年产40千米预应力混凝土输水管生产线设计.docx

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年产40千米预应力混凝土输水管生产线设计

年产40千米预应力混凝土输水管生产线设计

分类号密级

UDC

学位论文

年产40千米预应力混凝土输水管生产线设计作者姓名:

****

指导教师:

****教授

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本科学科类别:

****学

年产40千米预应力混凝土输水管生

学科专业名称:

产线设计

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2014年*月*日论文答辩日期:

2014年*月*日学位授予日期:

答辩委员会主席:

评阅人:

**大学

2014年*月

AThesisfortheDegreeofMasterinControlTheoryandControlEngineering

Withanannualoutputof40kilometersofprestressedconcretepipeproductionlinedesign

catalyst

by*******

Supervisor:

Professor****

***University

*2014

独创声明

本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。

论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。

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本学位论文作者和指导教师完全了解***大学有关保留、使用学位论文的规定:

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年产40千米预应力混凝土输水管生产线设计

第一章总论……………………………………………………………………………………………1

第一节项目概述…………………………………………………………………………….1

第二节项目背景…………………………………………………………………………….1

第三节项目承建单位简介…………………………………………………………..1

第四节主要技术经济指标……………………………………………………………2

第五节技术经济综合评价与结论……………………………………………….3第二章市场预测…………………………………………………………………………………….4

第一节国内外PCCE发展状况………………………………………………………4

7第二节市场预测…………………………………………………………………………….第三章建设条件及厂址……………………………………………………………………….11

第一节资源…………………………………………………………………………………11第四章工艺技术及装备………………………………………………………………………12

第一节主要生产指标………………………………………………………………….12

第二节工艺技术………………………………………………………………………….13

第三节工艺参数………………………………………………………………………….13

第四节设备选型………………………………………………………………………….18

第五节工艺布置………………………………………………………………………….19第五章环境保护………………………………………………………………………………….21

第一节建设地区现状………………………………………………………………….21

第二节主要污染源和污染物及防治措施…………………………………21

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第三节资源开发可能引起的生态变化…………………………………….21

第四节设计采用的环保标准………………………………………………………21

第五节环境影响评价………………………………………………………………….22第六章职业安全卫生………………………………………………………………………….22

第一节设计依据………………………………………………………………………….22

第二节生产过程中职业安全卫生危害因素分析…………………….22

第三节采取的主要防范措施………………………………………………………23第七章企业组织劳动定员和人员培训…………………………………………….24

第一节企业组织机构及工作制度…………………………………………….24

第二节劳动定员………………………………………………………………………….24

第三节人员培训………………………………………………………………………….24第八章投资估算与资金筹措………………………………………………………………25

第一节工程概况………………………………………………………………………….25

第二节编制依据及说明………………………………………………………………25第九章经济评价………………………………………………………………………………….26

第一节基础数据………………………………………………………………………….26

第二节财务评价…………………………………………………………………………26.

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第一章总论

第一节项目概述

年产40千米预应力钢筒混凝土管项目，立足于南水北调中线工程南阳段配套管网建设，主要生产预应力钢筒混凝土（PCCP）管道，拟选用埋置式预应力钢筒混凝土管芯生产工艺，新建年产60kmPCCP-E型（DN1400,2200）管道生产线一条。

预计建设工期为半年，生产期四年。

第二节项目背景

随着南水北调中线工程建设进度的加快，南水北调干渠沿岸城市引水问题也会尽快纳入建设日程。

做为南水北调中线渠首的南阳市，是南水北调中线工程的渠首所在地和重要水源地，被誉为中线工程的大水缸和水龙头。

南阳段干线全长185（5公里，约占河南段总长的1,4，中线总长的1,7，控制流域面积7630平方公里，约占南阳市总面积的29,。

建设工程由渠首段工程、总干渠工程、各类交叉建筑工程组成，一期工程南阳区域总投资约350亿元，是中线工程最核心、最关键的部位。

根据《南阳市受水城市供水管道设计》，仅南阳各市县受水配套支线管网用管材就达到了155.96km，其中作为首选管材的PCCP管需求量为130.5Km，投资约12亿元，市场前景广阔。

第三节项目承建单位简介

*****管道有限公司始建于1995年，是豫西南唯一的一家已取得《全国工业产品生产许可证》的专业混凝土管道生产企业，是以PCCP钢筒混凝土输水管、三阶段预应力混凝土输水管材、钢承口顶管的生产与安装为主,以钢筋混凝土排水管、铸铁管件制作与安装为辅的综合性生产安装型股份制企业。

为了更好的服务南水北调中线工程，全面覆盖豫西南混凝土管道市场，公司做为南阳市第四水厂的配套工程，于2011年6月在位于南阳市高新区的第四水厂厂区内，新建了占地80余亩的专业化多品种生产基地。

第四节主要技术经济指标

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序号项目内容单位指标备注1年产量千米/a100约17000根2原材料耗量

（1）1.5mm卷钢板T/a6000

（2）216×8mm承口环T/a1300（3）205×19mm插口环T/a1800（4）Φ5预应力钢丝T/a2800（5）P.O42.5水泥T/a38000（6）中粗砂T/a75000（7）5~20mm石子T/a78000（8）外加剂T/a260（9）锚固块套34000（10）橡胶圈根340003设备装机容量kW1600

64年耗电量Kw.h3×10

35总用水量M/d120

36压缩空气总用量M/min10

27一期用地面积m53360

28总建筑面积m30009劳动定员人8010建设项目总投资万元3100

其中:

建设投资万元2600

建设期利息万元0.00

铺底流动资金万元50011年销售收入万元1500012年利润万元300013投资回收期

税前年2.72

税后年2.5614财务内部收益率

税前%33.39

税后%25.64

第五节技术经济综合评价与结论

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一、生产所需的原料要求高品质、管材生产线采有具有国内先进水平的制管设备，能确保产品质量达到国内一流水平:

生产线自动化程度高，工厂实施现代化管理。

二、项目建在南阳市高新区四水厂院内:

水、电等供应充足，有利于项目顺利实施。

三、本项目的环保措施、职业安全卫生措施、消防措施均切实可行，项目投产后，预计各项指标都能符合有关国家标准。

四、主要经济指标

（一）、投资估算

1、项目固定资产投资为2600万元（含鸭河生产基地搬迁设备500万元）

2、流动资金500万元;

3、项目总投资3100万元。

（二）、资金筹措

1.项目固定资产投资2600万元。

全部由企业自筹解决。

2、项目流动资金500万元，全部由企业自筹解决。

五、结论

综上所述，拟建项目产品符合国家产业政策、生产工艺先进，建厂条件具备:

项目的财务内部收益率和投资回收期等指标较好，具有较好的盈利水平和抗风险能力，经济效益较好，因此本项目是可行的。

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第二章市场预测

第一节国内外PCCP发展状况

预应力钢筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe，简称PCCP）是采用薄钢板与承插口接头钢环焊成筒体，然后用立式振动法在筒体内外浇灌混凝土制成管芯（对小口径管可用卧式离心法在筒体内成型管芯），经养护后在管芯的外表面上缠绕环向预应力钢丝，使管壁混凝土建立环向预应力，最后在缠丝管芯的外表面喷制砂浆保护层而制成的一种新型复合管。

PCCP不仅接口密封性能好、管体强度和刚度好，而且具有高抗渗透性。

它兼有钢管和预应力混凝土管的优点和性能，成本比钢管低，使用寿命比钢管长一倍以上，设计使用寿命为50年以上。

美国给水协会耐腐蚀委员会的研究认为，PCCP可以用100年。

PCCP能满足城市引水工程、供水工程、大型火力发电厂和核电站的循环水管道工程、大型排水、排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径、长距离的输水管道工程。

这种管材已有60多年的发展史。

1、国外生产使用PCCP情况

迄今为止美国是当今世界各国中生产使用PCCP最多的国家。

在美国已使用PCCP管材28000km，其中最大管径达7600mm。

除美国外，目前PCCP已经在美洲、欧洲、非洲及亚洲的10多个国家和地区（包括我国台湾省）得到广泛使用。

近年来，使用PCCP最多的国家是位于非洲的利比亚。

1983年11月，美国普莱斯公司与韩国东亚国际财团共同承建了被誉为世界土木工程史上第八大奇迹的利比亚“大人工河”工程。

普莱斯公司主要提供制管工艺技术、制管设备和铺设技术，培训120名工程师和100名技术工人。

该工程建设了两个大型制管厂，有5条生产PCCP的生产线，每条生产线日生产能力达44根口径DN4000mm、长度为7500mm的管材。

“大人工河”第一期工程总投资30.3亿美元，管线全长1872km，80%的口径DN4000mm管材，其余是口径DN2800mm、DN2000mm、DN1600mm管材，工作压力为0.6MPa~1.8MPa，1984年建厂，1991年建成通水。

第二期工程，投资50亿美元，管线长1731km，工作压力为2.0MPa，有3.5km管线，工作压力为2.6MPa，与一期工程不同之外，管材接口密封圈用双胶圈，工程于1991年开始动工，1996年9月1日建成通水。

目前正在进行第三期工程建设。

2、我国研制、生产PCCP情况

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我国开发研制、生产PCCP起步较晚，20世纪80年代末开始研制。

尽管我国生产PCCP的历史有18-19年，但呈快速发展势头，到2008年底已有近50个企业建成了PCCP生产线，已累计生产口径DN600~DN4000的PCCP管1800km。

由于预应力钢筒混凝土管（PCCP）不仅具有接口密封性能好、管体强度高和刚性好，而且具有高抗渗透性，它是兼有钢管和预应力混凝土管优点的新型管材。

成本比钢管低，使用寿命比钢管长一倍以上，设计寿命为50年以上，美国给水协会耐磨腐蚀委员会的研究认为可用100年。

PCCP能满足城市引水工程、大型供水工程、大型火力发电厂、核电站循环水管道工程和大型排水、排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径长距离的输水管道工程。

近几年来，国家为了推广PCCP的使用，相继出台了各项政策。

《中国节水技术政策大纲》第4.4.2条明确规定:

“推广应用新型管材。

大口径管材（DN,1200mm）优先考虑预应力钢筒混凝土管:

中等口径管材（DN300~DN1200mm）优先采用塑料管和球墨铸铁管，逐步淘汰灰口铸铁管:

小口径管材（DN,300mm），优先采用塑料管，逐步淘汰镀锌铁管”。

在中国水泥行业协会发布的《中国水泥制品工业技术进步指南（2001~2010年）》中指出，水泥制品行业要以市场为导向，不断研发新产品重点发展“高、新、特”的水泥制品。

如:

高工压、大口径管道用预应力混凝土钢筒管以及钢板混凝土复合管件等。

2006年11月8日，中国名牌战略推进委员会发布2006年第8号公告，PCCP产品被列入《中国名牌产品“十一五”重点培育指导目录》。

采用PCCP输水技术已成为水利及建设部门的共识。

近几年，我国预应力钢筒混凝土管（PCCP）的产量增长较快，据不完全统计，全行业2008年生产DN600~DN4000的PCCP管材1800多千米，与2006年生产718千米相比，增长了150.7%，国家、省市100多个重点输水工程中使用，受到设计部门、使用部门的青睐和认同，标志着我国生产、使用PCCP已进入一个高速发展的新阶段。

3、我国PCCP使用情况

由于PCCP具有的独特的优良性能和优点，深受生产企业和使用部门、设计部门的青睐，在我国城乡建设、工矿企业建设、农田水利建设的输水管道工程中得到广泛使用，取得了显著的社会效益和经济效益。

如下:

（1）山西省万家寨引黄工程，是目前我国在建的三峡和小浪底之后的第三大水利工程，该工程联接段全长138.6km，设计采用DN3000PCCP，

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工作压力为0.6MPa~1.0MPa，覆土为2m、4m、6m和8m，水平弯头、垂直弯头、立体弯头多达190多个。

此项工程一期于2002年10月18日建成通水，至今运行良好。

（2）新疆引额济乌一期工程，该工程位于新疆准葛尔盆地古尔班通古斯特沙漠边缘，气侯和施工条件极为恶劣，是我国综合难度系数最高的PCCP工程，它的倒虹吸段采用DN2800PCCP双排平行铺设，单线长度7250.03m，工作压力为1.6MPa，管顶覆土深度4m，2006年竣工验收，运行情况良好。

（3）和田皮墨垦区引水灌溉工程，该工程采用口径

DN1200~DN2400PCCP，铺设管线全长35km，工作压力1.0MPa，覆土深度6m。

该工程用于2004年建成通水，运行良好。

（4）哈尔滨磨盘山供水工程，是由亚洲开发银行提供贷款进行建设的国家重点工程，该工程是给哈尔滨市供水为主，兼有下游防洪、农田灌溉等综合的大型水利枢纽工程。

分两期建设，一期工程铺设一条176.22km输水管道，其中PCCP管线长度135km，管道口径DN220，工作压力为1.0MPa，覆土深度为2m~6m，该工程于2006年建成验收。

（5）成都市府南河综合整治中水回工程，该工程是成都市跨世纪的城市综合整治工程，一号重点总工程，管线采用DN1800PCCP铺设，管线长度13km，工作压力为0.6MPa，管顶覆土深度为2m，运行至今良好;成都市自来水五期BOT项目配套工程及三环路给水网工程，该工程采用DN2400和DN2200PCCP铺设管道20多km，工作压力为0.6MPa，是目前成都市自来水工程中使用的最大口径管道:

成都市三环路给水管网工程，该工程采用DN1800PCCP铺设管道15km，工作压力0.6MPa，2003年投入使用至今运行状况良好。

（6）无锡贡湖水厂管线中先后制造了DN2000、DN2200、DN1800，铺设管道24.7km，通水使用至今情况良好。

（7）苏洲工业园区清源水业，从1996年~2006年已使用DN1400~DN2200PCCP铺设管道30.126km，工作压力为0.2MPa~0.8MPa，通水使用至今情况良好。

（8）呼和浩特万联兄弟管道有限公司于2003年完成了呼和浩特引黄工程，该工程采用了DN2000PCCP，铺设长度43公里，工作压力1.0MPa。

（9）深圳城市输水工程采用了DN3000PCCP，铺设长度10公里，工作压力0.6MPa，通水使用至今情况良好。

随着PCCP的大力推广，PCCP在一些国家重点、特大型工程中被受青

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睐，其中举世瞩目的南水北调中线京石段管道总供水工程，北京段全长越80km，惠南庄——大宁段管道输水总长56.359km使用PCCP铺设，52.375km为DN4000的PCCP，2.280km为DN4000PCCP隧洞内穿管;1.7034km为DN4000及DN3600钢制配件，采用双排铺设DN4000管线总长112km，工作压力为0.8MPa，覆土深度为3m~10.5m，至2008年4月，该工程已全部施工安装完毕，至今运行情况良好。

这些使用PCCP铺设管道的成功典型事例，充分证明了在铺设高工压、大口径管道时，选用PCCP是经济合理的，是最佳的选择，完全符合国家发改委、水利部、建设部第七部委联合下发的《中国节水技术政策大纲》所规定的大口径管材（DN,1200）优先考虑预应力钢筒混凝土管的规定要求。

第二节市场预测

一、行业的一般分析

我国水利“十一五”规划中指出，要把解决好干旱缺水和水污染防治问题摆在更加突出的位置，增强防灾减灾能力，强化水资源的节约与保护，提高防洪、供水和生态安全保障程度，以水资源和水利工程的可持续利用，促进经济社会又好又快发展。

这为我国PCCP带来新的市场商机。

我国现有大中小城市600多个，其中近2/3的城市存在着不同程度的缺水问题，年缺水量大约在60亿m3。

为了解决这个问题，国家将在“十一五”期间兴建一批大型重点输水工程，需要大量铺设管道。

另外，保护水资源和防治水污染的工程，也都为PCCP产业的发展带来新的契机。

为了切实解决环境的突出问题，正在加强城市基础设施的建设，截流污染就要修建污水处理厂，面对这样的市场需求，PCCP及其他混凝土排水管都将面临新的发展机遇。

综上所述，为解决我国水资源的短缺与安全供给问题，大力发展管道输水系统是我国水资源开发利用总体规划最重要的环节之一，也是城市、工业化发展的内在要求，这给PCCP生产企业带来极大的发展机遇，输水管道市场的快速发展已是必然趋势。

二、PCCP市场容量

（1）解决目前水资源的短缺及老管网更新所需PCCP

根据中国工程院重大咨询项目——《中国水资源现状评价和供需发展趋势分析》和《中国城市水资源可持续开发利用》报告，全国666个城市

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中，有400多个城市供水不足，城市人口和城市规模的不断增加，城市供水不足矛盾日益突出，到2010年我国城市人口将增至5.5亿，人均用水量为173m3/年，总缺水量约为460亿m3;目前农业用水的供需缺口约为600亿m3，仅这两项合计就已经达到1,060亿m3;加之目前的输水管网严重老化，每年需要更新大量的管道，以配合城市原有输（排）水管网的改造工程。

经保守计算，今后10年共需新增26285公里标准管，平均每年新增标准管约2628公里，如按40%取用PCCP标准管测算，其市场需求如下表:

每年新增每年新增

序所需标准PCCP标准用途分类标号管管

准管（km）（km）1解决中国缺水的跨地区、9,568957382.8

跨流域输水工程中总干

管、分支干管

2解决城市增容和工业发展8,450845338

增加的管道工程

3解决农业缺水，降低农业1,35413554

用水量的节能喷灌工程

4城市原有输（排）水管网6,913691276.4

的改造工程与更新工程

合26,2852,6281051.2计

（2）城市第二水源建设，将使全国输水主干线市场需求非常巨大

建设部在《城市供水2010年技术进步发展规划2020年远景目标》中明确提出:

“城市供水安全已经成为现代化城市安全和防灾体系的重要组成部分，有条件的城市应当建设备用水源，城市供水水源原则上不应少于两个”，而且前我国所有城市中，仅哈尔滨市因松花江污染事件，已基本完成第二水源一期建设，随着我国经济的发展，以及对城市水安全的日益重视，城市第二水源的建设将迅速发展。

目前已计划或开始启动第二水源建设的城市有:

哈尔滨、无锡、苏州、东莞、深圳、上海、沈阳、佛山、广州等城市。

城市第二水源的建设，要求重新选择取水口、重新铺设主干线管道线路，主干线管道的市场规模将较原城市主干线增加一倍以上，此市场容量十分巨大。

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（3）城市环保对PCCP的需求

PCCP接口密封性好，能够承受较大的压力，运用在城市排污主干网上，可以大大减少二次污染。

随着我国各地的经济实力增强和国家环保政策的趋紧，将对PCCP带来巨大的商机。

三、河南省的水资源状况

河南省属于干旱、半干旱地区，水资源不驻缺乏，而且还存在地区之间分布与年内分配不均以及年际变化较大的特点。

水资源总量为414亿立方米，其中地表水资源量313亿立方米，浅层地下水资源量204.7亿立方米，扣除二者的重复计算量104亿立方米，水资源模数为24.8万立方米/年?

平方公里。

全省水资源总量在全国居第19位。

人均水量和亩均水量只相当全国的1/5和1/6。

而且时空分布不均，地表径流年际年内变化大;丰水年1964年径流量718.2亿m3是枯水年1978年99.4亿m3的7.2倍;年内汛期最大4个月的径流量占全年的60%~80%;春季（3~5月）径流量只占全年的15%~20%，而灌溉需水量约全年的35%~45%。

这种情况给河南省国民经济发展、工农业生产造成很大困难。

河南省是农业大省，近10年来，全省年平均总用水量是227.18亿m3，其中农业（含林果灌溉、鱼塘补水等）用水161.79亿m3，占总用水量的7