Насосные станции систем водоснабжения предприятий

Содержание

 

 

Введение

 

Автоматизация технологических  процессов является важнейшим средством повышения производительности труда, сокращения расхода материалов и энергии, улучшения качества продукции, внедрения прогрессивных методов управления производством и повышения надежности работы.

Многочисленные потребители  требуют воду как различного качества, так и разное его количество. Количество и качество воды, необходимое каждому предприятию, определяется характером и масштабом его основного производства. В свою очередь, эффективность работы предприятия часто сильно зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров.

Прекращение подачи воды даже на несколько минут для многих предприятий означает массовый брак продукции, а часто и аварийный выход из строя отдельных технологических аппаратов и установок.

Подача некачественной воды (грязной, жесткой и т.п.) так  же приводит к появлению брака, снижению производительности и экономичности технологических аппаратов, а часто и к аварийному выходу из строя отдельных их элементов.

С внедрением в производство автоматической системы управления технологическими процессами качественно  меняется форма и характер труда, повышается безопасность, квалификация и уровень знаний рабочих, стирается грань между физическим и умственным трудом.

 

1. Водопотребление предприятий

1. Виды водопотребления

 

Вода расходуется различными потребителями  на самые разнообразные нужды. Тем не менее все виды водопотребления можно свести к трем основным категориям.

А. Хозяйственно-питьевое водопотребление.

В этой категории вода расходуется:

1) на утоление жажды  рабочих и служащих предприятия,  приготовления пищи и мытья посуды в столовых и буфетах;

2) для помывки рабочих  и служащих предприятия в душевых  и умывальниках;

3) на стирку в заводских  прачечных, уборку помещений,  цехов и т.п.;

4) на полив зеленых  насаждений, тротуаров и т.п.

Б. Производственно-техническое  водопотребление.

Потребители этой воды сведены  в группы. При этом вода расходуется:

1) в качестве теплоносителя  для охлаждения продуктов производства  и технологических аппаратов,  с целью обеспечения необходимого  температурного уровня либо процессов, либо оборудования.

Например, защита оборудования от прогара, для конденсации паров  хладагента в холодильных установках, водяного пара в паротурбинных установках, охлаждения компрессоров и т.п. В этом случае вода обычно не загрязняется, только нагревается.

Эта группа водопотребителей самая значительная, на ряде производств она расходует 70-90% всего количества производственной воды;

2) для выработки пара  в паровых котлах, системах испарительного  охлаждения и других утилизационных установках.

На эту группу потребителей расходуется от 2 до 20% всей производственной воды;

3) на промывку различных  материалов, машин, деталей, мокрую  очистку газов, вентвыбросов и т.п. Вода при этом сильно загрязняется;

4) на гидротранспорт, гравитационное обогащение материалов, гидрозолоудаление. Загрязнение тоже сильное, главным образом механическими примесями;

5) на приготовление  растворов, электролитов и т.п.  Это характерно для химической  и рудообогатительной (при флотации  руд) промышленности, электрохимического производства и т.п.;

6) для комплексного использования. В этом случае вода служит средой охлаждающей, поглощающей, транспортирующей и т.п.

Например, очистка дымовых  газов, мокрое тушение кокса, грануляция шлаков и т.д.

На потребителей групп 3) – 6) может расходоваться от 5 до 15% всего количества производственной воды.

В. Пожарное водопотребление.

Вода расходуется на тушение пожаров и внутренних возгораний.

1.2. Требования к качеству воды

 

Цель использования  воды определяет требования к ее качеству.

Для хозяйственно питьевого водоснабжения вода должна соответствовать санитарным нормам, определяемым документом, который заменил ГОСТ 2874-84 "Вода питьевая". В соответствии с этими документами питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Иначе говоря, вода должна быть прозрачной, не должна иметь цвета, запахов, дурных привкусов, не должна содержать болезнетворных бактерий. В ней лимитируется содержание микроэлементов (ионов металлов), водородный показатель pH.

Не лимитируется температура  воды и количество растворенных газов. Содержание солей может доходить до 7 мг-экв/л. Предписывается частота  лабораторно-производственного контроля и методы испытаний.

К воде производственных целей требования к качеству различны – в зависимости от группы потребителей.

Основной принцип: вода не должна влиять на качество продукта; не должна образовывать солевых отложений  и биологических обрастаний; вызывать коррозию арматуры и трубопроводов; должна обеспечивать необходимое санитарно-гигиеническое состояние рабочих мест.

Для потребителей 1-й группы предельная температура используемой воды не должна превышать 30ºС. Оптимальное  значение – 15ºС.

Эта же вода не должна содержать  механических примесей больше 50-100 ; сульфатов – 40; сероводорода – 0,5; масла – 1–2; кислорода – 4–6; сухого остатка – 1000 мг/кг. Карбонатная жесткость воды, подаваемой потребителям этой группы, не должна превышать 2–3 мг-экв/л [1].

Для потребителей 2-й группы вода должна быть химически очищенной. Общее  содержание солей не должно превышать 100-2000 мг/кг в зависимости от давления вырабатываемого пара.

Группы 3-я и 5-я требуют  отсутствия в воде солей и окислов  железа. Вместе с тем практически  все группы потребителей производственно-технической  воды не предъявляют особых требований к цвету, запаху, привкусу и наличию бактерий.

Для тушения  пожаров пригодна вода практически любого качества, но она не должна содержать механических примесей, засоряющих элементы системы, и химических веществ, ухудшающих эффект использования воды.

1.3. Источники водоснабжения

 

Потребности предприятий  в воде всех категорий потребителей удовлетворяются из природных источников. Эти источники должны отвечать следующим требованиям:

а) обеспечивать бесперебойное  получение требуемого количества воды с учетом перспективы развития предприятия;

б) подавать воду требуемого качества или позволять достигнуть его за счет простой и дешевой  обработки исходной воды;

в) обеспечить возможность  подачи воды с наименьшими затратами;

г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор не нарушал экологическую систему.

Для водоснабжения промышленных предприятий используются поверхностные (реки, озера, моря) и подземные (родники, грунтовые воды) источники.

Воды рек обладают значительной мутностью (содержание взвешенных частиц может достигать 12000 мг/л), высоким содержанием органических веществ и бактерий. Но, как правило, обладают небольшой жесткостью.

Воды озер маломутны, но спектр минерализации очень широк.

Качество воды в реках  и озерах сильно зависят от атмосферных осадков и таяния снегов. В паводок растет мутность, загрязненность, но солесодержание снижается.

Подземные воды прозрачны, имеют низкие температуру и бактериальную загрязненность, но сильно минерализованы.

Рекомендуется для систем технического водоснабжения использовать воду поверхностных источников с простейшей очисткой или даже без нее. В некоторых случаях можно использовать морскую воду или даже очищенные стоки городов.

Подземные воды на промышленных предприятиях предпочтительно использовать для хозяйственно-питьевых нужд. Часто для этих целей используется вода городского водопровода. Использовать водопроводную воду для технических нужд не рекомендуется. Это отрицательно сказывается на водоснабжении жилых районов города.

Водоснабжение из поверхностных источников пока самое распространенное и наиболее простое. Как правило, даже для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения требуется только осветление и обеззараживание.

Осветление – это  освобождение от взвешенных частиц. Достигается  фильтрацией воды.

Обеззараживание – это  хлорирование или озонирование воды, при котором гибнут содержащиеся в ней бактерии.

 

2. Основные  элементы системы водоснабжения

 

Система водоснабжения  – это комплекс сооружений для  обеспечения потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества.

В состав системы водоснабжения  входят следующие сооружения:

а) водоприемные сооружения (водозабор);

б) водоподъемные сооружения (насосные станции);

в) сооружения для очистки, обработки и охлаждения воды;

г) водоводы и водопроводные сети;

д) башни и резервуары. Это регулирующие и запасные емкости  для сохранения и аккумулирования воды.

На состав и схему  системы водоснабжения большое  влияние оказывают местные природные условия, источник водоснабжения и характер потребления воды. Поэтому в некоторых случаях могут отсутствовать те или иные сооружения. Например, в самотечных системах отсутствуют насосные станции, в системах водоснабжения от артезианских скважин нет очистных сооружений, при равномерном графике потребления не устанавливают водонапорные башни или резервуары и т.п.

На предприятиях может  быть несколько систем водоснабжения  одновременно. Например, отдельно системы производственно-технического, хозяйственно-питьевого назначения.

Систему противопожарного водоснабжения обычно объединяют с какой-либо другой. Чаще всего с хозяйственно-питьевой в силу ее разветвленности. Но может быть создана и отдельная противопожарная система.

Рассмотрим схемы взаимосвязи  основных сооружений в четырех основных вариантах систем водоснабжения.

2.1. Прямоточная система водоснабжения

 

Прямоточная система  применяется для хозяйственно-питьевого  и противопожарного водоснабжения. В некоторых случаях применяется и для производственно-технического водоснабжения.

На рис.1 приведена схема взаимосвязи основных элементов в прямоточной системе водоснабжения. Именно по такой схеме осуществляется водоснабжение городов, поселков и других населенных пунктов.

При работе этой системы  вода забирается из источника с помощью  водозаборного устройства 1 и подается насосами насосной станции 1-го подъема (НС 1) на очистные сооружения 3.1. Здесь обычно вода идет самотеком. Очищенная до необходимого качества она собирается в резервуаре очищенной воды 4.1. Отсюда насосами насосной станции 2-го подъема (НС 2) вода по водоводам 5 подается на территорию предприятия. Из водоводов вода попадает в водопроводную сеть 8 и подается потребителям 7.1-7.6.

Рис.1. Схема прямоточной системы водоснабжения:

1 – водозабор; 2.1 – насосная  станция 1-го подъема; 3.1 – очистные  сооружения природной воды; 3.2 – очистные устройства для загрязненных стоков; 4.1 – резервуар чистой воды; 5 – водоводы; 6 – водонапорная башня (резервуар); 7.1-7.6 – потребители воды (цеха, здания); 8 – водопроводная сеть; 9 – сеть трубопроводов для сбора отработавшей воды; 10 – водоохлаждающее устройство.

 

Присоединенная к сети регулирующая емкость 6 позволяет сглаживать влияние пиков водопотребления  на работу насосов НС 2. Она может  быть установлена в любой точке водопроводной сети.

Вся отработавшая вода сбрасывается в источник ниже (по течению) места забора воды. При необходимости эта вода очищается и охлаждается перед сбросом. В этом случае в системе предусматриваются устройства 3.2 и 10.

Недостатки прямоточной  системы водоснабжения:

а) производительность всех элементов приходится выбирать из условия покрытия максимума суточного расхода. Это увеличивает размеры сооружений и мощности всех элементов системы, что удорожает ее. Возрастает и удельный расход энергии из-за работы насосных агрегатов бóльшую часть времени в нерасчетном режиме;

б) необходим источник с достаточным дебитом воды. Часто  он удален от предприятия и приходится сооружать длинные водоводы. Это  тоже ведет к удорожанию и снижению надежности системы;

в) в прямоточной системе  вся отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы. Эти водоемы должны обладать способностью поглощать эти сбросы без нарушения экологического равновесия.

Прямоточная система  обеспечивает подачу наиболее качественной воды. Она единственно возможна там, где исключается повторное использование воды. Это в хозяйственно-питьевом и противопожарном водоснабжении.

В техническом водоснабжении  часто можно обходиться без очистных сооружений, что удешевляет систему  и увеличивает ее надежность.