1、玻璃钢(FRP)管成本高,安装不易,结构不密实,据有关使用厂家介绍有卤水渗透现象,这三种材料首先应该被子排除。下面对铸铁管、FRP/PVC、PVCU三种管材进行比较(表1)。管材性能比较表铸铁管RFP/PVC复合管PVCU管(硬聚氯乙烯)耐 腐 性差强承压强度适中高走向选择性小大表面强度重 量重轻安装维修难易一次投资11.061.12摩擦阻力较大合理使用年限1520 30上表可以看出,FRP/PVC复合管和PVCU管具有明显优势,虽然一次性投资略大,但使用寿命长,线路选择性大,可穿越农田直线敷设,管线总长度可以减少。 考虑到伸缩补偿,及安装工程量巨大,以选用PVCU管材,采用橡胶密封圈承插接口
2、(R-R接口)方式为好。3、管线方案 目前运行的管道,在设计中,一、二管段强调短距离选线(图1)而忽略了地形的起伏。从管道纵断面线及总水头线判断,有近8Km管道居于自然总水头线之上。所以通过一泵房水泵加压提高水头,仍不易达到输卤要求,后又增设二泵房再次提高水头,才得以将卤水送至三泵房(图2)。位置水头没有被利用,而耗能增加成本。 管道起伏过多,凸起部分管内易形成负压区,甚至隔断管内卤水柱,卤水中高达23%的溶解气逸出并聚积,形成气囊,减少过流断面面积,造成气堵,降低输卤效率,影响制盐生产,增加输卤成本。曾经试图利用排气阀排气,但由于卤水腐蚀,导致排气阀失灵,而不能达到目的,并造成污染。 三、四
3、管段沿公路敷设,由于城镇的不断扩建,公路两旁民房的大量建筑,管道大部分被埋压在房屋下面,无法实施检修。 此外,管线敷设于地形高的地方,泄卤时扩散面积大,赔偿费用要增加几倍乃至数十倍。 因此,确定以下选线原则: 遵循国家现行土地使用、森林保护、环境保护等有关法规。尽可能将管线布置在地势较低的位置,一旦泄卤能够尽可能减少污染面积。 尽可能缩短管线长度,节省建设投资和运行费用。 尽可能避开丘陵山冈,使管线居于总水头线以下2,充分利用重力流节省运行费用,减少起伏,避免气堵,有利于均衡运行。 避开城镇,以免城镇扩建埋压管线。 笔者用1:10000地形图室内作业,后经实地踏勘,选线结果如图1、图2,管线从
4、桂竹园出发,经分水岭沿盐井水库东北边沿,翻越洈水干渠,沿同心峪西岸,再经棉种场到雷公塔西北穿过雷公塔河,直线进入涔南乡,穿越涔水到三泵房。然后从三泵房直插东田堰,经优周,新渡穿越澹水,至五泵房。这一方案起伏小,总长度比现有管道缩短了3Km,充分利用了PVCU管材质轻,检修方便的特点。管线从桂竹园至雷公塔段,靠近公路,雷公塔、曾家河至五泵房,为直线段,穿越澧阳平原,平原中也有密集的公路网,运输通行仍然十分便利。 选线避开了盐井镇、雷公塔镇、曾家河、澧县城、向阳桥等城镇。4、运行分析 选线方案是否合理,在技术上是否可行,经济上是否最省,必须进行理论分析。4.1.水力计算 输送卤水为压力管道运行,且
5、管径在300mm以上,一般经济流速1m/s左右3。我矿最高日输卤量为7200 m3,即流量为0.0833 m3/s,选取D355的管道较合适,其内径d=325.4 mm。卤水20时动力粘性系数=1.79810-2 Pas,重度=11760N/ m3,代入v d Re = (1) 计算出雷诺数Re=2125342320,证明输卤过程中卤水属于紊流状态1。 根据尼古拉池公式1: 1 2.51 = -2lg (2) Re计算出沿程阻力系数=0.016,在一定范围都可取该值。对不同管径不同流量进行分析。 表 1 流速计算表管径(mm)内径面积(m2)流速(m/s)6000m3/d6400m3/d680
6、0m3/d7200m3/d355325.40.083160.8350.8900.9461.002315285.00.063791.0891.1611.2341.306 根据巴西一魏斯巴赫公式:L v 2 h f = (3)d 2 g h f =J L (4)v 2有: J=- (5)2 d g水力坡度J计算结果如下(表3):表 2 水力坡度计算结果水力坡度J1031.751.992.252.513.393.864.364.89同时根据PVCU管材的糙率n=0.009,运用谢才公式计算与上述结果相近,取(表3)结果进行下一步沿程阻力运算(表4)。表 3 沿程阻力计算结果管段长度沿程阻力损失(m)
7、A段18.9km3338434864738292B段15.4km2731353952606775C段2.74km55.456.26.99.310.61213.4 根据各泵站参数(表5)计算扬程(表6):表 4 计算点参数表 泵站管长(km)高程(m)高差(m)位置水头(m)一泵站18.999.0-59.1771三泵站15.437.53-3.734.5五泵站2.7433.8039.16-47制盐卤池72.96由计算结果(表6)看出,若选用D355管道,一泵房可用重力流输卤还有23-38m富余水头,三泵房只需加压0.23-0.35MPa,五泵房只需要加压0.52-0.54Mpa就能完成输卤。而选用
8、D315管道,扬程将高出许多,运行费用也将很高,下文还将述及。表 5 泵站所需扬程计算结果位头(m)管径(mm)所需扬程(m)-38-33-28-23-7211212356635353.5545859 根据计算结果可以作出总水头线和测压管水头线(图2)。从测压管水头就可以看出各处管线在运行时的内压情况,是选择管道压力等级的主要依据。对一至三泵房(A段)管道,运行时由于形成重力流,管道压力小,而末端关闭时,静压可达0.7 1MPa,压力等级应以此为据。三至五泵房(B段)若选D315管道,需提高压力等级至1.25MPa,造价也不会低. 因此,笔者主张最后选取用D355管道。4.2.系统改造从上述计
9、算结果来看,整个管路系统选线是十分合理的,泵站设置可利用现有一、三、五泵房也较合理,取消了二、四泵房,一泵房可以利用重力流输卤。但是一泵房还有23-38m富余水头未能充分利用,对系统还可以适当的改造(图3)。如图,在一、三泵房增设直通管路,三、五泵房主管上各设置一个密闭罐,与吸水管连接,既可以充分利用上游泵房的剩余水头减少输卤能耗。在需卤量不大的情况下,可采用纯重力流输卤。或者利用一泵房加压机械输卤(三泵房停机),直通送往五泵房。三、五泵房也可串联运行。密闭罐还可以起到减少水击破坏的作用,增加管段延长后的运行安全性。4.3.经济效益现有的输卤管道一管段全部,二管段部分用双管并联运行,且一、二、
10、三、四泵房全部更新为IH化工泵。1996年二、三泵房已更新为IH化工泵。为准确比较日后的单管运行效果,选取单管运行时参数列表(表7)。 系统改造后,仅需一、三、五三个泵站,据 Q H N = (kW) (6) 1000进行功率计算,结果如表8:表 6 改造前各泵站运行实际功率1996年功率(kW)2001年备注6880表中所列为单管运行时6000m3/d的实际功率。2001年1管段向桂竹园延长1000米。473474458390合计352330预计改造后各泵站运行功率表8功 率(kw)8110112114488919599100*=11760N/m3,=50% 改造后输卤总功率仅126-163
11、 kW,比现在的功率可以减少60%,全年节电1.56106 kWh,电费54.8万元。 减少泵站两座,年节省人员工资10万元,设备及检修费5万元,两座泵站附近赔偿费1万元。 输卤系统年节省开支70.8万元,该管道使用寿命为30年,即可节省开支2100万元,相当于整条管道的造价。 但是,如果选用D315P1.25的管道,三、五泵站设备要更换,选型也将十分困难。5.结束语综上所述,选用D355P1.0的PVC-U管道,选择起伏小,线路短,居于总水头线下的敷设方案,投资与运行都比较合理。本方案是一种理想运行状态的理论计算,实际敷设的管道,仍然会有一些起伏,逸出的溶解气体仍会造成一些气囊,不可能满管输卤。因此一泵房完全实行重力流输卤可能满足不了生产要求,必须具备机械输卤条件,适时运行。上述计算结果没有考虑局部阻力损失及其他的能量消耗,可能比日后的实际运行参数小,具体设计时应留有一定余量。本方案实施后,运行的可靠性、稳定性、经济性肯定会优于目前的输卤运行系统。参考文献 1水力学 黄文鍠 人民教育出版社 1980年 2给水排水新技术 许京骐等 中国建筑工业出版社 1988年 3给水工程基本知识 同济大学水暖系给排水教研室 中国建筑工业出版社 1978年
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