Водоснабжение промышленных предприятий

Стр 1 из 10Следующая ⇒

Водоснабжение промышленных предприятий

Методические указания

К курсовому и дипломному проектированию

по дисциплине

«Водоснабжение промышленных предприятий»

для студентов специальности

«Водоснабжение и водоотведение»

очной и заочной формы обучения

Астрахань

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………………………....…4

1.Объем и состав проекта…………………………………………………………………………...…4

2.Исходные данные для проектирования……………………………………………………….……4

3.Общие рекомендации к выполнению курсового проекта…………………………………………4

4.Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий……………….……………..…4

4.1.Системы производственного водоснабжения……………………………………………………4

4.2.Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения…………………………………………...….6

5.Водопотребление на промышленных предприятиях …………………………………...…………6

6.Выбор схемы и системы производственного водоснабжения……………………………….....…7

7.Элементы систем производственного водоснабжения……………………………………….……8

8.Определение производительности сооружений подготовки и обработки производственной воды…………………………………………………………………………………………………..…………9

8.1.Определение средних расходов воды………………………………………………………….…9

8.1.1.Оборотной воды……………………………………………………………….…………………9

8.1.2.Технической воды……………………………………………………………….………………9

8.1.3.Питьевой воды для производственных целей……………………………………....…………9

8.1.4.Производтвенных сточных вод, выпускаемых в водоем (городскую сеть), подлежащих очистке и без очистке……………………………………………………………………………………….…9

8.1.5.Производственных сточных вод, используемых в системе водоснабжения, взамен свежей воды……………………………………………………………………………………………………….….…9

8.2.Определение максимальных расходов оборотной воды……………………………………...…9

8.3.Безвозвратное потребление и потери воды в производстве……………………………...……10

8.4.Принципиальная схема чистого оборотного цикла водоснабжения ……………………….…10

9.Выбор типа охладителей……………………………………………………………………...……12

9.1.Технологический расчет вентиляторных градирен………………………………………….…12

9.2.Потери воды в охладителях…………………………………………………………………...…14

9.3.Размещение охладителей…………………………………………………………………………14

10.Баланс воды в системах оборотного водоснабжения………………………………………...…15

10.1.Определение расходов производственной воды для составления балансовой схемы……...15

11.Водопроводные сети………………………………………………………………………………16

12.Насосная станция оборотного цикла водоснабжения……………………………………..……16

13.Методы очистки и обработки производственной воды………………………………..…….…18

14.Оценка качества добавочной воды…………………………………………………………….…18

15.Очистка воды от механических примесей…………………………………………………….…20

15.1.Выбор оборудования для очистки………………………………………………………….…..20

15.2.Определение производительности фильтров……………………………………………...…..20

15.3.Расчёт сверхскоростных фильтров……………………………………………………………..21

15.4.Насосная установка……………………………………………………………………………...21

16.Методы борьбы с биологическими обрастаниями и водорослями…………………………….21

17.Стабилизационная обработка производственной воды………………………………………...22

17.1.Общая часть……………………………………………………………………………...………22

17.2.Выбор места стабилизационной обработки производственной воды………………….……22

17.3.Метод стабилизационной обработки оборотной воды……………………………………..…23

17.4.Подкисление добавочной воды…………………………………………………………………23

18.Кислотное хозяйство………………………………………………………………………………24

19.Проектирование генплана предприятия и узла водоочистных сооружений…………………..25

20.Проектирование высотной схемы водоочистных сооружений……………………………...…28

21.Оценка эффективности использования производственной воды………………………………28

Список литературы……..……………………………..……………………………...……………..30

Введение

Целью настоящего методического пособия является оказание помощи студентам очной и заочной формы обучения специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» при разработке курсового и дипломного проекта на тему: » Водоснабжение промышленных предприятий».

В методическом указании рассмотрены существующие системы промышленного водоснабжения и их основные элементы. Изложены методики расчета отдельных сооружений систем оборотного водоснабжения: циркуляционных и подпиточных насосных станций, механической очистки воды, градирен с различными видами оросителей.

Объем и состав проекта

Курсовой проект состоит из графической части и пояснительной записки.

1.Расчётная часть:

а)выбор системы и схемы водоснабжения для промышленного предприятия;

б)проектирование и расчет основных элементов системы водоснабжения(сети, водоподготовка);

в)проектирование и расчет основных элементов системы оборотного водоснабжения (охладительное устройство);

г)разработка мероприятий по предотвращению оборудования карбонатных отложений, коррозии, биологических обрастаний;

д)проектирование и расчет циркуляционной насосной станции.

2.Графическая часть

а)генеральный план промышленного предприятия с нанесением сетей и сооружений водоснабжения, подъездных дорог, ситуационный план;

б)балансовая схема воды на предприятии;

в)планы и разрезы станции водоподготовки;

г)планы и разрезы сооружений оборотного водоснабжения;

д)план и разрез циркуляционной насосной станции (ЦНС) (по указанию руководителя).

Исходные данные для проектирования

Генеральный план населенного пункта необходимо спроектировать в масштабе 1: 5000 (1: 10000, 1: 25000)

Планы и разрезы станции водоподготовки, планы и разрезы сооружений оборотного водоснабжения, план и разрез циркуляционной насосной станции в масштабе 1: 100; 1: 50.

С помощью приложения Е заполнить бланк задания (приложение А), категорию предприятия и степень огнестойкости заполняется с помощью [3].

3.Общие рекомендации к выполнению курсового проекта

Перед составлением проекта студент должен ознакомиться с особенностью технологических процессов промышленного предприятия, для этого рекомендуется воспользоваться [1].Подобрать сооружение для охлаждения воды, блок очистки воды, ЦНС в зависимости от исходных данных. После чего составляется генеральный план с нанесением водопроводных и водоотводящих систем. Произвести расчеты всех элементов хозяйственно-питьевых, противопожарных и оборотных систем.

Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий

Вода на промышленных предприятиях расходуется на технологические (производственные) и хозяйственно-питьевые нужды, пожаротушение, полив зеленых насаждений и территорий.

Оборотной воды

где - объем продукции (по заданию);

-среднегодовой удельный расход оборотной воды на единицу продукции, , принимаемый по [1] ( для заданного предприятия);

-годовой фонд рабочего времени, ч.

Технической воды

где - среднегодовой удельный расход, , принимаемая по [1].

Выбор типа охладителей

Выбор типа охладителей производится в зависимости:

- от расхода охлаждаемой воды ( );

- от расчетной температуры охлажденной воды ( ), перепада температур и требований к устойчивости охлаждения;

- от режима работы охладителя;

- от климатических условий заданного района ( - температура воздуха по сухому термометру и - температура по смоченному термометру, °С);

- от условия размещения охладителей на промплощадке;

- от физико-химического состава добавочной и оборотной воды;

- от категории надежности водопотребителя.

Область применения охладителей рекомендуется принимать в соответствии с приложением Д.

Таблица 3 – Область применения охладителей

Охладитель	Удельная плотность орошения, ,	Перепад температур, , °С	Минимальная разница температур, , °С
Водохранилище (пруд-охладитель)	0, 01-0, 10	5-10	6-8
Брызгальные бассейны	1, 00-1, 20	5-10	10-12
Открытые градирни: с брызгальным оросителем	1, 50-3, 00	5-10	10-12
с капельным оросителем	2, 00-4, 01	5-10	10-12
Башенные градирни: с брызгальным оросителем	2, 50-3, 50	5-15	8-10
с капельным оросителем	3, 00-4, 00	5-15	8-10
с пленочным оросителем	5, 00-8, 00	5-15	8-10
Вентиляторные градирни: с брызгальным оросителем	5, 00-6, 50	3-20	4-5
с капельным оросителем	6, 00-8, 00	3-20	4-5
с пленочным оросителем	8, 00-10, 00	3-20	4-5
Радиаторные градирни	-	5-10	15-20

Потери воды в охладителях

Потери воды в охладителях складываются из потерь на испарение и на каплеунос,

Потери воды на испарение при охлаждении, %

Потери воды на испарение при охлаждении,

где – коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общей теплоотдаче, принимаемый для градирен в зависимости от температуры воздуха по сухому термометру по таблице 6.

Таблица 6 – Зависимость от температуры по сухому термометру

Температура воздуха по сухому термометру (по приложению В)	0 °С	10 °С	20 °С	30 °С	40 °С
	0, 001	0, 0012	0, 0014	0, 0015	0, 0016

Потери воды вследствии уноса ветром,

где – потери воды вследствии уноса ветром, %, принимаются в зависимости от типа охладителя [3].

Размещение охладителей

На основании [3] размещение охладителей на площадке предприятий необходимо предусматривать из условия обеспечения свободного доступа к ним воздуха, а также наименьшей протяженности трубопроводов и каналов. При этом необходимо учитывать направление зимних ветров для исключения обмерзания зданий и сооружений. При размещении охладителей на генплане площадки предприятия необходимо выдержать минимальные расстояния между ними, расположенными вблизи зданиями и дорогами, которые принимаются в соответствии с таблицей 7.

Таблица 7 – Минимальные расстояния при размещении охладителей

Наименование сооружений	Расстояние до секционных вентиляторных градирен, м
Промышленные здания
Градирни секционные	9-24
Внутризаводские железнодорожные пути
Автодороги внутризаводские и подъездные

Пример обвязки трубопроводами 3 секционных градирен показан на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема 3 секционной градирни: 1-подача воды на градирню; 2- отвод охлажденной воды; 3- спуск воды; 4- перелив воды.

Водопроводные сети

На промышленных предприятиях водопроводные сети предназначены для подачи свежей воды из источника водоснабжения, для циркуляции оборотной воды, отвода загрязненной воды и т.д. Для бесперебойной подачи оборотной воды предусматривается по два параллельных водопровода из металлических труб, рассчитываемых на пропуск 100% расхода.

Проектирование сетей должно производиться с учетом требований [3].

Насосная установка

Производительность насосов, подающих воду на фильтры,

где – расход воды на промывку сверхскоростных фильтров, ;

л/(с- ) – интенсивность промывки фильтра водой.

Потребный напор, развиваемый насосом, м.

где – геометрическая высота подъема воды, м, определяемая как разность отметок верха патрубка фильтра и уровня воды в приемной камере охлажденной воды;

– потери напора во всасывающей линии, м;

– то же в нагнетательной, м;

м – потери напора в фильтре, м;

м – запас напора на свободный излив.

Количество насосов не менее двух, в том числе один резервный.

Общая часть

Стабилизационная обработка воды в системе оборотного водоснабжения предусматривается при условии

где – щелочность добавочной воды, мг-экв/л;

– коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок.

Подкисление применяется при любых величинах щелочности ( ) и общей жесткости ( ) добавочной (свежей) воды, а также ; рекарбонизация дымовыми газами или газообразной углекислотой – при мг-экв/л и ; фосфатирование – при мг-экв/л; комбинированная (фосфатно-кислотная) обработка тогда, когда фосфатирование не предотвращает карбонатных отложений или величина продувки системы водоснабжения экономически нецелесообразна.

Методы умягчения воды выбирают в зависимости от необходимой его глубины, качества добавочной воды и общей схемы. Умягчение может производиться реагентным или ионообменным способом.

Реагентное умягчение применяется тогда, когда требуется одновременное снижение жесткости и щелочности. При этом остаточная может быть доведена до 0, 5 мг-экв/л, а щелочность до 0, 8 мг-экв/л.

Ионный метод применяется с целью еще более глубокого умягчения воды с мутностью не более 5 мг/л и цветностью не более 30°.

Подкисление добавочной воды

Метод обработки воды кислотой относится к числу наиболее распространенных, т.к. расход отрабатываемой (добавочной) воды необходим только для компенсации воды из системы.

При подкислении воды доза кислоты , мг/л, в расчете на добавочную воду определяется по формуле 1 «Приложение 12» [3], в которой – коэффициент концентрирования (упаривания) определяется методом последовательных приближений.

Предельная допустимая величина коэффициента концентрирования

или

где – допустимый коэффициент упаривания, принимаемый в соответствии с данными таблицы 2 «Приложение 12» [3] равным 1, 5; 2; 3.

При этих трех значениях определяются необходимые параметры режима обработки охлаждающей воды:

- величина продувки – по вышеприведенной формуле;

- остальные параметры по формулам «Приложение 12» [3];

- общее солесодержание оборотной воды- по формуле 27;

- коэффициент φ - по таблице 8;

- концентрация солей в добавочной воде - по формуле 26;

- равновесная щелочность оборотной воды – по формуле 25;

- доза технической кислоты – по формуле 24;

Одновременно определяются условия, при которых не происходит выпадения в системе сульфата кальция. Такие условия обеспечиваются в том случае, если произведение активных концентраций ионов и в оборотной воде не превышают произведение растворимости сульфата кальция , определяемого по формуле 28.

Величина μ - ионная сила раствора, г-ион/л, определяются по формуле 29, а концентрация ионов в г-ион/л по следующим соотношениям:

; ; ; ; ; - по формуле 29,

По принятым трем величинам и полученным и также трем величинам строится график их зависимости. Пример построения графика – рисунок 11.

По графику находят произведение активных концентраций, равное произведению растворимости сульфата кальция при температуре воды 25-60 °С (2, 4- ) и . Эта величина при подкислении серной кислоты будет предельно допустимой для предотвращения не только карбонатных, но и сульфатных отложений.

С учетом окончательно принятой величины определяется доза кислоты , мг/л, и величина продувки , %.

Рисунок 11 – График зависимости произведения активных концентраций ионов и ( ) и коэффициента концентрирования ( упаривания)

Кислотное хозяйство

Суточный расход технической кислоты

или , л/с

где – плотность серной кислоты, кг/ , принимаемая по таблице 11.

Таблица 11 – Плотность серной кислоты

Содержание в % ( по массе)
Плотность при температуре от 15 до 4 °С, т/	1, 84	1, 64	1, 44	1, 084	1, 042

Часовой расход технической кислоты, л/с

В кислотном хозяйстве предусматривается склад со стеклянными бутылями емкостью 20-50 л или со стальными цистернами емкостью 15 , а также мерник, растворные баки, вакуум-насос и др.

Запас кислоты предусматриваются 30-ти суточный. Емкость мерника на суточный запас кислоты, .

где – количество заполнений в сутки (1-2).Размеры мерников приведены в таблице 12.

Таблица 12 – Характеристика типовых баков-мерников крепкой серной кислоты

Показатели	Объем кислоты в баках

Диаметр мерника D, мм
Высота, мм
Н полн
Н конич
Диаметр патрубков, мм
внизу конуса,
перелива,
Общая масса конструкции, кг

Емкость растворного ( расходного) бака,

где – число часов, на которое заготавливается раствор кислоты, ч;

– концентрация кислоты в рабочем растворе, % (5-10);

– плотность рабочего раствора, т/ .

Перемешивание раствора производится сжатым воздухом с интенсивностью 5 л/(с- ).Количество баков – не менее двух.

19.Проектирование генплана предприятия и узла водоочистных сооружений

После выполнения технологических расчетов всех сооружений, определения их количества и размеров выполняется компоновка генплана.

При компоновке генплана необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

1.Сооружения должны быть расположены наиболее компактно, но с учетом требований [3]. Компактное расположение сооружений по ходу технологического процесса очистки и подготовки производственной воды с минимальными разрывами между ними, диктуемыми технологическими, санитарными и противопожарными нормами, дает возможность уменьшить коммуникации, снизить строительную стоимость и эксплуатационные затраты. В то же время расстояние между сооружениями и размещение площадки под их строительство должны обеспечивать соблюдение очередности их расширения.

2.К каждому цеху, насосным станциями и т.п. должен быть гарантирован подъезд транспорта (хотя бы с одной стороны) для доставки оборудования и материалов.

3.При проектировании водоочистных сооружений следует стремиться к объединению в одном здании: установки водоподготовки с реагентным хозяйством, насосной станции оборотного цикла, электроустройств, складов неядовитых реагентов, вспомогательных помещений, указанных в [3].

4.Размещение складов реагентов производить в соответствии с [3], хлора -[3], емкостей фильтрующих материалов -[3].

5.Подземные сети, как правило, прокладываются вне проезжей части дорог. Наименьшее расстояние в плане от фундаментов зданий до водопроводной сети 5, 0 м, до самотечных сетей водоотведения – 3, 0 м. Сети прокладываются параллельно стенам зданий, пересечения с дорогами и подземными инженерными сооружениями – под прямым углом. Ширина проезжей части дорог принимается 6-7 м, ширина обочины – 1, 5 м. Минимальные расстояния от проезжей части дорог до производственных зданий и сооружений следует принимать следующими: от 0, 15 до 3, 0 м – при отсутствии въездов в здание или при длине более 20 м; 8, 0 – при наличии въездов.

6.На выкопировке генплана (площадке сооружений по обработке воды) показывают насосную станцию оборотного цикла, приемные резервуары нагретой и охлажденной воды, градирни и все коммуникации с указанием их размеров.

7.На чертеже генплана размещаются таблицы условных обозначений и экспликации сооружений.

8.Пример оформления генплана предприятия приведен на рисунке 12.

9.Пример размещения сооружений обработки оборотной воды показан на рисунке 13.

Рисунок 12 - Пример оформления генплана

Рисунок 13 – Пример размещения сооружений обработки оборотной воды:

Условные обозначения:

В2 – добавочная (свежая вода);

В3 – всасывающий трубопровод нагретой воды;

В4 – подача нагретой воды на градирни;

В5 – самотечный трубопровод охлажденной воды;

В6 – всасывающий трубопровод охлажденной воды;

В7 – подача охлажденной воды потребителям;

К2 – условно чистая вода;

I - группа насосов подачи охлажденной воды потребителям;

II - группа насосов подачи воды на градирни;

III - группа насосов подачи воды на фильтры;

1 – потребители; 2 – насосная станция оборотного цикла; 3 – резервуар нагретой воды; 4 – резервуар охлажденной воды; 5 – градирни; 6 – фильтры; 7 – реагентное хозяйство; 8 – тоннель водоводов.

Список литературы

1. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности/ СЭВ, ВНИИ ВодГЕО – М.: Стройиздат, 1982

2. Пособиие по проектированию градирен ( к СНиП 2.04.02-84) ВНИИ ВодГЕО Госстрой СССР-М.: 1989

3. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Госстрой России, 1985

4. Шабалин А. Ф. Эксплуатация промышленных водопроводов – М.: Издательство «Металлургия», 1972

5. Кучеренко Д. И., Гладков В. А. Оборотное водоснабжение – М.: Стройиздат, 1980

6. Николадзе Г. И. Водоснабжение – М.: Стройиздат, 1989

7. Шевелев Ф. Н. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб – М.: Стройиздат, 1973

8. Турк В. И., Минаев А.В., Карелин В. Я. Насосы и насосные станции – М.: Стройиздат, 1976

9. Атанов Н. А. Оборотное водоснабжение нефтеперерабатывающего завода: учебное пособие/ Самарск. гос. арх.-акад. Самара, 2002.-364с.

10. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация здания – М.: Госстрой России, 1985

11. Боронина Л. В. «Водоснабжение.Наружные сети.» Методическое указание по дисциплине: «Водоснабжение».

12. Журба М. П. «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений». – Вологда- Москва, 2001.

Приложение Б

Технологические характеристики оросителей

Тип, конструкции	Материал	h, м	A, 1/м	m	, 1/м	, (м*ч)/кг	Объемная плотность/ Поверхностная плотность, (кг/ )/(кг/ )
I. Брызгальные ТП 901-6-46, воздухонапрвляющие щиты ТП 901-6-51, воздухонапрвляющие щиты ТП 901-6-51, без воздухонаправлящих щитов II. Капельные ТП 901-6-29, планки (50х10 мм) ТП 901-6-60, планки (50х10 мм) БОП ПНД, решетки, ЭКО-сервис К- НИИ ВОДГЕО БОС ПНД-1-1 ЭКО-сервис К То же, с разрывом между блоками высотой 1, 16 м БОС ПНД-1-2 ЭКО-сервис К То же, с разрывом между блоками высотой 1, 16 м БОС ПНД-1-3 ЭКО-сервис То же, с разрывом между блоками высотой 1, 16 м БОС ПНД-1-4 ЭКО-сервис К То же, с разрывом между блоками высотой 1, 16 м III.Пленочные ТП 901-6-29, щиты ТП 901-6-60, щиты ЛОАТЭП, плоские листы ОП-2Г1М, гофролисты БОВ-1, ЭКО-сервис К Гипрокаучук, планки и щиты Трубчатый, гофротрубы (дренажные) ф63 ПР50, сетчатые призмы, НИИ ВОДГЕО- Техэкопром IV. СОТ-Ш 14 Э/0р-14п	Дерево Дерево - Дерево Дерево ПНД (негорючая композиция) ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД Дерево Дерево А/ц ПВХ ПВХ Дерево ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД ПНД	3, 7 3, 7 0, 95 0, 84 0, 84 0, 84 0, 84 3, 7 3, 0 2, 4 1, 4 0, 8 4, 7 1, 8 1, 25 1, 5 1, 4 1, 4 1, 4 1, 4 1, 4	0, 222 0, 255 0, 136 0, 309 0, 374 0, 981 1, 296 0, 47 1, 373 0, 529 1, 167 0, 506 1, 007 0, 379 0, 341 0, 357 0, 479 1, 03 1, 021 0, 324 0, 485 0, 971 0, 865 0, 786 0, 450 0, 441 0, 363 0, 543 0, 514 0, 402 0, 418	0, 29 0, 29 0, 1 0, 45 0, 45 0, 4 0, 62 0, 6 0, 55 0, 59 0, 53 0, 47 0, 48 0, 54 0, 38 0, 38 0, 66 0, 60 0, 72 0, 73 0, 51 0, 36 0, 36 0, 36 0, 49 0, 46 0, 38 0, 45 0, 42 0, 48 0, 47	0, 92 0, 92 - 12, 5 18, 2 17, 5 8, 3 3, 5 6, 5 3, 1 8, 3 3, 5 5, 8 2, 4 1, 08 1, 18 4, 36 14, 1 4, 64 3, 6 11, 44 11, 44 11, 44 2, 6 2, 3 2, 0 2, 4 2, 3 1, 7 1, 9	0, 61 0, 61 0, 61 0, 137 0, 137 0, 213 0, 177 0, 22 0, 337 0, 358 0, 24 0, 242 0, 325 0, 163 0, 075 0, 075 0, 37 0, 94 0, 137 0, 086 0, 266 0, 393 0, 393 0, 393 0, 211 0, 250 Д195 0, 199 0, 231 0, 133 0, 126	19/70 36-108 - 18/67 26/78 22/26 37/31 37/31 37/31 37/31 37/31 37/31 27/23 27/23 82/303 93/279 371/890 20/28 - 32/150 35/63 34/34 34/43 34/51

Приложение В

Приложение Д