薛海平
(太原市水利科學(xué)研究所,太原 030002)
電石爐工程建設(shè)項(xiàng)目取用水合理性分析
薛海平
(太原市水利科學(xué)研究所,太原 030002)
推進(jìn)煤礦企業(yè)兼并、重組、整合是實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措,然而在煤礦整合建設(shè)項(xiàng)目中對(duì)于環(huán)境問(wèn)題的重視程度不夠,導(dǎo)致煤礦整合建設(shè)過(guò)程中水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重的矛盾較為突出,以某煤礦重組整合建設(shè)項(xiàng)目為例,對(duì)礦區(qū)的水土流失預(yù)測(cè)做了詳細(xì)分析,認(rèn)為該項(xiàng)目取水合理可行。
煤礦重組;水土流失;預(yù)測(cè)
陵川縣行源化工有限公司4×25000kVA電石爐及配套工程建設(shè)項(xiàng)目用水主要包括生產(chǎn)用水、廠區(qū)職工生活用水兩部分。電石生產(chǎn)一般采用電冶法。以石灰、焦碳為原料,原料按一定的配比加入爐內(nèi),電能輸入爐內(nèi),產(chǎn)生2000℃高溫,熔融并反應(yīng)生成電石。其用水項(xiàng)目主要是循環(huán)冷取用水、消防用水、道路及綠化灑水、工業(yè)場(chǎng)地生活給水等[1]。
工業(yè)場(chǎng)地生活及附屬設(shè)施給水主要指生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)保證職工安全生產(chǎn)與身體健康等附屬用水,用水項(xiàng)目主要包括:辦公樓、浴室、食堂、洗衣房、單身公寓等。
根據(jù)各用戶用水要求水質(zhì)的不同,廠區(qū)給水分為:凈環(huán)水系統(tǒng)、廠區(qū)生產(chǎn)、生活消防給水系統(tǒng)及安全供水系統(tǒng)[2]。
2.1 生活給水系統(tǒng)
其水質(zhì)應(yīng)符合國(guó)家GB5749—85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)規(guī)定。
2.2 生產(chǎn)、消防給水系統(tǒng)
主要供凈環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水及廠區(qū)生產(chǎn)輔助設(shè)施給水和消防用水。
2.3循環(huán)水系統(tǒng)
(1)電爐凈環(huán)水系統(tǒng):主要為電爐設(shè)備等用水設(shè)備冷卻水,回水后僅水溫升高,水質(zhì)未發(fā)生變化。
(2)電爐變壓器凈環(huán)水系統(tǒng):主要供變壓器油冷卻器,回水僅水溫升高,水質(zhì)未發(fā)生變化,回水至循環(huán)水池冷卻后,由循環(huán)水泵送入循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)使用。
(3)原料場(chǎng)沖洗濁環(huán)水系統(tǒng):主要供原料的沖洗?;厮了靥幚砗?,由水泵加壓循環(huán)使用。
2.4 安全供水系統(tǒng)
為保證電爐安全供水,在廠區(qū)內(nèi)設(shè)200m3涼水池一座或柴油機(jī)泵機(jī)組,安全供水管網(wǎng)與廠區(qū)生產(chǎn)、生活供水管網(wǎng)連通,平時(shí)可供生產(chǎn)及生活用水,事故時(shí)專供電爐系統(tǒng)主要設(shè)備冷卻使用。
3.1 設(shè)計(jì)用水量
根據(jù)工程建設(shè)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì),該項(xiàng)目設(shè)計(jì)總?cè)∷繛?0.6m3/h,其中生產(chǎn)取水22.6m3/h;職工生活取水8m3/h。
3.2 設(shè)計(jì)用水指標(biāo)
該項(xiàng)目設(shè)計(jì)年取水量24.91萬(wàn)m3/a,其中生產(chǎn)取水17.9萬(wàn)m3/a(按330d×24h計(jì));職工生活取水(含附屬設(shè)施)7.01萬(wàn)m3/a(按365d×24h計(jì))。項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模22萬(wàn)t/a,職工總?cè)藬?shù)388人,故噸電石取水量為1.13m3,職工生活用水指標(biāo)494.85L/人·d。
從用水指標(biāo)可以看出,噸電石取水量大于《山西省用水定額》規(guī)定的電石生產(chǎn)企業(yè)取水定額0.70m3/t的用水標(biāo)準(zhǔn),生活取水指標(biāo)也相對(duì)較高。所以本項(xiàng)目設(shè)計(jì)取用水量不合理。為節(jié)約利用水資源,本次論證工作依據(jù)《山西省用水定額》及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有關(guān)項(xiàng)目用水進(jìn)行核減計(jì)算,并論證合理取水量。
4.1 生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備選型
電石生產(chǎn)一般采用電冶法。以石灰、焦碳為原料,原料按一定的配比加入爐內(nèi),電能輸入爐內(nèi),產(chǎn)生2000℃高溫,熔融并反應(yīng)生成電石。
反應(yīng)方程式:3C+CaO=CaC2+CO↑-46.59kJ,此反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),由電能提供反應(yīng)需要的熱量[3]。
4.2 節(jié)水潛力分析
根據(jù)《冶金機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》核定用水量。
4.2.1 職工生活用水
指標(biāo)為30~50L/人·d的用水標(biāo)準(zhǔn),用水人口40人,為節(jié)約用水,本論證按照30L/人·d計(jì),則辦公樓用水量1.2m3/d。
4.2.2 食堂用水
指標(biāo)為20~25L/人·餐的用水標(biāo)準(zhǔn),為節(jié)約用水,本論證按照20L/人·餐,用餐人數(shù)388人,按每人每天兩餐考慮,食堂用水量15.5m3/d。
4.2.3 浴室用水
按40L/人·d計(jì)算,用水人數(shù)為車間生產(chǎn)348人,則浴室用水量為13.9m3/d。
4.2.4 洗衣用水
按車間生產(chǎn)人員348人計(jì)算,用水指標(biāo)120L/人·d,按照2d洗衣一次,則洗衣日用水量為20.9m3/d。
4.2.5 單身公寓
按照全部職工的1/3共130人考慮,用水指標(biāo)按照30L/人·d計(jì),則單身公寓用水量3.9m3/d。
4.2.6 生產(chǎn)用水
主要是循環(huán)補(bǔ)充水和蒸發(fā)消耗,核定后的新鮮水量為356m3/d。
未預(yù)見(jiàn)水量按生活和生產(chǎn)總?cè)∷?0%計(jì)算[4],則核減后的未預(yù)見(jiàn)水量為41.1m3/d。
廠區(qū)內(nèi)其他建筑物按同一時(shí)間火災(zāi)次數(shù)為一次計(jì),室內(nèi)消防用水量為5L/s,室外消防用水量為25L/s,消防火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為1d,消防總用水量為96m3。貯存在200m3鋼筋混凝土貯水池內(nèi),并在泵房設(shè)兩臺(tái)消防泵,為一用一備。由于消防用水是一次性儲(chǔ)存在消防水池內(nèi),在計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)時(shí),不考慮這部分水量。
通過(guò)對(duì)項(xiàng)目各環(huán)節(jié)用水分析,陵川電石生產(chǎn)設(shè)計(jì)年取水量24.91萬(wàn)m3/a,論證項(xiàng)目年總?cè)∷?5.12萬(wàn)m3/a(生產(chǎn)按330d計(jì),生活按365d計(jì)),年可節(jié)約新鮮水9.79萬(wàn)m3。
4.3 節(jié)水措施
項(xiàng)目用水選用先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)、耗水量少的供、用水設(shè)施,力求最大限度地節(jié)約用水,具體采取措施有:①項(xiàng)目生產(chǎn)、生活采暖用熱,可以考慮生產(chǎn)工藝過(guò)程的余熱利用,以達(dá)到節(jié)能、節(jié)水目的[5];②對(duì)于浴室內(nèi)的淋浴器選用帶腳踏閥的淋浴器,做到人離水停,洗臉盆采用延時(shí)自閉式水龍頭,可節(jié)約用水15%;③對(duì)于設(shè)有衛(wèi)生間的建筑,衛(wèi)生潔具均選用節(jié)水型器具;④對(duì)于食堂用水,洗碗池的水龍頭選用光控水龍頭,做到無(wú)人水停,以利節(jié)水;⑤對(duì)于地面防塵灑水、澆灑道路、園林綠化和建筑施工等用水,取用處理后的中水,節(jié)約地下水資源。
4.4節(jié)水措施經(jīng)濟(jì)性
通過(guò)對(duì)節(jié)水技術(shù)與節(jié)水措施分析,主要從用水工藝、水處理與回用及水務(wù)管理制度等方面提出了相應(yīng)的節(jié)水措施,符合國(guó)家的相應(yīng)節(jié)水政策的規(guī)定要求,在經(jīng)濟(jì)上可行。
5.1 論證取用水量
陵川電石項(xiàng)目合理取水量為452.5m3/d(15.12萬(wàn)m3/a),其中:生產(chǎn)取水397.1m3/d,按年生產(chǎn)330d計(jì),年取水量13.10萬(wàn)m3;生活取水55.4m3/d,按年生產(chǎn)365d計(jì),年取水量2.02萬(wàn)m3。
5.2 用水指標(biāo)
5.2.1 綜合用水指標(biāo)(單位產(chǎn)品取水量)
單位產(chǎn)品取水量Vuf指每生產(chǎn)單位數(shù)量的工業(yè)產(chǎn)品所需要的新水量。
式中Vuf為單位產(chǎn)品取水量(m3/單位產(chǎn)品);Vyf為年總?cè)∷浚ㄈf(wàn)m3);Q為年生產(chǎn)規(guī)模(產(chǎn)品總量)。
則:電石生產(chǎn)規(guī)模22萬(wàn)t/a,采煤年取新水量15.12萬(wàn)m3/a,其中:生產(chǎn)取水量13.10萬(wàn)m3/a,職工生活取水2.02萬(wàn)m3/a。經(jīng)計(jì)算,噸電石取水量0.687m3。
5.2.2 礦區(qū)職工生活用水指標(biāo)
Vlf指每個(gè)職工在生產(chǎn)中每天用于生活的取水量。
式中Vlf為礦區(qū)職工人均生活日取水量(L/人·d);Vylf為礦區(qū)職工生活日取水總量(m3/d);n為職工總?cè)藬?shù)(人)。
陵川電石項(xiàng)目員工總?cè)藬?shù)為388人,職工生活取水量55.4m3/d,取水定額142.8L/人·d。
5.2.3 重復(fù)利用率
式中R為重復(fù)利用率;Vr為總復(fù)用水量(萬(wàn)m3);Vt為總用水量(萬(wàn)m3)。
項(xiàng)目取水量為452.5m3/d,復(fù)用水量(僅包含串聯(lián)復(fù)用水量)48m3/d,總用水量500.5m3/d,復(fù)用率9.59%,陵川電石項(xiàng)目復(fù)用水量主要為生活污水經(jīng)污水處理站回收處理后回用,未計(jì)算循環(huán)系統(tǒng)用水,因此,重復(fù)利用率相對(duì)較低。
5.2.4 新水利用系數(shù)Kf
式中Kf為新水利用系數(shù);Vf為生產(chǎn)過(guò)程中所需要的取水量(m3/d);Vd為生產(chǎn)過(guò)程中外排水量(m3/d)。
由于建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中廢污水經(jīng)污水處理站處理后全部回收利用,新水利用系數(shù)達(dá)到100%。
6.1 綜合用水水平
項(xiàng)目取水包括電石生產(chǎn)、附屬設(shè)施及廠區(qū)生活用水,陵川電石項(xiàng)目合理取水量452.5m3/d(15.12萬(wàn)m3/a),其中:生產(chǎn)取水397.1m3/d,按年生產(chǎn)330d計(jì),年取水量13.10萬(wàn)m3;生活取水55.4m3/d,按年生產(chǎn)365d計(jì),年取水量2.02萬(wàn)m3。電石生產(chǎn)規(guī)模22萬(wàn)t/a,噸電石取水量0.687m3/t。小于《山西省用水定額》規(guī)定的電石生產(chǎn)取水定額0.7m3/t的用水標(biāo)準(zhǔn)。
6.2 廠區(qū)職工生活用水水平
陵川電石生產(chǎn)項(xiàng)目員工總?cè)藬?shù)388人,職工生活取水量55.4m3/d,設(shè)計(jì)取水定額142.8L/人·d,略高于《山西省用水定額》住宅用水定額120L/人·d的用水標(biāo)準(zhǔn),其用水指標(biāo)是較為合理的。因此,核定生活取水量2.02萬(wàn)m3/a比較合理。
綜上分析,項(xiàng)目不僅實(shí)現(xiàn)了污水資源化,緩解了環(huán)境污染,而且大大減少了新鮮水取水量;整個(gè)用水工藝設(shè)計(jì)有多項(xiàng)串聯(lián)復(fù)用措施,且各系統(tǒng)排水量均經(jīng)污水處理站處理后回收利用;用水指標(biāo)符合《山西省用水定額》規(guī)定。因此,設(shè)計(jì)年取水量15.12萬(wàn)m3是合理可行的。
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Analysis of calcium carbide furnace water w ithdrawal rationality of construction projects
XUE Hai-ping
(Taiyuan City Water Conservancy Science Research Institute,Taiyuan 030002,China)
Promote the coalmine enterprisem&a integration is an importantmeasures to realize the sustainable develop-ment of coal industry in our country.In this paper,the author in a restructuring integration of coalmine construction pro-jectas an example,soil erosion predictionmade a careful analysis of themining area.
restructuring of coalmine;soil and water loss;predict
TV213.9
B
1672-9900(2015)01-0039-03
2014-11-10
薛海平(1968-),男(漢族),山西呂梁人,工程師,主要從事水利科學(xué)研究工作,(Tel)18635116670。