城市供水方式節(jié)能改造應(yīng)用探索

范本彥　李偉杰　申楊

【摘 要】為了進(jìn)一步優(yōu)化供水方式，結(jié)合管網(wǎng)改擴(kuò)建的完成，通過建立供水系統(tǒng)工況分析平臺(tái)，對(duì)城市供水管網(wǎng)進(jìn)行了多種工況條件下的分析，有針對(duì)性的提出了規(guī)劃方案，并在規(guī)劃過程中提出了重力流供水方案，減少資金的投入，實(shí)現(xiàn)了最佳投資效益。

【關(guān)鍵詞】重力流；節(jié)能；水利

1 項(xiàng)目背景

1.1 九里山水廠現(xiàn)況

九里山水廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為20萬m3/日，建有取水泵房和送水泵房。送水泵房分一期、二期建設(shè)，每期均由三套水泵機(jī)組組成，兩用一備。1#—6#水泵額定流量均為3125m3/h，揚(yáng)程均為30米。其中1#—3#水泵（二期）為上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司單級(jí)雙吸離心泵，配套電機(jī)功率為355kW，3#水泵為變頻泵。4#—6#水泵（一期）流量為長沙工業(yè)泵總廠的離心泵，配套電機(jī)功率為400kW，4#水泵為變頻泵（因變頻柜故障停運(yùn)）。水廠清水池底標(biāo)高為119.5米，泵中心標(biāo)高為119.05米。據(jù)統(tǒng)計(jì)，九里山水廠目前的實(shí)際供水單耗為241kWh/Km3（公司綜合計(jì)劃單耗為265kWh/Km3）。

1.1.1 九里山水廠自壓分區(qū)供水含義

九里山水廠自壓分區(qū)供水是平頂山市自來水有限公司在探知節(jié)能降耗、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)途徑中，根據(jù)我市地勢、地形、水源位置、用水分布等客觀條件進(jìn)行合理自壓分區(qū)，將我市供水分成兩個(gè)供水區(qū)域，即自壓區(qū)和加壓區(qū)，通過取水泵房均勻取水，減少送水泵房加壓水量，增加自壓區(qū)水量，使自來水管網(wǎng)壓力更加趨于合理，達(dá)到降低供水單耗和日均用電單價(jià)的目標(biāo)。

即充分利用九里山水廠與東部城區(qū)的地勢差，通過送水泵房的管道改造和調(diào)整城區(qū)供水管網(wǎng)閥門，實(shí)現(xiàn)九里山水廠送水泵房一期機(jī)組加壓向市區(qū)供水；二期機(jī)組暫時(shí)停運(yùn)，利用沿新南環(huán)路鋪設(shè)的九里山水廠出廠DN1200mm管道重力流自壓供水。

1.2 自壓分區(qū)供水范圍

經(jīng)過四次調(diào)整，自壓區(qū)供水范圍包括新南環(huán)路以北，礦工路以南，新華路以東，化工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)以西的廣大區(qū)域，新南環(huán)路、開發(fā)一路沿線用戶；誠樸路以東的高陽路沿線、建設(shè)路沿線、礦工路沿線。區(qū)域內(nèi)匯集了化工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)平煤己二酸項(xiàng)目、尼龍六六鹽、神馬氯堿公司等重點(diǎn)工業(yè)用戶和較多的居民小區(qū)。

2 自壓分區(qū)供水的實(shí)施

2.1 自壓分區(qū)供水條件

城市管網(wǎng)能承受的最高水壓H，由水管材料和接口形式而定。為使用安全和管理方便起見，水壓最好不超過490——590kPa（50——60mH20）。最小服務(wù)水頭H由房屋層數(shù)確定。管網(wǎng)的水頭損失∑h根據(jù)管網(wǎng)水力計(jì)算決定。H=△Z+H+∑h，當(dāng)管網(wǎng)延伸很遠(yuǎn)，這時(shí)即使地形平坦（即△Z很?。惨蚬芫W(wǎng)水頭損失過大（即∑h過大），而使得管網(wǎng)中最高水壓H過大，為防止超壓，須在管網(wǎng)中途設(shè)置水庫泵站或加壓泵站，形成自壓分區(qū)給水系統(tǒng)。

2.2 九里山自壓分區(qū)供水可行性分析

九里山水廠是沿新南環(huán)路鋪設(shè)的DN1200mm供水管道水源地。主要用戶有平煤技術(shù)學(xué)院、北渡新村、藍(lán)欣佳園小區(qū)、化工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、高陽小區(qū)和部分農(nóng)用水，沿線地勢最高的用戶是平煤技術(shù)學(xué)院。根據(jù)普查辦現(xiàn)場測量，學(xué)院內(nèi)最高點(diǎn)的地面標(biāo)高是97.77米，與水廠泵中心高差為21.23米。其它用戶所在地面標(biāo)高和水廠的泵中心高差在23米——38米之間，具備重力流供水的條件。

根據(jù)衛(wèi)東營業(yè)所、湛河營業(yè)所抄收水量統(tǒng)計(jì)，目前，尼龍六六鹽、神馬氯堿有限公司用水量基本在52萬m3/月左右（1.73萬米3/日）；沿新南環(huán)路用戶用水量（含化工城用水）基本在59萬米3/月左右（1.97萬米3/日）。

我們按供水現(xiàn)狀和在最不利條件（五年內(nèi)，化工城用水量達(dá)到5萬米3/日、六六鹽用水量為3萬米3/日）下，對(duì)DN1200mm供水管道進(jìn)行了五種工況的水力計(jì)算。從供水現(xiàn)狀和最不利工況的計(jì)算結(jié)果看，在最不利條件下，最不利點(diǎn)——平煤技術(shù)學(xué)院的自由水頭為20.67米，即0.206MPa，基本滿足用戶的水壓需求。化工城自由水頭為29.90米，即0.299MPa；六六鹽自由水頭為30.96米，即0.3096MPa，都能保證足壓供水。所以，九里山水廠采用自壓分區(qū)供水方式，即一期加壓向市區(qū)供水，二期沿新南環(huán)路重力流（自流）供水是可行的。

3 自壓分區(qū)供水具體實(shí)施步驟

3.1 第一階段

根據(jù)前期對(duì)九里山水廠自壓分區(qū)供水可行性論證和大量準(zhǔn)備工作，調(diào)整的主要閥門有：1）關(guān)閉開發(fā)二路與神馬大道（高陽路）交叉口西北角DN600mm閘門。2）開啟開發(fā)一路與神馬大道交叉口西南角DN800mm閘門。3）關(guān)閉九里山水廠一期和二期出水管道中間DN1200mm串通閥門。4）開啟2#機(jī)組出水DN800mm閘門。5）開啟開發(fā)一路南段DN1200mm閘門。6）開啟開發(fā)一路湛河橋南DN800mm閘門。7）關(guān)閉建設(shè)路東段煤泥河?xùn)|DN800mm閘門。8）根據(jù)平煤技校及藍(lán)鑫家園用戶壓力情況和產(chǎn)業(yè)聚居區(qū)壓力變化情況，逐步調(diào)節(jié)三和電廠村莊東側(cè)DN1200mm閘門開啟度。

此次閥門調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了開發(fā)二路以東用戶和建設(shè)路東段煤泥河以東用戶的自壓供應(yīng)。

3.2 第二階段

根據(jù)自壓分區(qū)供水后的管網(wǎng)運(yùn)行情況，在第一階段的基礎(chǔ)上微調(diào)，擴(kuò)大了自壓分區(qū)供水范圍。主要調(diào)整的閘門是：1）開啟建設(shè)路東段煤泥河?xùn)|DN800mm閘門。2）關(guān)閉建設(shè)路東段體育村東圍墻外的DN800mm閘門和DN700mm閘門。將自壓分區(qū)供水范圍擴(kuò)大至東環(huán)路以東地區(qū)，包括建設(shè)路（體育村東——東環(huán)路）的部分用戶。

3.3 第三階段

根據(jù)自壓分區(qū)供水后的管網(wǎng)運(yùn)行情況，在第二階段的基礎(chǔ)上微調(diào)，再次擴(kuò)大自壓分區(qū)供水范圍。主要調(diào)整的閘門是：1）開啟建設(shè)路東段體育村東圍墻外的DN800mm閘門和DN700mm閘門。2）關(guān)閉誠樸路與礦工路口DN600mm閘門，關(guān)閉誠樸路和高陽路交叉口（高陽路加油站）DN800mm閘門，關(guān)閉誠樸路與建設(shè)路口DN700mm閘門，將自壓分區(qū)供水范圍擴(kuò)大至誠樸路以東地區(qū)，包括礦工路東段（誠樸路——焦化廠）的部分用戶，誠樸路沿線、健康路沿線用戶。

4 節(jié)能效果及結(jié)論

根據(jù)九里山水廠目前的綜合單耗241kWh/Km3和取水泵房、送水泵房出口壓力計(jì)算，水廠送水單耗為100.41kWh/Km3。按新南環(huán)路DN1200mm供水管道所帶用戶用水量1200萬米3/年計(jì)算（11月份實(shí)際統(tǒng)計(jì)量為110萬米3/月），自壓分區(qū)供水改造后，自流部分每年可節(jié)約電費(fèi)約110萬元（電價(jià)為0.91元/kWh）?？紤]自流供水是每天24小時(shí)連續(xù)均勻供水，則平均電價(jià)也將下降至0.662元/kWh，每年電費(fèi)可再降30.26萬元。即自壓分區(qū)供水后，每年電費(fèi)支出減少140萬元左右，節(jié)能效果顯著。

重力流（自壓）供水利用城市自然地形形成的地勢差，結(jié)合水源位置和合理的管網(wǎng)布局，從經(jīng)濟(jì)上減少供水能耗，符合現(xiàn)階段國家節(jié)能減排總體規(guī)劃，在有條件地區(qū)有較大的推廣意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].2版.中國建筑工業(yè)出版社，2004，2.

[責(zé)任編輯：田吉捷]