《化工生产公用工程》课件-项目一 供水系统 （一、二、三）

化工生产公用工程了解水、电、气等公用工程知识，能判断水、电、气等公用工程能否满足生产要求，能对公用工程岗位提出要求。项目一供水技术方案主要内容确定冷却系统的方案、组织循环水系统；确定制冷方案及工艺；确定热介质方案，选择热介质供应系统；确定热媒传热系统；确定供气方案；确定配套电气要求知识目标：理解化工生产用水要求及供水方式,了解地面水源取水方式,理解供水管网的布置以及管道材料、接口方式;掌握循环冷却供水系统流程、循环水系统的水量平衡关系、循环水系统的布置,理解循环冷却水处理与控制,理解冷却塔的工作原理、常见冷却塔结构和性能,掌握冷却塔的维护管理。了解化工生产用纯水制备方式,掌握离子交换树脂硬水软化、脱盐原理,理解离子交换树脂脱盐工作过程;理解反渗透脱盐原理以及影响因素,了解反渗透脱盐制纯水工艺过程;了解电渗析脱盐技术;了解纯水制备过程中超滤技术应用。能力目标：能根据用水性质提出水质要求,能根据外界条件、结合政策选择合理的水源;能根据生产装置选择循环冷却水系统,能利用所学习流体输送知识选择、使用离心泵,循环冷却供水管路布置,选择合适的阀门等管件;会初步选择冷却塔,初步进行冷却塔维护管理。能根据原水组分以及化工生产中对水质的要求,提出合理的纯水制备方法;能用离子交换树脂制备纯水;能对反渗透设备提出操作草案。素质目标：培养学生理论联系实际的思维方式,培养学生追求知识、独立思考、勇于创新的科学态度;培养学生逐步形成理论上正确、技术上可行、操作上安全可靠、经济上合理的工程技术观念,培养学生敬业爱岗、勤学肯干的职业操守、严格遵守操作规程的职业素质,培养学生团结协作、积极进取的团队合作精神,培养学生安全生产、环保节能的职业意识。

概述化学工业是用水量大的工业,据中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司统计,2002年取水量为24.87亿立方米,在高用水行业中列第四位,所取水量的40%左右是用于循环冷却水的补充水,约40%制成软化水和脱盐水作为工艺用水或作锅炉的供水,10%~20%用于辅助生产用水和其他用水。

概述一个年产30万吨的合成氨厂需水量为22500m3/h,其中用于冷却的水量约为22000m3/h,锅炉用水约350m3/h,其他用水220m3/h。目前生产1t煤制油的耗水量约为9t,生产1t煤制烯烃的耗水量约为20t,生产1t煤制二甲醚耗水量约为12t,生产1t煤制天然气耗水量约为6t,生产1t煤制乙二醇耗水量约为9t。如此大的用水量,必须要有一套完整的供水系统。

概述化工厂供水必须根据生产要求、水源的特点,确定合理的供水方案,划分合理的供水系统,选择先进的水处理流程,生产用水应少用新鲜水,多用循环水,做到一水多用,重复利用,以节约用水。

1.1给水系统一、化工厂用水及水质的要求化工厂给水系统的用水可按其用途分为四类，即生产用水、生活用水、消防用水和施工用水等。二、给水方式化工厂的供水方式一般分直流供水、重复供水和循环供水几种方式。三、化工厂给水系统的划分1．新鲜水给水系统2．循环水系统3．生活饮用水系统4．消防水系统1.2水源一、水源的选择应符合下列要求:(1)水体功能区划所规定的取水地段;(2)可取水量充沛可靠;(3)原水水质符合有关标准;(4)与农业、水利综合利用;(5)取水、输水、净水设施安全经济和维护方便;(6)具有施工条件。一般分为三大类，即地下水、地面水和其他水源（一）地下水地下水是埋藏在地表下岩层、沙层或土壤中的水。由于地下土层的过滤、吸附和微生物的净化作用,水质清澈、无色、无味、温度低,与地面水相比,有较多的优越性。(1)取水条件和取水构筑物简单,投资省,日常维护费用低。(2)水质一般符合卫生要求,可不设澄清处理设施。(3)地下水水温常年变幅小,冬暖夏凉,作为生活用水使用方便,作为工业冷却用水,效率高,耗水量低。(4)便于分期建设减少初期投资,降低供水系统和输水管线的造价,又可靠近用户。(5)人民防空和水源卫生防护条件较好。（二）地面水地面水水量充沛,分布较广,可在江、河、湖、海及水库取水作水源。选择地面水作化工厂的水源时,应考虑水质、水量、卫生防护及城市规划等方面的因素。我国普遍采用地面水。1.水质2.水量3.卫生防护4.合理布置5.统一规划6.综合利用二、地下水取水二、地下水取水地下水取水应在当地政策允许下征得主管部门的同意,要根据地质条件确定能否开采,水文条件确定水量、水质是否满足要求等。采用地下水作为化工厂生产用水目前在我国大多数地区在被逐渐限制,部分地区已被禁止。因此,地下水取水只作简单介绍。二、地下水取水三、地面水取水采用地面水作为化工厂生产用水源时,也需要征得主管部门的同意,还要根据下列基本要求,通过技术经济比较确定:(1)水量满足需求,水质较好的地带;(2)靠近主流,有足够的水深,有稳定的河床及岸边,有良好的工程地质条件;(3)尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮等影响;(4)不妨碍航运和排洪,并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求;(5)尽量靠近工厂。1.取水形式:地面水取水形式很多,主要可以分为固定式和移动式两大类。固定式取水构筑物有岸边式、河床式;移动式取水构筑物有缆车式、浮船式。根据化工厂用水特点,一般以中小型取水构筑物为主,现将主要取水构筑物形式和特点列表介绍,如表1-2和表1-3三、地面水取水2.进水管道(1)自流管和虹吸管一般应设置两根,当一根停用时,另一根通过流量应满足事故用水要求。(2)自流管和虹吸管的水流速度一般不小于0.6m/s。(3)自流管一般设在河床下,当河床不易冲刷时,埋深为0.5m;易冲刷时,埋深为冲刷线以下0.3m。(4)自流管道敷设时应有固定措施,防止管道排空检修时上浮。自流管应设检查井。(5)虹吸管的虹吸高度采用5~6m,最高不应大于7m,

三、地面水取水3.集水井(1)集水井应分隔成能独立工作的数格。(2)集水井的进水孔应布置合理,保证能取得较好水质的较大水量。(3)集水井进水口应设格栅,格栅的选用参见国家标准。(4)集水井应设操作平台,平台上应设检修闸阀和格栅的吊装设备。三、地面水取水4.泵站泵站是整个给水系统正常运转的枢纽,是由水泵和引水设备、积水排出设备、起重设备、计量设备等附属设备组成。(1)水泵(2)引水设备(3)排水设备(4)起重设备(5)计量设备四、净水工艺以地面水为水源时,其水质一般不能满足生活使用和工业用水的要求,必须对水质进行净化处理。水质净化处理方法根据用户对水质、水量的要求和水源水质情况进行选择。工业用水净化处理基本流程一般为：原水→混凝、沉淀→过滤→送生产用水。当兼供生活饮用水时，其基本流程为：原水→混凝、沉淀→过滤→送生产用水↓消毒→送生活用水五、供水管网的布置

供水管网分为输水管线和厂内配水管网。1，输水管线指从水源到净水厂和从净水厂到厂区的供水管，仅仅起输水作用。2，厂区内配水管网担负着向各工艺用水装置配水的任务，厂区内配水管网根据给水系统的划分可分为新鲜水给水管网、循环水管网、生活饮用水管网、消防水管网，如前所述，消防水管网也可与新鲜水管网或生活饮用水管网合并。五、给水管网的布置输水管线布置时应遵循下列原则：(1)输水管线的走向应根据下列要求确定:①尽量缩短线路长度、减少线路的起伏、减少土石方工程量;②符合城镇和工业企业的规划要求,减少拆迁,少占农田;③尽可能沿现有道路敷设,以利施工和维护;④尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要泄洪区,注意避开滑坡、坍方等不良地质地带。五、给水管网的布置输水管线布置时应遵循下列原则：(2)从水源到净水场的输水管线的流量应按化工厂最高日用水量加净水场自用水量确定。(3)从净水场到厂区的输水管线的设计流量应按最高日最高时用水量确定。(4)输水管线的布置输水管线一般不宜少于两条,当有安全贮水池且输水管为钢管时,也可设一条。安全贮水池的容积不得少于8~12h新鲜水量与消防水的设计小时用水量(厂内有消防水池时,消防水量为消防补充水量),且不得小于火灾延续时间内消防用水总量,并应有在正常生产时不动用安全贮量的措施。五、给水管网的布置（二）厂区配水管网的布置1.厂内供水管网布置的一般规定(1)厂内供水管道的布置应根据厂区总平面考虑,厂区的主干管应靠近用水量最大装置。(2)厂内供水管一般沿道路边纵向敷设,管网为枝状管网。当管网担负消防任务时,根据消防规范要求管网应布置成环状,消防管网和消火栓的设置应按有关消防规范执行。(3)供水管道不得穿越设备基础和建筑物的柱基础,并不得穿越建筑物的伸缩缝和沉降缝,如必须穿过时,应采取相应的技术措施。五、给水管网的布置（二）厂区配水管网的布置2.管道埋深(1)非冰冻地区管道的管顶埋深,主要由外部荷载、土壤地基等因素决定。管道的覆土厚度不宜小于0.7m,当保证管道受外部荷载不被破坏条件下,也可小于0.7m。(2)冰冻地区管道的管顶埋深,还需考虑土壤的冰冻深度,规定如下:a.循环水管道可不受冻土深度的限制;b.管径小于500mm的其他供水管道,管顶不宜高于土壤冰冻线;c.管径大于500mm的其他供水管道,其管底可敷设在土壤冰冻线以下0.5倍管径处。五、给水管网的布置（二）厂区配水管网的布置(3)支墩承插接头的管道,在弯头、三通支管顶端、管堵顶端等处应设置支墩,以防止接口松动脱节。设置支墩时应遵循下列规定。①管径≤350mm的承插管道,且试验压力不大于1.0MPa时,在一般土壤地区的弯头、三通处可不设支墩,在松软土壤中,则应根据管道试验压力和土壤条件,经计算确定是否设支墩。②管道转弯角度<100°时,可不设置支墩。③支墩不应修筑在松土上,利用土体被动土压承受推力的水平支墩的背后必须为原状土,并保证支墩和土体紧密接触,如有空隙需用与支墩相同材料填实。④水平支墩后背土壤的最小厚度应大于墩底在设计地面以下深度的3倍。六、给水管道材料及接口方式

1．给水管道常用管道材料、规格性能2．管材选用3．管道接口4．管道防腐5．管道防结露六、给水管道材料及接口方式

1．给水管道常用管道材料、规格性能六、给水管道材料及接口方式

2.管材选用(1)室外压力流管道宜采用钢管、供水铸铁管、预应力钢筋混凝土管及硬聚氯乙烯管;室内供水管应采用镀锌钢管。(2)输送有腐蚀性介质的管道,根据具体情况采用硬聚氯乙烯管(PVC)、ABS工程塑料管、复合管(FRP/PVC)、玻璃钢管(FRP)、衬胶钢管、衬塑钢管或不锈钢管。(3)高压或临时高压消防水管宜采用钢管。六、给水管道材料及接口方式

3.管道接口(1)埋地敷设的钢管应采用焊接;地面敷设的钢管可采用焊接连接、法兰连接、螺纹连接或快速管接头连接。(2)铸铁管应采用承插式接口,接口填塞材料宜采用自应力水泥、橡胶圈接口,石棉水泥接口因劳动强度大,已很少