電石爐工程建設項目取用水合理性分析

薛海平

（太原市水利科學研究所，太原 030002）

電石爐工程建設項目取用水合理性分析

薛海平

（太原市水利科學研究所，太原 030002）

推進煤礦企業兼并、重組、整合是實現我國煤炭工業可持續發展的重要舉措，然而在煤礦整合建設項目中對于環境問題的重視程度不夠，導致煤礦整合建設過程中水土流失現象嚴重的矛盾較為突出，以某煤礦重組整合建設項目為例，對礦區的水土流失預測做了詳細分析，認為該項目取水合理可行。

煤礦重組；水土流失；預測

1 用水過程及用水種類

陵川縣行源化工有限公司4×25000kVA電石爐及配套工程建設項目用水主要包括生產用水、廠區職工生活用水兩部分。電石生產一般采用電冶法。以石灰、焦碳為原料，原料按一定的配比加入爐內，電能輸入爐內，產生2000℃高溫，熔融并反應生成電石。其用水項目主要是循環冷取用水、消防用水、道路及綠化灑水、工業場地生活給水等［1］。

工業場地生活及附屬設施給水主要指生產區及生活區保證職工安全生產與身體健康等附屬用水，用水項目主要包括：辦公樓、浴室、食堂、洗衣房、單身公寓等。

2 用水系統

根據各用戶用水要求水質的不同，廠區給水分為：凈環水系統、廠區生產、生活消防給水系統及安全供水系統［2］。

2.1 生活給水系統

其水質應符合國家GB5749—85《生活飲用水衛生標準》中有關規定。

2.2 生產、消防給水系統

主要供凈環水系統補充水及廠區生產輔助設施給水和消防用水。

2.3循環水系統

（1）電爐凈環水系統：主要為電爐設備等用水設備冷卻水，回水后僅水溫升高，水質未發生變化。

（2）電爐變壓器凈環水系統：主要供變壓器油冷卻器，回水僅水溫升高，水質未發生變化，回水至循環水池冷卻后，由循環水泵送入循環水系統循環使用。

（3）原料場沖洗濁環水系統：主要供原料的沖洗。回水至水池處理后，由水泵加壓循環使用。

2.4 安全供水系統

為保證電爐安全供水，在廠區內設200m3涼水池一座或柴油機泵機組，安全供水管網與廠區生產、生活供水管網連通，平時可供生產及生活用水，事故時專供電爐系統主要設備冷卻使用。

3 建設項目設計取水量

3.1 設計用水量

根據工程建設項目初步設計，該項目設計總取水量為30.6m3/h，其中生產取水22.6m3/h；職工生活取水8m3/h。

3.2 設計用水指標

該項目設計年取水量24.91萬m3/a，其中生產取水17.9萬m3/a（按330d×24h計）；職工生活取水（含附屬設施）7.01萬m3/a（按365d×24h計）。項目生產規模22萬t/a，職工總人數388人，故噸電石取水量為1.13m3，職工生活用水指標494.85L/人·d。

從用水指標可以看出，噸電石取水量大于《山西省用水定額》規定的電石生產企業取水定額0.70m3/t的用水標準，生活取水指標也相對較高。所以本項目設計取用水量不合理。為節約利用水資源，本次論證工作依據《山西省用水定額》及相關設計規范相應的設計標準對有關項目用水進行核減計算，并論證合理取水量。

4 節水潛力和節水措施

4.1 生產工藝流程及設備選型

電石生產一般采用電冶法。以石灰、焦碳為原料，原料按一定的配比加入爐內，電能輸入爐內，產生2000℃高溫，熔融并反應生成電石。

反應方程式：3C+CaO=CaC2+CO↑-46.59kJ，此反應均為吸熱反應，由電能提供反應需要的熱量［3］。

4.2 節水潛力分析

根據《冶金機械設計手冊》核定用水量。

4.2.1 職工生活用水

指標為30～50L/人·d的用水標準，用水人口40人，為節約用水，本論證按照30L/人·d計，則辦公樓用水量1.2m3/d。

4.2.2 食堂用水

指標為20～25L/人·餐的用水標準，為節約用水，本論證按照20L/人·餐，用餐人數388人，按每人每天兩餐考慮，食堂用水量15.5m3/d。

4.2.3 浴室用水

按40L/人·d計算，用水人數為車間生產348人，則浴室用水量為13.9m3/d。

4.2.4 洗衣用水

按車間生產人員348人計算，用水指標120L/人·d，按照2d洗衣一次，則洗衣日用水量為20.9m3/d。

4.2.5 單身公寓

按照全部職工的1/3共130人考慮，用水指標按照30L/人·d計，則單身公寓用水量3.9m3/d。

4.2.6 生產用水

主要是循環補充水和蒸發消耗，核定后的新鮮水量為356m3/d。

未預見水量按生活和生產總取水量10%計算［4］，則核減后的未預見水量為41.1m3/d。

廠區內其他建筑物按同一時間火災次數為一次計，室內消防用水量為5L/s，室外消防用水量為25L/s，消防火災延續時間為1d，消防總用水量為96m3。貯存在200m3鋼筋混凝土貯水池內，并在泵房設兩臺消防泵，為一用一備。由于消防用水是一次性儲存在消防水池內，在計算各項指標時，不考慮這部分水量。

通過對項目各環節用水分析，陵川電石生產設計年取水量24.91萬m3/a，論證項目年總取水量15.12萬m3/a（生產按330d計，生活按365d計），年可節約新鮮水9.79萬m3。

4.3 節水措施

項目用水選用先進、優質、耗水量少的供、用水設施，力求最大限度地節約用水，具體采取措施有：①項目生產、生活采暖用熱，可以考慮生產工藝過程的余熱利用，以達到節能、節水目的［5］；②對于浴室內的淋浴器選用帶腳踏閥的淋浴器，做到人離水停，洗臉盆采用延時自閉式水龍頭，可節約用水15%；③對于設有衛生間的建筑，衛生潔具均選用節水型器具；④對于食堂用水，洗碗池的水龍頭選用光控水龍頭，做到無人水停，以利節水；⑤對于地面防塵灑水、澆灑道路、園林綠化和建筑施工等用水，取用處理后的中水，節約地下水資源。

4.4節水措施經濟性

通過對節水技術與節水措施分析，主要從用水工藝、水處理與回用及水務管理制度等方面提出了相應的節水措施，符合國家的相應節水政策的規定要求，在經濟上可行。

5 建設項目論證取用水量及用水指標

5.1 論證取用水量

陵川電石項目合理取水量為452.5m3/d（15.12萬m3/a），其中：生產取水397.1m3/d，按年生產330d計，年取水量13.10萬m3；生活取水55.4m3/d，按年生產365d計，年取水量2.02萬m3。

5.2 用水指標

5.2.1 綜合用水指標（單位產品取水量）

單位產品取水量Vuf指每生產單位數量的工業產品所需要的新水量。

式中Vuf為單位產品取水量（m3/單位產品）；Vyf為年總取水量（萬m3）；Q為年生產規模（產品總量）。

則：電石生產規模22萬t/a，采煤年取新水量15.12萬m3/a，其中：生產取水量13.10萬m3/a，職工生活取水2.02萬m3/a。經計算，噸電石取水量0.687m3。

5.2.2 礦區職工生活用水指標

Vlf指每個職工在生產中每天用于生活的取水量。

式中Vlf為礦區職工人均生活日取水量（L/人·d）；Vylf為礦區職工生活日取水總量（m3/d）；n為職工總人數（人）。

陵川電石項目員工總人數為388人，職工生活取水量55.4m3/d，取水定額142.8L/人·d。

5.2.3 重復利用率

式中R為重復利用率；Vr為總復用水量（萬m3）；Vt為總用水量（萬m3）。

項目取水量為452.5m3/d，復用水量（僅包含串聯復用水量）48m3/d，總用水量500.5m3/d，復用率9.59%，陵川電石項目復用水量主要為生活污水經污水處理站回收處理后回用，未計算循環系統用水，因此，重復利用率相對較低。

5.2.4 新水利用系數Kf

式中Kf為新水利用系數；Vf為生產過程中所需要的取水量（m3/d）；Vd為生產過程中外排水量（m3/d）。

由于建設項目生產過程中廢污水經污水處理站處理后全部回收利用，新水利用系數達到100%。

6 用水水平分析

6.1 綜合用水水平

項目取水包括電石生產、附屬設施及廠區生活用水，陵川電石項目合理取水量452.5m3/d（15.12萬m3/a），其中：生產取水397.1m3/d，按年生產330d計，年取水量13.10萬m3；生活取水55.4m3/d，按年生產365d計，年取水量2.02萬m3。電石生產規模22萬t/a，噸電石取水量0.687m3/t。小于《山西省用水定額》規定的電石生產取水定額0.7m3/t的用水標準。

6.2 廠區職工生活用水水平

陵川電石生產項目員工總人數388人，職工生活取水量55.4m3/d，設計取水定額142.8L/人·d，略高于《山西省用水定額》住宅用水定額120L/人·d的用水標準，其用水指標是較為合理的。因此，核定生活取水量2.02萬m3/a比較合理。

7 建設項目的合理取用水量

綜上分析，項目不僅實現了污水資源化，緩解了環境污染，而且大大減少了新鮮水取水量；整個用水工藝設計有多項串聯復用措施，且各系統排水量均經污水處理站處理后回收利用；用水指標符合《山西省用水定額》規定。因此，設計年取水量15.12萬m3是合理可行的。

［1］陳茜.水源熱泵空調項目取用水合理性分析［J］.黑龍江水利科技，2014（4）.

［2］苗濤田，劉斌，韓月.邵寨礦井取用水量合理性分析［J］.水科學與工程技術，2013（2）.

［3］張立.對建設項目水資源論證的幾點認識［J］.人民珠江，2009（3）.

［4］孫彩平.樹立科學發展觀實現水資源可持續利用［J］.內蒙古水利，2005（3）.

［5］許新發.建設項目水資源論證應正確合理考慮生態需水［J］.江西水利科技，2005（1）.

Analysis of calcium carbide furnace water w ithdrawal rationality of construction projects

XUE Hai-ping
（Taiyuan City Water Conservancy Science Research Institute，Taiyuan 030002，China）

Promote the coalmine enterprisem&a integration is an importantmeasures to realize the sustainable develop-ment of coal industry in our country.In this paper，the author in a restructuring integration of coalmine construction pro-jectas an example，soil erosion predictionmade a careful analysis of themining area.

restructuring of coalmine；soil and water loss；predict

TV213.9

B

1672-9900（2015）01-0039-03

2014-11-10

薛海平（1968-），男（漢族），山西呂梁人，工程師，主要從事水利科學研究工作，（Tel）18635116670。