浅析真空制盐工程中给水系统的类别.pdf

第第47卷卷 Vol.47 中国井矿盐 CHINA WELL AND ROCK SALT 黄 静 谭兴建2袁袁原1 ( 1 自贡市轻工业设计研究院有限责任公司， 四川自贡自贡市轻工业设计研究院有限责任公司， 四川自贡643000;2四川久大节能环保工程有限公司， 四川成都四川久大节能环保工程有限公司， 四川成都610041) 摘要摘要:概述了真空蒸发制盐工程项目中常规的几种给水系统类别及其设计要点。概述了真空蒸发制盐工程项目中常规的几种给水系统类别及其设计要点。 关 键 词 ： 真 空 制 盐关 键 词 ： 真 空 制 盐 ; 给 水 系 统给 水 系 统 ; 分 类分 类 ;循环冷却水循环冷却水 中 图 分 类 号 ：中 图 分 类 号 ： TS36 文 献 标 识 码文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ：文 章 编 号 ： 1001-0335(2016)06-0034-04 Brief Analysis on the Category of Water Supply System in Vacuum Salt Making Production Huang Jing1, Tan Xingjian2, Yuan Yuan1 (1 Zigong Light Industry Design and Research Institute Co.,Ltd., Zigong Sichuan 643000; 2 Sichuan Jiuda Energy Conservation and Environment Protection Engineering Co.,Ltd., Chengdu Sichuan 610041) Abstracts: This paper illustratesthe differencesand designing points ofseveral common kinds ofwatersupplysystem inthe vacuumsalt makingprojects. Key words: Vacuum salt making, water supply system, category, circulating cooling water i前 言 真空制盐行业作为传统轻工业之一， 虽工艺流 程较于化工行业相对简单， 但对于国计民生， 有着 举足轻重的作用。作为工艺辅助的给水系统， 与整 个工艺流程也是密切相关的， 直接影响整个工艺系 统的正常运行与否。因此， 对于制盐工程而言， 给水 系统有着极其重要的作用。在工程设计中， 将给水 系统进行合理分类， 按照工艺运行的需求进行规划 与设计， 是十分必要的。 2给水系统分类 从一个真空制盐工程项目的完整性考虑， 给水 系统应包括以下几个部分:取输水、 直流水、 化学 水、 循环冷却水、 消防给水。 2 . 1 取输水 2.1.1水源为地下水。 部分真空制盐工程因其项目选 址的位置， 水源可利用地下水。常规设计中， 当水源为 地下水时的取输水系统， 一般由业主委托有相关资质 的单位进行单独设计， 将原水输送至制盐厂区接口。 2.1.2水源为地表水。如因地理环境或国家政策等 原因限制， 无法利用地下水时， 应考虑地表水作为 项目水源， 则需要进行取输水系统设计。依据 地表 水环境质量标准 (GB3838-2002)， 原水经处理后主 要用于厂区生产用水及生活用水， 因此地表水水域 环境功能应在III级及其以上。 取输水系统主要包括取水构筑物和输水管线 的设计院（ 1)取水构筑物。取水构筑物形式应根据各 项目的水源状况确定， 通常多以河流为主， 其取水 构筑物主要包括固定式和移动式两大类。其中固定 式又可细分为岸边式、 河床式和斗槽式， 移动式则 包含浮船式和缆车式。以上各种形式， 应根据取水 量和水质要求， 结合河床地形、 河床冲淤、 水位变 幅、 冰冻和航运等情况以及施工条件， 在保证取水 安全可靠的前提下， 通过技术经济比较确定。需要 注意的是， 固定式取水构筑物土建部分应按远期设 计一次建成， 水泵机组设备等则可分期安装； （ 2)输 水管线。经取水泵房加压后的原水， 需通过输水管 线送至厂区净水设备进行处理。输水管线的走向应 通过现场踏勘，根据取水构筑物与厂区之间的距 离、 地形、 地质条件， 秉承管线最短、 拆迁最少、 少占 农田、 便于施工和检修维护的原则确定。输水管道 的水量， 应按最高日平均时供水量计， 除此外还应 计入输水管道的漏损水量和净水系统的自用水量。 为保证用水的安全性，输水管道不宜少于两条， 两 条输水管道之间， 应每隔一定距离设置连通管。但 作者简介： 黄 静 (1981-)， 女 ， 四川自贡人， 本科学历， 工程师， 主要从事工业及民用建筑工程给排水设计工作。 34 Nov 2016 No.6 黄 静 等 ： 浅析真空制盐工程中给水系统的类别 如厂区清水池用于生产生活用水的有效容积能够 保证管道发生故障后抢修时的用水量，为节约投 资， 也可采用单管输水。 2 . 2 直流水 原水输送至厂区后经净化处理，使水质达到 生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006)后 ， 经二次 加压， 用于厂区的生产用水及生活用水。其中生活 用水部分应进行消毒处理。 直流水系统由净水处理设备、 清水池、 二次加 压泵、 消毒设施等组成。 2.2.1净水处理设备。根据国内现有真空制盐厂区 规模，厂区生产生活用水量约为几十至几百方不 等 ， 考虑到节约占地以及便于运行维护， 常规净水 处理一般采用一体化净水器。此类净水器集反应、 沉淀、 过滤于一体， 结构紧凑， 出水负荷高、 净化效 果好、 运行可靠， 适用于用水量不大的工矿企业。净 水器前配以加药系统， 通过管式混合器将絮凝剂等 投加入原水中， 保证出水水质。 若原水水质中有铁、 锰等其它离子超标， 还应 考虑专用的除铁、 锰净水设备等加以处理。 2.2.2清水池。 经处理后的原水进入清水池。 清水池 有效容积按厂区生产生活总水量4 个小时的储量 计。 如与消防水池合建， 则还应考虑23小时消防给 水量，且在设计时必须有保证消防储水不被挪作它 用的措施。除了常规的采用液位传感仪将水位信号 传送至值班控制室进行报警外，还需在生产生活二 次加压泵的吸水管上消防最高水位线处设置真空破 坏孔， 充分保证清水池水位一旦降至消防水位， 则生 产生活水泵无法吸水， 从而消防储水不会被挪用。 2.2.3二次加压泵房。 通常制盐厂区生产生活水量总 量不大，常规设计考虑生产生活用水共用一套管网， 二次加压泵台套一般为1 用 1 备 ， 用水量稍大的厂区 可采用2 用 1 备;若厂区内建有辅助生活区如倒班宿 舍、 食堂等， 其生活用水量相对较大， 则可将生产给水 和生活给水管网及加压泵分别设置。二次加压泵的扬 程应根据工艺专业的要求确定，生产给水扬程约为 0.40.5MPa， 生活给水扬程按0.35MPa计。 2.2.4消毒。如厂区生活用水比较集中且水量不大， 生产生活给水共用一套管网时， 可考虑在用水点设置 紫外消毒仪采用紫外光照射消毒的方式。如厂区生活 用水量较大，生产给水和生活给水管网分别设置时， 则清水池应设置隔墙将生产用水和生活用水分隔储 存 ， 生活用水的消毒可采用次氯酸钠、 漂白粉或二氧 化氯消毒的方式， 二次加压泵房辅助间或专门的消毒 车间也应配套设置有相对应的消毒设备及相关设施。 2 . 3 化学水 化学水主要用于供给制盐工程配套热电站的 锅炉给水， 热电站常用的锅炉形式为循环流化床锅 炉。根据锅炉压力等级的不同， 化学水分为软化水 和除盐水。软化水和除盐水均应进行预处理使水质 满足后续制水工艺的进水要求。 2.3.1软化水。据 工业用水软化除盐设计规范 (GBT50109-2006)，软化水是指除掉大部分或全部 钙、 镁离子后的水。 当配套热电站只需向制盐工艺供热， 采用低压 锅炉即额定出口蒸汽压力小于3.8MPa的锅炉时， 化学水系统多采用软化水工艺。如锅炉排污率要求 较高， 也可采用除盐水。锅炉给水水质应符合 工业 锅炉水质 (GB/T1576-2008)。 软化水的制备较常采 用的是带自动再生盐液系统的全自动软水器， 为钠 离子交换除盐， 节约占地， 操作简单， 便于管理。 2.3.2除盐水。除盐水指通过有效的工艺处理， 去 除全部或大部分水中的悬浮物和无机阴、 阳离子等 杂质后， 所得成品水的统称。 就目前大部分独立的制盐工程项目而言， 需采 用热电联产的形式以降低能耗和运行成本， 因此配 套热电站多采用中压或次高压锅炉提供蒸汽到汽 轮机组发电后再将蒸汽供至制盐主厂房供蒸发用， 汽轮机组发电量可用于热电站站用电及制盐厂区 用电。 此时化学水系统应采用除盐水工艺。 根据发 电量需求不同，热电联产常用的锅炉压力等级为 3.85.8MPa， 依据 火力发电机组及蒸汽动力设备水 汽质量标准 (GB12145-2008 )， 水质要求如下院 硬度臆2.0滋mol/L; 溶解氧臆15滋g/L; 铁臆50滋g/L; 铜臆10滋g/L; 二氧化桂应保证蒸汽中二氧化桂臆20滋g/kg。 除盐水的制备常规处理方式有一级除盐+混 床、 一级反渗透+混床、 二级反渗透+电除盐等， 具体 采用哪种工艺流程应根据原水水质、 锅炉给水水质 要求， 结合街区占地面积、 厂区环境以及系统投资 2016年 11月 第 6期 35 黄 静 等 ： 浅析真空制盐工程中给水系统的类别 预算等确定。 制盐厂区中， 考虑到节约占地、 方便运行管理等因 素， 通常将化学水系统与直流水系统合建， 分系统运行。 2 . 4 循环冷却水 循环冷却水包括制盐循环冷却水和电站循环 冷却水， 均为开式系统。 2.4.1制盐循环冷却水。主要用于制盐工艺末效蒸 汽的冷却， 冷却方式分为直接冷却和间接冷却。该 两种冷却形式最大的区别在于水质， 因蒸汽用于各 效蒸发罐的加热从而将卤水中的水分蒸发出来， 末 效蒸汽中会带有极少部分卤水中的Cl- 等离子， 直接 冷却时， 离子便会进入循环冷却水中， 故直接冷却 的循环冷却水Cl- 等离子含量会高于间接冷却的循 环水。常规设计中，工艺多采用混合冷凝器直接冷 却 ， 故制盐循环水自成独立系统;如制盐作为大化工 园区中的某个工段， 循环冷却水由园区统一供给时， 为保证返回水水质， 则采用表面冷凝器间接冷却。 另 外需要区别的是， 采用混合冷凝器直接冷却时， 循环 水的返回水为重力流， 而用表面冷凝器间接冷却时， 因冷却水不与大气接触， 返回水为压力流。 制盐循环冷却水自成系统时，主要包括热水 池、 冷水池、 冷却塔、 冷热水泵， 以及水质稳定装置院 (1)冷、 热水池。热水池用于接收从制盐工艺水封槽 以重力流形式过来的循环水返回水， 再由热水泵将 返回水送至冷却塔进行冷却。冷水池建于冷却塔下 部 ，通常冷热水池容积按总水量的1/3设计;（ 2)冷 却塔。制盐循环冷却水水量为每小时几千方不等， 视工程规模而定。冷却塔多采用逆流式机力通风冷 却塔， 单段或多段组合而成。考虑到单塔的规模及 Cl- 离子对钢构件的腐蚀性， 塔体以钢筋混凝土结构 居多。但近年来随着真空制盐工程规模不断扩大， 循环水量也增至每小时上万方， 为降低后期运行费 用 ， 某些工程中也采用自然通风冷却塔形式， 但该 种塔形前期土建费用非常大，部分业主并不能接 受 ； （ 3)冷 、 热水泵。冷 、 热水泵台套根据水量而定， 单台或同型号多台并联运行，但最多不超过3 用 1 备 ， 且水泵并联时， 还应考虑到单泵流量的减少， 选 泵时应通过对水泵并联工况的计算和分析确定单 泵的参数。同样针对随着制盐规模的扩大而增大的 循环水量，某些工程中也开始使用工业透平泵， 即 用小型汽轮机替代电机作为水泵的驱动装置， 动力 36 Nov 2016 No.6 来源由热电站供出的蒸汽供给， 将热能直接转化为 动能驱动水泵运行。汽机出口蒸汽可送至蒸发工艺 继续使用， 其参数根据蒸发工艺所需的蒸汽参数确 定。透平泵从热能到动能的直接转换， 减少了能量 转换的损失， 节约了后期运行电耗， 顺应长远发展 需求，但其依然存在前期设备投资过高的问题;(4) 水质稳定装置。主要为去除悬浮物、控制泥垢及结 垢、控制腐蚀及微生物等而设置的循环冷却水处理 装置， 包括加药和旁滤设备。 但近年来在传统气液流 体力学等技术的基础上叠加射频电路进行水质控制 的多相全程处理器因其一体化多功能、处理流量大 的优点（ 占地小、 单台设备可同时处理以上各种水质 问题)， 广泛应用于民用及工业循环水系统中。 2.4.2电站循环冷却水。电站循环冷却水用于汽轮 机冷油器和空冷器的冷却，冷却方式为间接冷却， 因此其水质优于循环冷却水， 制盐工程中按单独的 冷却系统进行设计， 主要包括冷却塔、 冷水池、 冷却 水泵和水质稳定装置。 因制盐配套热电站汽轮机大多采用背压式机组， 冷却水量每小时不到1000m3, 考虑到水量大小及冷却 效果， 冷却塔采用逆流式机力通风玻璃钢成品塔。电站 循环冷却水通常也与直流水合建在一处， 分别运行。 2 . 5 消防给水 独立的真空制盐工程中， 消防给水包括单体建构 筑物的室内消防和厂区室外消防两个部分。根据制盐 工艺及配套热电站所使用的原材料和产品性质， 厂区 建构筑物除干煤棚为丙类、 锅炉房为丁类外， 其余多 为戊类，消防给水设计需按 建筑设计防火规范 (GB50016-2014)、 消防给水及消火栓系统技术规范 (GB50974-2014)和 火力发电厂与变电站设计防火规 范 (GB50229-2006)的相关规定严格执行。 消防给水系统包括消防水池、 消防水泵及稳压 装置、 消防给水管网、 高位消防水箱、 室内外消火 栓、 自动喷水灭火系统等组成。消防水池有效容积 按厂区消防给水总量与火灾延续时间确定， 可与清 水池合用，但需保证有消防储水不被挪用的措施。 消防水泵的台套根据消防水量确定，多采用1 用 1 备 ， 并配套有稳压泵和气压水罐。 厂区消防给水管 网应为独立环网， 高位消防水箱设置在厂区内最高 建筑物的屋顶。厂区消防供水的最大保护半径不宜 超过1200m， 且占地面积不宜大于200hm2。 黄 静 等 ： 浅析真空制盐工程中给水系统的类别 3结束语 真空制盐工程中，各给水系统相对较为独立， 对于某一项目而言，可能不会每个类别均有涉及。 譬如， 位于大化工园区内的非独立制盐厂区， 园区 内可统一提供蒸汽时，便无需配套热电站设计， 相 应就没有化学水和电站循环水系统。因此， 在工程 设计中， 各项目具体涉及的系统类别， 应根据工程 外部条件进行分析确定。 参考文献参考文献 1 严 煦 世 ， 范 瑾 初严 煦 世 ， 范 瑾 初 给 水 工 程 （ 第 四 版 ）给 水 工 程 （ 第 四 版 ） M - 中国建筑工业中国建筑工业 出版社，出版社， 1999. 2 林 选 才 ， 刘 慈 慰林 选 才 ， 刘 慈 慰 给 水 排 水 设 计 手 册 （ 第 二 版 ） （ 第给 水 排 水 设 计 手 册 （ 第 二 版 ） （ 第 3 册 ）册 ） M .城 镇 给 水 ， 中国建筑工业出版社，城 镇 给 水 ， 中国建筑工业出版社， 2004. 3 林 选 才 ， 刘 慈 慰林 选 才 ， 刘 慈 慰 给 水 排 水 设 计 手 册 （ 第 二 版 ） （ 第给 水 排 水 设 计 手 册 （ 第 二 版 ） （ 第 4 册 ）册 ） M . 工 业 给 水 处 理工 业 给 水 处 理 中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社 2004. ( 收 稿 日 期 ：收 稿 日 期 ： 2016-08-16) ( 编辑编辑/ 周 蕾 ）周 蕾 ） (上接第3 0 页) 平衡的过程， 最终钻至2188m实现三井连通。这也 成为该地区第一 口把理论准话为实际的第一 口井。 从设想， 到施工成功只经历了 3 个月， 完成了不可 完成得任务， 水平投影见图3。 图图 3水平投影水平投影 5水平对接井中双靶井的理论依据 5 . 1 定向井中长期设置两个靶点来采不同层位的 盐。对于这样的井基本上三点一线。几乎是稳斜穿 过 ， 在方位不漂的情况下几乎不用扭方位， 只需要 更改钻具组合来控制井斜。 5 . 2 在盐井设计中有2 水平井对接1 口直井的情 况渊常说的2 斜 对 1 直)这样我们才有了理论依据。 5 . 3 钻进过程中有时在涌水层也会采取抢钻来钻 进 ， 只要接单根快， 开泵快， 停泵晚出现埋钻的可能 性不大。这为我们提供了技术保障。 6技术难点 6 . 1 新钻直井键槽时间短， 溶腔半径小， 对接困难。 而且必须先对接新井再对接老井。对接成功后在往 前钻进， 其中一部分钻具始终在溶腔里给我们带来 很大的安全隐患。直到与华1 井对接成功， 施工时 间长短很难估计。 6 . 2 由于华1 井地质资料很少， 22号盐层是否在 那存在很大疑问。并且该地区盐层较多， 如果有缺 失 ， 盐层就不是很好卡了。 6 . 3 华 1 井由于多次修井， 已经不开采22号盐了， 生 产 7 号盐层， 22号盐层溶腔多大无法判断， 并且从22 号盐到7 号盐之间(垂深差约210m)有没有通道都无 法判断。这为我们对接成功又增添了不小得难度。 6 . 4 由于该盐矿卤水不够，钻至新井底还在生产， 钻进中要平衡地层压力的同时还要平衡采卤的注 水压力。为安全钻井又多添了几分危险。 6 . 5 在钻至2095m以后出现先有进无出，后又涌 过来的情况， 然后逐步达到平衡， 在这种情况下需 要现场人员正确地判断， 正确地决定。 6 . 6 在这口井对接成功前， 一切都停留在理论层面 上 ， 没有成功的先例作为参照， 只能摸着石头过河， 需要在施工中不停得总结、 分析、 研究。 7结论与建议 7 . 1 该井顺利对接成功取决于上下思想高度统一， 如果哪环节出现问题是不可能成功的。 7 . 2 钻 过JSX16-1井溶腔后， 必须快速钻至华1 井 底 ， 多钻进一分钟， 多增添十分地危险， 如果钻具出 现问题， 根本没有办法打捞。 7 . 3 该井顺利对接成功可以解决盐结晶等采卤工 艺常遇到地问题， 比 2 斜 1 直更具经济效益和社会 效益， 同时也承担了更大地风险。 ( 收 稿 日 期 ：收 稿 日 期 ： 2016-05-31) ( 编辑编辑/ 孔 志 远 ）孔 志 远 ） 2016年 11月 第 6期 37