Курс лекций для специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» москва 2011

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7

4.1. Назначение СТВПП

Техническая вода является одним из наиболее распространенных видов энергоносителей. Она используется в технологических процессах и в хозяйственно-бытовых целях практически на всех предприятиях. Расходы технической воды на производственные нужды сильно колеблются в зависимости от назначения и мощности предприятия, а также характера технологически процессов.

В системах технического водоснабжения промышленных предприятий используется вода из поверхностных и подземных источников, восстановленная вода, полученная из сточных вод (производственных, бытовых, городских, поверхностных). Водоснабжение промышленных предприятий должно предусматривать максимальный оборот производственных сточных вод с восполнением потерь воды посредством использования очищенных бытовых, городских и поверхностных стоков.

Вода на промышленном предприятии используется по трем основным направлениям:

1. Производственно-техническое водоснабжение:

охлаждение технологических аппаратов и установок для обеспечения необходимого температурного уровня производственных процессов;
для выработки пара в паровых котлах, системах испарительного охлаждения и в утилизационных установках;
на промывку, мокрую очитку различных материалов, деталей, газов, выбросов и т.д.;
на гидротранспорт, гидроудаление отходов, обогащение материалов;
для приготовления растворов, электролитов и других смесей.

2. Хозяйственно-питьевое водоснабжение:

приготовление пищи, организации питьевого режима, мытье посуды и т.д.;
обеспечение работы душевых и умывальников;
на хозяйственные нужды в прачечных, влажную уборку помещений и т.д.;
на полив проездов, тротуаров и зеленых насаждений.

3. Пожарное водоснабжение:

тушение пожаров и возгораний;
для организации работы систем автоматического и полуавтоматического тушения пожаров;
для резервного хранения в хранилищах и резервуарах.

4.2. Выбор источника водоснабжения.

Потребность предприятия в воде всех категорий удовлетворяется из природных источников, которые должны соответствовать следующим основным требованиям:

а) обеспечивать бесперебойное получение необходимого предприятию количества воды с учетом перспективы его развития;

б) подавать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает требованиям потребителей или позволяет достичь его за счет простой и экологичной обработки исходной воды;

в) обеспечивать возможность подачи воды потребителям с наименьшей затратой средств;

г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для конкретного потребителя требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.

Для водоснабжения промпредприятий используются поверхностные и подземные воды. Поверхностные источники – это реки, озера, реже моря; подземные источники – грунтовые и артезианские воды, и родники.

Вода в большинстве рек обладает значительной мутностью, высоким содержанием органических веществ и бактерий, а часто и значительной цветностью. Наряду с этим речная вода характеризуется относительно небольшой жесткостью.

Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т.е. малой мутностью). Качество всех поверхностных вод сильно зависит от атмосферных осадков и таяния снегов, в период паводков их мутность и бактериальная загрязненность возрастает, а жесткость снижается.

Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т.е. весьма прозрачны), обладают низкой бактериальной загрязненностью, но наряду с этими положительными качествами во многих случаях сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей, они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами: повышенной жесткостью, наличием неприятного привкуса и некоторыми другими.

Вопрос о выборе источника водоснабжения является одним из главных при проектировании систем производственного водоснабжения, т.к. он определяет наличие в ее составе тех или иных сооружений, а, следовательно, стоимость строительства и эксплуатации.

При выборе источника водоснабжения следует учитывать качество воды и его мощность.

Выбор источника воды определяется главным образом местными природными условиями, поэтому предварительно проводятся топографические, гидрологические, санитарные и другие изыскания.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения рекомендуется использовать подземные источники воды, отказ от которых требует всестороннего обоснования. СНиП 2.04.02-84 запрещает использовать подземные воды питьевого качества для нужд, не связанных с хозяйственно-питьевым водоснабжением.

При наличии нескольких источников воды прибегают к технико-экономическому сравнению возможных вариантов.

Для забора воды из природного источника и частичной очистке ее сооружаются водозаборные сооружения (ВЗС).

Выбор источника должен производиться согласно ГОСТ 17.1.1.04-80.

4.3. Водопроводные системы предприятий

На промышленных предприятиях могут быть устроены водопроводы следующего назначения:

- отдельные производственные одного или нескольких назначений и хозяйственно-противопожарно-питьевой;

- отдельные производственно-противопожарный и хозяйственно-питьевой;

- отдельные производственный, противопожарный и хозяйственно-питьевой;

- объединенный производственно-противопожарно-хозяйственно-питьевой.

Нередко устраивают специальные технологические водопроводы, например водопровод умягченной воды для подачи ее от водоумягчительной установки в котельную тепловой электростанции, водопровод обессоленной воды и т. д.

Если промышленное предприятие расположено в черте города или поблизости от него, то источником его хозяйственно-питьевого водоснабжения может служить городской водопровод. Из него же возможна подача воды на противопожарные нужды, а также для производственных целей, если для этого необходима вода питьевого качества. Из этого же водопровода при технико-экономическом обосновании можно подавать воду расположенным в черте населенного пункта предприятиям и для технологических целей (не требующих воду питьевого качества), если величина такого водопотребления не более 25 % хозяйственно-питьевого расхода предприятия.

Для водоснабжения, обеспечивающего наряду с хозяйственно-питьевыми и техническими нуждами также противопожарные, могут применяться следующие системы:

1. Система противопожарного водопровода постоянного высокого давления. В любой точке водопроводной сети постоянно поддерживается давление, достаточное для тушения пожара непосредственно от гидрантов.

2. Система противопожарного водопровода высокого давления только во время пожара. В этом случае давление, достаточное для тушения пожара в любой точке водопроводной сети непосредственно от гидрантов, создается только во время пожара с помощью специальных пожарных насосов.

3.Система противопожарного водопровода низкого давления, при которой необходимый для тушения пожара напор создается с помощью передвижных пожарных насосов, присоединяемых к гидрантам водопроводной сети.

Совмещение противопожарного водопровода с хозяйственно-питьевым предпочтительно по следующим причинам: производственные водопроводы имеют малую протяженность, так как воду подают потребителям, размещенным в одном или нескольких цехах, а хозяйственный водопровод охватывает сетью труб всю территорию предприятия; при тушении пожара обычно требуется повышение напора в сети, что экономически целесообразно для производственного водопровода при больших расходах воды в нем и более низких напорах.

В зависимости от местных условий и особенностей отдельные сооружения, относящиеся к разным объектам и системам водоснабжения, могут быть объединены, а некоторые элементы систем размещены в общих сблокированных зданиях. Это объединение и блокирование способствует снижению стоимости строительства и эксплуатации.

В зависимости от выполняемой функции воды системы ее использования подразделяются на технологические, в которых вода используется в качестве промышленного сырья, растворителя и реакционной среды; экстрагентные, в которых вода используется для извлечения из полупродукта или товарного продукта нежелательных примесей, очистки газообразных выбросов, воздуха аспирационных систем, очистки твердых отходов от водорастворимых компонентов, мойки оборудования; охлаждающие и транспортирующие, в которых вода используется соответственно в качестве охлаждающего и транспортирующего агентов.

Требования, предъявляемые к качеству воды для трех основных направлений применения ее на промышленных предприятиях существенно различаются. Для потребителей первой группы требования, предъявляемые к качеству воды (степень жесткости, мутности, наличие минеральных солей и т.д.) определяются условиями технологического процесса. Наиболее жесткие условия к качеству воды предъявляются потребителями второй группы. Самые низкие требования к качеству воды предъявляются потребителями системы пожарного водоснабжения. Допустимы запах, мутность, взвеси и т.п.

4.4. Классификация систем водоснабжения

Эффективность использования воды зависит от системы технического водоснабжения. Системы водоснабжения различаются в зависимости от назначения, характера использования воды, территориального охвата.

Рис. 16. Классификация систем технического водоснабжения.

Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:

- по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;

- по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;

- по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;

- по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;

- по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;

- по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;

- по надежности – одной из 3х категорий в зависимости от вида промышленного предприятия и требований бесперебойности подачи воды. Исходя из основных показателей природных источников, затрат на подготовку и транспортировку воды и требований, предъявляемых к воде потребителями большинство предприятий используют для систем водоснабжения воду поверхностных источников с простейшей предварительной очисткой (фильтр на всасывании) или без очистки.

4.5. Схемы систем производственного водоснабжения

Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности.

Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения.

Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.

По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства СПВ.

Существуют 3 основные схемы системы водоснабжения: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы.

Ту или иную схему СПВ реализуют в зависимости:

- от мощности источника и его характеристики (поверхностные или подземные воды, качества воды в нем и т.д.);

- удаленности источника воды от промплощадки;

- требований, предъявляемым предприятием к качеству воды;

- характера загрязнения воды после ее использования;

- климатических условий местности.

Графическое отображение взаимного расположения основных сооружений системы водоснабжения на местности представляет собой схему водоснабжения. В самом простом варианте схема водоснабжения предприятия может выглядеть следующим образом:

Рис. 17. Схема водоснабжения предприятия

Рис. 18. Уточненная схема водоснабжения предприятия.

4.6. Загрязнение технологической воды.

При эксплуатации технологических систем, а в отдельных случаях и транспортирующих, оборотная вода загрязняется специфическими производственными продуктами. Технологическая вода, загрязненная химическими соединениями, может представлять опасность для человека при отведении в поверхностные водоемы (в виде концентрированных продувочных вод) и последующем повторном использовании.

В охлаждающих системах циркулирующая в них вода, как правило, не загрязняется технологическими продуктами, но многократно нагревается и охлаждается, аэрируется и частично испаряется. Оборотная вода, нагретая в теплообменных аппаратах, охлаждается в градирнях, в водоемах-охладителях, брызгальных бассейнах или других устройствах и циркуляционными насосами снова подается в цикл. В процессе циркуляции происходит повышение минерализации и коррозионной активности воды, концентрирование химических и увеличение микробиологических загрязнений. В этой связи необходима стабилизационная обработка оборотной воды различными реагентами, которые нередко являются высоко опасными соединениями.

С гигиенических позиций классификация систем технического водоснабжения промышленных предприятий должна основываться на степени контакта человека с восстановленной водой. По этому признаку выделяются:

- закрытые система технического водоснабжения - системы, обеспечивающие водой технологические процессы, исключающие непосредственный контакт работающих и/или населения с технической водой;

- открытые системы технического водоснабжения - системы, обеспечивающие водой технологические процессы, предполагающие непосредственный контакт работающих и/или населения с технической водой.

Эпидемиологические и токсикологические факторы загрязненности воды обусловливают приоритет гигиенических критериев при ее использовании для технического водоснабжения. Основополагающим принципом при этом является безусловное обеспечение безопасности для здоровья работающих и населения, подвергающихся прямому или косвенному воздействию сточных и восстановленных вод.

Вода из поверхностных источников, подаваемая в системы технического водоснабжения, должна отвечать соответствующим требованиям. В том случае, если она не отвечает этим требованиям, необходима ее предварительная очистка.

4.7. Гигиенические критерии качества восстановленной воды при ее использовании в системах технического водоснабжения

Для доочистки и обеззараживания технической воды могут быть использованы любые методы, устройства и реагенты, разрешенные в установленном порядке к применению органами Госсанэпиднадзора России и позволяющие получить восстановленную воду, соответствующую нижеприведенным критериям.

При использовании для обеззараживания сточных вод хлорсодержащих препаратов остаточный уровень хлора в технической воде должен быть не менее 1,0 мг/л при времени контакта не менее 30 мин. При озонировании гарантией достаточности обеззараживания является концентрация остаточного озона в воде на уровне 0,3 мг/л. Обеззараживание сточных вод ультрафиолетовым излучением осуществляется в соответствии с МУ 2.1.5.732-99 «Санитарно-эпидемиологический надзор за обеззараживанием сточных вод ультрафиолетовым излучением», при этом доза ультрафиолетового облучения должна быть не менее 30 мДж/см².

Критерии для закрытых систем технического водоснабжения.

В закрытых системах технического водоснабжения непосредственный контакт работающих с восстановленной водой, как правило, отсутствует. Для таких систем лимитирующим показателем опасности воды является ее микробиологический состав. Присутствие в восстановленной воде патогенных микроорганизмов может послужить причиной вспышек инфекционных заболеваний среди контингентов рабочих, занятых в обслуживании оборотных систем, при авариях в распределительной сети технического водопровода и случайных протечках воды.

Основным условием использования воды в закрытых системах является предотвращение случайных инфекционных заболеваний. Необходимая степень обеззараживания достигается при соответствии качества восстановленной воды требованиям, представленным в табл. 3:

Таблица 3.

№ п.п.	Показатели	Единицы измерения	Допустимые уровни
1	Взвешенные вещества	мг/л	10,0
2	БПК₅	мг О₂/л	10,0
3	ХПК	мг О₂/л	70,0
4	Общие колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл	500
5	Термотолерантные колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл	100
6	Колифаги	Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл	100

Критерии для открытых систем технического водоснабжения.

При использовании восстановленной воды в открытых системах технического водоснабжения эпидемическая безопасность является важнейшим критерием ее качества и, следовательно, степени ее очистки. Вместе с тем, вода должна иметь благоприятные органолептические свойства и быть безопасной по химическому составу.

Для получения воды с высокими органолептическими показателями, с приемлемым уровнем риска по химическому и микробиологическому составу необходимо применение комплекса методов доочистки и обеззараживания (фильтрация, физико-химическая очистка, озонирование, УФ-облучение, сорбция и др.).

При любом сочетании методов очистки, доочистки и обеззараживания главным требованием является соответствие качества воды следующим гигиеническим критериям (табл. 4):

Таблица 4.

№ п.п.	Показатели	Единицы измерения	Допустимые уровни
1	Запах	баллы	2
2	Окраска	в столбике воды, см	10
3	Взвешенные вещества	мг/л	3,0
4	БПК₅	мг О₂/л	3,0
5	ХПК	мг О₂/л	30,0
7	Общие колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл	20
8	Термотолерантные колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл	10
9	Колифаги	Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл	10

Приведенные выше критерии взаимосвязаны и только в комплексе обеспечивают безопасное использование восстановленной воды в открытых системах технического водоснабжения.

При использовании в системах технического водоснабжения промышленных предприятий ингибиторов коррозии, стабилизаторов, биоцидных препаратов и других реагентов для стабилизационной обработки воды, контроль их содержания проводится не менее 1 раза в месяц, в зависимости от класса опасности вещества.

В связи с возможностью резкого ухудшения экологической обстановки в регионе, вызванной развитием и модернизацией промышленных предприятий их очистные сооружения должны развиваться вместе с ростом и развитием предприятий. На первом этапе модернизации системы технического водоснабжения промышленных предприятий дополняются несколькими станциями очистки СО (Рис. 19):

Рис. 19.

Следующим этапом модернизации системы технического водоснабжения промышленных предприятий является организация ее работы по замкнутой схеме.

Рис. 20. Замкнутая схема водоснабжения предприятия.

4.8. Состав систем технического водоснабжения промышленного предприятия.

Системы технического водоснабжения – это комплекс сооружений, предназначенный для забора воды из природных источников, повышение ее качества до необходимого уровня, транспортировки потребителю, обеспечение у потребителей необходимого давления, а также для очистки сточных и сбрасываемых вод.

Рис. 21. Состав схемы водоснабжения промышленного предприятия.

В состав схемы водоснабжения могут входить следующие элементы:

Водозаборное сооружение (предназначено для отбора воды из природного источника;
Насосная станция первого подъема (предназначена для подачи воды в пруд-отстойник или непосредственно в систему водоснабжения);
Пруд-отстойник (служит для предварительной очистки воды; в случае необходимости дополняется установками для осветления воды и т.д.);
Резервуар чистой воды (предназначен для хранения определенного количества воды и создания напора у ряда потребителей в случае отключения системы);
Пруд-накопитель (предназначен для накопления и хранения воды);
Насосная станция второго подъема (предназначена для создания дополнительного напора);
Насосная станция третьего подъема (предназначена для подъема воды в бак-накопитель водонапорной башни);
Водонапорная башня (назначение – обеспечение необходимого напора у потребителей);
Установка ХВО (химводоочистки);
Водоводы промышленного предприятия.

Кроме того, в состав системы водоснабжения могут входить:

водопроводы и транспортные сети, предназначенные для передачи воды на большие расстояния;
запорная и регулирующая аппаратура, предназначенная для обеспечения переключений в сети, регулирования давлений и проведения измерений параметров;
аккумулирующие сооружения (резервуары, емкости, аккумулирующие баки и пруды-накопители).

Расположение элементов системы водоснабжения на схеме, варианты их конструктивного исполнения, а также мощность зависят от характеристик предприятия и природного источника. Идеальным вариантом организации водоснабжения промышленного предприятия является внедрение бессточных схем (работа по замкнутому циклу) с минимальным потреблением внешних ресурсов и максимальным использованием ВЭРов и отходов производства.

4.9. Прямоточные системы водоснабжения и их характеристики.

Последовательная или прямоточная система подачи воды на производственные нужды со сбросом очищенных сточных вод в водоем допускается только при невозможности или нецелесообразности применения системы оборотного водоснабжения. При прямоточном водоснабжении вся забираемая из водоема вода после участия в технологическом процессе (в виде отработавшей) возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а, следовательно, удорожает их. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Сточные воды в зависимости от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем должны проходить через очистные сооружения. В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается на величину потерь воды с шламом.

Прямоточные системы предполагают однократное использование воды с последующей очисткой загрязненных сточных вод перед сбросом в городскую канализацию или поверхностные водоемы. Такая технология использования воды, нередко высококачественной питьевой, является не только расточительной, но и потенциально опасной для больших контингентов населения. Прямоточное использование воды для технического водоснабжения можно допускать только при обосновании нецелесообразности систем оборотного водоснабжения или невозможности их оборудования.

Прямоточная схема применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, т.к. повторное использование воды этими потребителями исключается. Данная схема водоснабжения реализуется в пищевой и фармацевтической промышленностях как технологическая.

Прямоточные схемы СТВСПП могут быть выполнены по схеме, изображенной на рис. 22:

Рис. 22. Прямоточная система водоснабжения.

1 – источник; 2 - водозаборное сооружение; 3.1 - насосная станция первого подъема; 3.2 - насосная станция второго подъема; 4.1 - очистные сооружения природной воды; 4.2 - очистные сооружения сточных вод ПП; 5 - резервуар чистой воды; 6 – водоводы; 7 - напорная регулирующая емкость (водонапорная башня); 8 - водонапорная сеть ПП; 9.1-9.4 - потребители воды на предприятии; 10 - сеть для продувок и сброса отработанной воды; 11 - транспортная сеть к устройствам охлаждения и очистки; 12 - устройства охлаждения технической воды; 13 - линия сбросных вод ПП; 14 - ливневая канализация.

Вода из источника 1 через водозаборное сооружение 2 и насосную станцию 3.1 поступает в очистные сооружения 4.1, где осуществляется предварительная очистка воды до уровня, соответствующего технологическому процессу. Далее вода собирается в резервуаре чистой воды 5, конструкция и размеры которого определяются суммарной мощностью водопотребления предприятия (бак, башня, пруд и т.д.). Другое назначение РЧВ заключается в том, что с его помощью сглаживаются пиковые нагрузки в период наибольшего водопотребления. Далее по водоводам 6 с помощью насосной станции второго подъема 3.2 вода поступает в водопроводную сеть предприятия 8. Направление перетоков воды в схеме и коммутационные возможности сети зависят от технологии производства и могут быть различны для различных предприятий. По напорной сети предприятия вода направляется потребителям 9.1-9.4. Для поддержания необходимого напора и давления в сети служит водонапорная башня 7. Отработанная вода и ливневые воды, проходя через очистные сооружения 4.2 по сбросной линии 13 сбрасываются в источник.

СТВС реального предприятия малой и средней мощности, выполненная по прямоточной схеме может быть дополнена другими элементами, исходя из условий технологического процесса (установки ХВО, напорные, насосные станции, пруды-отстойники т.д.).

При построении СТВС ПП по прямоточной схеме учитываются следующие соображения:

Мощность природного источника. Она должна быть достаточной для сохранения экологической обстановки в регионе.
Удаленность предприятия от источника воды. С увеличением расстояния растут дополнительные расходы на транспортировку.
Степень предварительной очистки воды и затраты на содержание очистных установок определяется условиями технологического процесса. С точки зрения экологической безопасности прямоточные схемы являются наиболее “грязными”.

4.10. Характеристики и особенности СТВС ПП с повторным использованием воды.

Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рис. 23). Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду.

Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения.

Следует отметить, что приведенные схемы водоснабжения промышленных предприятий носят общий характер.

Рис. 23. Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды

Схема с повторным использованием воды применяется в том случае, если в состав предприятия входит хотя бы один потребитель, удовлетворяющий двум условиям:

Суммарное водопотребление этого потребителя равно или превышает потребление воды всех оставшихся потребителей.
Качество сбросных вод крупного потребителя удовлетворяет технологическим требованиям оставшихся.

Структура схемы при этом принципиально не изменяется, но из природного источника забирается количество воды, необходимое только для обеспечения водопотребления потребителя 9.1. Потребители 9.2 – 9.4 используют сбросную воду потребителя 9.1. Схема в сравнении с предыдущей имеет следующие преимущества:

Уменьшение количества воды, забираемой из природного источника.
Снижение количества сбрасываемых сточных вод.
Снижение стоимости отдельных элементов схемы обусловлено снижением их мощности.
Стоимость эксплуатационных расходов у данной схемы меньше, чем у прямоточной.

Недостатками данной схемы являются:

Узкий диапазон применения. Далеко не все производства предприятия позволяют использовать сточные воды.
Необходимость наличия разветвленных сетей.

4.11. Оборотная схема технического водоснабжения

Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков.

В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода (около 15%) повторно используется.

Рис. 24. Оборотная схема системы производственного водоснабжения.

В локальных системах вода используется после восстановления (регенерации) в одном или нескольких технологических процессах. При централизованном водоснабжении после использования для различных целей вода проходит очистку единым потоком и возвращается на производство. При смешанном водоснабжении вода одной оборотной системы используется в другой (вода охлаждающей системы - в технологической, технологической - в транспортирующей и т.п.).

При схеме водоснабжения с последовательным использованием воды, которое может быть двух-трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и очистных сооружениях.

Возможны три основные схемы оборотного водоснабжения соответственно назначению в производстве. Если вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, не загрязняясь, то перед повторным применением для тех же целей ее предварительно охлаждают в охладительных установках. Если вода служит средой, транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением она проходит обработку на очистных сооружениях. При комплексном использовании воды, когда она является транспортирующей средой и одновременно служит теплоносителем, вода в системе оборотного водоснабжения перед повторным применением очищается от загрязнений и охлаждается.

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром и др.), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из источников водоснабжения (постоянно или периодически). Количество добавляемой воды составляет 5-10% общего количества воды, циркулирующей в системе.

Оборотные схемы применяются на предприятиях с развитым производством. Возможность их использования обусловлена тем, что от 70 до 80% воды, проходящей через технологические установки только нагревается в системах охлаждения и может быть использована повторно.

Схема работает следующим образом:

После насосной станции второго подъема 3.2 вода через водоводы 6 направляется в водопроводную сеть предприятия 8 и через нее к потребителям 9.1-9.4. Далее вода направляется к очистным сооружениям 4.2 и сбрасывается в резервуар очищенной воды 5. Оттуда после насосной станции третьего уровня 3.3 вода поступает в водоем-охладитель 12. В качестве охладителя служит вода окружающей температуры, поступающей из пруда. Если сбросные воды 9.1-9.4не загрязнены, из схемы убирается 4.2. Схема является почти полностью замкнутой. Из природного источника забирается только то количество воды, которое компенсирует расходы на утечки, испарения, продувки и сброс сильно загрязненных вод. Конструкция охладителя 12 и его мощность зависит от мощности предприятия в целом. Это могут быть охладительные емкости большого объема, пруды-охладители, водоемы специальной конструкции. Сброс воды через систему 13 осуществляется в целях проверки и поддержания солевого баланса.

Достоинства:

Существенное сокращение объема воды, забираемой из природного источника в сравнении с двумя предыдущими схемами.
Уменьшение расходов на строительство и эксплуатацию системы.
Высокий уровень очистки сбросных вод.

Недостатки:

Ограниченность применения: для крупных и средних предприятий.
Необходимость наличия разветвленных сетей.

По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.

Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы.

4.12. Бессточные системы технического водоснабжения.

Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.

Рис. 25. Бессточные системы технического водоснабжения.

Бессточные системы водоснабжения являются наиболее современными и экологически чистыми типами систем. Они могут быть построены путем развития, объединения конструкций существующих систем предприятия.

Доработка заключается в частичном изменении конфигурации сети и включению в систему установок для очистки или утилизации сточных вод и шламов.

Для организации правильной работы бессточной системы все потребители делятся на три группы:

Потребители “грязного” цикла (охлаждение металлорежущих станков, промывка деталей и т.д.);
Потребители “чистого” цикла (ТЭЦ, компрессорные установки и холодильные установки и т.д.);
Потребители “безвозвратного” цикла (установки для мокрого тушения кокса, установки гидро–обеспыливания и д.р., качество воды для которых не имеет значение).

Принцип работы бессточных систем заключается в следующем: после забора воды из природного источника и прохождении через водозаборное устройство 2, насосные станции 3 и очистные сооружения природной воды 4.1, вода поступает в трубопроводы чистой воды 8, с помощью которой снабжаются основные потребители “чистого” цикла. Часть воды поступает на ХВО 14 и направляется к потребителям, предъявляющим повышенные требования к воде. Сюда же поступают сточные воды потребителей “чистого” цикла. Другая часть сточных вод, не прошедшая очистку, поступает к потребителям “грязного” цикла, при этом обязательным условием является то, что суммарная мощность сбрасываемых вод 13 достаточна для удовлетворения нужд группы потребителей 15. Потребители “безвозвратного” цикла выделяют в группу 16 и обеспечиваются водой через безвозвратную сеть 18. остаточные нерастворимые элементы накапливаются в шламовом хозяйстве 17.

Положительные моменты:

высокая экологическая чистота системы;
практическая реализация внедрения в производство принципов сберегающих технологий.

Недостатки:

высокая стоимость сооружений;
большие эксплуатационные расходы.

В практике часто встречаются комбинированные системы водоснабжения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др. В отдельных случаях при основной схеме оборотного водоснабжения выполняют прямоточную систему для питания потребителей, не использующих по тем или иным причинам оборотную воду. Прямоточный водопровод часто объединяют с хозяйственно-питьевым и противопожарным. Нагретая чистая вода из систем отдельных цехов в определенных условиях может быть использована для восполнения потерь в цехах оборотного водоснабжения или для питания установок, на которых допускается применение нагретой воды.

4.13. Характеристики основных сооружений СТВСПП.

В состав типовых схем систем водоснабжения входят:

водозаборные сооружения;
насосные станции;
очистные сооружения;
охлаждающие устройства;
накопительные резервуары;
запорно–регулирующая аппаратура;

4.13.1. Водозаборные сооружения.

По способу забора воды из природного источника различают поверхностные и глубинный водозабор.

Поверхностные источники для водоснабжения подразделяются на:

1. Речные — водоотбор из реки;

2. Водохранилищные — водоотбор из водохранилища;

3. Озерные — водоотбор из озера;

4. Морские — водоотбор из моря.

Для поверхностных источников выделяют, следующие виды водозаборных сооружений:

1. Береговые водозаборные сооружения применяемяется при относительно крутых берегах реки, представляет собой бетонный или железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, защищенные решётками, а затем проходит через сетки, осуществляющие грубую механическую очистку воды.

2. Русловые водозаборные сооружения применяются обычно при пологом береге, имеют оголовок, вынесенный в русло реки. Конструкции оголовков весьма разнообразны. Из оголовка вода подаётся по самотёчным трубам к береговому колодцу; последний часто совмещен с насосной станцией первого подъёма.

3. Плавучие водозаборные сооружения — это понтон или баржа, на которых устанавливаются насосы, забирающие воду непосредственно из реки. На берег вода подаётся по трубам (с подвижными стыками), уложенным на соединительном мостике.

4. Ковшовые водозаборные сооружения. Вода поступает из реки сначала в расположенный у берега ковш (искусственный залив), в конце которого размещается собственно В. с. Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами — шугой и глубинным льдом.

Подземные воды, согласно п.5.3. СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и канализация.», водоприемные сооружения (чаще употребим: подземный источник водоснабжения) подразделяются на:

1. Водозаборные скважины (чаще употребим термин: артезианская скважина) для добычи артезианской воды;

2. Шахтные колодцы для добычи по большей части грунтовых вод;

3. Горизонтальные водозаборы, которые в свою очередь подразделяются на:

траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод;

4. Галерейные (собственно галереи и штольни), которые применяются для постоянного водоснабжения относительно крупных водопотребителей, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов;

5. Кяризы — примитивно устроенные водозаборные сооружения, применяемые для сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов;

6. Комбинированные водозаборы;

7. Лучевые водозаборы применяются для более полного захвата подземной воды — комбинация шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта;

8. Каптажи родников;

Подземные источники водоснабжения, как правило, отличаются более стабильными характеристиками качества воды и относительной защищенностью от загрязнения с поверхности. Поверхностные источники водоснабжения отличаются высокой производительностью, но требуют постоянного надзора за соблюдением санитарно-технического состояния территории поверхностного источника: озера, реки.

Преимущества глубинного водозабора:

не зависит от уровня колебаний воды в сезоны;
не требуют дополнительных расходов на установку защитных сооружений (ледоход, лесосплав и д.т.).

Недостатки:

дороговизна сооружений;
повышенное содержание минеральных солей.

Рис. 26.

Системы водоснабжения средних и крупных предприятий чаще всего строится по схеме с поверхностным водозабором. Мощность элементов входящих в схему, их геометрические размеры и производительность определяется суммарным водопотреблением и целым рядом производственных факторов.

Нормативно-технические документы.

1. ГОСТ 26966-86 (СТ СЭВ 4467-84) Сооружения водозаборные, водосборные и затворы. Термины и определения.

2. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение наружные сети и сооружения.

3. ГОСТ 2761-84: Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора.

4.13.2. Насосные станции.

Назначение насосных станций — обеспечение воды и напора у потребителей. Насосные станции делятся на станции первого, второго и т.д. подъемов, станции перекачки, циркуляционные станции.

Состав (комплектность) насосной станции зависит от мощности, конструктивных особенностей, категорийности потребителей. При этом к потребителям первой категории относят системы пожаротушения и сети хозяйственно–питьевого назначения. К потребителям второй категории относят технические здания и сооружения, обеспечивающие нормальное прохождение технического процесса.

Рис. 27.

Насосные станции квалифицируются:

по назначению;
по размещению оборудования (подземные, углубленные, надземные);
по типу насосного оборудования (поршневые, лопастные и т.д.);
по типу привода (от электричества, двигателя внутреннего сгорания, турбовинтовые);
по компоновке (однорядные, двухрядные, многорядные);
по характеру управления (ручное, автоматическое, дистанционное и их вариации).

4.13.3. Очистные сооружения.

Задачей очистных сооружений на входе предприятия является удаление взвешенных частиц содержащихся в воде или ее осветление до состояния, удовлетворяющего условиям технологического процесса. Иногда необходимо умягчение воды, в целом ряде случаев, система питьевого водоснабжения, необходимо дополнительное удаление бактерий, обеззараживание, хлорирование и т.д.

Рис.28. Схема очистных сооружений.

В состав очистных сооружений предприятия могут входить:

отстойники (горизонтальные, вертикальные, радиальные);
фильтры (сетчатые, напорные, медленные, быстрые);
гидроциклоны.

Конструкционное исполнение и состав элементов очистных сооружений зависят от мощности в системе в целом и требований, предъявляемых к воде.

Задачей очистных сооружений на выходе из предприятия является очистка воды от технологических примесей до уровня, устанавливаемого из соображений не нарушения экологического равновесия в природном источнике или регионе. На больших и средних предприятиях при большом водопотреблении часть элементов ОС выполняется на открытой местности.

В последнее время в ОС все чаще стали применяться вещества дезактиваторы и специальные породы бактерий.

4.13.4. Охлаждающие устройства, трубопроводы и арматура

Конструктивное исполнение охлаждающих устройств связано, прежде всего с мощностью системы водоснабжения. Второй параметр, который необходимо учитывать — тип системы. Они могут выполняться в виде баков, открытых водоемов, градирен, прудов с естественной циркуляцией.

Арматура и трубопроводы, используемые в системах водоснабжения, существенно отличаются по диаметру и конструкции. К ним относятся:

1. Вводы в зданиях – служат для соединения наружной водопроводной сети с внутренней. Вводы прокладывают перпендикулярно уличной сети.

Один ввод устанавливается для зданий с тупиковыми сетями и менее 12 пожарных кранов. Два и более ввода устанавливаются для зданий с более 12 пожарными кранами, в домах с более 500 квартирами. Трубы ввода можно располагать вдоль стен здания на расстоянии не менее 5 м от стены (из-за размыва фундамента). Присоединение домового ввода к существующей трубе городского водопровода осуществляется установкой тройника.

Вводы выполняют из чугунных труб при диаметре ввода 50 – 100 мм (реже 150 мм), из стальных оцинкованных – диаметром 50 мм или стальных бесшовных труб – при напоре водопроводной сети более 9,8×10⁵ Па. Горизонтальное расстояние места ввода до подземного канализационного трубопровода должно быть не менее 1,5 м (диаметр водопроводной трубы 200 мм и больше – не менее 3 м). Расстояние теплопроводов и газопроводов среднего давления не менее 1 м. Место ввода водопроводной трубы устанавливают так, чтобы не повредить их, при осадке здания и не допустить поступления грунтовой воды в помещения, где находится ввод. Глубина заложения трубопровода должна соответствовать глубине заложения уличного водопровода и быть ниже глубины промерзания.

2. Водомерный узел устраивают вблизи наружных стен зданий в сухих, теплых и нежилых помещениях, специальных приямках под лестницей, в подвалах. В водомерный узел должен быть обеспечен свободный доступ обслуживающего персонала.

Водомерный узел состоит из задвижки, водомера (счетчики водомерных узлов), контрольно – спускового крана, запломбированной задвижки.

Водомеры – приборы, предназначенные для измерения качества воды, расходуемой потребителем.

Водомеры действуют дисциплинирующе на потребителей, что сокращает расходы воды. На вводах обычно устанавливают скоростные счетчики, действие которых основано на вращении крыльчатки или турбинки в потоке воды. Вращение крыльчатки, скорость которой пропорциональна расходу воды, передается системной шестерен счетному механизму, на циферблате которого отмечается количество прошедшей через водомер воды.

Потери напора:

а) в крыльчатах счетчиках (калибр 15 – 40 мм) равны не более 0,25 МПа;

б) в турбинных счетчиках (калибр 50 мм и более) – 0,1 МПа.

Подбор счетчиков и определение потерь напора в них производят по номограмме или по формулам.

3. Водонапорные баки.

Водонапорные баки применяют при постоянном или периодически ненодстаточном напоре на вводе в здание для создания запаса для бесперебойного водоснабжения.

Водонапорные баки малоперспективные т.к. нужны чердаки достаточной высоты для баков, специальные помещения которые удорожают стоимость здания; способствуют ухудшению качества хранимой в них воды за счет контакта с воздухом и т.п. Емкость баков при ручном включении насосов составляет 20-30% суточного водоснабжения, а при автоматическом – 5-8 %. Помещение для баков должны иметь освещение, отопление (температура не ниже + 5 °С), вентиляцию. Высота помещения должна быть не менее 2,2 м, от верха бака до перекрытия не менее 0,6 м. Расстояние между баками должно быть 0,7 м. Расстояние между баками и стенами – 0,8 м. Расстояние между баками и стенами со стороны установки поплавковых клапанов должно быть не менее 1 м.

Водонапорные баки состоят из спускного трубопровода из поддона, поплавкового клапана, подающего трубопровода, сигнальной трубы, опорных брусьев, водоразборного трубопровода и переливного трубопровода.

4. Насосные повысительные установки.

Насосные повысительные установки применяют при постоянно недостаточном напоре в городских сетях для водоснабжения зданий. Установки должны иметь отопление, освещение и вентиляцию. Установки нельзя устанавливать в яслях, детских садах, классах школ и т.д.

5. Арматура водопроводной сети.

Арматуру водопроводной сети устанавливают для управления потоком жидкости. По способу присоединения к трубопроводам арматура разделяется на муфтовую, цапковую и фланцевую.

По назначению арматура делится на запорную (вентили, пробочные краны, задвижки), регулирующую и предохранительную (предохранительные, обратные и редукционные клапаны, вантузы, выпуски).

1. Задвижки предназначены для включения отдельных участков сети. Задвижки устанавливают, чтобы при закрытии не прекращалось водоснабжение объектов и не включилось не более 5 пожарных гидрантов. Их действие обусловлено постоянным поднятием или опусканием дисков, открывающих и закрывающих трубу при вращении шпинделя. Их устанавливают перпендикулярно движения потока рабочей среды.

По конструкции затора, задвижки делятся на два вида:

- параллельные;

- клиновые.

По конструкции шпинделя на задвижке, задвижки бывают с выдвижным и не выдвижным шпинделем.

Задвижки изготавливают из чугуна и стали.

Преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление в открытом положении; возможность переменного направления движения рабочей среды.

Недостатки: трудность ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затора при эксплуатации; возможность гидравлического удара в конце хода запорных дисков.

Задвижки рекомендуют устанавливать на кольцевых трубопроводах и в других случаях, где возможно двухстороннее движение.

Рис. 29.

2. Вентиль – запорное устройство, в котором запорный диск перемещается поступательно в направлении, совпадающем с направлением лоточка транспортируемой среды. Вентили отключают отдельные участки трубопровода и регулируют количество транспортной среды, проходящей по трубопроводу. Вентили устанавливают только на тупиковых трубопроводах.

Вентили бывают муфтовые (устанавливают на трубопроводы, транспортирующие воду температурой до 50 °С и пар температурой до 225 °С), фланцевые и с гладкими концами под приварку к трубопроводам.

Вентиль состоит из корпуса, клапана, резиновой уплотнительной прокладки, шток (шпиндель), маховика и сальника.

Вентиль перекрывает поток каналом, который перемещается параллельно оси потока. В корпусе имеется седло и размещен клапан с резиновой уплотнительной прокладкой. Клапан с помощью штока (шпинделя), имеющего в средней части резьбу, соединен с маховиком. При повороте маховика против часовой стрелки, шток с клапаном поднимается и открывает путь воде; при обратном вращении, шток с клапаном опускаются на седло, перекрывая поток.

3. Пробочные краны служат для прекращения подачи рабочей среды. По форме рабочего органа (пробки) пробочные краны бывают трех типов: конусные, цилиндрические и шаровые.

В санитарно – технических системах используют конусные и шаровые пробочные краны.

Шаровые пробочные краны используют только как проходные.

Пробочные краны изготавливают из чугуна, латуни и стали.

Пробочные краны состоят из корпуса, в котором помещена плотно притертая к стенам корпуса пробка с отверстием. При повороте пробки на 90°, продольная ось отверстия устанавливается перпендикулярно потоку и подача воды прекращается. При больших давлениях и расходах, быстрое закрытие пробочного крана вызывает резкое повышение давления в сети (гидравлический удар), нарушающее прочность соединений трубопроводов, поэтому используется в системах, где давление не превышает 0,1 МПа.

Регулирующая арматура.

Регулирующая арматура поддерживает в сети расход или давление на уровне, обеспечивающем работу системы в оптимальном режиме. К регулирующей арматуре относятся регуляторы давления и расхода воды, также используют запорные вентили и диафрагмы, установленные перед водозаборной арматурой, на разводках, у основания стояков и на магистралях. Регулирующая арматура изготавливается из тех же материалов, что и запорная.

Регуляторы давления поддерживают постоянное давление в системе независимо от расхода. Изготавливают d_у = 40 – 150 мм и p_у = 1,5 МПа (15 кгс/см²) с различными мембранными механизмами. Регулятор работает следующим образом: при некотором расходе волы в сети перемещение грузов задается требуемое давление и клапаны устанавливаются в определенном положении. При увеличении разбора воды из регулируемой сети возрастают потери давления в регуляторе. Если в этот момент давление в сети до регулятора остается неизменным, то в сети после регулятора оно оказывается меньше заданного. Последнее влечет за собой снижение давления в полости над мембраной и перемещение мембраны, штока и клапанов вверх, что увеличивает площадь проходного сечения между седлами и клапанами и снижает потери давления в регуляторе. Это происходит до тех пор, пока не восстановится равновесие сил, и давление в регулируемой сети не окажется равным заданному. При уменьшении расхода воды и колебании давления на входе, регулятор работает аналогично.

Регуляторы расхода воды представляют собой переменные гидравлические сопротивления, обеспечивающие постоянный расход при изменяющемся давлении на входе регулятора. Самым простым средством регулирования (ограничения) расхода являются диафрагмы (диски с отверстием), на которых гасится избыточное давление пред арматурой (давление, превышающее рабочее давление арматуры). Регулятор расхода с пружиной состоит из корпуса, в котором размещен подвижной клапан и пружина. Вода проходит через центральное отверстие в клапане и регулируемый зазор между корпусом и клапаном. При увеличении расхода под действием гидродинамических сил на клапан, пружина сжимается – клапан приближается к седлу, уменьшая площадь проходного сечения между корпусом и клапаном. В результате расход уменьшается до прежнего значения. Более совершенна конструкция регулятора РРЛТ –1.

Предохранительная арматура.

К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны, обратные клапаны и воздухоотводчики. Эта арматура применяется в местах, где возможно образование гидравлического удара, повышение давления или обратный ток воды в трубопроводах. Клапаны могут быть пружинными и рычажно–грузовыми. Предохранительные клапаны монтируют на гидропневматических баках, после насосов.

Запорная арматура.

Заторная арматура устанавливается:

- на каждом вводе;

- на кольцевой разводящей сети для обеспечения возможности включения на ремонт отдельных ее участков;

- на кольцевой сети производственного водопровода, из расчета обеспечения двухсторонней подачи воды к агрегатам, не допускающим перерыва в подаче воды;

- у основания пожарных стояков с пятью и более пожарными кранами;

- у основания стояков хозяйственно – питьевой или производственной сети в зданиях высотой 3 и более этажа;

- на ответвлениях от магистральных линий водопровода;

- на рукавах в каждую квартиру, на подводках к смывным бачкам, смывным кранам и водо-обогревательным колонкам;

- на ответвлениях к групповым душам и умывальникам;

- после регулятора давления, перед наружными поливочными кранами;

перед приборами, аппаратами и агрегатами специального назначения.

Расстояние от магистрали до запорной арматуры, установленной на стояках и ответвлениях, не должно превышать 120 мм.

В целях возможности проведения ремонта или быстрой замены отдельного элемента системы водоснабжения все трубопроводы, запорно–регулирующая арматура и контрольно–измерительная аппаратура унифицированы и стандартизированы (нормированы по диаметру).

4.13.5. Расчет систем водоснабжения.

В зависимости от напора водонапорные сети предприятий различают:

низконапорные сети (величина напора менее 30 м);
средненапорные сети (величина напора 40 — 100 м);
высоконапорные сети (величина напора более 100 м).

Для создания средних и высоких напоров используют насосные станции второго, третьего и выше подъемов. Подача воды осуществляется по магистральным и кольцевым схемам. Магистральные схема применяются для подачи воды от НС последнего подъема в районы потребления воды (цех, промышленный район).

Для подачи воды непосредственно потребителю используют трубы небольшого диаметра. Расчет диаметров трубопроводов у потребителей не производится, проводится расчет только магистральных линий. Правильный выбор диаметра трубопроводов необходим для:

обеспечения пропускной способности;
создания необходимого располагаемого напора у потребителей.

Эти задачи решаются с помощью гидравлического расчета. Исходя из начальных условий, возможны три варианта проведения расчетов:

— при заданных расходах длинных участков и потерях напора определить необходимый диаметр трубопровода;

при заданных длинах, диаметров трубопроводов и потерях в сети определить суммарный расход воды;
при заданных длинах, диаметрах и расходах определить потери напора по участкам.

Наиболее часто встречающейся задачей является определение диаметра трубопровода на участке. В общем случае он определяется по формуле:

,

где Q — количество воды потребляемой предприятием,

V — скорость течения воды.

Зависимость между Q и V выражается формулой:

,

где F — площадь поперечного сечения.

Обычно скорость течения воды задается, при этом исходя из экономических соображений при расчетах применяется экономическая скорость, которая определяется из следующих условий:

если d <300 мм, то V = 0,8 — 0,9 м/с

если

мм, то V = 0,8 — 0,9 м/с

если d > 1000 мм, то V = 0,8 — 0,9 м/с

Вторым параметром, имеющим важное значение для расчета трубопроводов, являются гидравлические потери:

линейные (по длине труб);
местные.

Для протяженных и разветвленных ветвей местные потери имеют небольшие значения и при расчетах принимаются 5 — 10 % от линейных.

Для расчета внутренних коммуникаций и сетей малой протяженности потери рассчитываются по формуле:

Для квадратичной области течения используют первую и вторую водопроводную формулу:

1)

Для упрощенных расчетов разработаны таблицы и монограммы.

Водопроводы и водопроводные сети выполняются из металлических и не металлических материалов:

при P от 10 до 16 атм — чугунные трубы;

при P до 10 атм — стальные трубы.

В местных сетях небольшого давления и протяженности используют асбестно–цементные, железобетонные и пластмассовые трубы.

Blog

Курс лекций для специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» москва 2011

Содержание

4.1. Назначение СТВПП