煤化工行業(yè)水資源論證用水合理性相關問題的探討

【摘要】隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，能源需求壓力日益增加。本文以浙能準東煤制天然氣項目為例，針對用水系統(tǒng)合理性進行分析，探討相關問題的解決方法。

【關鍵詞】新型煤化工；水資源論證；用水合理性；節(jié)水潛力；循環(huán)冷卻

引言

我國煤炭資源與水資源呈逆向分布，特點是多煤的地方缺水，多水的地方缺煤。而煤化工行業(yè)具有工藝復雜，工藝流程長，產品類型多，用水環(huán)節(jié)多，用、耗、排量大等特點，屬于高耗水，高污染行業(yè)，水資源問題尤為突出。因此煤化工行業(yè)水資源論證正是落實“量水而行”“以水定產”發(fā)展思路的重要措施。本文以浙能準東20億Nm3/a煤制天然氣項目為例，重點對用水合理性進行分析，提出技術思路、核定辦法并給出完善水資源論證的建議。

1、用水系統(tǒng)合理性分析

1.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

1.1.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)蒸發(fā)風吹損失率。本項目第一、第二和第三循環(huán)水站均采用帶機力通風冷卻塔的開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。其全年平均蒸發(fā)損失率為1.25%，與同類工程相比，論證認為全年平均蒸發(fā)損失率設計合理。夏、冬季冷卻塔風吹損失率為0.05%，優(yōu)于《工業(yè)循環(huán)水冷卻設計規(guī)范》（GB/T50102-2003）中規(guī)定的有除水器機械通風冷卻塔風吹損失率為0.1%的要求，用水合理。

1.1.2 閉式循環(huán)冷卻水。目前業(yè)內尚沒有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)全面采用聯(lián)合式空冷器的建設項目，從水資源的緊缺程度以及未來煤化工項目的發(fā)展來看，采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)+輔助噴淋冷卻方式是值得提倡的，并且也是發(fā)展趨勢。經與設計方溝通探討，此種冷卻設備的噴淋系統(tǒng)的各參數為設備方提供的數據包，并且蒸發(fā)損失是考慮過溫度較低時不需噴淋設施噴水后的平均蒸發(fā)量。由此可見本項目閉式循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水效果明顯，從節(jié)水的角度本論證認為合理。

1.2 熔渣變換系統(tǒng)。根據熔渣變換的工藝，該工藝段發(fā)生的化學反應為CO+H2O=CO2+H2，說明該系統(tǒng)反應為耗水反應，但可研設計未考慮該水量的消耗。因而，熔渣變換系統(tǒng)設計不合理。

1.3 蒸發(fā)結晶裝置。本項目蒸發(fā)結晶裝置通過“三效蒸發(fā)濃縮+兩效強制循環(huán)分段結晶”后產生母液、工業(yè)級的氯化鈉和硫酸鈉和部分雜鹽。可研設計僅考慮析出工業(yè)級的氯化鈉和硫酸鈉和部分雜鹽等物料帶走的水量，未考慮母液中的水量，因而，蒸發(fā)結晶裝置消耗水量設計不合理。

1.4 生活用水。根據可研報告計算企業(yè)內職工人均生活用水定額為178L/（人·d），不符合《關于印發(fā)新疆維吾爾自治區(qū)工業(yè)和生活用水定額的通知》（新政辦法[2007]105號）中規(guī)定的北疆天山北坡地區(qū)有上、下水設施、有淋浴設備的城鎮(zhèn)居民住宅用水定額為75～100L/（人·d）的要求。因此認為可研設計生活用水不合理。

1.5 綠化用水及地坪沖洗用水參數合理性識別。本項目可研報告設計未考慮綠化用水量。因而本次論證應考慮夏季綠化用水，并本著節(jié)水的原則，綠化用水使用中水處理后的回用水。

根據廠區(qū)占地規(guī)模、設備情況，論證認為地坪沖洗用水量合理，但由于地坪沖洗水的耗水量一般占總用水量的20%，故調整可研設計其耗水量并考慮地坪沖洗用水采用處理后的中水。

1.6 未預見用水參數合理性分析。根據可研，本項目夏、冬季未預見水量分別占總用新水量的16.5%和14.0%，考慮到本項目屬于煤炭深加工項目，技術工藝相對復雜，用水環(huán)節(jié)繁多，用水參數設計較為先進，參考《石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設計規(guī)劃》（SH3015-2003）和《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006），本次論證建議未預見水量取10%左右。

2、節(jié)水潛力及節(jié)水措施

2.1 循環(huán)水系統(tǒng)。經與可研單位溝通認為，第三循環(huán)站供空分裝置的循環(huán)冷卻系統(tǒng)尚有一定的節(jié)水潛力。空冷系統(tǒng)及其它系統(tǒng)使用的循環(huán)冷卻水，在充分保障循環(huán)量的情況下，對循環(huán)水進水溫度要求并不苛刻，可以使用閉式循環(huán)冷卻方式。經過與可研單位、設備廠家的討論交流，調整為“閉式循環(huán)+濕式噴淋”方式。與開式循環(huán)相比，夏季達到節(jié)水約40%左右，冬季達到節(jié)水約70%左右，全年可以達到節(jié)水50%以上的效果。

2.2 熔渣變換水量。經與可研單位多次溝通，復核后，該工藝夏、冬季需蒸汽帶入量均全部消耗。

2.3 蒸發(fā)結晶裝置耗水量。可研設計僅考慮析出工業(yè)級的氯化鈉和硫酸鈉和部分雜鹽等物料帶走的水量，未考慮母液中的水量，經與可研設計單位多次溝通、復核后確定析出混鹽一般耗水為2m3/h，母液帶走的水量為2.5m3/h，因而，蒸發(fā)結晶裝置耗水量比可研增加2.5m3/h。

2.4 未預見水量。本項目未預見水量取10%左右較為合理。因而未預見水量由可研設計夏季269.4m3/h、冬季171.8m3/h減少為夏季140m3/h、冬季110m3/h，且全部為消耗量。

2.5 生活用水。根據上述分析，本項目的生活綜合用水定額按75～100L/（人·d）考慮，考慮到本項目人員編制1350人，即廠區(qū)生活用水量調整為5.5m3/h。

2.6 綠化用水。根據《關于印發(fā)新疆維吾爾自治區(qū)工業(yè)和生活用水定額的通知》中新疆北疆天山北坡城市綠化（微噴灌）用水定額400～500m3/畝，本次綠化用水定額取400m3/畝，則計算綠化用水為45m3/h，其使用中水處理后的回用水。

2.7 地面沖洗用水。根據可研設計，地面沖洗用水量使用為新鮮水，建議該項用水可考慮用回用水站處理后的再生水。考慮到地面沖洗用水消耗量一般占總用水量的20%左右，此次核定考慮該項消耗水量為2m3/h。

3、結語

經上述節(jié)水措施后，單位天然氣產品用水量指標由可研設計的5.5 m3/（千Nm3）降到4.87m3/（千Nm3），該指標滿足國家能源局《關于規(guī)范煤制燃料示范工作的指導意見（征求意見稿）》（2015年7月）中規(guī)定采用組合氣化方案的煤制氣示范項目應符合各單項指標按不同氣化路線產品所占比例加權平均折算后的組合指標的要求。

煤化工項目用水系統(tǒng)合理性分析是水資源論證供水保障分析等后續(xù)章節(jié)的重要技術依據，也對優(yōu)化和調整煤化工行業(yè)產業(yè)布局具有重要意義。

參考文獻：

[1]劉暢，毛戰(zhàn)坡，王世巖，王亮.煤化工行業(yè)規(guī)劃水資源論證需水量核定相關問題的探討[J].中國水利，2015（5）：30