910煉廠污水處理工程中加藥系統(tǒng)及加藥間的設計探討

煉廠污水處理工程中加藥系統(tǒng)及加藥間的設計探討孫德勝（中國石油集團工程設計有限責任公司大連分公司給排水室）摘要：本文結合具體工程實例，對石化煉廠含油污水處理工程中的加藥系統(tǒng)及加藥間的相關工程設計，主要從加藥計量泵的系統(tǒng)配置、加藥計量泵及管材的選型、加藥計量泵管路系統(tǒng)的配管、加藥管線的敷設方式及加藥間的布局設計等幾個方面進行了初步探討。關鍵詞：加藥系統(tǒng)；加藥間；配管設計；布局設計在石化煉廠的含油污水處理工程中，涉及到諸多種藥劑的投加。雖然國內目前尚無公開發(fā)行的與污水處理加藥系統(tǒng)相關的設計規(guī)范可供參考，但加藥系統(tǒng)及加藥間的設計，還是有其自身內在的規(guī)律性及共性，現以中石油廣西石化1000萬噸/年煉油工程含油污水處理場（以下簡稱廣西煉廠項目）的加藥系統(tǒng)及加藥間設計為實例，主要從加藥計量泵系統(tǒng)的典型配置加藥計量泵及管材的選型加藥計量泵管路系統(tǒng)的配管管線的敷設方式加藥間的布局設計等五個方面對加藥系統(tǒng)及加藥間的工程設計進行初步探討。加藥計量泵系統(tǒng)的典型配置圖1為加藥計量泵系統(tǒng)的典型配置，其常用附件主要有：安全閥、背壓閥、脈沖阻尼器、流量校準柱、隔膜壓力表、注射閥、沖洗接口、Y型過濾器等。隔膜壓力表、注射閥、沖洗接口、Y型過濾器等。圖1加藥計量泵系統(tǒng)典型配置對于安全閥、流量校準柱、Y型過濾器等常規(guī)附件，本文不再繁瑣介紹。以下僅側重介紹加藥計量泵系統(tǒng)中較為重要的脈沖阻尼器、背壓閥等。脈沖阻尼器：常用的脈沖阻尼器為隔膜式，即脈沖阻尼器內通過一個彈性橡膠膜片，將容器分隔為上下兩個腔體。下腔體通過被輸送液體，上腔體充有氮氣。從計量泵出來的脈動流體進入阻尼器后，由于氣體的可壓縮性，脈沖瞬間被吸收，系統(tǒng)可獲得穩(wěn)定的液流和壓力，從而緩解了管路的振動，降低了噪聲，提高了管路的安全性。同時，脈沖阻尼器應盡可能安裝在靠近泵出口的管道上，以避免管路產生震動。背壓閥：一般和脈沖阻尼器配合使用，主要是用來在泵出口管路中產生恒定背壓的。沒有脈沖阻尼器時，背壓閥將隨著每次泵沖程的進行而快速打開和關閉，有脈沖阻尼器時，背壓閥將在半開和半閉的位置上振蕩，通過脈沖阻尼器吸收泵和背壓閥之間的流量峰值。以上僅為工程中加藥計量泵的典型配置，而實際的設計過程中，可以在滿足工藝條件的前提下，''具體問題，具體分析〃，可根據不同情況進行合理的取舍。例如，如果選用的是小流量低壓力的電磁計量泵，由于泵的流量小，泵的流量校準可以通過量筒等方式測定，故在泵系統(tǒng)設計中，流量校準柱完全可以取消。加藥計量泵及管材的選型2.1加藥計量泵選型加藥計量泵的選型，主要根據被計量液體的投加量、系統(tǒng)的背壓、被計量液體的化學腐蝕性、溫度及粘度等特性進行選擇。通常污水處理工程中，小計量加藥時一般采用電磁驅動隔膜計量泵；相對而言，大計量加藥時一般采用馬達驅動機械隔膜計量泵。需要指出的是，計量泵泵體過流部分的材質，需根據相關設計手冊中化學防腐圖表來確定其與投加的化學藥品的相容性。2.2管材選型含油污水處理過程中，需投加的化學藥劑往往是強酸、強堿及FeCl3等具有強腐蝕性的氯化物等，這些藥劑對管道材質的要求往往很苛刻。如何合理、經濟地進行管材選型，是加藥系統(tǒng)設計過程中的關鍵。根據大量的工程實踐及試驗，對含油污水處理過程中常用的藥劑適用的管道材質歸納如表1進行加藥系統(tǒng)配管設計時，可以據表1進行合理地選型。管材的選型，一般應在本著'、滿足工藝要求的基礎上，盡量選用更為通用、價格更為經濟的材質〃的原則。表1加藥管線選型表序號藥劑名稱濃度(%)適用材質1氫氧化鈉UPVC、PPR、PE、20號鋼2濃硫酸396%PVDF、20號鋼、316L3磷酸<85%CPVC、PE、316L4三氯化鐵飽和溶液CPVC、PPR、PE5碳酸鈉PE、UPVC、PPR、20號鋼6聚丙烯酰胺UPVC、PPR、PE另外，相對而言，非金屬管材相對于金屬管材，對應用介質及環(huán)境的溫度要求較為苛刻。例如，UPVC的適用溫度范圍一般為一15?50°C，超出這個溫度范圍，就會加速UPVC管的老化等。故在進行管材選擇時，應查管材選型手冊或咨詢生產廠家，獲得管材的適用溫度范圍數據，然后根據上表進行合理選材。加藥計量泵管路系統(tǒng)的配管加藥計量泵管路系統(tǒng)配管方式主要有兩種：1).常規(guī)配管2).設置配管建筑墻1).常規(guī)配管常規(guī)配管，又可分為成撬配管方式和設置泵混凝土基礎配管方式兩種。二者在目前的石化污水處理加藥系統(tǒng)中均較為常見。成撬配管方式即撬裝式結構，具有裝置占地小，安裝、運輸方便等優(yōu)點，是小流量低壓力隔膜計量泵

配管的首選。但大流量高壓力的電機驅動柱塞計量泵，如果采用撬裝式結構，設計時，需要考慮克服泵的振動問題。設置泵混凝土基礎配管方式，是按石化行業(yè)傳統(tǒng)的化工泵配管思路進行設計的。這里會出現一個問題，即加藥系統(tǒng)多為非金屬小口徑管道，撓度很大。這樣，在配管時，需要設置管道支架就相對很多。這種配管方法，雖然能也夠滿足工藝及安全要求，但總體上顯得雜亂而無序。2）.設置配管建筑墻設置配管建筑墻，是在進行加藥間建筑布局設計時，即在規(guī)劃的加藥系統(tǒng)區(qū)域內，依托周圍建筑物設置一堵配管建筑墻。將計量泵采用膨脹螺栓或預埋地腳螺栓固定在墻體上，而管道，則在相應需要支承的點，采用角鋼懸臂支架支承，支架生根于墻體。廣西煉廠項目加藥間的聚合物投加泵管道系統(tǒng)即采用這種配管方式，參見圖2。如果藥劑儲存方式是采用鋼筋混凝土儲池而非儲罐，則可以省略配管建筑墻，而是以儲池的一側池壁替代配管建筑墻，參見圖4。設置配管建筑墻這種配管方式，能夠有效地利用空間，使加藥計量泵系統(tǒng)的占地面積進一步縮小，同時，管道系統(tǒng)處于同一立體平面上，操作方便，且很具有美感。不過，采用這種配管設計時，特別注意的是，墻體上加藥計量泵的安裝高度，不應超過實際工況下經計算獲得的加藥計量泵的安裝高度值。圖2加藥間聚合物投加泵管道系統(tǒng)（局部）立面圖圖3廣西煉廠項目加藥間聚合物投加泵配管安裝現場

4.4.由于加藥間外輸管線多、管徑小，為避免管線顯得雜亂無章，所以在加藥外輸管線設計時，盡量采用通常所說的''暗裝設計〃即管線集中在管溝敷設。加藥外輸管線，大多采用非金屬管，連接方式為粘結。根據以往工程實例，由于種種原因，管線的粘結處偶爾會發(fā)生泄露現象。如果管溝蓋板選用玻璃鋼柵格板（目前常規(guī)做法），則應在加藥間室內管溝內的加藥管線外套UPVC管，以防止管線發(fā)生泄露，使管線中帶壓的藥劑對操作人員造成傷害。圖2加藥間聚合物投加泵管道系統(tǒng)（局部）立面圖圖3廣西煉廠項目加藥間聚合物投加泵配管安裝現場4.4.由于加藥間外輸管線多、管徑小，為避免管線顯得雜亂無章，所以在加藥外輸管線設計時，盡量采用通4.2架空敷設為防止管線泄露造成藥劑噴濺等意外發(fā)生，架空敷設管線，應集中設置在托盒中。托盒一般用PVC板粘接而成，也有采用玻璃鋼板的。在托盒的適當位置應設置觀察口，同時托盤底保持大于0.003的坡度，最低點設置排放管及閥門。5.加藥間的布局設計加藥間藥劑儲罐（儲池）應本著'、同性狀或兩種藥劑相遇后不發(fā)生強烈反應相鄰布置〃的原則進行總體布局。同時，有嚴重腐蝕性的藥劑儲罐的周圍應設置防護圍堰，其容積應為藥劑罐最大儲液量。圍堰內應設有集液坑，同時圍堰內要做防腐處理。需要指出的是，氫氧化鈉對水泥地面有嚴重的腐蝕性，為安全起見，氫氧化鈉儲池宜設置為半地下結構，即氫氧化鈉儲池設在半地下的圍堰內，圍堰內要做防腐處理，其中圍堰的地下部分的容積不宜小于氫氧化鈉儲池的容積。另外，加藥間還應設置強制通風設施、沖洗用新鮮水管線、吹掃空氣管線，同時加藥間加藥點應設置洗眼器、加藥泵周圍設置塑料防護簾子等。圖5為廣西煉廠項目