ВНЕДРЕНИЕ  СИСТЕМ  ОБОРОТНОГО  ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Комбин  Николай  Николаевич

студент  3  курса,  кафедра  электроснабжения  промышленных  предприятий  ОГУ,  РФ,  г.  Оренбург

Еmail :  2806293@gmail.com

Технологическое  решение  применимо  на  промышленных  предприятиях,  на  которых  охлаждение  осуществляется  технической  водой  по  прямоточной  схеме  с  последующим  ее  сбросом  без  повторного  использования.  Мероприятие  целесообразно  при  высоком  расходе  охлаждающей  воды.

Аннотация

Существуют  различные  области  применения  воды  в  производстве.  Выделим  следующие  основные  цели:  охлаждение,  промывка,  увлажнение,  генерация  пара,  транспортировка. 

Некоторые  характеристики  потребления  воды  в  производстве  напрямую  зависят  от  объема  применяемой  воды,  ее  качественных  параметров,  особенно  от  температуры. 

К  примеру,  при  охлаждении  среды  (оборудования)  необходимо  отвести  вырабатываемое  тепло  за  конкретный  промежуток  времени.  При  пониженной  температуре  охлаждающей  воды,  ее  потребление  будет  меньше  в  сравнении  с  более  теплой  водой.  Данный  факт  характеризует  зависимость  затрат  воды  для  нужд  охлаждения  в  зависимости  от  времени  года.

Большая  значимость  для  промышленности  заключается  в  соблюдении  допустимой  концентрации  химических  веществ  в  используемой  воде.  Эти  требования  изменяются  в  зависимости  от  технологии  процесса  [4].

Таким  образом,  возрастающая  потребность  предприятий  в  воде  при  ее  дефиците  требует  от  последних  оценить  достоинства  установки  независимых  систем  повторного  применения  воды.  Стоит  отметить,  что  использование  таких  систем  при  правильном  технологическом  подходе,  положительно  скажется  на  оценке  предприятия,  как  с  экономической,  так  и  с  экологической  стороны,  не  противореча  друг  другу  [1]. 

Предлагаемое  техническое  решение

Комплексы  изолированного  повторного  применения  воды  обеспечивают  многократное  применение  отработанной  воды,  предварительно  очищенной  на  специальных  сооружениях.  Спуск  отработанной  промышленной  воды  исключён.  Это  решение  устранит  проблему  экологического  загрязнения  и  уменьшит  экономические  затраты.  Будут  решены  следующие  задачи:  снижение  водопотребления  предприятием  на  85—95  %,  сокращение  расхода  компонентов,  попадающих  в  воду  при  ее  использовании  в  технологическом  процессе,  и  уменьшение  случаев  превышения  их  концентрации  в  окружающей  среде  [5]. 

Постепенная  модернизация  предприятий  с  внедрением  системы  оборотного  водоснабжения  целесообразно  для: 

·     предприятий  нефтедобычи,  дальнейшей  обработки  и  транспортировки  нефти,  технического  обслуживания  транспорта;

·     строительства; 

·     легкой  промышленности;

·     сельского  хозяйства,  предприятий  животноводства,  птицеводства,  производства  вина;

·     природных  месторождений; 

·     открытой  добычи  угля,  разработки  полезных  ископаемых;

Перечислим  некоторые  виды  систем  водоснабжения  в  производстве  (П  —  производство;  НС  —  насосная  станция;  ОС  —  сооружения  по  очистке  сточных  вод;  О  —  охладитель):

·     с  прямоточным  использованием  воды  (рисунок  1);

·     с  последовательным  использованием  воды  (рисунок  2);

·     с  оборотом  воды:  охлаждающая  система  оборотного  водоснабжения  (рисунок  3,  а);  система  оборотного  водоснабжения  (рисунок  3,  б);  смешанная  (охлаждение)  система  оборотного  водоснабжения  (рисунок  3,  в).

Рисунок  1.  Схема  системы  прямоточного  использования  воды

Рисунок  2.  Схема  повторного  применения  воды

Рисунок  3.  Схема  системы  оборотного  использования  воды

В  зависимости  от  способа  применения  воды  в  производстве  используются  соответствующие  вышеуказанные  схемы.  В  воду  не  попадают  вредные  вещества  и  ее  применяют  только  для  передачи  тепла  —  предпочтительна  схема  а.  Если  вода  служит  для  транспортировки  поглощения  или  экстрагирования  примесей  и  вредных  частиц  загрязнителя  применяем  схему  б. 

Если  совмещено  несколько  функций,  когда  вода  выполняет  транспортировку,  а  также  является  теплоносителем,  то  применяем  схему  в. 

Очистные  сооружения  промышленных  сточных  вод  с  организацией  оборотного  водоснабжения  представлены  на  рисунке  4. 

Рисунок  4.  Пример  системы  оборотного  водоснабжения  гальванического  цеха

Снижение  температуры  воды  в  контуре  достигается  установкой  градирни  типа  ГМВБ  (градирни  малогабаритные  ВОДГЕО  блочные)  (рисунок  5).  Производительность  подбирается  в  соответствии  с  предоставленными  данными  о  водопотреблении  с  указанием  часового  расхода  и  максимальной  пиковой  нагрузки.  Годовой  расход  рассчитывают  исходя  из  диаметра  трубопроводов  и  пропускной  способности,  необходимой  существующему  оборудованию.

Рисунок  5.  Градирня  ГМВБ

В  состав  ГМВБ  входит  поддон  (рисунок  6),  ороситель,  распределяющий  воду  и  совмещенный  с  водоуловителем;  вентиляция.  Возможна  установка  зонта  закрывающего  конструкцию  градирни  сверху.  Установка  блоков  позволяет  регулировать  их  высоту,  увеличивать  тепловую  производительность  (возможно  благодаря  изменению  горизонтальных  размеров  блоков  и  теплообменной  поверхности).

Рисунок  6.  Принципиальная  схема  оборотного  водоснабжения  и  градирни:  1  —  градирня;  2  —  охлаждаемая  среда  (оборудование);  3  —  подпитка  оборотного  контура;  4  —  приемные  емкости

Водоциркуляция  обеспечивается  либо  по  всему  предприятию  в  целом,  либо  по  отдельным,  независимым  друг  от  друга  контурам.  В  таких  системах  должна  быть  специальная  техника,  обеспечивающая  очистку  отработанной  воды,  охлаждение  и  дальнейшее  применение  воды.  Сброс  предварительно  очищенной  отработанной  воды  без  реагентов  осуществляется  только  при  отсутствии  возможности  повторного  применения  на  предприятии.

На  практике  происходит  усложнение  систем  повторного  применения  воды,  так  как  комплексы,  в  которых  используется  вода,  постоянно  изменяются  и  совершенствуются,  ужесточаются  требования  к  химическому  составу  воды  для  каждого  типа  промышленности  в  отдельности.  Так  на  рисунке  7  изображены  схемы  использования  отработанной  воды  в  зависимости  от  ее  качества.  При  отсутствии  возможности  использовать  воду  двумя  группами  цехов  последовательно,  устанавливают  изолированные  контуры  водоциркуляции  с  разными  охлаждающими  отсеками  А  и  Б,  насосами  и  водоводами  для  воды  различного  качества  (рисунок  7а).  Если  необходимо  осветление  в  отстойниках,  устанавливают  дополнительное  оборудование,  после  охлаждения  вода  снова  попадает  в  общую  систему  водоснабжения  (рисунке  7б)   

Рисунок  7.  Схемы  оборотного  водоснабжения

Чаще  всего  в  водоснабжении  на  производстве  применяется  схема  с  использованием  воды  последовательно.  Такое  техническое  решение  возможно,  когда  отработанная  вода  удовлетворяет  потребностям  следующего  потребителя.  Теплая  и  без  химического  загрязнения  вода  может  быть  использована  в  дальнейшем.  При  превышении  необходимого  количества  воды,  лишнее  количество  отводится  в  общую  систему  водоснабжения.  Иногда  часть  воды  из  одного  цикла  повторного  применения  воды,  предварительно  охлажденная,  может  быть  использована  в  параллельном  цикле.  Таким  образом,  получаются  совмещенные  системы  повторного  и  последовательного  применения  воды.  Тем  самым  снижаются  траты  предприятия  на  снабжение  водой.

Рисунок  8.  Комбинация  оборотного  и  последовательного  водоснабжения

При  наличии  свободной  территории,  экономически  оправданно  использование  систем  повторного  применения  воды  с  изолированными  группами  охладительных  сооружений  и  насосов,  так  как  снижены  потери  энергии  при  подаче  воды  и  нет  необходимости  сооружать  водоводы  на  территории  (рисунок  9)  [1].

Рисунок  9.  Схема  разделения  системы  оборотного  водоснабжения  на  отдельные  системы  по  группам  цехов

Следует  отметить,  что  на  производстве  вода,  как  охладитель  используется  гораздо  чаще,  и  потребность  в  ней  будет  увеличиваться  дальше.  Вода  необходима  для  охлаждения  оборудования,  генерация  пара  при  работе  паровых  турбин  [5].

Технический  расчет

В  случае  внедрения  систем  оборотного  водоснабжения  затраты  на  производственную  воду  могут  быть  снижены.  По  технической  оценке  общая  ожидаемая  экономия  от  внедрения  мероприятия  составит  90  %  от  потребления  воды  [3].  В  этой  цифре  учтены  снижение  потерь  воды  через  неплотности  и  трещины  в  изношенных  трубопроводах,  потери  давления  в  протяженном  трубопроводе,  затраты  на  транспортировку  воды.

Экономия  в  течение  года  воды  на  предприятии  при  внедрении  указанной  системы  повторного  применения  воды  [2],  м³/год

(1)

где  G  —  расчетный  годовой  расход  воды,  м³.

В  натуральном  выражении  годовая  экономия  составляет,  руб.

                                   (2)

где    —  стоимость  м³  производственной  воды,  руб./  м³;

  —  установленная  электрическая  мощность  насосов  и  вентиляторов  оборотной  системы,  кВт;

Т  —  время  работы  системы,  ч.

  —  стоимость  электроэнергии,  руб.  /кВт  ч.

Выводы

Данное  мероприятие  рекомендуется  для  внедрения,  т.  к.  способно  обеспечить:

·     сокращение  водопользование  предприятием  на  90  %;

·     снижение  затрат  на  оплату  за  превышения  ПДК  загрязняющих  веществ;

·     отсутствие  выброса  отработанной  воды.

Практическое  применение

Мероприятие  рекомендовали  на  предприятии,  где  вода  на  производстве  используется  для  технологических  нужд.  Существующая  система  повторного  применения  воды  (протяженность  трубопроводов  2,0  км)  эксплуатируется  с  1972  года.  К  настоящему  времени  водопроводные  трубы  пришли  в  негодность,  неоднократно  ремонтировались  [3].

Расчетный  годовой  расход  производственной  воды,  по  предварительным  данным,  будет  составлять  порядка  =250  000  м³,  максимальный  расход  68  м³/час  [3].

Для  уменьшения  затрат  на  транспортировку  производственной  воды  и  снижение  эксплуатационных  затрат  старого  трубопровода  предлагается  создать  в  непосредственной  близости  от  потребителей  систему  оборотного  водоснабжения  мощностью  60  м³/час.  Предлагается  установить  градирню  типа  ГМВБ-60  (либо  аналог).  Градирни  данной  производительности  смогут  удовлетворить  потребности  в  воде  для  охлаждения  оборудования.

При  внедрении  указанной  системы  затраты  на  воду  для  производства  могут  быть  снижены.  Подпитку  системы  принимаем  равной  10  %  от  потребления  воды.

Ориентировочные  капитальные  затраты  на  осуществление  мероприятия  с  учетом  материалов,  монтажа  градирни  составят  (оценка  проводилась  на  месте)  К  =  2592  тыс.  руб.

Рассчитаем  годовую  экономию  производственной  воды  при  внедрении  систем  оборотного  водоснабжения.

м³

В  натуральном  выражении  экономия  составит

  тыс.  руб.

На  данном  предприятии  при  указанных  условиях  мероприятия  окупается  за  [3]: 

Список  литературы:

1.Водоснабжение  в  промышленности.  —  2003.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL: http://www.agrovodcom.ru/info_tepl_punps.php   (дата  обращения  10.04.2015). 

2.Методы  составления  энергобалансов  промышленных  предприятий.  Под  редакцией  А.А.  Ефимова.  М.:  Изд-во  МЭИ,  М.:  2000.  —  48  с.

3.Сборник  энергосберегающих  мероприятий.  Под  редакцией  М.О.  Решетникова:  практическое  руководство.  М.:  М.,  2014.  —  453  с. 

4.Чаусов  Ф.Ф.,  Раевская  Г.А.  Комплексный  водно-химический  режим  теплоэнергетических  систем  низких  параметров.  М.:  Москва,  Ижевск,  2002.

5.Чоджой  М.Х.,  Энергосбережение  в  промышленности.  М.:  Металлургия,  1987.  —  270  с.