循環(huán)水冷卻塔及重力式無閥過濾罐設(shè)計若干問題探討

邢六占(華北制藥集團規(guī)劃設(shè)計院有限公司 河北 石家莊 050015)

一、概述

在《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》(GB50187-2012)，表5.3.9中，規(guī)定了自然通風(fēng)冷卻塔和機械通風(fēng)冷卻塔的“冷卻塔與相鄰設(shè)施的最小水平間距”，同時在第5.3.9“注4”中，規(guī)定了：“單個小型冷卻塔與相鄰設(shè)施的間距可適當(dāng)減少，玻璃鋼冷卻塔與相鄰設(shè)施的間距可不受本表規(guī)定的限制。”(詳述以規(guī)范為準(zhǔn)，此略)。

在《化工企業(yè)總圖運輸設(shè)計規(guī)范》(GB50489-2009)中，規(guī)定了“機械通風(fēng)冷卻塔與相鄰建筑物、構(gòu)筑物之間的最小水平間距(M)”，在第5.3.3注5中，規(guī)定：“小型機械通風(fēng)冷卻塔與相鄰設(shè)施的間距可適當(dāng)減少。”(詳述以規(guī)范為準(zhǔn)，此略)。

在《工業(yè)循環(huán)水處理設(shè)計規(guī)范》GB50050-2007說明中，規(guī)定：“現(xiàn)行規(guī)范和修訂規(guī)范對旁濾量的規(guī)定均為1～5%，但是考慮到有些多塵地區(qū)的企業(yè)反映，旁濾量不足，所以增加了多塵地區(qū)或灰塵指數(shù)偏高地區(qū)可適當(dāng)提高”(詳見規(guī)范說明，此略)。據(jù)此，當(dāng)前設(shè)計循環(huán)水旁濾量有增加的趨勢，有的已達8-10%。而重力式無閥過濾罐，正因其水力自動，不需氣源電源，不需配套設(shè)備，不需人為操控，安裝場地要求不高，無易損、更換件，檢修周期長，長期使用后，也只需在必要時，清洗或更換石英砂濾料，維護簡便、成本極低等獨具的優(yōu)點，而成為首選被廣泛采用，并占有廣闊的市場。

工業(yè)涼水塔是循環(huán)水冷卻必需設(shè)備，重力式無閥過濾罐也應(yīng)用十分廣泛，又由于規(guī)范作了上述規(guī)定，所以很有必要對當(dāng)前已存在的問題，引起高度重視，使設(shè)備發(fā)揮出最大效能。下面就對其予以分析探討。

二、設(shè)備選型及配置存在或易被忽視的幾個問題

筆者所知，不少工程項目在這兩種設(shè)備的選型和配置上，均存在不合規(guī)或不合理，甚至既不合規(guī)又不合理問題。

1.涼水塔在此方面存在的問題，多表現(xiàn)在：(1)臺數(shù)配置不合理，不是單臺能力過大就是過小。若單臺能力過大，臺數(shù)就少了，運行調(diào)節(jié)范圍變小。因為冷卻塔熱力性能由諸多設(shè)計參數(shù)(含氣象條件)決定，水溫降并非隨流量的大幅減少而成線線性比例顯著增大。尤其調(diào)節(jié)為低負(fù)荷(低于設(shè)計下限)狀態(tài)下運行，就成大馬拉小車，造成運轉(zhuǎn)成本相對升高。若單臺能力過小，雖調(diào)節(jié)性強，但占地較大。(2)對規(guī)范中對涼水塔類型及大、中、小型界限的劃分定義，理解不準(zhǔn)不透，導(dǎo)致涼水塔布置不符合規(guī)范規(guī)定的“冷卻塔與相鄰設(shè)施的最小水平間距”和“通風(fēng)間距”，不是間距小了，達不到規(guī)范“最小水平間距”和通風(fēng)間距的要求，驗收通不過，就是間距大了，浪費占地；(3)對涼水塔的選型，排列組合的科學(xué)性不夠，造成配置不合理。(4)對其布置形式缺乏多種方案比較，該分散還是集中。

2.重力式無閥過濾罐在此方面存在的問題，表現(xiàn)在：(1)沒有注意到產(chǎn)品樣本中，虹吸排污池不合理，尺寸偏小問題。大排污量時出現(xiàn)反沖洗污水外溢；

這種重力式無閥過濾罐，產(chǎn)品樣本中，各制造廠家的設(shè)備特性參數(shù)是相同的。其平均反沖洗強度均為15升/M2.S。單臺過濾罐產(chǎn)水量從20M3/h～175M3/h，對應(yīng)的虹吸反沖洗排水流量(強度按15升/M2.S在繼續(xù)進水工況下)從18.75升/S～163.65/S。排污量增加了近8倍，對應(yīng)的虹吸排污池尺寸卻為同一大小。單臺產(chǎn)水量從200M3/h～750M3/h的過濾罐，對應(yīng)的反沖洗排水流量(強度按15升/M2.S在繼續(xù)進水工況下)從188.3升/S～467.6/S。排污量增加了近1.5倍，對應(yīng)的虹吸反沖洗排污池尺寸也為同一大小。(2)單臺型號選的大，除仍存在不便調(diào)節(jié)外，排污不能分流錯峰，既是將反沖洗強度經(jīng)調(diào)小，反沖洗排污瞬間排量和沖量仍會很大，排不急，大量外溢。有的一味靠增大排水管徑，卻又造成了投資浪費。(3)沒有與涼水塔的配置作對應(yīng)的合理匹配，使二者檢修和運行不宜協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。

實際工程案例證明，單臺過濾罐產(chǎn)水量從20M3/h～80M3/h，即反沖洗排水流量從18.75升/S～75升/S范圍時，樣本中緩沖池尺寸較為合適，反沖洗排水流量從75升/S～163升/S范圍時，尺寸明顯偏小，緩沖度不夠。在188.3升/S～467.6/S排量時，隨排量的增大，水勢更猛，沖量更大，問題也顯得更加突出，即便增大排水管，效果也不明顯。污水外溢，既污染周圍地面環(huán)境。又損失污水回收處理量和增加人工維護工作量。所以精心合理的選擇過濾罐臺數(shù)，并改大虹吸排污池尺寸，是一個很好的措施，也是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

三、解決策略

首先要對規(guī)范有準(zhǔn)確的理解和掌握，特別注意各規(guī)范的適用范圍，熟悉所設(shè)計項目的特點，分析和了解生產(chǎn)工藝方式、預(yù)判生產(chǎn)負(fù)荷變化規(guī)律情況，為設(shè)備選型提供依據(jù)。設(shè)備在選型和配置上，可針對性地從以下幾個方面入手：

1.涼水塔選型及配置：(1)要選擇正規(guī)的、有制造資質(zhì)的生產(chǎn)廠家；(2)要符合《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定。(3)利用最先進成熟的科技成果。(3)選擇涼水塔布置方式，是集中還是分散；(4)選擇空間布置的形式，是部分還是全部平面或豎向布置；(5)選擇組合形式，少臺還是多臺，同型號還是不同型號組合；(6)借鑒利用好的經(jīng)驗；(7)要適合項目所在地的氣象、氣候條件、熱力性能滿足生產(chǎn)工藝需要；(8)適合水質(zhì)的要求；(9)確定能承受的地震烈度；(10)確定能承受的最大風(fēng)載；(9)經(jīng)過方案比選，確定既符合規(guī)范中“與相鄰設(shè)施的最小水平間距”和“通風(fēng)間距”的要求，又最省地，最適合項目特點和實際的最優(yōu)方案等。

2.重力式無閥過濾罐選型及配置：(1)要選擇正規(guī)的、有相應(yīng)資質(zhì)的生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)制造符合相關(guān)規(guī)范；(2)選擇組合形式，少臺還是多臺，不同型號還是同型號；(3)應(yīng)與涼水塔的配置相匹配；(4)經(jīng)過多方案比選，確定最優(yōu)的方案。

對前述虹吸排污池小的問題，可采取以下措施：1>依據(jù)排水量，并考慮到其沖量，注意適當(dāng)放大樣本中虹吸排污池尺寸，提高緩沖能力；這在設(shè)備設(shè)置在屋頂時，尤為重要；2>酌情盡量選多臺小型過濾罐配置，這樣各臺能錯開排污。還可將各虹吸排污池聯(lián)通，以分散排污；3>若場地允許，就近設(shè)專用緩沖池，這樣可減小排污總管管徑；4>大排量的情況下，就近設(shè)置專門的循環(huán)水排污水處理站，縮短排污管和回用中水管長，減少阻力，減少工程投資，一舉多得(注：就近設(shè)置專門排污水處理回收站問題不在此討論)；5>特別提示，不建議一味采取增大排水管徑的措施，既便是增大排水管徑，也應(yīng)僅限在靠近排出口較短距離內(nèi)，起到疏散緩沖水流的作用即可，以免增加工程投資。

四、結(jié)語

此項設(shè)計是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前存在問題的案例不少，要避免上述問題的發(fā)生使其設(shè)計合理，就應(yīng)著重從以下方面著手。

1.熟悉其設(shè)備性能、原理，搞好市場調(diào)研，摸清用戶對該種設(shè)備的使用情況；加深對項目生產(chǎn)工藝特點的了解，開拓和豐富設(shè)計思路、利用好有關(guān)經(jīng)驗，精心推敲，全面權(quán)衡。

2.熟悉相關(guān)規(guī)范，將規(guī)范、基本理論知識和最新科技成果，豐富的設(shè)計和工程經(jīng)驗及先進的理念有機結(jié)合，融會貫通；有針對性地選型配置，做到因地制宜，量體裁衣。

3.對還存在此問題的案例，筆者認(rèn)為，在適當(dāng)?shù)臅r機，酌情擇機予以技改，是很有必要的，對合理經(jīng)濟運行，降低動力成本，提高經(jīng)濟效益很有成效。

本文只是針對筆者本人發(fā)現(xiàn)的問題，提出探討性的思路，希望對設(shè)計者起到拾漏補缺，有所啟發(fā)，引起重視，對使用者起到有所收益的作用。

[1]《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》(GB50187-2012).

[2]新版國標(biāo)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》GB50050-2007規(guī)范修訂的背景、意義及其特點.

[3]《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006).

[4]《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014-2006).

[5]《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計規(guī)范》(GBT50102-2003).

[6]《化工企業(yè)總圖運輸設(shè)計規(guī)范》(GB50489-2009).

[7]《機械通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計規(guī)范》(GB/T50392-2006).