化工厂给排水设计

浅谈化工厂给排水设计

摘要：化工在我国工业生产中占有重要的地位，本文首先介绍了化工厂给排水系统种类的复杂性，主要探讨给排水设计常用的技术措施，从消防系统给排水、雨水排放系统给排水、管道基础及附属构筑物的考虑等几个方面探讨石油化工给排水设计的特点及要点。

关键词：化工废水；给排水设计；管道

1.化工厂给排水系统种类

由于化工生产的需要，给排水系统众多，有的项目中仅仅埋地的给排水系统就有10多个。因此，给水排水系统设计需做到全面规划、合理划分系统、科学制定给排水流程，尽最大可能达到安全生产、节能、节水、保护环境的目的。区别于其他工业与民用给排水系统，突出表现在水消防系统和排水系统。

1.1水消防系统种类多样化

化工装置常用的水消防系统主要有消防水炮、消火栓系统(室内外消火栓、箱式消火栓、框架消防竖管等)、水幕、水喷雾和水喷淋系统等。通常，一个装置需同时设置多种水消防系统，时常有高压消防和低压消防水并存的状况。由于我国目前还有相当一部分生产工艺包来自国外，对物料的特性及生产工艺流程认识不够，还应结合nfpa、bs等国外消防规定和工艺包专利商提供的方案进行优化设计，保证系统安全可靠。

1.2排水系统管路众多

生产过程中经常需要排放含有各种污染物的污水，如：含油污水、含硫污水、含氰污水、含酚污水、含氨污水、酸性污水等。设计中应采取措施，清污分流，由于排水水质、水温以及不同的处理要求，必须划分成若干个独立的排水系统，便于污、废水的处理排放和有用物质的回收。在装置内建低位储罐或污水池，收集不同工艺设备排放的不同性质的污废水。

2化工厂给排水系统设计

2.1管材的选择

对于水质要求较高的生活给水管道，埋地敷设时一般选用球墨铸铁管、pe管和复合管;管道架空时，以前常用镀锌钢管，但近几年来，随着钢塑复合管道的出现和其制作工艺的日益成熟，钢塑复合管以其良好的机械强度和卫生性能，而逐渐被广泛采用。

与生活给水管材选用相比，化工装置的消防水、消防泡沫液、循环冷却水、生产水等压力流管道更注重可靠性。碳钢管道生产工艺成熟、性能稳定、连接方便、检测程序完备，尤其是石化装置的施工通常由化工施工单位来完成，他们对管道的安装、焊接、探伤等方面有着很强的技术实力，因而其受到青睐。铸铁管、钢筋混凝土管、塑料管等终因材料可靠性差等缺点，在压力输水系统中很少使用。

2.2厂区消防给水系统的设计

随着工业生产装置区规模的不断大型化，对厂区消防系统的要求不断提高。大型化工厂的消防系统一般按照稳高压消防给水系统

或常高压消防给水系统设计。设置稳高压消防给水系统，能提高固定式消防设施的消防防护能力及应急防护水平。稳高压消防给水系统比临时高压系统供水速度快，依靠管网压力自动启动消防水泵，能够及时向火场供水，尽快地将火灾在初期阶段扑灭或有效控制。

厂区稳高压消防系统分为中压系统和高压系统。中压消防给水系统设有室外消火栓系统及多层、单层建筑室内消火栓系统。当装置内设有消防通道时，应沿消防通道布置消防管网并与装置外管网环形连接。当几个占地面积较小的装置布置在一起时，可将几个装置作为一个整体考虑布置环状管网，必要处采用支管补充设置消防设施。环状管网采用的阀门应分成若干个独立管段，每个管段上消防设施的设置不应超过5个。闸阀应选用明杆式，以清楚地表明阀门的启闭状态。

为保证管网的供水能力，管网上应设置自动排气阀，其设计位置应根据整个管网的实际情况确定，一般在每一管道最高点及长距离或缓升段每隔400~800m处设置。自动排气阀的口径为主管径的1/8。为保证管网检修的要求，在系统的最低点设置放空阀，并尽量就近布置在阀门井内。

生产装置区及甲乙类危险贮罐区四周应设置消防水炮和消火栓等消防设施。消火栓布置间距不宜大于60m，应采用公称直径

dn150mm的消火栓。消火栓可不设切断阀，消防水炮立管下应设置便于操作的蝶阀，并做好外露立管的保温措施。对罐区防火堤外的消防水炮，其安装高度应高于防火堤顶并确保水流能覆盖罐根，必

要时选用固定式遥控水炮。

2.2初、后期雨水的分流排放系统

生产装置污染区域在清洗地面或遇到降雨时，冲洗地面的冲洗排水或初期雨水均会受到污染。按照石化企业给排水设计规范的要求，工厂初期污染雨水和后期清净雨水应分流排放，受污染雨水应排入污水处理系统。对初期污染雨水和后期清净雨水的分流排放，可按生产装置区的布置情况采用以下2种方法：

(1)当生产装置污染区分布较零散且每个污染区域面积较小时，可采用人工手动阀门切换的方式进行分流，见图1。

图1：人工手动阀门切换

(2)当初期污染雨水量较大时，应采用设置调节池的方法对初、后期雨水进行分流排放。为了做到既经济又能满足排水的环境要求，经过对国内几十个城市暴雨强度公式的分析，绝大部分城市的5min降雨量都在15~30mm之间，只有极个别城市稍有出入。为了方便设计选用，石化企业给排水设计规范推荐按15~30mm与污染区面积的乘积来计算调节池容积。

2.3消防污水排水系统

当火灾发生时，容器和管道容易发生破裂而导致物料泄漏，混入泄漏物料的消防水称为消防污水。消防污水若不采取措施加以收集，便会沿地面流淌至雨水管道，最终汇入江河湖泊，造成地下水、地表水的严重污染。因此消防污水的收集和处理应引起设计人员的重视，不能因为灭火而忽略了对环境的保护。

消防污水的收集可考虑设置事故水池。事故水池容积应按消防实际用水量来确定。事故水池中收集的污水在考虑污水处理厂处理能力的情况下，间断排至污水处理厂处理。

2.4给排水管道材料及附属构筑物的设计

厂区给排水管道施工一般居于整个建筑工程施工程序的前列，仅次于总图专业的场地平整。给排水管道存在投用周期长，检修、改造难度大，事故不易察觉(埋地敷设)的特点，因此其管材的选用、管道基础的处理、管道沿线各附属构筑物的设计等工作非常重要。

给排水管道的选材范围一般有碳钢管、球墨铸铁管、钢筋混凝土管、各类塑料管、玻璃钢管等。给排水管道的选材原则如下。

(1)对于供水可靠性要求很高而水质要求不是很高的压力流给

水管，如：消防水管、生产给水管、循环给回水管等，应选用碳钢管。

(2)对水质要求很高的生活给水管，埋地敷设应选用球墨铸铁管，承插接口，填料优先选用橡胶圈，以保证其柔性连接。

(3)对于小口径的排水管可选用排水用柔性接口铸铁管；大口径重力流雨水排水管应选用重型钢筋混凝土管，接口形式采用钢丝网水泥砂浆抹带接口；当地质条件不理想时可考虑采用沥青卷材或橡胶圈柔性接口。

给排水管道一般均为地下敷设，管道的地基处理对其使用寿命影响很大。在地质条件良好、土质均匀且未经扰动的原状土或在地下水位较低的地段敷设管道，可以仅进行地基处理而不做管道基础