水泥厂给排水系统的设计

■周 明 ■新疆凯盛建材设计研究院(有限公司)，新疆 乌鲁木齐 830000

近些年来，水泥厂的排水设计要求随着水泥工艺的革新和节能减排的要求也不断进行升级变革。目前，水泥厂给排水设计不能仅以简单经济的目的出发，同时也要兼顾保护水资源，总体指导思想是:在确定给排水系统方案时，首先应对各用水点的用水量进行仔细核算，系统选择和设备选型中，优选压力循环给水、中水回用、一水多用等系统方式，达到节约水资源和降低一次污水直接排放的最终目的。

水泥厂的给排水系统一般情况下都是独立系统。水泥厂给排水工程的设计范围一般是循环水，生产用水，辅助用水等及排水，污水处理、中水系统。给排水系统设计作为水泥厂设计中重要的一部分，既有建材行业的特殊性，也有给排水专业普遍性，设计的优劣不仅直接影响水泥生产线的运行效果和经济效益，也关系到当地水资源利用和环境保护问题。笔者结合自己的多年实际工作经验，对目前新建、改扩建水泥厂给排水系统设计进行简要说明，仅供相关设计人员参考。

1 给水系统

1．1 冷却水系统的选择

水泥厂冷却水系统经历了直流冷却水系统、重力循环冷却水系统、压力循环冷却水系统三个发展历程，三种方式。三种方式如下:(1)直流冷却水系统:系统原理:冷却水只使用一次即被排掉的给水系统。一次冷却水用水量:最大。排污量:最大。使用限制:无限制。主要优点:①一次投资小;②水质稳定;③能耗小。主要缺点:①破坏水资源;②废水严重破坏环境。对环境的影响:大。经济性:投资小，但建立在浪费水资源的基础之上。(2)重力循环冷却水系统:系统原理:依靠重力作用循环的给水系统。一次冷却水用水量:较小。排污量:较大。使用限制:对场地有要求。主要优点:①能耗小;②减少废水排放。主要缺点:①水质无法保证;②对场地坡度有较大要求。对环境的影响:较小。经济性:投资较少，视场场地情况有可能造价高于压力循环冷却水系统。(3)压力循环水系统:系统原理:采用循环泵的闭式循环给水系统。一次冷却水用水量:小。排污量:小。主要优点:①水质稳定。②废水排水极少。③无场地限制。主要缺点:投资稍大。对环境的影响:小。经济性:一次性投资高，后期维护维护费用低于重力循环系统。

根据比较可知压力循环给水系统是目前最环保最节水最搞笑的循环冷却水系统，在各地的新建水泥厂都已经到了广泛应用。

压力循环供水系统，为闭式循环系统。设计时应对水泥厂的工艺流程及个用水设备、用水点的位置有全面了解，从工艺专业查询各生产装备对水压、水量及水质的要求，综合上述内容确定循环供水方式包括供水压力，总供水量等内容。在选取系统压力的时候，可以对部分相对高程比较高的用水点(窑尾塔架、生料均化库上的用水点)忽略计算，这些部位可以采用管道增压泵的方式供水，而无需提高给水系统整体工作压力。

1．2 生产用水系统

生产用水系统主要用于以下部位喷水系统:增湿塔、窑尾管道、立磨、水泥粉磨系统、石灰石破碎，主要目的就是增湿，除尘。本系统对水质要求比较低，建议采用中水或循环回水做为系统水源，提高水资源利用率及提高循环水更新率从而提高水质，这样即节水又环保。是目前新建生产线的常用做法，值得推广至老厂改造项目中去。

1．3 室外管网设计

水泥厂的室外给水管网与消防给水系统一般合并设置，绕厂区一周成环状布置，节约投资。室外循环供水管网需要注意的有:管网上所有分支节点处均需设置地下阀门井。建议熟料线的循环水系统和其他区域的给水系统分别独立设置，循环水池及泵房可以共用。优点事，熟料线与其他系统可以独立运行、互不干扰、方便管理，节约投资;管网总体水阻下降，从而可以降低循环水泵的工作压力，节约电力。在方案阶段，需要做至少两个管网平面方案进行经济技术分析比较，从而确定最终方案。

1．4 生产辅助、生活给水系统

水泥厂的生产辅助、生活用水点主要有实验室、设备维修车间等。生活用水点主要有办公楼、食堂、宿舍及部分生产车间内的生活用水等，设计应该根据当地水源情况来确定生活用水的供应方式。部分水泥厂区均在远郊，一般采用井水为生活给水，需对井水取样化验后方可作为生活用水使用。生活用水量需按《水泥工厂设计规范》GB50295-2008要求选用，而不是《建筑给水排水设计规范》。这点一定要注意。

1．5 消防给水系统

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014以及《水泥工厂设计规范》GB50295-2008中关于消防措施的规定，水泥厂必须设计消防给水系统。并且是水泥厂给排水设计中重要的一环，安全生产大于天。消防系统包括室内消火栓系统、室外消火栓系统、固定灭火器配置和火灾自动报警系统等。其中包装车间、均化库、粉煤灰车间等均应设置室内消火栓系统，总变配电室、中控室需设置气体全自动灭火系统。室外消火栓需布置成环状。许多国外工程，比如我院承接的大部分中亚地区的项目，一般采用燃油燃料，如设置地上油库或设置燃油锅炉房时应该单独设置泡沫及自喷系统。消防给水和生活给水系统能否合用需征求当地消防部门的同意，及实际供水情况而确定。

近两年，我院参与的中亚部分水泥厂的设计，投资方均为欧洲水泥企业，要求我院均按照的是欧盟的设计标准进行。故对设计人员有了新的要求，需要熟悉并掌握欧盟标准。欧盟标准不同于国内的防火设计规范，其核心在于消防系统的选择、消防水压水量的确定。

2 排水系统及中水系统

排水系统可分为生产废水系统、生活污水系统、雨水系统等，几个系统根据实际情况，可以分别设置或合流。生产废水主要来源于生产线上的冷却用水。采用循环冷却水水系统的水泥厂，生产污废水排放量比较少，主要是生产线上冷却水系统的排污水。这些污水不含有毒有害物质，但是含有少量油脂及泥沙，可根据项目当地环保部门要求，经隔油沉淀池处理后直接排放至市政管网或回流入厂区中水处理系统经处理达标后作为中水系统水源使用。

水泥厂厂内生活、辅助生产等污水，主要是员工生活污水，含各类有机物质。为满足环境保护要求，生活污水收集起来后经过污水管网进入化粪池进行处理或采用生物接触氧化法处理的成套污水设备处理后流入厂区中水处理站处理。厂区实验室的化学分析室、机械修理、电气设备修理车间及其他车间的蓄电池室排出的含酸碱污水，应设置水中和处理设施方可排放。锅炉房排出的高于40℃的废水，应设置降温措施。

雨水收集利用也是目前比较流行的做法，在投资允许的情况下设计人员可以设计厂区内专用雨水收集回用设施，经过过滤沉淀处理后进入厂区中水站供厂区绿化灌溉、厂区道路清扫等。

最后严格要求水泥厂内的生产废水必须实行零排放标准，所有生产污水排放后都需经过厂区中水站处理达标后进入厂区中水管网直接使用或消防水池做为消防储水。

3 节能措施

(1)水资源计量:节约水资源，掌握用量是关键。水源供水量、循环供水量、生活用水量都需要每天实时监控。这些系统的入口处均安装远传水表，连接至厂区中控室，实时监控，发现异常，及时排查，杜绝水资源浪费的情况发生。

(2)采用节水、节能型的设备与产品:优选用国家规范中宜用和科技部门推广使用的新设备、新技术，新材料。以降低能耗、减少水量渗漏及防止水质污染为目的。

4 结束语

水泥厂的给排水设计属于工业项目中的给排水设计，设计人员一定要从两个方面出发考虑问题，第一就是项目的经济效益出发，不能盲目追求新技术、新产品等，选用切实可靠的，方便采购运输、后期维护经济合理的材料和设备。第二是从社会效益出发，坚决落实当地环保部门的规章标准，不使用国家明令禁止或淘汰的落后材料和设备，着重于节水节能和环保。把握住以上两个方面进行水泥厂的给排水设计，也就会为社会和企业创造更大的价值。

［1］中华人共和国住房和城乡建设部;《水泥厂设计规范》(GB50295-2008)［S］，北京:中国计划出版社，2008．

［2］方斌、邹义、戴力立、罗明．《新型干法水泥厂给排水系统的设计》，《新世纪水泥导报》，2011．