【关键词】 矿井水;代替;低温水;改造
一、现状
目前我公司化产生产系统冷却用的低温水来源为群井深井泵所供和冷水机组将二次水再生。夏季用水量最大时为240-250m3/h,低温水的压力为0.18-0.22Mpa,其中初冷器用水量为200 m3/h。我公司区域内有原一矿大井口,大井内矿井水资源丰富,水质经化验不适宜生活用水,可用于生产用水。现有闲置的一路外径为377的管道,距大井口约40米,距化产车间鼓冷工段初冷器低温水进水管约15米,距氨苯工段约10米。为了降低生产用电,节省电量、电费,降低生产成本,提高经济效益,制定了《矿井水代替低温水使用改造方案》。
二、改造方案
在大井口安装1台深井泵:购置1台深井泵 。对闲置的煤气管道进行检修、清理,达到通水要求。深井泵出水管道和初冷器低温水进水管道分别与检修后的煤气管道连接。矿井水通过深井泵及管道进入初冷器,与综合水泵房来的低温水共同对初冷器进行换热,初冷器低温水流量的大小由综合水泵房低温水泵出口阀门进行调节。如果出现特殊情况可调节综合水泵房低温水泵出口阀门,恢复原来的供水工艺。矿井水代替50%化产回收系统使用的低温水。换热后的二次水回到二次水池,供冷水机组、洗煤及消防用。
三、设备选型计算
管路的选择计算
1.管材的选择。因大井口至水工段蓄水池这段管路压力小于1Mpa/cm2,铸铁管价格低,确定除个别管段,使用钢管外,其它全部选用铸铁管。
2.管径的计算
因 d=√Q/900πv
取供水管的经济流速Vg=2米/秒,流量Q按200 m3/h。
则 d=√Q/900πv=√200/900*3.14*2=0.188m
根据计算,选择外径219mm壁厚7mm的钢管和Dg200mm、L=1500mm的铸铁承插口直管。现有拆下外径为377mm的旧钢管约200米可利用,减少投资。
供水管流速的计算:
Vg=Q/900*3.14*d2=200/900*3.14*0.2*0.2=1.77米/秒
符合经济流速vg=1.5-2.2米/秒的要求。
管路阻力损失的计算
V=Q/900*3.14*d2
Hg=λ*L*V2/d*2g
Hj=ξ*V2/2g
管路流动阻力损失为:
1.泵管的沿程损失
Vb=200/900*3.14*0.15*0.15=3.15米/秒
Hb=0.0332*80*3.15*3.15/0.15*2*9.8=8.96米
2.给水管沿程损失
200mDg200管段
Hg1=0.0304*200*1.77*1.77/0.2*2*9.8=4.86米
200mDg350旧管管段
Vg=200/900*3.14*0.353*0.35=0.578米/秒
Hg2=0.0258*200*0.578*0.578/0.35*2*9.8=0.251米
合计:Hg =4.86+0.251=5.111米
3.局部阻力损失
阻力损失系数=10*0.294+0.04+0.007=2.98
其中,0.294为弯头的阻力系数,0.04为阀门的阻力系数,0.07为异径管的阻力系数。
Hj=2.98*1.77*1.77/2*9.8=0.48米
4.动能水头损失
Hd=3.15*3.15/2*9.8=0.51米
5.管路的总阻力损失
Hz=*1.7=15.06*1.7=25.60米
1.7—考虑管路使用日久后,在管子内壁积有沉淀物而使阻力增加的附加阻力损失。
水泵的选择计算
1.流量选择200 m3/h
2.水泵扬程的计算:经测量大井水位距井口面为61米,大井口与蓄水池高差5.2米,泵入水深度按20米、水位下降按10米计算:
H=71+25.6-5.2=91.4米
根据流量和计算扬程,查产品样本选用300QJT200-90/3型潜水泵,天津市潜水电机水泵厂产,流量:200 m3/h,扬程90米,电机功率:75千瓦。
四、改造后的效果
1.节省电量、电费
吨水耗电量
该方案的吨水耗电量:
时电量/时流量=75/200=0.375k12 k969 k594k38元。
按平均每天抽水量2200m3计算,年工作天数355天,年节约电费约30万元。
2.生产用低温水利用了不能饮用的矿井水,减少了可饮用深井水的使用,节省了生活水资源。
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