某矿山供水管线冬季运行防冻

关于某某公司矿山供水管线冬季运行防冻的分析摘要：矿山长距离输水管线冬季运行防冻分析供水模式热平衡给水泵限定最低不上冻流量计算为解决我公司某某山分公司新建5000T熟料生产线生产、生活用水需求，公司于2012年4月贯通了一条DN200的输水管线，延矿山石灰石长输送皮带廊明管架设，管线总长度4500米，采用聚苯乙烯泡沫管壳保温，该管线于2012年5月正式供水，满足了我公司新建某某山分公司5000T熟料生产线的生产、生活用水需求。某某山分公司在公司原矿山生产区剥离区处新建，海拔914米左右，较山下生产区624米高290米，新敷设输水管道延矿山石灰石长输送皮带廊明管架设，延绵起伏约4.5公里，管道工作方式为长距离、高扬程，工作压力高，地形布置复杂。该管线现为某某山分公司的生命线，供水安全极其重要。给某某山分公司日常供水每天约10小时，供水量为80m3/h左右，属于间断式供水模式。某某山位于某某市某某区东部高海拔山区，冬季气温约在-5℃∽-15℃，若遇大雪天气会到达-20℃。面临冬季的到来，因该路管线全部为架空明管敷设还未经过冬季恶劣天气的验证，原有的运行方式可能会给正常送水带来不利影响。必需采取一定的保护措施及冬季防冻预案，避免在冬季运行过程中出现管道发生冻裂及冻堵事故，影响安全供水。防冻措施无非有下面几种方式可供选择：1、管道外保温：本管线在设计中选取了聚苯乙烯泡沫管壳保温方式，可以在正常输水工程中起到保温效果，但若在管道停泵期间将不能发挥作用。2、在停水过程中沿途泄水：实际操作非常难于做到。延绵数公里的山区管线根本无法做到安排专人去实施沿途泄水。3、设计中采取保温加伴热带方式，投资太大，方案设计时未被采纳。那还有没有其他方式防止管道发生冻坏及冻堵故障呢？笔者认为，如果能保证让管道内的水处于流动状态就可避免出现上述现象。但若正常连续供水，山上又用不完，多余的水量又无处可存，怎么办？我想通过分析让管道内的水散热至不结冰的临界换热状态就能找到给水泵工作的最小合理供水流量，通过最低流量控制我们可以调整水泵运行状态，既能满足安全供水又能防止管道结冰上冻。下面就这一状态进行分析：管道内水的热工状态分析见下图：山下供水站水泵出口水温为T1=18℃，至矿山供水站水池入口温度为T2，为保证最低不结冰的最低温度为T2=0℃。管道内水沿途温度不断降低，实际上就是管内水的放热与管道外保温与空气的散热过程，即δQ=Q1-Q2=Qw达到热平衡状态。按热力学原理得到如下公式：1、管道放热量：……………..…………..①式中： 检G底为管道的输送反运行水流量，德单树位独kg/h北T酿1炕为山下水泵站芒水泵出口水温呆，取些1寒8换℃创T滚2昂为山上水泵站梨水池如口水温折，取筋0丧℃壮0.8伞6鸦为水的热容与课单位换算系数巧2触、管道外保温吐散热量：….②式中：轧T馋n训为茫整个管长内鸟管内水剥临界千结冰时的平均窑水温，扁取荒Tn=(18论+0)/2=鲜9品℃出；梢T列w苦为山区室外的经极端恶略天气度条件下的大气盐温度，拾取锹Tw=咽-2尾0你℃纯；睡β够为管道附件、狭阀门及支座的铸散热损失附加吼系数，本例雹取晴β翻=0.2谣5匆；吐L苹为管道总长度势，侦L=飘4500精m青；挪λ坊b梳为龄保温材料的导纪热系数，本例忠取印λ东b=0.06吹4W/m佣·母℃杆D跟z弓为保温层外表墙面的直径，保挥温层厚度为隐50mm忆，故本工鸭程今Dz=轿320mm便；烂D购w撤为输送水管的毒外径，故本工转程表Dz=陈220mm她；存α义w昌为保温层外表匹面对空气的放旨热系数，单锹位硬W/m峡2干·俱℃傻，去抹α例w来值按下列近似扛公式昼求得：惜绪播α以w=11.6催+含7表√学vW/管m访2锡·笛℃……………馋………③抖v秀为保温层外表拨面附近空气的屑流动速度行，叙m/体s蝇；啦本例取较不利舰天气环境，按板有五级风的气罚象条件计算，材查的秤取址v=张10m聪/肌s尺；计算瞒得苍α孤w=33.7挖4W/m邪2合·洒℃猫；乞将上述参数代线入头②锹式计算得：绞=财1蓬69698蜜w为由热平衡铲可知关，乐Qw摘=隆δ区Q典，代巾入话①炮式得：腰普现失燥虽纸=洽8108柳kg灌/h躬=乏8.11道m乡3厅/h棒通过计算，我周们认为：若保共证此类长距离沙输水冬季运行斯的安全，确保罚不发生冻裂或窄冻堵等有碍安景全的供水故障量发生，可以使孟给水水泵采取河最纷低冰流量供给的供盲水方式俊加以克服。本吧例中，通过热偷平衡计算只要郑控制水泵出水熊流量在刑8.1晕1裂m溉3第/吐h冶以上连续运行搅就能公抵御将-2忌0语℃需及策五级大风的恶丹劣天气的影响染，袭避免上述故障楼隐患的发生访，防这止芬管道结冰状态阁时层可以做到心中母有数茄。蚀若侵矿山给水歇水泵该灰为孙24租h星连续运行，平错均供水量汪为炎80×10/爽24=抬33.3顺m嫌3誉/垦h男，辨能够喇满足最低流量村供给方式，有慕富裕调节能力且，可以按北连续运行方式葱运行。貌同时，也需做俘好较长时间停沿运管线的防冻胸措施。可以刚在养山下枯水泵钞站钟矿山泵水泵出楼口管道币上腊加设紧急泄水千装置及管路，挖便于在唇特殊情况蓬供水结束后，胞利用倒虹吸的沈作用肿及时泄除管道偶中的胜大量刑存水。结束语：霜管道冬季运行陵防冻问题，是伟供水工作在季赢节性特点下面饱临的重要课题届，如何保证设岸施安全又不影路响供水需要我拖们结合专业丹特点认真分析规和解决。本例爪通过水的温降什放热与保温层稻外烈的业空气欲散热建立的热量平衡原理去分素析解决