某干熄焦發(fā)電項(xiàng)目給水排水設(shè)計(jì)計(jì)算方法

張秋丹

【摘 要】 某鋼廠新建一套干法熄焦系統(tǒng)，利用熄焦余熱進(jìn)行發(fā)電，配套并建設(shè)相應(yīng)的給水排水系統(tǒng)。本文介紹了干熄焦項(xiàng)目給排水專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，主要包括循環(huán)水量的確定、水泵選型、冷卻塔選型及消防相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)計(jì)算方法以國(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，做到了節(jié)能高效，其他項(xiàng)目也可參照此方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

【關(guān)鍵詞】 干熄焦 發(fā)電 設(shè)計(jì)計(jì)算 室內(nèi)消火栓

干熄焦裝置是由干熄爐、一次除塵器、高溫高壓干熄焦鍋爐、二次除塵器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、副省煤器等組成的閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)[1]。給水排水系統(tǒng)主要為發(fā)電廠及干熄焦設(shè)備提供循環(huán)冷卻水，其設(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，做到計(jì)算精確，工藝合理。

本文以某干熄焦發(fā)電項(xiàng)目為例，介紹相關(guān)的給水排水計(jì)算方法，主要包括循環(huán)冷卻水水量計(jì)算、水泵及冷卻塔選型、冷卻水補(bǔ)水量計(jì)算及消防計(jì)算等。

1 循環(huán)冷卻水總水量計(jì)算

該系統(tǒng)包括發(fā)電設(shè)備冷卻水和干熄焦及附屬設(shè)備冷卻水兩部分，最大總用水量為4135m3/h，供水溫度≤33℃，回水溫度≤43℃。

其中發(fā)電設(shè)備冷卻水包括：凝汽器冷卻、潤(rùn)滑油冷卻器冷卻、發(fā)電機(jī)空冷器冷卻。其中凝汽器循環(huán)水量最大約3700m3/h/臺(tái)，油冷卻器用水量：約190m3/h/臺(tái)?？绽淦饔盟考s：110m3/h/臺(tái)。

2 冷卻塔選型

循環(huán)冷卻水總用水量為4135m3/h，選用工業(yè)型鋼筋混凝土逆流冷卻塔2座，單座處理水量為2100m3/h，淋水密度14.6m3/m2·h，單座平面尺寸為12m×12m，電機(jī)功率為110kW，設(shè)置在吸水池頂部。風(fēng)機(jī)電機(jī)的減速機(jī)采用進(jìn)口品牌。為防止冬季結(jié)冰，冷卻塔配套化冰管。

3 水泵揚(yáng)程計(jì)算

3.1 發(fā)電循環(huán)供水泵揚(yáng)程計(jì)算

根據(jù)本工程水泵房布置，Hss=1.03m，Hsd=10.4m，∑hs=0.5m，∑hd=8m（凝汽器水阻）+4m（局部及沿程損失）+2m（冷卻塔水阻）=14.0m，綜上，H=25.93m，發(fā)電循環(huán)水泵揚(yáng)程取30.0m，即0.3MPa。

3.2 干熄焦供水泵揚(yáng)程計(jì)算

根據(jù)本工程水泵房及總圖布置，Hss=0.8m，Hsd=12m，∑hs= 0.5m，∑hd=24m（干熄焦及附屬設(shè)備水阻）+5m（冷卻塔水阻）+7m（管道局部及沿程損失）=49.3m，綜上，H=49.3m，干熄焦循環(huán)供水泵揚(yáng)程取50m，即0.50MPa。

4 水泵選型

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

4.1 發(fā)電循環(huán)供水泵選型

發(fā)電設(shè)備用水量4000m3/h，由I泵組供水，共設(shè)置臥式離心泵3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)循環(huán)水泵流量為Q=2020m3/h，揚(yáng)程H=0.3MPa，電機(jī)功率250kW/6kV，水泵葉輪采用不銹鋼材質(zhì)，密封型式為機(jī)械密封。

4.2 干熄焦循環(huán)供水泵選型

干熄焦及附屬設(shè)施冷卻水包括：鍋爐給水泵冷卻、取樣冷卻器冷卻、干熄焦主體設(shè)備冷卻、APS液壓站冷卻等用水，用水量135m3/h，由II泵組供水，設(shè)臥式離心泵2臺(tái)，1用1備，流量為Q=135m3/h，壓力H=0.50MPa，電機(jī)功率55kW/380V，水泵葉輪采用不銹鋼材質(zhì)，密封型式為機(jī)械密封。

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表示蒸發(fā)損失率，計(jì)算公式為α=C（T1-T2） %；R表示系統(tǒng)中的循環(huán)水量；B表示排污水量；E表示蒸發(fā)水量；T1、T2表示循環(huán)冷卻水進(jìn)、出冷卻塔的溫度；C表示損失系數(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)于強(qiáng)制通風(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，必須人為地排放的水量。計(jì)算公式為B=E/（N-1）-D。式中：B表示排污水量；D表示風(fēng)吹損失率；N表示濃縮倍數(shù)，一般控制在3；補(bǔ)充水量M=E+B+D，綜上：該系統(tǒng)補(bǔ)充生產(chǎn)新水用量平均為77m3/h，排污量平均為22m3/h，濃縮倍數(shù)為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

本工程發(fā)電汽輪機(jī)主廠房、主控樓內(nèi)需設(shè)室內(nèi)消火栓，其中發(fā)電主廠房消防用水量為10L/s，主控樓消防用水量為10L/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[2]。

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

計(jì)算公式為P=k2（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0，式中： P表示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表示安全系數(shù)，可取1.20～1.40；H表示當(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；∑Pf表示管道沿程水頭損失之和（MPa）；∑PP表示管件及閥門(mén)等局部水頭損失之和（MPa）。

本工程消防管道長(zhǎng)度約為600m，消防給水設(shè)計(jì)流量為15L/s，管道的內(nèi)徑為0.150m，代入上式得：Pf=0.0603MPa，即6.03mH2O。PP=1.2Pf=6.03×0.2=1.21mH2O。

則P=k2（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0=1.2×（0.0012+0.0724）+0.01×42+0.35=0.86MPa故，消防主泵揚(yáng)程取0.90MPa。

7 結(jié)語(yǔ)

給水排水設(shè)計(jì)計(jì)算主要為設(shè)備選型、管道選型提供依據(jù)。其計(jì)算原理主要依據(jù)為水力學(xué)、熱力學(xué)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，只有使用正確的計(jì)算方法才能設(shè)計(jì)合理、投資節(jié)約、運(yùn)行穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅時(shí)政，喬繼軍，張丙林.干熄焦生產(chǎn)操作與設(shè)備維護(hù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[2]GB50974-2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.