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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

        2016-12-01 00:35:38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
        中國(guó)科技縱橫 2016年11期

        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。

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