張秋丹（濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南 250101）

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某燒結(jié)余熱利用項(xiàng)目給水排水設(shè)計(jì)計(jì)算方法

張秋丹
（濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南 250101）

【摘要】燒結(jié)余熱利用主要采用燒結(jié)煙氣余熱進(jìn)行發(fā)電，給排水專(zhuān)業(yè)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括循環(huán)水泵站、冷卻塔、消火栓等。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，給排水設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)以國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范為依托，結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)和項(xiàng)目個(gè)性化需求精準(zhǔn)計(jì)算，做到節(jié)能高效。

【關(guān)鍵詞】燒結(jié)余熱利用 設(shè)計(jì)計(jì)算 循環(huán)冷卻水

1 循環(huán)冷卻水總水量計(jì)算

循環(huán)冷卻水用戶主要為發(fā)電設(shè)備，具體如下：汽機(jī)凝汽器用水量正常為2800 m3/h，最大3100 m3/h；潤(rùn)滑油冷卻器用水量正常為80 m3/h，最大160 m3/h；發(fā)電器空冷器用水量為90 m3/h。上述用水量合計(jì)正常為2970 m3/h，最大3350 m3/h，供水溫度≤33℃，回水溫度≤43℃。

2 冷卻塔選型

循環(huán)冷卻水最大用水量3350m3/h，選用工業(yè)型鋼筋混凝土逆流冷卻塔2座，單塔平面尺寸：11.0m×11.0m，單座處理水量為1800m3/h，淋水密度為14.88m3/（m2·h），電機(jī)功率75kW，設(shè)置在循環(huán)水吸水池頂部。為防止冬季結(jié)冰，冷卻塔配套化冰管。

3 發(fā)電循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算

水泵揚(yáng)程H=Hss+Hsd+∑hs+∑hd式中：

Hss——泵吸水地形高度（mH2O）

Hsd——泵壓水地形高度（mH2O）

∑hs——吸水管路水頭損失之和

∑hd——壓水管路水頭損失之和

根據(jù)本工程水泵房布置，Hss=0.8m，Hsd=9.0m，∑hs=0.5m，∑hd=5m（凝汽器水阻）+5m（局部及沿程損失）+8m（冷卻塔進(jìn)塔水壓）=18.0m，綜上，H=28.3m，所以應(yīng)保證單臺(tái)循環(huán)水泵在最大水量1770m3/h時(shí)揚(yáng)程H=29.0m，即0.29MPa，依據(jù)水泵性能曲線圖及熱力專(zhuān)業(yè)委托資料，當(dāng)水泵流量為1570m3/h（正常流量）時(shí)，H=32m，即0.32MPa。

4 發(fā)電循環(huán)水泵選型

水泵選型時(shí)，除滿足水量、揚(yáng)程需要外，還應(yīng)滿足業(yè)主個(gè)性化需求及水泵運(yùn)行曲線，保證水泵能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)電設(shè)備最大用水量3350m3/h，正常用水量2970m3/h，本工程設(shè)發(fā)電供水泵3臺(tái)（臥式離心泵，2用1備），單臺(tái)循環(huán)水泵流量正常Q=1570m3/h，揚(yáng)程H=32m，最大Q=1770m3/h，揚(yáng)程H=29m，電機(jī)功率200kW/10kV，水泵葉輪材質(zhì)HT250，密封型式為填料密封。

5 循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水量M計(jì)算

5.1 蒸發(fā)水量E

冷卻過(guò)程中，從冷卻水中蒸發(fā)逸入大氣的水蒸氣量按下式計(jì)算：

E=α（R-B）m3/h

式中：

α——蒸發(fā)損失率，%

α=C（T1-T2）%

R——系統(tǒng)中的循環(huán)水量，m3/h

B——排污水量，m3/h

E——蒸發(fā)水量，m3/h

T1、T2——循環(huán)冷卻水進(jìn)、出冷卻塔的溫度，℃

其中T1=43℃，T2=33℃；

C——損失系數(shù)，與季節(jié)有關(guān)

夏季（25～30℃），0.15～0.16

春秋季（0～10℃），0.1～0.12

冬季（-15～-10℃），0.06～0.08

5.2 風(fēng)吹損失水量D

由于空氣流，被空氣帶走部分水滴。對(duì)于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，風(fēng)吹損失D為總循環(huán)水量的0.1%左右，計(jì)算時(shí)按總循環(huán)水量的0.1%考慮。

5.3 排污水量B

為了控制冷卻水循環(huán)過(guò)程中因蒸發(fā)損失而引起的濃縮過(guò)程，必須人為排放的水量。

B=E/（N-1）-D

式中：

B——排污水量，m3/h；

D——風(fēng)吹損失率，m3/h；

N——濃縮倍數(shù)，一般控制在3；綜上：

補(bǔ)充水量M=E+B+D

綜上：該循環(huán)水系統(tǒng)夏季補(bǔ)水用量77m3/h，排污量22m3/h；冬季補(bǔ)水用量47m3/h，排污量12m3/h；春、秋季補(bǔ)水用量66m3/h，排污量18m3/h；平均補(bǔ)水量64 m3/h，排污量17.5m3/h。濃縮倍數(shù)取3。

6 室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)計(jì)算

6.1 室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014規(guī)定，本工程發(fā)電汽輪機(jī)主廠房及主控樓設(shè)室內(nèi)消火栓，消防用水量為15L/s。

6.2 消火栓給水系統(tǒng)的栓口動(dòng)壓及充實(shí)水柱

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014規(guī)定：高層建筑、廠房、庫(kù)房和室內(nèi)凈空高度超過(guò)8m的民用建筑等場(chǎng)所，消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.35MPa，且消防水槍充實(shí)水柱應(yīng)按13m計(jì)算；其他場(chǎng)所，消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.25MPa，且消防水槍充實(shí)水柱應(yīng)按10m計(jì)算。

本工程消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.35MPa，消防水槍充實(shí)水柱Hm應(yīng)按13m計(jì)算。

6.3 消防水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算

P=k2（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0

式中：

P——消防水泵或消防給水系統(tǒng)所需要的設(shè)計(jì)揚(yáng)程或設(shè)計(jì)壓力（MPa）

k2——安全系數(shù)，可取1.20～1.40；宜根據(jù)管道的復(fù)雜程度和不可預(yù)見(jiàn)發(fā)生的管道變更所帶來(lái)的不確定性；

H——當(dāng)消防水泵從消防水池吸水時(shí)，H為最低有效水位至最不利水滅火設(shè)施的幾何高差；當(dāng)消防水泵從市政給水管網(wǎng)直接吸水時(shí)，H為火災(zāi)時(shí)市政給水管網(wǎng)在消防水泵入口處的設(shè)計(jì)壓力值的高程至最不利水滅火設(shè)施的幾何高差（m）；

∑Pf——管道沿程水頭損失之和（MPa）；

∑PP——管件及閥門(mén)等局部水頭損失之和（MPa）；當(dāng)資料不全時(shí)，局部水頭損失可按根據(jù)管道沿程水頭損失的10%～30%估算，消防給水干管和室內(nèi)消火栓可按10%～20%計(jì)，自動(dòng)噴水等支管較多時(shí)可按30%計(jì)。

P0——最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施所需的設(shè)計(jì)壓力（MPa）。

Pf=iL

其中i=2.9660×10-7［q1.852/（C1.852d14.87）］

式中：

C——海澄-威廉系數(shù)，其中鋼管為100；

q——管段消防給水設(shè)計(jì)流量（L/s）；

d1——管道的內(nèi)徑（m）；

本工程消防管道長(zhǎng)度約為60m，消防給水設(shè)計(jì)流量為15L/s，管道的內(nèi)徑為0.121m，代入上式得：Pf=0.0155MPa，即1.55mH2O。PP=20% Pf=1.55×20%=0.31mH2O。

則P=k2（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0

=1.3×（0.0155+0.0031）+0.01×8+0.40

=0.51MPa

故，消防主泵揚(yáng)程取0.55MPa。