淺談鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房建筑給水排水的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)
來(lái)源： 閱讀：3076 更新時(shí)間：2009-10-22 14:401.概述
近年來(lái)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅猛，現(xiàn)代化的大型工業(yè)廠房不斷涌現(xiàn)。新的大型工業(yè)廠房對(duì)建筑給水排水提出了新的要求，建筑給水排水系統(tǒng)日趨復(fù)雜，已經(jīng)從單純的滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｕ仙a(chǎn)、保障安全、保障生活的多功能給排水系統(tǒng)。
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保節(jié)能要求的日益提高以及鋼鐵冶金企業(yè)逐步重視其本身的節(jié)能降耗，如何建設(shè)一個(gè)綠色節(jié)能型工業(yè)廠房成為一個(gè)重要的設(shè)計(jì)課題。本文對(duì)鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房建筑給水排水的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和探討，供參考。
2.鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房的特點(diǎn)
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房具有層高較高、單間面積大、內(nèi)部功能區(qū)域復(fù)雜等特點(diǎn)。
2.1層高較高、單間面積大
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房與民用建筑不同，一般為單層多跨工業(yè)建筑，廠房層高較高、單間面積大。煉鋼主廠房其面積有幾萬(wàn)到十幾萬(wàn)平方米不等，軋鋼廠房的面積甚至可以達(dá)到幾十萬(wàn)平方米。廠房一般為單層，但其單層層高高的可接近70m，低的也在十幾米左右。
2.2建筑內(nèi)部功能區(qū)域復(fù)雜
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房?jī)?nèi)部功能區(qū)域復(fù)雜，廠房按照不同的生產(chǎn)工藝要求設(shè)置了不同的設(shè)備，成為廠房?jī)?nèi)獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)域。廠房?jī)?nèi)一般也設(shè)置了獨(dú)立的小型工業(yè)建筑，如電氣綜合樓、控制室、液壓站、操作室等生產(chǎn)小房[1]。
3.大型工業(yè)廠房建筑給水排水的組成及特點(diǎn)
3.1建筑給水排水的組成
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房建筑給水排水主要由以下幾部分組成：生活給水系統(tǒng)、廠房回用水給水系統(tǒng)、雨水排水系統(tǒng)、生活污水排水系統(tǒng)、空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)等(消防給水系統(tǒng)不在本文討論范圍之內(nèi))。
3.2建筑給水排水的特點(diǎn)
對(duì)于鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房建筑給水排水而言，受其工業(yè)建筑本身特點(diǎn)的影響，建筑給水排水最顯著的特點(diǎn)是：①超大規(guī)模的屋面雨水排水；②生活給水用戶(hù)點(diǎn)、生活污水排放點(diǎn)數(shù)量多且分布極其分散；③空調(diào)循環(huán)冷卻水用戶(hù)點(diǎn)數(shù)量多、用水量小且分布分散。
3.2.1屋面雨水排水
超大規(guī)模的屋面雨水排水主要是指水量大。根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，大型工業(yè)廠房的屋面徑流系數(shù)按Ψ=0.9考慮，匯水面積為幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)平方米，因此屋面雨水量極大。以上海地區(qū)為例，上海市年平均降雨量約為1100多mm，按面積為50000m2的工業(yè)廠房設(shè)計(jì)，其屋面收集的雨水量約為每年49500m3。
3.2.2生活給水與生活污水
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房?jī)?nèi)生活給水和生活污水早已超越原先簡(jiǎn)單的幾個(gè)灑水龍頭的范圍。在廠房范圍內(nèi)，為滿(mǎn)足生產(chǎn)者生活的需要，廠房地坪和各層工藝平臺(tái)均設(shè)置配套衛(wèi)生間及生活飲水點(diǎn)。在高危險(xiǎn)區(qū)，甚至布置有采用生活水作為水源的緊急事故噴淋裝置。
工業(yè)廠房生活給水、生活污水排水系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)是用戶(hù)點(diǎn)在平面位置和空間高程位置上布置極其分散。兩個(gè)生活用水點(diǎn)或排水點(diǎn)的距離可能有200~300m，高程上可能有十幾米乃至幾十米的差距。由于生活水用戶(hù)點(diǎn)分布分散，極易造成水力不平衡的現(xiàn)象。
另外，有的生活用水點(diǎn)或排水點(diǎn)位于廠房?jī)?nèi)工藝設(shè)備布置非常緊密的地方，供水和排水不易，特別是重力流生活污水排水很難實(shí)施，往往最后要采用潛水泵提升的方法加以解決[1]。
3.2.3空調(diào)循環(huán)冷卻水
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房?jī)?nèi)部的電氣綜合樓、控制室、液壓站、操作室等生產(chǎn)小房常設(shè)有水冷空調(diào)，因此配套建有空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)？照{(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一般不會(huì)獨(dú)立設(shè)置，而是與工藝設(shè)備的工業(yè)凈循環(huán)水系統(tǒng)合并。
鋼鐵企業(yè)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)復(fù)雜、水量大、用戶(hù)多且分散，用戶(hù)位置的高低、用水量的大小也往往不同，在調(diào)試和生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，各用戶(hù)之間水力不平衡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生[2]。
與主工藝設(shè)備的用水量相比，廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)小房空調(diào)冷卻水用戶(hù)更為顯得分散且用水量極小，因此水力不平衡的現(xiàn)象在空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)體現(xiàn)得尤為明顯。
有的空調(diào)用水點(diǎn)的用水量和供水壓力要求始終偏小得不到滿(mǎn)足，通常采取以下措施來(lái)應(yīng)對(duì)：
①局部用戶(hù)前增設(shè)新的加壓泵場(chǎng)提高水壓；
②在整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)中增加總循環(huán)水量和水壓；
③空調(diào)冷卻回水不再回至工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)而是直接排放。但這些都只是掩蓋水力不平衡并沒(méi)有真正解決問(wèn)題，造成了水資源和其它能源的浪費(fèi)[3]。
4.大型工業(yè)廠房建筑給水排水的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
4.1雨水系統(tǒng)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)
在雨水系統(tǒng)的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)中，主要考慮的是雨水的回收利用。
雨水是大氣降水，其本身水質(zhì)較好。雨水在降落過(guò)程中，空氣中的溶解性氣體、溶解或懸浮狀固體、重金屬及細(xì)菌等會(huì)進(jìn)入其中。但最終雨水中的污染物主要來(lái)自降雨對(duì)地面或建筑物頂部的沖刷。所以，地面或建筑物頂部的沉積物是雨水中污染物的主要來(lái)源。地面或建筑物頂部沉積物的組成決定著雨水污染的性質(zhì)。鋼鐵企業(yè)內(nèi)金屬粉塵相對(duì)含量較高，因此雨水中最主要的污染物是金屬粉塵產(chǎn)生的SS，污染物以無(wú)機(jī)物為主。而該種污染物質(zhì)通過(guò)常規(guī)的混凝、沉淀、過(guò)濾等水處理工藝就可以加以去除。
另外，在鋼鐵企業(yè)內(nèi)，由于大型工業(yè)廠房在高程上往往處于最高位置，因此，大型工業(yè)廠房的屋面雨水受到相對(duì)污染較少。雨水主要有屋面、地面、綠地三種匯流介質(zhì)。在這三種匯流介質(zhì)中比較而言，地面徑流雨水水質(zhì)較差；綠地徑流雨水基本以滲透為主，可收集雨量有限；比較而言屋面雨水即便于收集利用，水質(zhì)也相對(duì)較好，其利用價(jià)值最高。
因此，將屋面雨水單獨(dú)收集、單獨(dú)處理并回用是雨水系統(tǒng)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)的重要手段。廠房屋面雨水由常規(guī)懸吊管系統(tǒng)收集，在廠房邊就近設(shè)置雨水儲(chǔ)存水池，將該部分水用壓力提升送全廠廢水處理系統(tǒng)處理，處理后作為全廠的回用水甚至可以作為工業(yè)新水用于生產(chǎn)。
4.2生活給水和生活污水系統(tǒng)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)
4.2.1生活給水系統(tǒng)
鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房在生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)生產(chǎn)工藝和工廠業(yè)主的要求，確定各生活用水點(diǎn)的具體位置和具體類(lèi)型。用水點(diǎn)的具體位置包括平面位置和標(biāo)高。用水點(diǎn)的具體類(lèi)型主要是確定衛(wèi)生潔具的具體形式，如普通的灑水龍頭、衛(wèi)生間洗臉盆、洗手盆、小便器、大便器或是生產(chǎn)事故時(shí)所用的事故噴淋裝置等。在完成各生活用水點(diǎn)的準(zhǔn)確定位和確定用水量后，進(jìn)行精確的水力計(jì)算，進(jìn)一步確定合理的管道走向和管徑。
鋼鐵企業(yè)內(nèi)常設(shè)有回用水系統(tǒng)，即將全廠的生活污水、生產(chǎn)廢水收集后，通過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾等常規(guī)處理工藝處理后回用。因此在生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分貫徹分質(zhì)供水的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)是生活給水系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要措施。對(duì)于衛(wèi)生間洗臉盆、洗手盆、生產(chǎn)事故時(shí)所用的事故噴淋裝置等用戶(hù)應(yīng)采用生活水，而對(duì)于普通的灑水龍頭、小便器、大便器用水應(yīng)采用回用水。
配水裝置和衛(wèi)生設(shè)備是生活給水系統(tǒng)的最終使用單元，其節(jié)水性能直接影響整個(gè)廠房的節(jié)水效果，因此大力推廣使用節(jié)水器具也是實(shí)現(xiàn)鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房節(jié)能降耗的重要手段和途徑。
4.2.2生活污水系統(tǒng)
在鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房生活污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循的重要原則是，由于廠房?jī)?nèi)情況復(fù)雜，生活污水宜采用壓力流。各層平臺(tái)衛(wèi)生用水的排水以重力流排至廠房地坪，由污水集水坑收集，再以潛水污水泵提升，以架空管線(xiàn)或是埋地管線(xiàn)排至廠房外。污水集水坑蓋板應(yīng)采取密封措施，并設(shè)置排氣通氣管。排氣通氣管宜沿廠房立柱向上升至廠房屋頂，排氣通氣管如至排氣于廠房?jī)?nèi)會(huì)造成廠房?jī)?nèi)的環(huán)境污染。
如果在廠房?jī)?nèi)各生活污水排水點(diǎn)均設(shè)置污水集水坑用壓力提升生活污水，勢(shì)必造成能源的大量消耗。因此，在具體設(shè)計(jì)污水集水坑時(shí)，應(yīng)根據(jù)相對(duì)集中的原則，盡量集中設(shè)置污水集水坑，這是貫徹生活污水系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要手段。另外，在進(jìn)行廠房埋地生活污水管道管路設(shè)計(jì)時(shí)，要充分與工藝、設(shè)備、土建等專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，在廠房?jī)?nèi)設(shè)備、建筑、溝道基礎(chǔ)密集的情況下，敷設(shè)一條生活污水管路，用于連接廠房?jī)?nèi)各生活污水排水點(diǎn)。
4.3空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)
由于廠房?jī)?nèi)各生產(chǎn)小房的空調(diào)循環(huán)冷卻用水量小且分散，應(yīng)考慮將各生產(chǎn)小房的水冷空調(diào)集中設(shè)置為獨(dú)立的空調(diào)冷卻水系統(tǒng)。設(shè)置獨(dú)立的空調(diào)冷卻水系統(tǒng)便于水力平衡，從而避免或減少因循環(huán)水系統(tǒng)的不合理或不完善所造成的能量浪費(fèi)。
另外，也可考慮將生產(chǎn)小房空調(diào)冷卻水系統(tǒng)與廠房回用水系統(tǒng)相結(jié)合，以全廠回用水作為空調(diào)冷卻水源。將各生產(chǎn)小房的水冷空調(diào)的管道系統(tǒng)與附近的回用水管道連接在一起，回用水先經(jīng)過(guò)空調(diào)，帶走水冷空調(diào)的轉(zhuǎn)移的熱量后再用于普通的回用水用戶(hù)，這也是空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要途徑。
4.4新型管材的使用
目前在國(guó)內(nèi)鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房?jī)?nèi)，建筑給水排水系統(tǒng)的主要管材仍是鋼管，包括焊接鋼管、鍍鋅鋼管等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋼塑復(fù)合管材已經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用建筑領(lǐng)域。因此，盡量減少碳鋼管道的使用，而代之以鋼塑復(fù)合管材也是作為大型工業(yè)廠房建筑給水排水的節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要手段[4]。
5.小結(jié)
總之，鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房建筑給水排水是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)廠房功能的重要保證，在確保其功能的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。要做好節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)工作需要周密的考慮。
參考文獻(xiàn)
[1]金亞飚.鋼鐵冶金企業(yè)大型工業(yè)廠房建筑給水排水的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)的介紹-中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑給水排水研究分會(huì)第一屆學(xué)術(shù)交流會(huì)暨建筑給水排水研究分會(huì)成立大會(huì)論文集[C].北京：中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑給水排水研究分會(huì)，2008.31-36.
[2]金亞飚.鋼鐵冶金工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水力平衡設(shè)計(jì)[J].給水排水，2008，34(3)：70-73.
[3]金亞飚.鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J].冶金能源，2009，28(1)：49-53.
[4]新型防腐管材在密閉式工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)用水與廢水，40(1)：84-87.
作者簡(jiǎn)介
金亞飚(1975.12- )，男，漢族，籍貫江蘇省常熟市，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院給水排水工程專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師/注冊(cè)公用設(shè)備工程師，主要從事鋼鐵企業(yè)給排水設(shè)計(jì)和冶金環(huán)境保護(hù)研究工作。
