循环冷却水兼作消防水的探讨

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简介： 石油化工行业多年来一直对循环冷却水能否兼作消防水的问题颇有争议，本文对循环冷却水兼作消防水的可行性、形式、工程设计要点等问题提出见解，认为如果设计、管理得当，循环冷却水应当兼作消防用水。
关键字：循环冷却水,防水,垢剂,缓蚀剂,菌灭藻剂

石油化工企业一般都设有循环冷却水系统。对于投加了阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂的循环冷却水系统而言，循环冷却水能否兼作企业的消防用水，多年来在石油化工的设计行业争论较大。争论的焦点在于强制性国家标准GB50050－95《工业循环冷却水处理设计规范》第3.2.3条规定“经过投加阻垢剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂处理后的循环冷却水不应作直流水使用”。国家石油化工行业标准SHJ16－90《石油化工企业循环水场设计规范》第4.1.10条规定“循环水经阻垢、缓蚀、杀菌灭藻处理后，除作为冷却介质外，不得他用”。正是由于以上规定，石油化工设计行业一般都不将投加了阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂的循环冷却水用作消防水。但本人认为当循环冷却水在满足一定条件的情况下是可以用作消防水的。
1 可行性分析
1.1 水质
根据国家标准GB50050－95《工业循环冷却水处理设计规范》表3.1.7的规定，当循环冷却水的水质达到表中的规定时，循环冷却水完全能满足消防用水的水质要求。
1.2 水源
规范规定循环冷却水不能作为直流水的一个目的就是要提高整个水系统的水的循环使用率，尽量减少直流水的使用率，从而节省水源，因此循环冷却水在一般情况下不应作为直流水使用，但是消防水在灭火时是必不可少的，不用循环冷却水，就得用其他水源的水，因此从总的水系统来说消防用水量是不能节约的。
1.3 药剂
规范规定循环冷却水不能作为直流水的另一个目的是节省循环冷却水系统水质稳定的药剂使用量，如将循环冷却水用作消防水，则在使用的消防水中确实带走了循环冷却水中的部分水质稳定药剂，造成了一些水质稳定药剂的消耗，但是这部分水质稳定药剂的消耗如果与将循环冷却水作为消防水后对消防水系统节省的投资比较而言就显得微不足道了。
1.4 环境保护
将循环冷却水作为消防水时，确实存在污染环境的问题，但是消防水实际上是种事故用水，真正使用的几率很小，因此对周围水体环境的影响几率也很小；同时消防水的排水还可以通过截留等措施将其送人工业企业的调节池、初期雨水池调节或预处理，以达到保护环境的要求。对于平时消防检测的排水，因其排水量很小，不会对周围水体环境产生影响。
1.5 水量、水压
石油化工企业循环冷却水系统的规模一般都较大，正常规模的小时冷却水流量从几千立方米到几万立方米，冷水泵的正常供水扬程一般为几十米，因此在很多情况下循环冷却水系统冷却水的水量、水压能满足消防用水的水量、水压之要求。
1.6 石油化工企业实际情况
石油化工企业的设计行业由于规范的原因一般不将循环冷却水用作消防水，但是为了经济上、平面将循环冷却水用作消防水。
1.7 其他行业规定
石油化工企业以外的一些行业是允许将循环冷却水用作消防水的。例如原电力部颁布的《小型火力发电厂设计规范》就明确规定消防水可以用循环冷却水。
综上所述，本人认为在某些石油化工企业，只要设计合理、使用管理得当，在满足消防用水要求的前提下，是可以将循环冷却水用作消防水的，在技术上是可行的。
2 两水综合利用的设计形式
2.1 完全满足要求形式
循环冷却水系统的冷水池有效容积能满足消防历时内消防用水的总水量之要求；循环冷却水系统所需的最大冷却水流量和最小冷却水流量的差值能满足消防水流量之要求；循环冷却水系统冷水泵的供水扬程能满足消防水压之要求。在此工况下，消防水供水设施可完全利用循环冷却水系统的供水设施（包括水池，水泵、泵房、控制系统等），只需对循环冷却水系统的给水管网按循环冷却水和消防水的双重要求设计。
2.2 水池容积、水压满足要求形式
循环冷却水系统的冷水池有效容积能满足消防历时内消防用水的总水量之要求；循环冷却水系统冷水泵的供水扬程能满足消防水压之要求；但是当循环冷却水系统规模较小、而所需的消防水流量又较大时，其循环冷却水系统所需的最大冷却水流量和最小冷却水流量的差值小于消防水流量之要求。在此工况下，可适当增加冷水泵组的台数，以满足消防水流量之要求。
2.3 水池容积、流量满足要求形式
循环冷却水系统的冷水池有效容积能满足消防历时内消防用水的总水量之要求；循环冷却水系统所需的最大冷却水流量和最小冷却水流量的差值能满足消防水流量之要求，但循环冷却水系统冷却水所需的供水扬程不能满足消防水压之要求。这时有二种情况，一种是循环冷却水和消防水所需压力的差值很小，经技术经济比较，如果不另设消防供水设施、适当提高循环冷却水系统冷水泵组的供水压力比另设消防供水设施经济，则应适当提高循环冷却水系统冷水泵组的供水压力，而不应另设消防供水设施。另一种是循环冷却水和消防水所需压力的差值较大，经技术经济比较如果两水合用是不经济的，则应另设专用的消防供水设施（包括消防水泵、消防给水管网、控制系统等），但水池、泵房部分可合用。
2.4 流量、水压满足要求形式
循环冷却水系统所需的最大冷却水流量和最小冷却水流量的差值能满足消防水流量之要求；循环冷却水系统所需的冷却水供水扬程能满足消防水压之要求。但当装置所需的消防水流量较大，消防历时较长，其消防水总水量较大，而循环冷却水系统本身所需的冷水池有效容积不能满足消防水总水量的要求时，可以另设消防水池，但该专用消防水池的有效容积不应按消防水总水量设计，而应按消防水总水量与循环冷却水冷水池的有效容积之差值设计。同时为了提高循环冷却水系统中所加药剂的水稳效果，应在专用消防水池和循环冷却水冷水池之间设置连通管，在连通管上设置控制阀，该阔平时关闭，消防时开启。
3 设计注意事项
3.1 电源负荷等级
石油化工企业消防电源负荷等级都比较高，一般为一、二级，而循环冷却水系统电源负荷等级一般为二级。设计中当二者电源负荷等级不一致时，应当以高负荷等级为设计基准。
3.2 管线布置
石油化工企业消防给水管网一般为环状，而循环冷却水系统冷水给水管网一般为技状，重要的石油化工装置循环冷却水给水管网才采用环状。设计中当循环冷却水系统冷水给水管网可以采用枝状时，如消防水采用循环冷却水测应根据环状消防给水管网的要求在某些部位适当增设管线，以达到环状管网的布置要求。
3.3 补充水流量
当消防水采用循环冷却水时，为了保证冷水池中冷水的有效容量不小于消防水总水量和水泵自灌吸水的要求，冷水池补充水管的管径应适当放大，并经水力平衡计算确定。
3.4 环境保护
当消防水采用循环冷却水且流量和总水量较大时，应考虑环境保护问题，以免对环境造成影响。采用的方法有对消防水的排水进行截流，使消防排水进人调节池、初期雨水池等设施进行调节、处理，也可以利用排水管网本身的容积进行调蓄，加长排水口的排水时间，减小排水流量，减轻对外部水体环境污染的压力，尽可能满足外部水体自净的能力。
3.5 建筑设计
消防泵房出人口布置、门窗布置、耐火等级、防火间距等多方面的要求常常比循环冷却水泵房的要求高，建筑设计时应当以要求高的规定为设计基准。
3.6 水泵吸水
石油化工企业的消防水泵吸水要求比较高，应采取自灌式吸水。循环冷却水系统的冷水泵设计一般采用自灌式，如果达不到自灌式要求，应采取适当措施，以满足自灌式要求。
3.7 其它
以上所述的消防水主要是指消火栓使用的消防水。在石油化工企业的消防设计中，如果除了主要的消火栓消防系统外，还有自动喷水灭火、雨淋灭火。泡沫灭火等系统时，应慎重考虑，一般在设计这些系统时不宜用循环冷却水作消防水，这主要是水质问题。当循环冷却水系统管理不善时，容易影响消防系统消防零件的正常使用功能，同时循环冷却水系统中加有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂，水的硬度、温度均较高，也会对泡沫灭火系统灭火剂的灭火性能有影响，因此在以上系统的设计中，一般不应将循环冷却水用作消防水。
4 结语
根据本人的工程设计以及对石油化工企业实际工况的了解，提出以上有关将循环冷却水用作消防水的设计理念，以供国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》和《石油化工企业循环水场设计规范》编制专家编制规范时参考，同时供相关的设计同仁探讨。
作者简介：施洪昌（1957－），男，江苏盐城人，高级工程师，学士，同济大学给排水专业毕业从事给排水专业设计工作。