纺织厂多级用水系统策略分析_苟永福.pdf

第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technology纺织厂多级用水系统策略分析苟永福（西安纺织集团有限责任公司，陕西西安，710025）摘要：为了解决当前纺织厂多采用单级供水网络、水资源利用率较低的问题，阐述了纺织厂用水情况和特点，将纺织厂用水按照水质要求分为三类，考虑回收的难易程度和成本高低，对空调排水、冷却塔排水、空压站凝结水、锅炉房冷却水、蒸纱机冷却水进行回收，制定了水的三级重复使用流程，实现了水的多次重复利用，降低了耗水量，提高了水资源利用水平。关键词：节水；单级供水网络；多级用水系统；用水量；排水量；流量匹配中图分类号：TS108.5 文献标志码：B 文章编号：1000-7415（2023）06-0053-05Strategy analysis of multistage water use system in textile millGOU Yongfu（Xi an Textile Group Co.，Ltd.，Xi an，710025，China）Abstract In order to solve problems of single-stage water supply network and low water resource utilization rate in textile mills，the situation and characteristics of water use in textile mills were expounded.The water used in textile mills was divided into three categories according to water quality requirements.Considering difficulty and cost of recycling，the water used in air conditioning drainage，cooling tower drainage，condensate water of air compressor station，cooling water of boiler room and cooling water of yarn steam machine were recovered.Three-stage reuse process of water was formulated，multiple reuse of water was realized，water consumption was reduced and utilization level of water resources was improved.Key Words water saving，single-stage water supply network，multistage water system，water consumption，displacement of water，flow matching水是人类的宝贵资源，是人类生存和发展的基本条件。我国是全球人均水资源最贫乏的国家之一，水资源十分紧张。纺织厂是高耗水行业，一般 10 万锭规模的棉纺织厂年水消耗量可达数十万吨。因此，实施节水改造不仅能为企业节约大量的成本，还具有较大的社会意义。如何降低用水量，水的多级重复使用是一种直接有效的方法。1 纺织厂供水系统纺织厂用水项目主要包括空调用水、空压用水、浆纱用水、锅炉用水、卫生用水、职工洗浴用水等，分 别 占 总 用 水 量 的 60.79%、10.26%、3.61%、2.09%、11.40%、0.46%。对 水 质 要 求多为中水或自来水1。纺织厂供水方式一般有自来水直供和加压转供两种方式。如果是自来水直供，可能有多路自来水入口。如果是加压转供一般是一路进水口，自来水进入水池后经泵加压供出，或由无负压供水设备直接加压供出。厂内供水网络一般是多路同级供给各用水设备设施，也就是各用水设备和设施均用的是一次自来水，我们称之为单级供水网络。详见图 1。图 1纺织厂供水流程作者简介：苟永福（1965），男，高级工程师，收稿日期：2022-12-25】【53第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technology2 纺织厂用水的特点由前述可知，纺织厂用水具有用量大、排水量大、多数场合对水质要求不高的特点。2.1用水量大按照陕西省最新的用水标准 DB61/T 9432020 行业用水定额，棉纱吨纱生产用水先进值为 50 m3，通用值为 80 m3；棉布百米生产用水先进值为 0.6 m3，通用值为 1.0 m3。一个 10 万纱锭的纺织厂按照年产 6 500 t纱、3 000万 m 布的生产能力计算，估算年用水量先进值为 325 000 m3（纱）、180 000 m3（布）；通 用 值 为 520 000 m3（纱）、300 000 m3（布）。由此可以看出，一般一个 10 万纱锭的纺织厂年用水可达 82万 m3，先进水平的企业用水也有 50万 m3，用水量非常大。无论从降低企业成本角度，还是从节约社会资源，绿色长远发展角度考虑，都非常有必要降低用水量23。2.2飘洒、溢排量大（统称排水量）空调、冷却塔中水和空气直接接触，进行汽水交换，除了蒸发耗水外，还会飘洒和溢排大量的水。空调、冷却塔设备数量多，尤其是空调设备数量特别多，它们是飘洒、溢排水量最大的设备。空调排水主要有空调室内的飘洒水、排水口的排水、溢水口的溢水、回水口（回制冷站）排水。空调室内的飘洒水与喷淋室风速、喷嘴和挡水板状态有关。喷淋风速越高，飘洒水越多；喷嘴或挡水板安装不合适或堵塞，也会造成飘洒水。溢水口的溢水是由喷淋水池水位变化直接造成的，水池水位的变化主要是由喷淋水量和补水量变化等原因造成的。回水口（回制冷站）排水主要是在制冷系统不运行季节通过回水口漏回制冷站的水，这部分排水与设备状态和运行管理密切相关，如果采用溢水方式回水，排水量较大。空压站冷却塔的排水主要有冷却填料飘洒、布水盘溢水、水池溢水和排污。填料飘洒是由于填料安装不适，或填料被水垢和水藻堵塞。布水盘溢水是由于水盘被水垢和水藻堵塞导致，应及时进行清理。水池溢水是由于水池水位控制不当造成。排污是冷却塔维持冷却水合适硬度，防止结垢的必要措施，因而冷却塔的排水是不可避免的，并且必须保持有一定的水平。以一个 10 万纱锭的纺织厂为例，估算排水量。按照总风量 350 万 m3/h、水汽比 0.8、空调喷淋水量 3 360 m3/h、排水率 0.5%可计算出空调排水量为 16.8 m3/h，年排水量达 14.5 万 m3。按照冷 却 水 循 环 量 250 m3/h、温 差 10 、蒸 发 率1.5%、浓缩倍率 3 倍、排水率 0.75%可计算出空压机冷却塔的排水量为 1.875 m3/h，年排水量达1.62万 m3。2.3水质要求基本不高纺织厂用水，根据对水质的不同要求可分为三类。第一类用水：水质要求较高，主要有生活饮用水、盥洗用水、职工洗浴用水、浆纱调浆用水、锅炉用水等。这些用水必须使用自来水，其中锅炉用水还须对自来水进行软化和除氧。这类用水中，生活饮用水、浆纱调浆用水使用后直接消耗完；锅炉用水变成蒸气，被使用后有凝结水回收；盥洗用水、职工洗浴用水回收使用难度较大。第二类用水：对水质要求不高，主要有空调用水、冷却用水（包括经过冷却塔和不过冷却塔的两种）。这类水的水质要求不高，一般可循环使用。但是随着水的蒸发，水的硬度会增加。水的硬度越大，设备和管道结垢增多，循环使用一定次数后，必须更新。因而这类水使用时，必须持续补充一定量的新水，以维持硬度在允许的范围内。第三类用水：对水质要求较低，主要有卫生间冲厕用水、绿化用水、消防用水、路面卫生用水。这类用水中，绿化、消防和路面卫生用水使用后全部消耗掉；冲厕用水直接排入污水，也不易回收。3 纺织厂多级用水系统根据纺织厂用水量大和大部分设备对水质要求不高的特点，我们可以建立多级供水网络，即多级用水系统，通过水的多次重复使用，降低用水量。要实现水的多次重复使用，首先必须对已经使用过的水进行回收，其次才能进行重复使用。纺织厂各类用水水质的不同，为水的重复使用提供了可能。3.1水的回收范围水使用后，除了部分散发到空气中的以外，其余原则上都可以回收。但是考虑回收的难易程度和成本高低，一般只对回收方便且回收成本较低的部分进行回收。综合分析，应对空调排水、冷却塔排水、空压站凝结水、锅炉房冷却水、蒸纱机冷却水进行回收，详见表 1。】【54第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technology3.2水的回收方式3.2.1空调排水空调排水分为两类，一类是回水口（回制冷站）排水，另一类是空调室内的飘洒水、排水口的排水和溢水口的溢水。第一类水，一般是通过空调回水管回到制冷站水池，再经溢流口排掉。为了回收这部分水，在冷冻站水池旁边建一个二级水池，或在冷冻站水池内分隔出一个水池，让冷冻站水池的水溢入这个二级水池，再由水泵供给冷却塔使用，实现水的二次利用。第二类水，在没有回收前都是通过管道排至室外雨水管道，也有排入污水管道的。因此可在空调室外敷设管道将排水收集，再经沉淀后引入冷冻站二级水池，供下一级使用。这部分水回收时，一定要进行沉淀和过滤。3.2.2冷却塔排水一般冷却塔排水温度和硬度都较空调排水高，需要建造一座水池，称为三级水池。通过冷却塔周围土建设施和管道将排水收集进入这个三级水池。三级水池的水可供给冲厕、绿化、消防和道路清洗使用。3.2.3空压站凝结水空气压缩机在生产压缩空气时会产生很多凝结水，这是由于空气被压缩后，空气中的水蒸气就会凝结出来。如果是无油压缩机，这部分水的水质相对较好，水温较低，其水量也较想象的多，适合回收利用。可将这部分水收集，用管道引入前面 的 二 级 水 池。西 安 地 区 室 外 年 平 均 温 度13.3、年平均相对湿度 69.5%时的干态含湿量9.02 g/kg，压缩空气按常压露点-10 的干态含湿量 1.6 g/kg4，干态含湿量差 7.42 g/kg，按照估算 气 量 500 m3/min 可 计 算 出 空 压 站 凝 结 水 量6.41 m3/d，年凝结水量达 2 308 m3。3.2.4锅炉房冷却水锅炉房冷却水一般是指冷却锅炉给水泵的水。这部分冷却水量较小，一般为一次性冷却，不进行循环冷却。由于是一次性冷却，水的硬度很小，温度也不高，可将其直接回收汇入空调回水管网，与空调回水一起流入前面的二级水池。3.2.5蒸纱机冷却水和浆纱机冷却水蒸纱机、浆纱机冷却水的回收方法与锅炉房冷却水相同。3.3水的三级重复使用流程根据纺织厂各类用水的水质、水温和水量差别，结合纺织厂供水管网特点，确定了三级使用流程。一级用水设备和设施有空调、锅炉房、蒸纱机冷却水、浆纱调浆和洗涤用水。一级用水设备使用自来水，它们使用过的水绝大部分可以回收，被回收至二级水池，供二级用水设备使用。二级用水设备和设施主要是空压机冷却塔，它们使用二级水池供给的水。冷却塔的排水被收集流入三级水池。冷却塔用水量小于二级水的供给量，因此有一部分二级水通过溢水口直接流入三级水池。三级用水设备和设施有卫生间冲厕、绿化、浆纱机冷却、路面清洁和消防，它们使用三级水池供给的水。三级水池的供出水量大于回收水量时，则由自来水补充；反之，多余的水就会通过溢水口溢入下水管道。水三次重复使用流程一见图 2。图 2 中空调日排水量取 200 m3，这是一个比较理想的排水量，一般不容易达到。根据图 2，水回收循环利用中的流量匹配见表 2。由表 2 可知，日节水量可达249 m3，年节约自来水约 9.0 万 m3，节水效果较明显。水三次重复使用流程二见图 3。流程二中空调日排水量取 600 m3，这是一般排量水平，正常控制空调飘洒和溢排水量，这个流量是可以做到的。在这个排量下，纺织厂日用水量在 1 398 m3，年用水量应在 50万 m3左右，采用三级用水系统后用水量应在27万m3左右。年节约自来水约23万m3，节水效果较流程一更为显著。详见表 3。表 1各种用水设备和设施用水回收一览表序号12345待回收水空调排水冷却塔排水空压站凝结水锅炉房冷却水蒸纱机冷却水水量很大较大水量小水量很小水量很小水质较洁净，硬度稍大较洁净，硬度较大较洁净，硬度小较洁净，硬度小较洁净，硬度小回收方式收集-沉淀-过滤收集-沉淀收集收集收集回收用途冷却、绿化冷却、绿化冷却、绿化冷却、绿化冷却、绿化回收成本较小较小很小很小很小】【55第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technology图 2水三次重复使用流程一表 2流程一中的流量匹配 单位：m3用水类别空调排水空调蒸发空压排水空压蒸发浆纱调浆浆纱冷却浆纱清洗锅炉给水锅炉冷却水锅炉排污蒸纱机冷却水卫生间盥洗卫生间冲厕绿化用水路面清洁、消防洗浴其他额定日用量20020045902518525232757515612100一级日用量200200002505252327500012100一级日回收量2000000000202000000二级日用量0045900000000000000二级日回收量004500000000000000三级日用量0000018000000751560图 3水三次重复使用流程二】【56第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technology3.4多级供水系统流量匹配原则多级供水流程中的水流量匹配原则：一是根据用量决定回收水量；二是根据成本决定回收方式。如果三级水池的回收量不足，不能满足三级水用设备的需求，则浆纱冷却水可直接使用自来水，并将该冷却水回收，供下一级使用；如果三级水池的回收水量大于用量，三级用水设备使用后剩余较多，则蒸纱机也可使用三级水池的水（三级水）冷却。实际生产中空调回收水量剩余特别多，造成三级水池的回收水量剩余特别多，应将空调供水改为使用二级水池供水（二级水），采用流程二的三级用水系统。3.5多级用水系统节水效益以上分析均是以不开启制冷系统为前提。如果制冷系统运行，需比较空调回水与自来水温度，决定是否将空调回水引入二级水池。从以上数据看，使用多级用水系统后，纺织厂用水量大幅降低，节水效果十分显著。目前已经实施三级用水系统改造的企业，棉纱用水单耗和棉布用水单耗分别达到 17.6 m3/t和 0.24 m3/hm，远小于陕西省纺织行业先进标准值。4 结语水是工业生产不可或缺的要素，节水是我们永恒的努力方向。纺织厂用水量大，大部分用水设备对水质要求不高，因此，建立多级用水系统既有必要，也完全可行。通过建立多级用水系统，能够达到显著节水效果。参考文献：1中国市政工程西南设计院.给排水设计手册 M.北京：中国建筑工业出版社，1986：111-118.2秦 景.纺 织 行 业 用 水 现 状 及 重 点 节 水 技 术 分 析C 中国水利学会 2018 学术年会论文集第一分册.北京：中国水利水电出版社，2018：66-72.3董廷尉.新疆纺织行业发展趋势分析及节水减污对策 J.水资源管理，2019（5）：16-18，47.4陆耀庆.供暖通风设计手册 M.北京：中国建筑工业出版社，1987：98-100.表 3流程二中的流量匹配 单位：m3用水类别空调排水空调蒸发空压排水空压蒸发浆纱调浆浆纱冷却浆纱清洗锅炉给水锅炉冷却水锅炉排污蒸纱机冷却水卫生间盥洗卫生间冲厕绿化用水路面清洁、消防洗浴其他二级水池补水额定日用量600200459025185252327575156122000一级日用量00002505252327500012200400一级日回收量000000002020000000二级日用量600200459000000000000000二级日回收量600045000000000000000三级日用量000001800000075156000】【57