某六氟化硫生产厂给排水设计

李晓辉　张千军　董占国　朱艳梅

摘要：文章结合某六氟化硫化工厂，介绍一般工业项目设计中给排水专业涉及的主要方面，涵盖工业企业用水，循环冷却水系统，消防给水系统，雨水系统，废水系统以及污水系统诸方面。结合项目实际，提出一些个人设计思路，探讨工业项目中给排水设计注意事项。

关键词：给水；排水；循环冷却水系统；化学废水

概述：六氟化硫常态下是一种无色、无味、无毒的非燃烧性气体，是已知化学安定性最好的物质之一，其惰性与氮气相似，具有极好的热稳定性，纯态下即使在500℃以上也不分解。六氟化硫具有卓越的电绝缘性和灭弧特性，相同条件下，其绝缘能力为空气、氮气的2.5倍以上，灭弧能力为空气的100倍。广泛用于电力、电子、电气行业和激光、医疗、制冷、能源、化工等方面，高纯六氟化硫还用于液晶显示器的面板生产。

该项目位于某技术产业开发区科技园内，区域有完善的给排水管网设施，项目占地面积约24000m2。该区域属于湿陷性黄土区，为非自重湿陷类型，湿陷等级为Ⅱ级。该项目主要有电解厂房、精制厂房、氟化氢钢瓶区、氢氟酸区、污水站等生产建(构)筑物，辅助厂房，机修间、检修间、变配电站等配套建筑物。除变配电站为砖混结构外，其余建筑物均为轻型彩钢板结构，主要建筑物为电解厂房和精制厂房。项目给排水设计主要包括以下内容：给水系统，消防给水系统，循环水系统以及排水系统。

1 给水系统

生活生产用水

作为主要办公室值班场所的辅助厂房和设有淋浴的机修间，是主要生活用水点，根据项目生活用水状况，生活用水平均用水量为6.5m3/h，最大量为11.0m3/h。根据GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》，淋浴器一次用水量为40L，小时用水量为400 L，共设置15个淋浴器。采用蒸汽直接通入水中的加热方式，提供淋浴需要的热水。热水管道采用热镀锌钢管。根据生产工艺在生产车间设置合适的用水点，供冲洗地面之用。辅助生产类建筑物室内生活给水管道采用PPR给水管，生产车间给水管道采用镀锌钢管。项目选址所在的工业园区有着比较完善的市政给排水设施，生活用水从市政给水管网直接引入。

2 消防系统

消防给水：根据GB50016-2006《建筑设计防火规范》8.2.2条款规定，工厂、仓库、堆场、储罐（区）和民用建筑的室外消防用水量，应按同一时间内的火灾次数和一次灭火量确定。室外消火栓用水量应按照消防用水量最大的一座建筑物计算。本项目中，电解厂房作为消防用水量最大的建筑物，选取室外消防用水量为25L/S。室外消防给水管布置成环状。本项目界区南北均为工业园区的市政道路，均有市政给排水管道。设计消防给水分别从南北市政给水管道两处引入界区内，提高供水可靠性。

焊接钢管和无缝钢管作为给水管具有耐高压、耐震动、单管长度大、重量较轻、接口方便的优点，但是耐腐蚀性差，使用寿命不长。承插式铸铁给水管性质脆，具有良好的耐腐蚀性，抗腐蚀性能远高于钢管，球墨铸铁管采用推入式楔形胶圈柔性接口，也可法兰连接，施工安装方便，接口水密性好，有适应地基变形的能力，抗震效果好。综合考虑，室外给水管道采用球墨铸铁管。经技术经济比较，生活、生产消防合用球墨铸铁给水管。室外给水管道的公称直径为DN150。采用型号为SS150/80-1.6的室外地上式消火栓，单套消火栓的供水能力为10~15 L/S，界区内共设计了14套，满足消防需要。

根据GB50016-2006《建筑设计防火规范》第8.4.1条文规定，电解厂房、精制厂房、辅助厂房等都需要设计有室内消火栓，取电解厂房室内消防用水量为10L/S。市政给水管提供的水压为0.2MPa左右，不能满足电解厂房的消防用水需要，故设计两台消防加压水泵，一用一备。立式消防泵型号为XBDSLS3.2/25-100，单泵参数为：流量90m3/h，扬程32米，电机功率15kw，转速2900r/min。一旦电解厂房发生事故，启动消防水泵，给电解厂房消防系统管网加压，扑救火灾。电解厂房共设计有19个型号为SN65的室内消火栓，消防管网在电解厂房周围布置成平面环状，提高供水保障能力。为保障消防用水量，新建消防水池，消防供水量按照30L/S考虑，火灾持续时间按照3.0小时考虑，需要消防储备水量为330m3。

根据GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》，考虑到灭火器的广泛适用性，采用适合扑救A类、B类、C类和带电设备的手提式磷酸铵盐干粉灭火器。根据规范在电解厂房、精制厂房等生产建筑及辅助厂房、机修间、变配电站等附属建筑物均设置适当的手提式磷酸铵盐干粉灭火器。

3 循环水系统

化工生产中，冷却用水一直占着很大的比例。从节能、经济及环境保护等方面考虑，冷却水应该实现循环利用。循环水系统分为密闭式和敞开式，无特殊要求下常用敞开式循环冷却水系统。

本项目需要循环冷却水进水温度t1为37℃，出水温度t2为32℃，温差Δt为5℃，湿球温度为28℃。根据工艺生产需要循环水需提供0.3-0.35MPa压力。经循环水泵加压送入循环给水管道，供电解车间、精制车间以及污水处理站的冷却设备之用，循环冷却回水经循环回水管道回至循环水站，经冷却塔配水系统均匀布水，在冷却塔内自上而下进行气水换热降温，冷却后进入循环水池，再经循环水泵加压，循环使用。选取圆形逆流式玻璃钢冷却塔，循环水泵共三台，两用一备，单泵参数水量200m3/h，扬程40米，满足生产需要。考虑到管理维修方便，将消防水池与循环水池合并，消防水泵与循环水泵设置在一起。合用水池设计为15mX15m,池深2.8m,有效水深2.5m，有效容积为400m3，满足消防需要和循环水需要。水池为半地下形式，地面以下水深1.0m，地上部分为1.8m。池底设计1.0mX1.0mX0.5m集水坑，方便水池检修时使用。设计两条管径为DN150的进水管，一条为自动进水管，在该管道上安装液位浮球阀，来控制水位，另一条为手动进水管。设计一条DN200的排水管，在该管道上安装公称直径DN200的闸阀Z41H-16，循环水定期排污之用。该水池池顶有盖板，一来便于冷却塔在水池顶盖的安装，节省空间，二来有利于避免杂质树叶之类进入到水池中，以利于保持水质。池盖上留一直径Φ1000mm的检修人空。水池设一座600mm宽的钢爬梯。

在循环水的使用过程中，通过冷却塔的传热与物质交换，循环水水中Ca2+、Mg2+等离子，溶解性固体，悬浮物相应增加，空气中污染物以及换热器中物料渗漏等均可进入循环水，在循环水中产生结垢、腐蚀和粘泥，造成换热器热效率降低。当前循环水处理上有化学药剂法和物理水处理法，综合考虑，采用物理水处理法，本法具有除垢、杀菌灭藻功能，易于安装，便于管理，运行费用低的特点，适用于小水量，水质以结垢型为主，浓缩倍数小的条件。在循环水泵出水循环给水干管上设计安装电子除垢仪，在旁路系统上安装闸阀。循环水管道采用焊接钢管，埋地部分做防腐，做法为：冷底子油打底，两油三布。地面上部分，红丹防锈漆打底，凃淡绿色调和漆。

4 排水系统

化工生产中，用的物料比较多，成分复杂。排水系统分为化学废水系统，雨水系统以及污水系统。

界区内有生产过程中需要的氟化氢钢瓶区和氢氟酸区，万一氟化氢泄露，氟化氢极易溶于水，形成氢氟酸，在钢瓶区设置一定数量的水龙头，用来稀释泄漏的氟化氢和冲洗钢瓶区地面，钢瓶区及氢氟酸区考虑设计有集水措施，防止废水外流，污染环境。本工艺制造六氟化硫的工程中，产生的废水主要来源于设备清洗的水及地面冲洗水，废水PH值<7.0，呈酸性。根据生产情况，产生化学废水有电解车间及氟化氢钢瓶区和氢氟酸区，采用耐腐蚀较强的硬聚氯乙烯管道，将这些废水收集后，输送到污水处理站，处理达标后方可排到市政污水管道。

该区域有着比较完善的市政雨污分流排水系统，雨水管道采用双壁波纹管，这种管道以聚氯乙烯为主要原料，内壁光滑、外壁波纹、内外壁之间中空的特殊管材。环刚度大、采用天然橡胶密封圈柔性接口，具有连接牢靠、不易泄露、施工方便、综合造价低于水泥管，使用寿命长的特点。管道公称直径从DN100到DN500，满足雨水排放要求。生活污水主要产生在辅助厂房，淋浴间，采用UPVC聚氯乙烯管道或双壁波纹管，可以直接排入市政污水管道。

此外，该区域属于湿陷性黄土区，为非自重湿陷类型，湿陷等级为Ⅱ级。球墨铸铁管，双壁波纹管，UPVC聚氯乙烯管等管道基础及接口以及给水阀门井，排水检查井等构筑物施工时均按照相关湿陷性黄土地区国家标准图集。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部GB50016-2006《建筑设计防火规范》北京：中国计划出版社 2006.

[2]姜文源.《建筑灭火设计手册》 北京：中国建筑工业出版社1997.

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》（2003年）.