Реконструкция систем оборотного водоснабжения

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет

Реконструкция оборотной системы водоснабжения

газоочистки № 4 доменных печей № 9, 10 ОАО «ММК»

Доменное производство является одним из основных для ОАО «ММК» и представляет собой производство чугуна восстановительной плавкой железных руд или окускованных железорудных концентратов в доменных печах. Вода при выплавке чугуна расходуется на охлаждение доменной печи и разливочных машин, используется в подбункерных помещениях, для грануляции шлака и при очистке доменного газа.

Реконструкция системы водоснабжения очистки доменного газа чрезвычайно актуальна. Вода в данном цикле служит поглотителем механических примесей газа (колошниковой пыли), растворителем газов и некоторых минералов, а также охладителем газа и транспортирующей средой поглощенных примесей.

В настоящее время технологическая схема оборотного водоснабжения газоочистки № 4 доменных печей № 9, 10 представляет собой следующий цикл. Отработанная вода с газоочистки направляется по лоткам в распределительную камеру, из нее поступает на два радиальных отстойника № 3 и № 4 диаметром 30 м. Осветленная вода с отстойников поступает самотеком в приемную камеру насосной станции № 20 и насосами типа 20 НДС перекачивается на три вентиляторные градирни — две – двухсекционные, одна – трехсекционная с вентиляторами типа ВГ-70. Удельная нагрузка на 1 м 2 оросительной площади составляет 2,08 м 3 /м 2 ·ч. Охлажденная вода в количестве 1740 м 3 /ч насосами 20 НДС насосной станции № 20 подается на повторное использование на газоочистку № 4. Шлам из радиальных отстойников № 3 и № 4 в количестве 200 м 3 /ч насосами 6ФШ-7 откачивается в пульпобак насосной станции ЦЭС.

В процессе эксплуатации оборотной системы водоснабжения возник ряд проблем.

Во-первых, самотечный трубопровод, соединяющий градирни с приемной камерой насосной станции № 20, имеет уклоны, затрудняющие транспортировку воды с находящимися в ней остаточными взвешенными частицами. Вследствие чего, происходит его постоянное засорение и уменьшение пропускной способности. Это влечет за собой уменьшение расхода и ухудшение качества воды подаваемой на газоочистку после очистных сооружений, необходимость увеличения количества добавочной воды и увеличение реагентов на ее обработку. К тому же градирни расположены через автодорогу, что значительно затрудняет прочистку этого участка.

Во-вторых, существующие радиальные отстойники не обеспечивают требуемого эффекта осветления воды, что приводит к засорению распределительной системы и к интенсивным отложениям на внутренних поверхностях водоохлаждающих элементов градирни, к зарастанию трубопроводов, износу насосных установок и запорной арматуры.

Что в целом приводит к большим затратам и убыткам производства в виде не производительно расходуемого топлива, тепла, электроэнергии, увеличивается количество ремонтов системы, снижается надежность работы основного технологического оборудования.

Решение поставленных проблем предлагается путем реализации следующих задач:

1. Демонтаж существующих устаревших градирен и установка двух двухсекционных градирен фирмы « ГаммаПласт » (г. Нижнекамск) с маркой вентилятора 1ВГ50 выполненного из современного композиционного материала – стеклопластика, с площадью одной секции 64 м 2 .

Для максимальной эффективности охлаждения воды при тепломассообменном процессе в градирнях выбран сетчатый ороситель, состоящий из рабочих элементов представляющих собой плоскую стеклопластиковую рамку с полимерной сеткой. Рамки собираются в блок с зазором 20 мм при помощи специальных стеклопластиковых кронштейнов, образуя жесткую каркасную конструкцию. Каплеуловитель градирни состоит из рабочих элементов в виде профилированных пластин, имеющих в поперечном сечении вид «трапеции», соединяемые в блоки с помощью дистанцирующих держателей, обеспечивающих жесткость блока с гарантированным зазором между рабочими поверхностями. Данный каплеуловитель обладает высокой коррозионной и химической стойкостью.

Установка современных вентиляторных градирен в непосредственной близости с насосной станцией № 20 позволит достичь требуемой температуры охлажденной воды и ликвидировать протяженный и постоянно засоряющийся участок существующего водоотводящего коллектора.

2. Для снижения количества остаточных взвешенных частиц в воде необходима установка отстойников – флокуляторов с тонкослойными модулями. Применение тонкослойных модулей позволит повысить производительность отстойных сооружений на 50%, повысить эффект осветления воды, увеличить эффективность использования объема отстойников.

Реализация поставленных задач позволит достичь требуемой температуры и степени очистки оборотной воды, приведет к увеличению эффективности работы технологического оборудования, позволит уменьшить протяженность сетей трубопроводов и повысит надежность и экономичность работы данного оборотного цикла водоснабжения.

Оборотное водоснабжение – экономия воды и защита окружающей среды

Для производственных и хозяйственных нужд расходуется огромное количество воды. Ситуацию ухудшает сброс загрязненной жидкости в водоемы. Уделяя внимание охране природы и экономическим аспектам бизнеса, многие предприятия переходят на оборотное водоснабжение. Этот метод предполагает многократное использование водного ресурса. Сокращение потребления свежей воды и сброса стоков приводит к удешевлению водоснабжения.

Как функционирует замкнутая система водоснабжения

Наиболее перспективный вариант сокращения потребления воды – создание замкнутых систем. Сточные воды проходят очистку специальным оборудованием и используются повторно. Составляющие системы оборотного водоснабжения зависят от объема стоков и требований, которые предъявляются к качеству очищенной жидкости. Прогрессивную установку можно встретить в производственных цехах, атомных и тепловых электростанциях, на автомойках, в загородных домах с автономными источниками.

П – производство; ОС – очистка стоков, НС –насосная станция, ОХ-охлаждение

В зависимости от технологических процессов производства вода может загрязняться с первого раза или не требовать очистки долгое время. Замкнутая система необходима в нескольких случаях:

1. Используемый источник не обладает достаточным количеством воды, чтобы удовлетворить потребности предприятия.
2. Источник находится на большом удалении от производственных цехов (до 4 км), расположенных на значительной высоте(25 м и выше).

Она незаменима в регионах с высокой стоимостью воды, чрезмерной жесткостью или загрязнением источника, в случае реальной опасности отравления природы стоками. Очистные комплексы в зависимости от назначения включают от одной до шести ступеней. Среди них: предочистка в отстойниках, электрофлотация, фильтрация, адсорбция, обратный осмос.

Электрофлотатор – агрегат, действие которого основано на принципах электролиза. Он обеспечивает удаление из воды химических соединений и взвешенных частиц. Его показатели очистки загрязнения нефтепродуктами составляют – от 75 до 90%, остатками ПВА – от 50 до 70%.

К охладительным сооружениям относятся пруды-отстойники, градирни и брызгальные бассейны. В водонепроницаемых котлованах вода специальными насадками рассекается на брызги и охлаждается потоками воздуха.

Конструктивными частями замкнутой сети являются подающие и обратные трубопроводы, циркуляционные насосы, очистные сооружения и фильтры, охлаждающие установки. Для водоемов, страдающих от сброса плохо очищенных стоков или горячей воды, такая система становится настоящим спасением.

Устройство оборотного водоснабжения на производстве

Полезная информация: Кроме открытых систем охлаждения существуют закрытые конструкции, в которых вода не контактирует с воздухом. Снижение температуры происходит за счет теплообменных аппаратов.

Реклама: Коммерческие помещения для производства в Санкт-Петербурге доступны по ссылке — http://www.kvartal.biz/pomeshheniya-pod-proizvodstvo/

Преимущества повторного использования

Высокие расходы на покупку и монтаж оборудования для оборотного водоснабжения не становятся препятствием для внедрения современной технологии на предприятиях.

• Потребности в воде снижаются в 10 раз.
• Существенная экономия финансовых средств.
• Ответственное отношение к экологии и рациональному использованию ресурсов.
• Отсутствие штрафов за грязные стоки.

Принцип замкнутой системы

Оборотные комплексы в промышленности

Владельцы предприятий, которые заботятся об экологии и умеют считать прибыль, переходят на прогрессивный метод – оборотное водоснабжение. Сфера его применения достаточно широкая:

Энергетика

Предприятиям энергетической отрасли – тепловым и атомным электростанциям вода необходима для охлаждения турбин или как рабочее тело – пар. Техническое водоснабжение объектов происходит двумя системами:

Процесс происходит следующим образом: пар подается в градирни, охлаждается и конденсируется. С помощью насоса вода для охлаждения турбин и вспомогательных механизмов. Их природного источника берется вода для восполнения потерь, неизбежных в технологических процессах.

Схема градирни

Металлургия

Во многих технологических процессах вода используется исключительно для охлаждения. Она не загрязняется, а только нагревается, поэтому после остывания может применяться снова. На металлургических предприятиях схема оборотного водоснабжения сложнее. Жидкость нагревается и загрязняется различными примесями. Для дальнейшего использования в газоочистке потребуются пруды или градирни для охлаждения и механические фильтры очистки.

Нефтепереработка

На современных нефтеперерабатывающих заводах в замкнутом цикле, включающем фильтрацию и локальную очистку, находится 95-98% всей используемой воды. Для химической промышленности ведется разработка замкнутых систем, не требующих осуществления сброса стоков в водоемы.

Пищевая промышленность

Оборотное водоснабжение популярно на предприятиях отрасли. По этому принципу работают системы мойки тары, упаковки и сырья. Он используется в холодильных установках.

Машиностроение

Заводы по выпуску машин применяют воду в процессах гальванизации деталей. Замкнутая система сокращает ее расход на 90%. Использование в схеме замкнутой системы выпарной установки позволяет направлять солевой концентрат на переработку. Очищенная жидкость идет на промывку деталей, а продукция из концентрата – на подготовку электролитических растворов.

Прогрессивный метод внедряют на бумажно-целлюлозном производстве, в горной промышленности, мойке транспортных средств, на прачечных комбинатах.

Невозможно избежать потерь воды в производственных условиях. Частичное уменьшение ее объема происходит вследствие испарения. В оставшейся жидкости повышается уровень минерализации. Это ведет к негативным последствиям: активной коррозии и отложению солей. Добавление свежей воды важно для восстановления количества и состава циркулирующей жидкости.

Схемы систем оборотного водоснабжения

Внимание. Потери жидкости в замкнутой сети составляют 3-5%. Они восполняются свежей водой из источника.

Устройство оборотной системы для автомойки

Технологические процессы, связанные с мытьем автомобилей, сопровождаются потреблением большого объема воды и загрязнением стоков нефтепродуктами и ПВА. Чтобы снизить опасность попадания опасных соединений в природную среду, внедряется система повторного использования стоков. Установка замкнутой системы водоснабжения на мойках позволяет экономить до 90% воды и 50% моющих средств.

Замкнутая система на автомойке

Внимание. Для мойки 10 автомобилей требуется 1 м3 воды, при использовании оборотной системы таким объемом жидкости можно вымыть до 50 машин.

Технические стоки на автомойке проходят несколько этапов очистки:

1. Стоки попадают в отстойник, накопительную емкость. С помощью механической фильтрации из воды удаляются крупные частицы загрязнения.
2. Напорным насосом жидкость подается в мембранный флотатор. Здесь происходит пропускание воздуха под давлением через керамические мембраны для насыщения стоков пузырьками. В результате образуется пена, абсорбирующая остатки нефтепродуктов и моющих средств. Напорная флотация удаляет мелкий шлам и взвеси. Эти частицы попадают в накопитель, откуда периодически удаляются для дальнейшей переработки.
3. После флотатора вода поступает в емкости с фильтрами для извлечения оставшихся частиц. Установка рассчитана на многократное использование, фильтры регулярно промываются обратным током воды, которая попадает в накопительную емкость для стоков.

Схема повторного водоснабжения мойки

Для окончательной обработки жидкости задействуется химическая (добавление реагентов) и биологическая очистка. Полное удаление загрязнений происходит микроорганизмами.

Помещение автомойки оборудуется двумя водными контурами. Они питают мощные аппараты для очистки транспорта. Один контур наполнен свежей водой, а второй – оборотной. Жидкость, используемая после переработки, применяется в первичной мойке. Им пользуются при нанесении моющих средств и предварительном смывании пены. Свежей водой осуществляется окончательное ополаскивание машин.

Внимание. Ополаскивание водой из прямого водопровода позволяет избежать появления белых разводов на поверхности автомобилей.

Оборотное водоснабжение автомоек составляет 90%, а на свежую воду для ополаскивания, приходится 10%. Установки для очистки стоков имеют различную производительность – от 3 до 40 м 3 /час. Системы малой мощности наиболее популярны, Они используются на большинстве автомоек с ручным и автоматическим оборудованием. Высокопроизводительные установки предназначены для крупных моечных комплексов, имеющих системы портального и туннельного типа. Их базовая комплектация:

• отстойники;
• фильтры;
• система флокуляции;
• датчики и манометры;
• насосы.

При необходимости комплексы дополняют устройствами умягчения воды, аэраторами, дозаторами реагентов и другими приспособлениями. Количество циклов повторного использования зависит от возможностей оборудования. Оно составляет от 50 до 70 оборотов с очисткой. Цикл завершается сбором и утилизацией жидкости.

Оборотная система для загородного дома

В частных домах, где есть возможность разделить сети канализации и водоснабжения практикуется установка замкнутой системы, уменьшающей в несколько раз объем потребляемой свежей воды. Ее внедрение – действенный способ экономии ресурсов. Система функционирует по принципу обратного осмоса. Одна из ее особенностей это необходимость периодической замены старой воды.

Оборудование для системы оборотного водоснабжения

Внимание. Один из плюсов оборотного водоснабжения загородного коттеджа – увеличение срока эксплуатации автономной скважины.

Обеспечить работу оборотного водоснабжения позволяет монтаж специального оборудования. Оно включает многоступенчатые фильтры, различные реагенты и коагулянты, доводящие химический состав жидкости до санитарных норм. Мощное очистное сооружение совмещает три типа процессов:

Контроль сети осуществляется автоматикой, показатели проверяются на соответствие заданным параметрам. Для поддержания эффективной работы комплекса требуются определенные климатические условия:

• монтаж системы вентиляции для циркуляции воздуха;
• температура не ниже отметки +5 0 .

Замкнутую структуру может иметь отопление и водопровод. В последнем случае происходит развитие биоценозов – совокупности микроорганизмов. Предотвратить составные части от биологического обрастания поможет периодическая промывка емкостей и труб. Специальные вещества полиалкиленгуанидины обеспечивают защиту от нескольких разрушающих факторов: коррозии, солей и биозарастания.

Для монтажа водоснабжения используются металлические трубы. Этот материал отличается прочностью и долговечностью, но под действием изменений в составе воды возникают коррозийные процессы. Применение пластика – оптимальный способ создания эффективной рециркуляции. Полимеры нейтральны к воздействию влаги, химических и биологических веществ, поэтому рекомендуются для создания замкнутых сетей.

Проблемы и недостатки оборотной системы

Установки для обеспечения повторного использования стоков не получили широкой популярности. Высокая цена и ограниченный выбор комплексов существенно сокращают круг потребителей. Значительное количество составных частей (фильтров, насосов, труб) увеличивает стоимость сети и усложняет ее эксплуатацию и обслуживание. Еще один минус – низкая производительность, для очистки требуется до 24 часов.

Совет. Несмотря на качественную очистку, воду не рекомендуется использовать для питья. Ей находят применение в хозяйственных целях – полив, мытье машины.

Процесс внедрения оборотного водоснабжения должен начинаться с анализа технологии предприятия. Проект системы учитывает базовые особенности и нюансы функционирования производства. Замкнутая сеть экономична и безопасна для экологии, эти характеристики выгодно отличают ее от других систем водопотребления.