技術丨國外某水泥廠余熱發電系統給排水設計與施工
西亞地區某5000t/d水泥生產線項目是由我公司負責從國內購買二手水泥生產線設備搬遷至項目所在地并異地重建,工程范圍從石灰石破碎到水泥包裝、發運(含余熱發電系統),合同內容包括設備供貨、工程設計、施工管理及技術服務,建造標準采用中國標準,土建施工及設備安裝由業主另行委托。本文對該項目余熱發電系統給排水設計與施工過程中應注意的事項進行歸納總結,并提出相關建議。
2.1 給排水設計概況
設計內容包括:給水處理及化學水處理系統、循環冷卻水系統、消防給水系統、生活給水系統、排水系統及污水處理系統。
(1)給水處理及化學水處理系統
給水處理及化學水處理車間平面尺寸為28m×15.5m,中間水池布置于車間的一側,平面尺寸為13.9m×6.9m,水池容積為300m。本工程水源為地下水,根據業主提供的水質報告,本工程給水局部處理采用“過濾+反滲透”系統,處理水量為總補水量的30%。給水處理流程為:自廠區原水輸送管網送來的水經過多介質過濾器、活性炭過濾器過濾后,經高壓泵加壓送至RO反滲透裝置,出水達標后進入中間水池儲存,再由水泵送至循環水池使用。
為滿足余熱發電系統鍋爐給水水質標準,化學水處理采用“過濾+反滲透+混合離子交換器”系統。處理流程為:自廠區原水輸送管網送來的水經過多介質過濾器、活性炭過濾器過濾后,經高壓泵加壓送至RO反滲透裝置處理后,進人中間水池儲存,再由中間水泵送至混合離子交換器進行處理,出水達標后進入除鹽水箱,再由除鹽水泵將除鹽軟化水送至汽輪發電機房供機組使用。化學水處理的“過濾+反滲透”工藝段與給水處理合用水處理設備。
(2)循環冷卻水系統
循環水泵房布置于循環水池及冷卻塔一側,平面尺寸為32.2m×7m,內設水泵房、控制室和加藥間,水泵房內設置3臺循環水泵(2用1備)。循環水池平面尺寸為26m×14m,水池容積約為166m2,約占最大循環水量的28%;冷卻塔采用2臺組合逆流式機械通風冷卻塔,單列布置于循環水池頂板上。
循環冷卻水系統采用間冷開式系統,系統運行時,冷卻水由循環水泵自循環水池送至各生產車間供生產設備冷卻使用,循環回水利用系統余壓回流至冷卻塔,冷卻后的水流至循環水池,供循環水泵再次循環使用。為確保該系統良好、穩定的運行,系統設有全自動盤式過濾器,5%的循環回水經全自動盤式過濾器處理后回流至循環水池;同時在加藥間內設有緩蝕阻垢劑加藥裝置和殺菌劑加藥裝置,用于循環水的阻垢、殺菌。
(3)消防給水系統
余熱發電系統與水泥生產線合用消防給水系統,按煤預均化堆場或煤磨車間進行設計,余熱發電系統各車間的消防用水接自廠區室外消防給水管網,不另設消防水泵房及消防水池。
(4)生活給水系統
汽輪發電機房內設有男、女洗手間,用水量很小,生活給水接自廠區室外生活給水管網,與水泥生產線合用生活水泵房及水池。
(5)排水系統及污水處理系統
余熱發電系統的排水包括循環水排污、余熱鍋爐排污、化學水處理車間等生產廢水,就近排人廠區室外污水管網。汽輪發電機房內設有男、女洗手間,污水排水量很小,經化糞池處理后,排人廠區室外污水管網,與水泥生產線合用污水處理設施。
2.2 給排水設計注意事項
本工程所用到的設備來自于產能置換而閑置的內蒙古星光4500t/d熟料生產線項目,在設計過程中應充分利用原有圖紙,以簡化并加快設計進度。原設計單位在進行余熱發電系統的給水處理及化學水處理、循環水泵房及冷卻塔、室外循環水管道設計時,按兩套9MW余熱發電系統進行設計并預留。本工程余熱發電系統進行上述子項設計時,應注意以下幾點:
(1)總圖布置方面
原設計圖中余熱發電系統給水處理及化學水處理、循環水泵房及冷卻塔距離汽輪發電機房較遠,且室外循環水管道埋地敷設。本工程設計時將給水處理及化學水處理、循環水泵房及冷卻塔就近布置在汽輪發電機房附近,且室外循環水管道設管道支架明設。由于循環水管道管徑較大,這樣布置可以減少管材用量及土方開挖量,縮短施工工期。
(2)給水處理及化學水處理
原設計給水處理設計流量為30m/h,除鹽軟化水設計流量為15m2/h,本工程設計時直接利用原有圖紙,僅將中間水池池底標高由-3.0m調整為-0.5m,在滿足余熱發電系統實際需求的前提下,可以減少土方開挖量。
(3)循環水泵房及冷卻塔
原設計循環水泵房平面尺寸為41m×7m,且泵房內預留二期2臺循環水泵、一套加藥裝置及相應電控柜的位置;循環水池平面尺寸為51.8m×14m,池底標高為-2.5m。本工程僅為一套9MW余熱發電系統,設計時將循環水泵房平面尺寸調整為32.2m×7m,循環水池平面尺寸調整為26m×14m,池底標高調整為-0.5m,在滿足余熱發電系統實際需求的前提下,可以減少土建工程量及土方開挖量。
(4)室外循環水管道
原設計的室外循環水主管道直徑為Φ1120mm,壁厚8mm;單套系統室外循環水管道直徑為Φ630mm,壁厚6mm。本工程僅為一套9MW余熱發電系統,設計時將室外循環水管道直徑調整為Φ630mm×6mm(壁厚),在滿足余熱發電系統實際需求的前提下,可以減少管材用量。
由于本工程所用到設備來自于產能置換而閑置生產線項目,且土建施工、設備安裝不在我司合同范圍內,因此本文主要以國內二手設備拆除、修復翻新階段為例,以下簡述施工過程中的注意事項。
由于二手設備受區域產能過剩影響,生產線運轉率較低,且于2018年停產,至2020年底我司進行二手設備收購時,停產已接近三年時間,為保證設備、閥門等在項目所在地重新安裝時能夠正常運行,需要在拆除前對設備狀況進行評估。
根據《通風與空調工程施工規范》GB50738-2011第16.2.1條、第16.2.4條及第16.2.9條的規定,循環冷卻水系統充滿水后通過“點動”觀察循環水泵電機是否正常旋轉,水泵運轉時觀察各密封處是否有泄漏,確定系統管道上的閥門啟閉是否靈活;用手盤動冷卻塔風機葉片觀察其旋轉是否靈活,通過“點動”觀察冷卻塔風機是否正常旋轉;手動操作電動閥門執行機構,觀察其動作是否靈活,通電后查看信號反饋是否正常。待設備狀況評估完成并做好記錄后,安排專業施工單位進行設備、閥門等拆除、修復翻新工作,拆除時以車間為單位進行編號,以便運至國外現場可以順利安裝。
對無問題設備、閥門等進行除銹、刷漆等翻新工作;對需修復的設備、閥門等,修復后再進行翻新工作;對不可利舊的設備、閥門等,則需重新采購。根據原設計圖可知,給水處理及化學水處理相關的專業設備均由一家設備廠家負責供貨,如多介質過濾器、活性炭過濾器、RO反滲透裝置、混合離子交換器、加藥裝置等,可考慮與此廠家進行合作,邀請其對現場設備狀況進行評估并對設備進行修復,以及后期國外現場施工階段的設備調試工作。
本工程不同于我司以往承建的水泥EPC總承包項目,工程所用到的設備來自于產能置換而閑置的內蒙古星光4500t/d生產線,在國內水泥行業產能嚴重過剩的情況,對產能置換而閑置的二手設備進行再次利用,并且應用到國外水泥項目上,不僅為業主節約項目建設成本,而且讓閑置設備在有限的生命周期里最大限度地發揮作用,為實現碳達峰、碳中和貢獻力量。
作者:秦江江,董衛紅,王洲亞
來源:《中國水泥》
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