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1、自贡硬质合金有限公司纯水闭式循环水系统项目实施方案动力分厂二一年五月自贡硬质合金有限公司纯水闭式循环水系统项目实施方案一、 原高品质循环水系统存在的问题1、现有系统水质不能满足新增真空炉、低压炉等“贵重”设备对水质的要求原高品质水系统是开式循环水系统，用自来水作为补充水，存在许多外部因素对水质污染的问题。 开式冷却塔在冷却循环水的时候，需要大量的空气与水直接接触，在冷却过程中，空气中的杂质对水造成污染； 系统的热水池、冷水池都是利用原来的闲置水泥池子，水流动造成池壁泥砂脱落，污染水质； 开式系统与阳光接触，容易滋生菌类等微生物，污染水质； 用户端采用生产水作为应急水源，高品质水与生产水之间用阀
2、门直接连接。由于用户倒阀误操作、阀门质量（阀门往往不能完全关闭），生产水压力高于高品质循环水的压力，导致生产水极易串入高品质循环水系统中等原因，造成对水质的污染； 作为补充水的自来水，其水质指标也不能满足要求，经循环浓缩后其水质状况更差。因此，造成高品质循环水水质不能满足公司引进的PVA炉、压力炉、真空炉的水质要求。下表是PVA炉的水质要求与高品质水水质对比表：PVA炉水质要求与原高品质水水质对比表序号项 目单位PVA炉水质要求原高品质水水质1浊度ppm6.253.22PH值7-7.87.23氧含量mg/L2未测4硬度dH8-10315游离二氧化碳mg/l8-15未测6氮化物（NO2）mg/l
3、10未测7硫酸盐mg/l50133.728氯化物mg/l5082.669锰mg/l0.1未测10高锰酸钾消耗量mg/l25未测11铁mg/l0.2未测从上表水质情况分析对比看出，目前高品质循环水的硬度、硫酸盐、氯化物等指标严重超出PVA炉水质要求，水的硬度是造成热交换设备管壁结垢的主要原因，水中硫酸盐、氯化物等酸性物质，是造成管壁腐蚀的主要原因。因此，以PVA炉水质要求作为本次高品质循环水系统改进的标准，可解决公司真空炉、压力炉等“贵重”设备炉体冷却套结垢堵塞、腐蚀严重的问题。2、系统安全保障能力不足原高品质水系统没有储水池，应急保障能力差，遇上突然停电等突发事件，容易造成断水，目前采取的措施
4、是用阀门与生产水连接，停电后供应生产水，即靠人为补救方法，如值班人员疏忽或反应迟钝也可能造成断水事故。3、实际用水量日益增加，已超出系统原有设计能力。原高品质水系统设计能力500t/h，根据09年统计，高品质水系统平均供水量510t/h，最大量610 t/h，只能靠降低压力来勉强维持流量的需求。二、解决方案在原有高品质循环水系统的基础上，建设纯水闭式循环系统解决上述三方面的问题。 设备冷却水闭式循环系统，是目前世界上最先进的一种循环水冷却方式，它的关键技术，“闭式冷却塔”是于1997年以后从国外引进，最早的一台闭式冷却塔诞生于无锡维奥公司。 闭式系统的主要优点： 系统水质不受空气污染； 系统水
5、与阳光隔绝，不易滋生微生物等污染水质； 系统水量无蒸发和风吹损失，补水量极少，具备利用纯水作为补充水的条件。 目前，许多企业的“贵重”设备，大多采用纯水（或软水）闭式循环系统。 株洲硬质合金集团公司于最近建成了较大的两套闭式循环系统。一套安装在型材厂，设计流量是200m3/小时，主要供该厂的低压炉和真空炉冷却用；另一套安装在大制品厂，设计流量同样是200m3/小时，也是供该厂的低压炉和真空炉冷却用。而大制品厂另外有一套开式循环水系统，只作为除低压炉和真空炉以外的设备冷却用。1、采用闭式循环系统解决水质的方案A、循环水中离子的控制闭式循环系统采用纯水作为补水，水中不含有害离子（相对而言，用普通的
6、化学分析方法分析不出）。同时，系统基本不与空气接触，空气中的杂质进入不了系统。除剥离的污垢和溶解的杂质外，不会由于水体蒸发产生浓缩。因此，水中有害离子能够得到有效的控制。B、循环水中微生物的控制闭式循环系统中冷却水不接触空气、不接触阳光，菌类产生的条件不具备，能够大大减少微生物的生成量。C、系统运行前处理为保证系统水质，在纯水闭式循环系统投入使用前要对系统管道、设备进行除锈、清洗和预膜处理。D、水质的稳定纯水作为闭式循环系统水源，对于抑制微生物的生成、硬垢软垢的生成、以及有害离子的侵入有很好的作用，但纯水里存在溶解氧，具有一定的氧化性，容易促使金属表面锈蚀，并形成微生物繁殖基壤，运行中需要根据
7、水质状况加入适量的防腐剂、杀生剂等药剂，以维持水质的稳定。2、系统安全保障能力解决方案A、同品质双回路（双头）供水 原高品质水系统的供水和回水主管，都是采用的玻璃钢管，管道的质量和安装的技术要求完全一样，从2004年初使用至今，一直保持完好，能够将它的回水管调整为供水管，作为双水源的供水管道（互为备用），从系统到用户都是两根管道供水（应急水源，互为备用），其中一根出问题可以停下检修，而另一根保持供应状态，能够保证用水设备的需要，又避免了其它水源串入污染水质。 闭式循环系统只新增一根闭路回水管即可，根据用水设备安装的地势，设计和优化回水管的走向，大限度地降低用水设备的背压，将各单位回水依次接入，
8、回到“零背压回水箱”。 株硬公司闭式循环水系统的补水、应急水源全部为自来水，不存在水源串接问题。 系统管路基本采用不锈钢，其管道腐蚀、爆管的可能性较小，应急水源主要向系统主管道补水，且应急水源设有高位水池。B、非电情况下的应急保障在紧急停电时，方案设计了两种应急措施：措施一：采用1台630 t/h柴油自动应急水泵，在停电时，水泵得到信号启动供水，保证了输送的连续性和水质不受破坏。 据了解，在采用闭式循环水系统的单位，为保证系统水质，基本均采用自动应急泵作为非状况下的应急方案。措施二：将自来水作为整个闭式系统的应急水源，通过自来水紧急补水阀和倒流防止器向系统补水，保证用户不断水，正常后将系统的自
9、来水进行置换，停产检修时全部更换，它的缺点是一次断水会破坏整个系统水质，而置换时间较长，但出现的机会非常少。3、系统用水量增加解决方案闭式循环系统动力由3台144 t/h、2台374 t/h、1台468t/h、1台630 t/h应急泵共7台不同型号组成的水泵提供（见以下说明）。且水泵除柴油应急泵外，都是利旧，这些水泵能够组成不同的供水量级，供用户需要，通过新增用户保障管线，保证单台生产炉子得到足够的冷却水量。由于利用原有系统以及冷冻水系统取消后的闲置水泵，水泵型号、流量、扬程不同，需要安装变频器进行压力控制，既稳定系统压力，同时又起到节电效果。三、 闭式循环水系统设计1、设计水质标准闭式系统的
10、水质标准，按照前面提出的进口PVA炉提出的水质标准进行设计。2、设计水温根据目前真空炉、低压炉结构特点，闭式系统设计供水温度32。3、设计水量随着公司生产的发展，真空炉、低压炉等设备的广泛使用，用水量日益增加，现据主要合金分厂真空炉、低压烧结炉“十二五”期末的规模作为参考，确定闭式系统的水量。下表是公司现有设备冷却水量和十二五期间需增加设备的冷却水量表：公司现有设备冷却水量和十二五期间需增加设备的冷却水量表序号单位现有设备水量（t/h）十二五期间预计增加设备水量（t/h）1刀片石蜡单体真空炉5台双体真空炉12台双体低压炉1台7530025SJ-500真空炉1台低压烧结炉1台2525小计4005
11、02刀片橡胶SJ-500真空炉1台253矿用分厂SJ-500真空炉4台ALD500低烧炉2台10040SJ-500真空炉1台低压烧结炉1台2525小计140504耐磨分厂ZYL-500真空炉4台ZYL-300真空炉3双体150真空炉1台单体100真空炉1台单体500压力炉1台单体300压力炉1台1004513101513SJ-500真空炉台25小计1965混合料喷雾干燥塔4台1006技术部压力炉1台真空炉1台PVA炉1台151315真空炉1台25小计43合计904100十二五期间末总水量： 1054以上设备的同时开动率按80%计算，设备的循环水量为：105480%=843.2（t/h），因此，
12、此次纯水闭式循环水系统按照850t/h进行设计。4、闭式系统工艺路线A、工艺流程图系统为纯水闭式循环系统，在原有高品质循环水系统的基础上，以纯水作为循环介质，主要采用闭式冷却塔进行热交换，并完善水处理手段，达到PVA炉的水质要求（见如下工艺流程框图）。纯水闭式循环水工艺流程框图纯水防腐剂应急排水柴油泵自来水冷却循环泵集水池封闭式冷却塔循环泵零压回水箱生产水系统耐磨刀片橡胶原矿用分厂刀片石蜡混合料分厂新矿用分厂防倒流器高精过滤器分水缸B、工艺流程说明闭式系统：闭式系统采用纯水循环，纯水通过管路自动向集水箱里补水，集水箱里的纯水通过循环水泵加压至闭式冷却塔，经过冷却后，大部分进入过滤器旁虑，并通过
13、分水缸和水表计量后进入用水设备；另一部分，利用现有条件，从闭式冷却塔冷却后的水，经水表计量，进入用水设备。两路水将用水设备的热量带走，经回水管集合到集水箱，再由循环水泵加压进入闭式冷却塔，这样不断循环往复。为了系统应急（一般不用），再从厂区自来水主管上，通过倒流防止器，接到闭式系统循环水泵的总出水管上，并将闭式系统的排水总管接到厂区循环水大池，当系统换水或使用应急水时，排入循环水大池。5、主要设备设施配置A、水力平衡计算水泵到冷却塔的管路损失0.02 Mpa冷却塔到分水缸的管路损失为0.02MPa落差损失：泵出口到用户设备基本高度相差不大，考虑泵在地下室，取落差损失0.02MPa。水泵额定扬程
14、取平均0.42MPa分水缸到各用水单位的管路压力损失表序号单位流量（t）管径（mm）长度（m）压力损失（MPa）1刀片石蜡线450DN3003100.0392矿用（耐磨搬迁）190DN2501600.0253耐磨、刀片橡胶246DN2003000.0364钼车间（新矿用）190DN2002500.0335混合料100DN2004000.031平均0.033通过以上数据，可以看出到刀片石蜡线管程损失最大，那么到达刀片石蜡线的压力=0.42-0.02-0.02-0.02-0.039=0.321Mpa，相对于现高品质循环水刀片压力0.25Mpa（现场压力）左右，闭式系统供水量更能满足刀片生产的需要，
15、其他分厂到站压力肯定比刀片分厂还高，因此能够满足各分厂生产需要；如果在运行过程中其他单位压力过高，可调节分水缸出水阀开度降压。另外，经计算只要水泵运力足够，现有各单位支管管径已能够满足各单位用水量需求，比如耐磨DN200单管道输送能力达到226吨/小时，采用双管供水主要出于安全考虑。B、水泵配置根据前面确定的闭式循环水量为850t/h，选择水泵如下表：序号名 称规 格数量功率KW流量t/h扬程M备注1水泵(7#-5#)150S50A33014440利旧2水泵（4#）KQL200400A17537444利旧3水泵(3#)ISW200400A17537444利旧需重装4水泵（2#）KQSS250/
16、65A111046854利旧需重装5自动应急柴油泵（1#）KSTPOW200-410C115063042.5新置以上水泵大多数利旧，多台运行可满足用户最大水量的要求，兼顾不同流量级别搭配，不同水泵组合可满足用户不同的流量要求。最大供水量可达1648 t/h，除去两台备用水泵，极限最低供水量可达1036 t/h，完全可满足系统用水量需求。系统配置一台变频器，稳定并调节系统压力。系统配置一台630 t/h柴油泵，作为非电情况下应急动力。所有闭式循环泵出水阀均采用“多功能水泵控制阀”，以利水泵经济运行，也达到降噪，减震的作用。C、闭式冷却塔配置闭式冷却塔，又被称作“密闭式冷却塔、蒸发式冷却器、蒸发式
17、空冷器”等。 密闭式冷却塔和开放式冷却塔的不同处在于：被冷却水通过盘管与管外喷淋水和空气进行热质交换，避免了被冷却水与空气直接接触而导致的水质污染。目前高品质循环水系统循环水量最大610t/h，理论换热量为310万千卡，但现在使用4台各100 t/h冷却塔（降温能力5，理论换热量200万千卡）能够保证高品质循环水温度不超过32。从现场实际情况发现，相当多的用水设备进出水温差变化不大，明显小于5。虽然按照理论计算，循环量达850t/h的冷却水换热量应为425万千卡，但考虑到实际换热量远小于理论量。据此，本次冷却塔选型，选择FBN-200型200 t/h 四套闭式冷却塔（降温幅度3732，降温能力
18、5，理论换热量400万千卡），其换热能力能够满足需求。为了更好的利用原高品质水系统内部管网，节约闭式系统的工程费用，我们设计将闭式冷却塔，安装在高品质水冷却塔的旁边，原溴化锂机组冷却水池的位置，能够更好的满足闭式系统的供水和通风冷却需要。D、集水箱的配置 通过了解，闭式系统可以采用回水压力为0的设计，它的关键技术，就是改变水箱的安装位置，如果把水箱安装在循环水泵的进口，设备冷却后的水回到水箱，水泵在该水箱里取水，水箱的上部设有带空气过滤装置的连通口，与大气连通。纯水补水管接到该集水箱上，并设置浮求阀控制，实现自动补水。 株洲硬质合金集团公司型材厂和大制品厂的两套闭式系统，就是这样设计的。这样的
19、设计能够有效地降低用水设备的背压，减少水流死角，降低杂质沉淀和软垢形成和用水设备冷却水路被堵塞的风险。 集水箱的配置应根据系统的实际情况选择容积，株洲公司型材厂配置的集水箱为20m3左右。我们设计配置集水箱的容积为30m3，能够满足系统运行需要。 集水箱用进口镀锌铝板制作，由闭式冷却塔制造商提供，它不生锈，不污染水质。集水箱的安装位置，应从降低用水设备背压的角度考虑，根据公司总平面情况，我们设计将集水箱安装在冷冻站的蒸发间0平面上。E、管路设计原高品质循环水的供水主管、回水主管全都是敷设的玻璃钢管，玻璃钢管价格便宜、阻力小，对水质无污染，能够满足闭式系统的水质要求。我们把高品质水的供水主管作为
20、闭式系统的供水主管；把高品质水的回水主管调整为闭式系统的双水源供水主管，确保各个用水设备的应急需要。再从各个用水单位（502、混合料、刀片石蜡线、矿用、耐磨）新敷设一根闭式系统的回水主管，一起回到冷冻站集水箱中，具体走向见闭式系统回水主管平面图。各个单位的回水管接到回水主管之前加阀门控制，这样利于各单位检修时的停水需要。为保证闭式系统的水质，回水管同样采用玻璃钢管敷设。F、排气阀的设置闭式循环水系统管网中的积气在所难免，主要来源于以下两个方面：一是管网系统充水时所残留的空气；二是管道局部流速过高，导致溶解在水中的空气析出。然而管路本身又是密闭的，管网中产生积气后，往往难于迅速排除，就会造成局部
21、气阻或气蚀，对正常的管道水流工况(包括流量和压力)产生影响，甚至会出现气堵和管道振动，影响供水效果。另外，系统在突然失水的时候，形成真空，破坏管网。因此，应在供水主管上设置一定数量的自动吸排气阀，本系统在各分厂供水管的最高点设置9个排气阀，在供水管主管的最高点设置1个排气阀。G、仪表配置闭式循环水系统水泵前后、分水缸到各单位支管分别安装9套压力传感器、送、回水主管分别安装2套温度传感器，在值班室设置信号盘，将上述压力、温度信号通过二次数显仪表接入信号盘，做到压力、温度数据的直观显示，随时了解系统运行状况，同时，利用压力信号设置低压报警，满足系统稳定运行的需要。设置现场监控仪表：压力表6块，双金
22、属温度计2块，水表DN200六块，水表DN50一块。H、分析检测设备配置目前，分厂分析室分析手段有限，配置的水质分析检测设备不能满足要求，有的指标无法分析，需增加水质分析检测设备，采用在线实时监测与化学检测相结合的方式，对水质进行监测，根据监测的结果，及时采取措施，对水质进行调整和处理，使系统运行的水质达到设计要求，确保用水设备的安全。I、配套纯水系统改造由于闭式循环水系统采用纯水为补水源，纯水的生产保障应有一定提高。现纯水生产系统老化严重（特别是管道），短期生产故障时有发生，一旦闭式循环水系统没有纯水补充，其他水源将影响系统水质，因此应对纯水生产系统进行部分改造。J、系统设计补充说明此次系统
23、设计的管路配置一次到位，今后若水量进一步增加，只需增加循环水泵、闭式冷却塔等设备即可。四、平面布置A、系统循环水泵布置在冷冻站原冷冻水泵地下室。B、利用原高品质水的过滤器和分水缸，位置不变。C、闭式冷却塔安装在冷冻站原溴化锂冷水机组的冷却水池上。D、集水箱安装在冷冻站的蒸发间0平面上。五、项目投资预算本项目预计投资313.3万元。其中设备投资218.7万元；管道投资64.6万元；土建费用20万元；试压、清洗预膜等费用10万元。1、设备投资预算218.7万元序号名 称规 格数量单价（万元）总价（万元）备注1集水箱30m31个7.47.4新置2闭式冷却塔800吨/小时1套142142新置3水泵(7
24、#-5#)150S50AP=30、Q=144、H=4030利旧4水泵（4#）KQL200400AP=75、Q=374、H=4410利旧5水泵(3#)安装费用ISW200400AP=75、Q=374、H=4410.3利旧需重装6水泵（2#）安装费用KQSS250/65AP=110、Q=468、H=5410.8利旧需重装7自动应急柴油泵（1#）KSTPOW200-410C P=150、Q=630、H=42.51套11.511.5新置8设备安装费用8.69倒流防止器DN2501套33新置10水泵多功能控制阀PN1.0，DN1503个0.72.1新置11水泵多功能控制阀PN1.0，DN2002个1.5
25、3新置12水泵多功能控制阀PN1.0，DN2502个24新置13计量仪表、盘1套5新置14变频器变频器1套15新置15纯水系统改造1套6新置16水质检测设备1套10新置合计218.72、管道投资预算64.6万元序号名 称规 格数量单价（万元）总价（万元）1玻璃钢管DN40090米0.0595.312玻璃钢管DN350120米0.0323.843玻璃钢管DN300290米0.02874玻璃钢管DN250250米0.01645玻璃钢弯头DN4002个0.040.086玻璃钢弯头DN3505个0.0350.187玻璃钢弯头DN3006个0.0250.158玻璃钢弯头DN25017个0.0180.39
26、玻璃钢大小头DN400/ DN3501个0.0080.00810玻璃钢大小头DN350/ DN3001个0.0050.00511玻璃钢大小头DN300/ DN2501个0.0040.00412玻璃钢法兰DN4001个0.0370.03713玻璃钢法兰DN3001个0.0220.02214玻璃钢法兰DN2504个0.0160.06415玻璃钢法兰DN2001个0.010.0116玻璃钢安装材料517闸阀Z41T-10DN3001个0.200.218闸阀Z41T-10DN2502个0.150.319闸阀Z41T-10DN2005个0.080.420不锈钢球阀1个0.0550.05521无缝钢管42
27、6940米0.04631.822无缝钢管377955米0.04082.223无缝钢管325850米0.03121.624无缝钢管159528米0.00950.2625无缝钢管108528米0.00570.1626不锈钢管DN5028米0.00980.27527钢法兰Pg10 DN4002块0.0220.04428钢法兰Pg10 DN3004块0.020.0829钢法兰Pg10 DN2504块0.0110.04430钢法兰Pg10 DN20012块0.0080.09631钢法兰Pg10 DN1502块0.0060.01232不锈钢法兰Pg10 DN502块0.0050.0133不锈钢弯头Pg10
28、 DN5050.0080.0434排气阀及套件Pg10 DN2590.050.935排气阀及套件Pg10 DN5010.060.1236管架材料安装费5管道安装费全部25合计64.6六、效益简要分析（一）、运行费用按目前最大循环水量600t/h,年用水时间按8400小时计算，年用水量504万t；总投资313.3万元，按10年折旧，计算年折旧费按31.33万元。1、纯水闭式循环水系统吨水成本（元/m3）序号成本项目单价单位产品耗量成本单价（元/m3）1纯水7元/Nm30.020.14累计2电0.61元/KW.h0.31 0.19 0.33 3折旧万元/年31.330.060.394加药万元/年3
29、50.070.465人工万元/年540.110.576维修费万元/年500.100.677管理费万元/年400.080.752、原高品质水系统吨水成本（元/m3）序号成本项目单价单位产品耗量成本单价（元/m3）1补充水0.75元/Nm30.180.135累计2电0.61元/KW.h0.340.21 0.34 3加药万元/年1000.20 0.54 4人工万元/年540.11 0.65 5维修费万元/年500.10 0.75 6管理费万元/年400.08 0.83 （二）、项目的经济效益纯水闭式循环水系统投运后，吨水成本较高品质循环水系统节约成本0.83-0.75=0.08元/t，按年用水量50
30、4万t计算，年降低成本40.3万元。另一方面，由于纯水闭式循环水系统投运后，可以有效的解决压力炉、真空烧结炉因水质差而结垢的问题，今后设备的腐蚀、堵塞情况将有明显的改善。七、实施进度序号项目内容实施进度1实施方案、初步设计2010年14月2方案论证2010年45月3实施方案修改、详细设计2010年45月4土建、设备安装、管道安装2010年611月5新、旧系统碰接停产检修期间6新系统试压、清洗停产检修期间7新系统调试、运行停产检修期后恢复生产8编制作业指导书2011年612月八、 闭式循环水系统实施说明闭式循环水系统改造工程严格按照技术人员所提供图纸及要求施工。（一）施工总体分三步：1、第一步首
31、先设备安装就位；2、设备就位后，在不影响生产的情况下，铺设前期管道，各主要需碰管结点施工时尽量做到便于碰接；3、在停产检修时对闭式循环水全系统碰管，并保证各点的碰接质量，之后进行试车、全网清洗。停产期碰管同时应把与闭式循环水系统相连的生产水加堵板；要求管道配合各生产单位检查每台炉子连接软管不漏水，检查每台炉子排水阀关闭无故障；要求各生产单位高度重视这一改造工程并制定相关法规保证系统运行正常，主要在于不发生“人为”跑水情况。（二）设备就位：1、闭式冷却塔组：闭式冷却塔组由4台独立冷却塔组装而成，安装于溴化锂冷式机组冷却水池位置，需要提前拆除冷却塔及前提墙体，并填平池子，做好安装基础（其平面布置如
32、图1，工艺布置如图2）；2、循环水泵：循环水泵主要利旧，总计布置7台，其中7#、6#、5#、4#利用原直燃溴机组冷冻泵，原地不变；3#利用原蒸汽溴机组冷冻泵，需拆迁，打基础安装；2#利用现高品质循环泵一台，需拆迁，打基础安装；1#为柴油应急水泵，需新置、新打基础安装，但其位置与现在高品质水冷却泵重叠，需闭式循环水系统投产后新装，安装前回、送水主管留阀备用（其平面布置如图1，工艺布置如图2）；3、纯水集水箱：安装于冷冻站蒸发间0平面，应提前吊装到位（其平面布置如图1，工艺布置如图2）；参考资料:1、中华人民共和国国家标准工业循环冷却水处理设计规范；2、上海科学普及出版社工业用水处理技术；3、上海化学工业设计院化工工艺设计手册；4、自硬档案“供水供气及厂区管网工程 冷冻站土建”资料；5、高品质循环水系统设计说明书；6、自硬档案“高品质循环水工程竣工资料”7、自硬档案“厂区循环水管网竣工图”8、自硬档案“自贡硬质合金有限责任公司地形图”动力分厂 2010年5月10日22