天然氣處理廠水平衡測試方法探討

茍小靜 王堯 胡金燕

（1.西南油氣田公司質(zhì)量安全環(huán)保處；2.西南油氣田公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院）

水平衡測試是加強(qiáng)企業(yè)科學(xué)用水管理，最大限度地節(jié)約用水和合理用水的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，它涉及到用水單位管理的各個(gè)方面，同時(shí)也表現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合性和技術(shù)性。通過水平衡測試能夠全面掌握企業(yè)用水現(xiàn)狀，并可依據(jù)測定的各項(xiàng)水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，找出水量平衡關(guān)系和合理用水程度，采取相應(yīng)的措施，挖掘用水潛力，達(dá)到加強(qiáng)用水管理、提高合理用水水平的目的。天然氣處理廠是氣田開發(fā)生產(chǎn)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，工業(yè)用水量占比較大，因此，開展天然氣處理廠水平衡測試對指導(dǎo)西南油氣田公司的節(jié)水工作有著重要意義。

1 天然氣處理廠水平衡測試范圍

G B/T 12452—2008《企業(yè)水平衡測試通則》是建立在通用原則的基礎(chǔ)上對企業(yè)水平衡測試進(jìn)行了規(guī)定，但針對具體的測試對象，在實(shí)際操作中仍需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況具體分析，確定其測試范圍及計(jì)算指標(biāo)，才能指導(dǎo)測試工作順利開展、測試數(shù)據(jù)科學(xué)合理。

天然氣處理廠生產(chǎn)用水消耗的重點(diǎn)單元主要有全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)，以及循環(huán)水系統(tǒng)。其中，全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)是提供各生產(chǎn)單元、公用和輔助生產(chǎn)單元以及生活用水的管網(wǎng)系統(tǒng)；鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生工藝用蒸汽，因而需要消耗大量新鮮水，同時(shí)鍋爐系統(tǒng)與全廠蒸汽凝結(jié)水回用系統(tǒng)有著不可分割的關(guān)系，從考慮系統(tǒng)測試工作的具體實(shí)施，以及數(shù)據(jù)分析出發(fā)，應(yīng)將全廠蒸汽凝結(jié)水回用系統(tǒng)納入鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一考慮；循環(huán)水系統(tǒng)提供裝置熱量交換，以滿足工藝生產(chǎn)要求。目前，西南油氣田公司天然氣處理廠均采用半敞開式循環(huán)水系統(tǒng)，由于受蒸發(fā)損失和飛濺損失的影響，以及滿足循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行中對循環(huán)水濃縮倍數(shù)的要求，需要消耗大量新鮮水對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí)，按照G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價(jià)導(dǎo)則》要求，應(yīng)對天然氣處理廠的廢水回用率、污水達(dá)標(biāo)排放率進(jìn)行分析，因此，雖然污水處理單元新鮮水消耗量較低，但也應(yīng)納入重點(diǎn)耗水單元進(jìn)行測試。

根據(jù)以上分析，天然氣處理廠水平衡測試應(yīng)包括全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)（包括蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)部分）、循環(huán)水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，對這四個(gè)部分進(jìn)行水平衡測試和分析，即可較為全面地反映天然氣處理廠的用水現(xiàn)狀。

2 天然氣處理廠水平衡測試方法及指標(biāo)計(jì)算

水平衡測試計(jì)算指標(biāo)應(yīng)依據(jù)G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價(jià)導(dǎo)則》相關(guān)要求，結(jié)合天然氣處理廠實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行分析和選擇。

2.1 新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)

2.1.1 測試邊界、測試項(xiàng)目，以及測量參數(shù)的分析和確定

針對天然氣處理廠新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，以及考慮用水計(jì)量器具配置現(xiàn)狀，對新鮮水管網(wǎng)主要考查其主管網(wǎng)系統(tǒng)的水量漏損情況以及處理單位天然氣的新鮮水取水量。因此，新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)的測試邊界設(shè)定為從天然氣處理廠新鮮水系統(tǒng)總進(jìn)水口到各新鮮水使用單元。涉及的測量參數(shù)包括全廠新鮮水用量、各單元新鮮水用量和天然氣處理量。

2.1.2 水平衡指標(biāo)的計(jì)算分析

按照天然氣處理廠新鮮水管網(wǎng)取水和各單元用水的相互關(guān)系，全廠新鮮水用量應(yīng)等于各單元用水消耗與系統(tǒng)漏損之和。

處理廠新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)水平衡方程為

式中：VXSGW,XS為全廠新鮮水用量；VXSGW,YSi為第i 個(gè)單元新鮮水用量；VXSGW,LS為新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)綜合漏失水量。

則新鮮水管網(wǎng)綜合漏損率的計(jì)算如下：處理104m3天然氣取新鮮水量的計(jì)算如下：

式中：HCL,XS為處理104m3天然氣取新鮮水量；VCL為天然氣處理量。

2.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

2.2.1 測試邊界、測試項(xiàng)目，以及測量參數(shù)的分析和確定

目前，分公司天然氣處理廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)均采用半敞開式系統(tǒng)，從用水管理的角度出發(fā)，對該系統(tǒng)主要考查其管網(wǎng)系統(tǒng)的水量漏損情況以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)率。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)率是反應(yīng)循環(huán)水單元用水效率的指標(biāo)，循環(huán)率越高，其系統(tǒng)用水效率越高。因此，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)測試邊界設(shè)定為從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的各進(jìn)水管線入口至該系統(tǒng)出口。涉及的測量參數(shù)包括循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水補(bǔ)充水量、冷卻水循環(huán)量、消耗量和排水量。循環(huán)水系統(tǒng)的消耗量是半敞開式循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行中其循環(huán)水與空氣的熱交換過程中產(chǎn)生的蒸發(fā)和飛濺損失。

2.2.2 水平衡指標(biāo)的計(jì)算分析

根據(jù)半敞開式循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水補(bǔ)充水量、循環(huán)量、消耗量、排水量間的相互關(guān)系，進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)的新鮮水補(bǔ)水量與循環(huán)冷卻水量之和應(yīng)等于出系統(tǒng)的循環(huán)水量、消耗量、排水量以及系統(tǒng)綜合漏失水量之和。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水平衡方程為

式中：VCYJ為進(jìn)循環(huán)水裝置冷卻水循環(huán)量；VXLJ,BC為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水量；VCYC為出循環(huán)水裝置冷卻水循環(huán)量；VXLC,WP為排水量；VXLC,XH為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)消耗水量；VXLC,LS為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)綜合漏失水量。

其中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)消耗水量在沒有測試條件的情況下可參考G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》附錄A 計(jì)算取得。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)率的計(jì)算如下：

2.3 鍋爐系統(tǒng)（包括蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)）

2.3.1 測試邊界、測試項(xiàng)目，以及測量參數(shù)的分析和確定

對天然氣處理廠鍋爐系統(tǒng)而言，主要考查其管網(wǎng)系統(tǒng)的水量漏損情況，以及蒸汽凝結(jié)水的回用量。蒸汽凝結(jié)水的回用量可以反映天然氣凈化水的用水效率，回用量越高，其水利用效率越高。因此，鍋爐系統(tǒng)的測試邊界設(shè)定為從蒸汽發(fā)生及凝結(jié)水回收系統(tǒng)的各進(jìn)水管線入口至該系統(tǒng)排水管線的出口。涉及的測量參數(shù)包括冷卻水循環(huán)系統(tǒng)新鮮水補(bǔ)充水量、冷卻水循環(huán)量和排水量，還包括軟化水輸入量、冷凝水回收量、蒸汽生產(chǎn)量和排污量。

2.3.2 水平衡指標(biāo)的計(jì)算分析

根據(jù)鍋爐系統(tǒng)軟化水輸入量、冷凝水回收量、蒸汽生產(chǎn)量和排污量間的相互關(guān)系，進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的軟化水輸入量與返回系統(tǒng)的蒸汽凝水量之和應(yīng)等于系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽量、排污量以及系統(tǒng)綜合漏失水量之和。

鍋爐系統(tǒng)水平衡方程為

式中： VZNJ,LN為冷凝水回收量；VZNJ,RH為軟化水輸入量； DZNC,ZQ為蒸汽生產(chǎn)量；VZNC,WP為排污量；VZNC,LS為蒸汽發(fā)生及凝結(jié)水回收系統(tǒng)綜合漏失水量。

蒸汽冷凝水回用率計(jì)算如下：

2.4 污水處理系統(tǒng)

2.4.1 測試邊界、測試項(xiàng)目，以及測量參數(shù)的分析和確定

按照G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價(jià)導(dǎo)則》要求，應(yīng)對廢水回用率、達(dá)標(biāo)排放率進(jìn)行核查。因此，污水處理系統(tǒng)其測試邊界設(shè)定為從處理廠污水處理單元的各進(jìn)水管線入口至輸出管線的出口。涉及的測量參數(shù)包括新鮮水用量、污水輸入量、處理污水外排量、處理污水回用量和達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的排水量。

2.4.2 水平衡指標(biāo)的計(jì)算分析

根據(jù)污水單元新鮮水用量、污水輸入量、處理污水外排量和處理污水回用量間的相互關(guān)系，可以得出水平衡方程。

污水處理系統(tǒng)水平衡方程為

式中：VWCJ,XS為新鮮水用量；VWCJ,WS為污水輸入量；VWCC,WP為處理污水外排量；VWCC,HY為處理污水回用量； VWCC,DB為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的排水量；VWCC,LS為污水處理系統(tǒng)綜合漏失水量。

污水處理系統(tǒng)達(dá)標(biāo)排放率計(jì)算如下：

污水回用率計(jì)算如下：

2.5 天然氣處理廠其他水平衡指標(biāo)計(jì)算

按照G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價(jià)導(dǎo)則》要求，還應(yīng)對天然氣處理廠水重復(fù)利用率進(jìn)行計(jì)算：

3 結(jié)論和建議

1）天然氣處理廠水平衡測試范圍包括全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)（包括蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)）、循環(huán)水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，對這四部分進(jìn)行水平衡測試和分析即可較為全面地反映天然氣處理廠的用水現(xiàn)狀。

2）天然氣處理廠水平衡測試的計(jì)算指標(biāo)主要包括新鮮水管網(wǎng)綜合漏損率、處理104m3天然氣取新鮮水量、重復(fù)利用率、蒸汽冷凝水回用率、循環(huán)冷卻水單元冷卻水循環(huán)率、標(biāo)排放率和污水回用率。

3）依據(jù)G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價(jià)導(dǎo)則》要求，結(jié)合天然氣處理廠實(shí)際生產(chǎn)情況，建立天然氣處理廠水平衡測試的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以更加規(guī)范、科學(xué)地指導(dǎo)天然氣處理廠水平衡測試工作的開展。

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T12452—2008企業(yè)水平衡測試通則[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T7119—2006節(jié)水型企業(yè)評價(jià)導(dǎo)則[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.