煤化工行業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；節水潛力；循環冷卻

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。而煤化工行業具有工藝復雜，工藝流程長，產品類型多，用水環節多，用、耗、排量大等特點，屬于高耗水，高污染行業，水資源問題尤為突出。因此煤化工行業水資源論證正是落實“量水而行”“以水定產”發展思路的重要措施。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、用水系統合理性分析

1.1 循環冷卻水系統

1.1.1 循環冷卻水系統蒸發風吹損失率。本項目第一、第二和第三循環水站均采用帶機力通風冷卻塔的開式循環冷卻水系統。其全年平均蒸發損失率為1.25%，與同類工程相比，論證認為全年平均蒸發損失率設計合理。夏、冬季冷卻塔風吹損失率為0.05%，優于《工業循環水冷卻設計規范》（GB/T50102-2003）中規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 閉式循環冷卻水。目前業內尚沒有循環冷卻水系統全面采用聯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展來看，采用閉式循環水系統+輔助噴淋冷卻方式是值得提倡的，并且也是發展趨勢。經與設計方溝通探討，此種冷卻設備的噴淋系統的各參數為設備方提供的數據包，并且蒸發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量。由此可見本項目閉式循環水系統節水效果明顯，從節水的角度本論證認為合理。

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

1.3 蒸發結晶裝置。本項目蒸發結晶裝置通過“三效蒸發濃縮+兩效強制循環分段結晶”后產生母液、工業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內職工人均生活用水定額為178L/（人·d），不符合《關于印發新疆維吾爾自治區工業和生活用水定額的通知》（新政辦法[2007]105號）中規定的北疆天山北坡地區有上、下水設施、有淋浴設備的城鎮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，并本著節水的原則，綠化用水使用中水處理后的回用水。

根據廠區占地規模、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，用水環節繁多，用水參數設計較為先進，參考《石油化工企業給水排水系統設計規劃》（SH3015-2003）和《室外給水設計規范》（GB50013-2006），本次論證建議未預見水量取10%左右。

2、節水潛力及節水措施

2.1 循環水系統。經與可研單位溝通認為，第三循環站供空分裝置的循環冷卻系統尚有一定的節水潛力。空冷系統及其它系統使用的循環冷卻水，在充分保障循環量的情況下，對循環水進水溫度要求并不苛刻，可以使用閉式循環冷卻方式。經過與可研單位、設備廠家的討論交流，調整為“閉式循環+濕式噴淋”方式。與開式循環相比，夏季達到節水約40%左右，冬季達到節水約70%左右，全年可以達到節水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 蒸發結晶裝置耗水量。可研設計僅考慮析出工業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，即廠區生活用水量調整為5.5m3/h。

2.6 綠化用水。根據《關于印發新疆維吾爾自治區工業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合理性分析是水資源論證供水保障分析等后續章節的重要技術依據，也對優化和調整煤化工行業產業布局具有重要意義。

參考文獻：

[1]劉暢，毛戰坡，王世巖，王亮.煤化工行業規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