张秋丹（济钢集团国际工程技术有限公司，山东济南 250101）



某烧结余热利用项目给水排水设计计算方法

张秋丹
（济钢集团国际工程技术有限公司，山东济南 250101）

【摘要】烧结余热利用主要采用烧结烟气余热进行发电，给排水专业主要设计内容包括循环水泵站、冷却塔、消火栓等。在实际工程设计过程中，给排水设计计算应以国家现行标准及规范为依托，结合专业知识和项目个性化需求精准计算，做到节能高效。

【关键词】烧结余热利用 设计计算 循环冷却水

1 循环冷却水总水量计算

循环冷却水用户主要为发电设备，具体如下：汽机凝汽器用水量正常为2800 m3/h，最大3100 m3/h；润滑油冷却器用水量正常为80 m3/h，最大160 m3/h；发电器空冷器用水量为90 m3/h。上述用水量合计正常为2970 m3/h，最大3350 m3/h，供水温度≤33℃，回水温度≤43℃。

2 冷却塔选型

循环冷却水最大用水量3350m3/h，选用工业型钢筋混凝土逆流冷却塔2座，单塔平面尺寸：11.0m×11.0m，单座处理水量为1800m3/h，淋水密度为14.88m3/（m2·h），电机功率75kW，设置在循环水吸水池顶部。为防止冬季结冰，冷却塔配套化冰管。

3 发电循环水泵扬程计算

水泵扬程H=Hss+Hsd+∑hs+∑hd式中：

Hss——泵吸水地形高度（mH2O）

Hsd——泵压水地形高度（mH2O）

∑hs——吸水管路水头损失之和

∑hd——压水管路水头损失之和

根据本工程水泵房布置，Hss=0.8m，Hsd=9.0m，∑hs=0.5m，∑hd=5m（凝汽器水阻）+5m（局部及沿程损失）+8m（冷却塔进塔水压）=18.0m，综上，H=28.3m，所以应保证单台循环水泵在最大水量1770m3/h时扬程H=29.0m，即0.29MPa，依据水泵性能曲线图及热力专业委托资料，当水泵流量为1570m3/h（正常流量）时，H=32m，即0.32MPa。

4 发电循环水泵选型

水泵选型时，除满足水量、扬程需要外，还应满足业主个性化需求及水泵运行曲线，保证水泵能够长期稳定运行。

发电设备最大用水量3350m3/h，正常用水量2970m3/h，本工程设发电供水泵3台（卧式离心泵，2用1备），单台循环水泵流量正常Q=1570m3/h，扬程H=32m，最大Q=1770m3/h，扬程H=29m，电机功率200kW/10kV，水泵叶轮材质HT250，密封型式为填料密封。

5 循环冷却水补充水量M计算

5.1 蒸发水量E

冷却过程中，从冷却水中蒸发逸入大气的水蒸气量按下式计算：

E=α（R-B）m3/h

式中：

α——蒸发损失率，%

α=C（T1-T2）%

R——系统中的循环水量，m3/h

B——排污水量，m3/h

E——蒸发水量，m3/h

T1、T2——循环冷却水进、出冷却塔的温度，℃

其中T1=43℃，T2=33℃；

C——损失系数，与季节有关

夏季（25～30℃），0.15～0.16

春秋季（0～10℃），0.1～0.12

冬季（-15～-10℃），0.06～0.08

5.2 风吹损失水量D

由于空气流，被空气带走部分水滴。对于机械通风冷却塔，风吹损失D为总循环水量的0.1%左右，计算时按总循环水量的0.1%考虑。

5.3 排污水量B

为了控制冷却水循环过程中因蒸发损失而引起的浓缩过程，必须人为排放的水量。

B=E/（N-1）-D

式中：

B——排污水量，m3/h；

D——风吹损失率，m3/h；

N——浓缩倍数，一般控制在3；综上：

补充水量M=E+B+D

综上：该循环水系统夏季补水用量77m3/h，排污量22m3/h；冬季补水用量47m3/h，排污量12m3/h；春、秋季补水用量66m3/h，排污量18m3/h；平均补水量64 m3/h，排污量17.5m3/h。浓缩倍数取3。

6 室内消火栓设计计算

6.1 室内消火栓设计流量

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014规定，本工程发电汽轮机主厂房及主控楼设室内消火栓，消防用水量为15L/s。

6.2 消火栓给水系统的栓口动压及充实水柱

《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014规定：高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算；其他场所，消火栓栓口动压不应小于0.25MPa，且消防水枪充实水柱应按10m计算。

本工程消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，消防水枪充实水柱Hm应按13m计算。

6.3 消防水泵设计扬程计算

P=k2（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0

式中：

P——消防水泵或消防给水系统所需要的设计扬程或设计压力（MPa）

k2——安全系数，可取1.20～1.40；宜根据管道的复杂程度和不可预见发生的管道变更所带来的不确定性；

H——当消防水泵从消防水池吸水时，H为最低有效水位至最不利水灭火设施的几何高差；当消防水泵从市政给水管网直接吸水时，H为火灾时市政给水管网在消防水泵入口处的设计压力值的高程至最不利水灭火设施的几何高差（m）；

∑Pf——管道沿程水头损失之和（MPa）；

∑PP——管件及阀门等局部水头损失之和（MPa）；当资料不全时，局部水头损失可按根据管道沿程水头损失的10%～30%估算，消防给水干管和室内消火栓可按10%～20%计，自动喷水等支管较多时可按30%计。

P0——最不利点水灭火设施所需的设计压力（MPa）。

Pf=iL

其中i=2.9660×10-7［q1.852/（C1.852d14.87）］

式中：

C——海澄-威廉系数，其中钢管为100；

q——管段消防给水设计流量（L/s）；

d1——管道的内径（m）；

本工程消防管道长度约为60m，消防给水设计流量为15L/s，管道的内径为0.121m，代入上式得：Pf=0.0155MPa，即1.55mH2O。PP=20% Pf=1.55×20%=0.31mH2O。

则P=k2（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0

=1.3×（0.0155+0.0031）+0.01×8+0.40

=0.51MPa

故，消防主泵扬程取0.55MPa。