煤間接液化項目用水合理性分析指標評價體系構建與案例示范

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001)

煤間接液化項目，目前沒有明確的能耗計算標準，國內也無同類已成項目。本文以陜西未來榆林煤間接液化一期后續項目為例，構建用水合理性分析指標評價體系，進行項目用水合理性分析，對此類項目水資源論證具有一定參考價值，同時可為落實最嚴格水資源管理制度提供依據。

1 概 述

1.1 項目背景

陜西未來榆林煤間接液化一期后續項目400萬t/a煤間接液化項目建設是按照陜西省委省政府“大區域謀劃、大產業構建、大集團引領、大項目推進”的戰略要求，符合國家和陜西省榆林市“十三五”規劃、陜北能源重化工基地及榆橫煤化工基地的整體規劃、國家“穩步發展石油替代產品”、西部大開發以及可持續發展的要求。項目建成后將充分發揮榆林當地豐富的煤資源綜合優勢，實現資源高效開發和就地轉化，進一步推動陜北能源化工基地建設。

1.2 項目概況

陜西未來榆林煤間接液化一期后續項目位于榆林市西側的榆陽區芹河鄉境內，榆橫煤化學工業區的北區，項目總規劃用地面積700hm2。項目將煤通過氣化轉化為潔凈的能源產品和優質化學品，即汽油、柴油、潤滑油基礎油、聚乙烯、聚丙烯等28種主要產品。

項目建設規模為油品及化學品400萬t/a(公稱)，其中高溫法為200萬t/a，低溫法為200萬t/a。由3個大的工藝步驟組成：煤制合成氣(包括空分)，合成氣經費托合成轉化成液體(油)，煤基油經加氫改質、蒸汽裂解等后續加工成油品和化學品。本著按世界先進水平進行管理和操作的原則，總定員為3000人。

2 用水合理性分析

2.1 給水系統

項目給水系統主要包括原水給水處理系統、生活給水系統、循環水補水系統、穩高壓消防水給水及泡沫系統、回用水給水系統。

2.1.1 原水給水處理系統

生產、生活用水水源經處理達標后供水至廠區圍墻外1m處。生活水質需符合《生活飲用水水源水質標準》(CJ 3020—93)要求，生產水質執行《石油化工給水排水水質標準》(SH 3099—2000)要求，項目廠區內不需設置給水處理系統，只設加壓泵房即可。

2.1.2 加壓泵房及水池

項目設置4處給水及消防泵站，每處設置加壓泵房1座及生產消防水池1座。在加壓泵房內設置生產水加壓系統、穩高壓消防水系統。

2.1.3 生活給水系統

在煤化工區加壓泵房內設置生活水加壓系統。項目設置生活變頻供水設備1套，供水能力為30L/s，供水壓力為0.5MPa，配置3臺水泵，2用1備。

2.1.4 循環水補水系統

項目循環水主要采用回用水作為補充水，不足部分用新鮮水補充。

2.1.5 化學水站

項目建一座化學水站，為供熱鍋爐房、工藝裝置供應合格的脫鹽水，并集中處理工藝裝置回收的冷凝液。化學水站包括脫鹽水、凝結水、透平凝液處理系統。

2.1.6 穩高壓消防水給水及泡沫系統

項目消防用水設計，火災按2處考慮，采用以水和泡沫消防為主、其他消防為輔的消防方案，項目分片區共設4個穩高壓消防給水系統，每個消防加壓系統保護半徑不大于1200m，保護面積不大于200hm2。

2.1.7 回用水給水系統

回用水處理站的來水主要由污水處理出水和清凈廢水組成。廢水的主要污染物為TDS。生產清凈下水主要來自循環水排污及脫鹽水站排出的濃鹽水。中水主要回用于循環水站補水。

項目新鮮水量總計為4645m3/h，其中生活用水新鮮水量為30m3/h，生產用水新鮮水量為4615m3/h。水量平衡表(年平均)見表1。根據水量平衡，生產、生活污水全部收集處理回用，項目實現污水不外排是可行的。

表1 水量平衡表(年平均) 單位：m3/h

2.2 用水合理性分析指標評價體系構建

按照《建設項目水資源論證導則》(GB/T 35580—2017)、《節水型企業評價導則》(GB/T 7119—2018)、《工業循環水冷卻設計規范》(GB/T 50102—2014)、《企業水平衡測試通則》(GB/T 12452—2008)相關規定，本次生活用水系統評價選取職工人均生活日新水量指標，生產用水系統評價選取水重復利用率、間接冷卻水循環率、冷卻塔蒸發損失率、冷卻塔風吹損失率、循環水濃縮倍率、新水利用系數和單位產品耗水量、污水處理及回用系統評價共計9項指標，構建用水合理性分析指標評價體系，見圖1。

圖1 用水合理性分析指標評價體系

2.3 用水指標合理性分析

2.3.1 水重復利用率

根據《中國城市節水2010年技術進步發展規劃》成果，我國石油化工工業重復利用率到2010年將達到95.00%。本項目水重復利用率達到98.66%，高于行業規劃目標值的要求。

2.3.2 冷卻水循環率

項目間接冷卻水循環率接近98.66%，符合《中國城市節水2010年技術進步發展規劃》提出的2010年規劃目標間接冷卻水循環率不小于97.00%的指標要求。

2.3.3 冷卻塔蒸發損失率

項目循環水站均為開式循環冷卻水系統，采用節水消霧型冷卻塔的蒸發損失率為1.07%，優于規定的冷卻塔蒸發損失率達到1.2%～1.6%的要求，用水合理。

2.3.4 冷卻塔風吹損失率

冷卻塔風吹損失率為0.1‰，相關規定要求有除水器的風吹損失率取0.2%，本次風吹損失取0.1‰，比規定要求更節水。

2.3.5 循環水濃縮倍率

項目設計循環水濃縮倍率為5.2，符合《工業循環水冷卻設計規范》(GB/T 50102—2014)中間冷開式系統設計濃縮倍率不宜小于5.0的要求。

2.3.6 新水利用系數

項目新水利用率為100%，根據《中國城市節水2010年技術進步發展規劃》成果，到2010年工業企業新水利用率將達到80%～100%。因此，本項目新水利用率滿足該規劃要求。

2.3.7 單位產品耗水量

針對煤間接液化項目，目前沒有明確的能耗計算標準，項目產品包含多種油品和化學品，像蒸汽裂解裝置等裝置反應生成的產品既有油品又有化學品，產品組分復雜，油品和化學品在反應過程中相互轉化，導致無法準確獲取各化學品或某類化學品的用水量。項目油品加工裝置生產的產品種類及產量較化學品加工裝置多，故本項目能耗計算方式借鑒《煤直接液化制油單位產品能源消耗限額》(GB 30178—2013)，按下式進行計算：

e=E/P

式中：e為單位產品水耗,m3/t；E為油品加工裝置取用新鮮水總量，m3/h；P為油品加工裝置生產產品總產量，t/h。

根據國家能源局公布的《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》中規定，新建示范項目應符合以下技術指標：“煤液化示范項目(間接液化)單位產品新鮮水耗基準值小于等于7.5m3/t，先進值小于等于6.0m3/t。”本項目油品加工裝置單位產品新鮮水水耗為6.0m3/t，符合《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》中的技術指標的先進值。且項目單位產品用水量優于《陜西省行業用水定額》中新建、擴建項目煤間接制油用水定額不超過8m3/t的標準。

2.3.8 職工人均生活日用新鮮水量

項目職工人均生活日用新鮮水量為240L/(人·d)，按照《中國城市節水2010年技術進步發展規劃》成果，到2010年石油化工業人均生活用水量為250L/(人·d)，省內同行業其他項目該項指標也基本在300～400L/(人·d)，考慮本項目全廠行政生產辦公樓、科研樓、保安樓、檔案樓、文體中心、賓館等辦公生活設施大部分依托一期示范項目已配套設施，生活福利設施依托社會，本文認為職工人均生活用水定額取240L/(人·d)合理。

2.3.9 污水處理及回用系統評價

生產污水和生活污水首先進入污水處理站處理，生產污水主要有氣化污水、高濃度污水、含油污水和其他污水。其中，氣化污水、高濃度污水和含油污水以及生活污水均先分別經預處理后，再與其他污水一起進入生化處理工藝，經處理后進入回用水處理系統，回用水處理系統出水回用于循環水站補水，從而降低新鮮水耗水量。

項目用水分析指標見表2。

表2 用水分析指標

3 節水潛力分析

3.1 節水潛力

由上述指標分析可以看出，項目整個用水過程中將節水措施的落實作為一項重要的建設和管理內容，整體貫徹了節水理念，但還存在一定節水潛力。建議通過進一步減少污泥含水率，從而減少新鮮水的使用量。

項目污水處理場及中水回用系統處理完產生的污泥含水率約為75%，本次按危廢管理要求，污泥含水率應小于50%，可使污水處理場及中水回用過程損失水量進一步減小。從技術可行性分析，利用脫水離心機可使污泥含水率降低。

3.2 節水管理

3.2.1 建立三級計量體系

為了節約用水，建議在主要用水系統入、出口處設置用水監控設施，實時掌握各環節用水量。執行國家水資源監控能力和取水許可系統傳輸公約的要求，裝置在線監測設施，并接入水行政部門取水在線系統。計量儀表選用節流裝置(帶溫度、壓力補償裝置)或其他類型儀表，如電磁流量計、渦街流量計和超聲波流量計。本項目用水計量設施配備情況見圖2。

3.2.2 節約考核管理

加強供水管網、設備的維護和管理，杜絕跑、冒、滴、漏；加強用水管理，嚴禁亂用、混用，禁止使用循環水、消防水沖地；提高回用水系統的回收率。各班組控制生產用水量在制定的單耗定額指標范圍內，對于低于單耗定額的責任班組進行獎勵；對于超額用水的考核責任班組進行相應處罰。

4 結 語

圖2 主要計量設施配備示意圖

本文根據煤間接液化項目的特點，選取了水重復利用率、單位產品取水量等9項指標，作為評價煤間接液化項目用水合理性的基礎。因目前針對煤間接液化項目沒有明確的能耗計算標準，且產品組分復雜，油品和化學品在反應過程中相互轉化，本文能耗計算方式借鑒《煤直接液化制油單位產品能源消耗限額》(GB 30178—2013)。本文以陜西未來榆林煤間接液化一期后續項目為例，分析了項目用水合理性，為今后煤間接液化項目用水合理性分析提供借鑒。建議國家今后對煤間接液化項目制定相應的能耗計算標準。