项 目管理专业化 、 市场化 、 科学化发展方 向， 是全 国最具含金量的总承包项 目奖。 专家对恩菲公司获得金钥匙奖 、 铜钥匙奖的项 目给予 了很 高的评价 ， 认为项 目管理体系文件有效地控 制了工程的质量 、 进度和费用 ， 以及 Q H S E管理。设计 的工艺路线创新 ， 副产 品循环利用 ， 为企业带来了叮观 的经济和社会效益。 2 0 1 1 年 ， 恩菲公司启动了内部优秀项 目评 比工作 ， 得到了公司各部 门的大力支持 ， 目前 已有近 5 0 项各类 项 目， 参与科技进步奖 、 优秀设计奖 、 优秀咨询奖的申报 ， 为公司对外推荐优秀项 目打下了基础 ， 此项 丁作将 进一步提高对外推荐项 目的质量 ， 总结公 司项 目成果和经验 ， 提高国家级 、 省部级各类奖项的中奖率。