淺析水平衡測試在煤化工企業(yè)節(jié)水管理應(yīng)用

王 凱

（哈密水文勘測局,新疆 哈密 839000）

節(jié)約、高效利用水資源是平衡哈密水資源短缺、持續(xù)促進經(jīng)濟發(fā)展的根本舉措。科學(xué)有序地推動哈密節(jié)水型企業(yè)建設(shè),適時開展企業(yè)水平衡測試不僅可以讓企業(yè)重視節(jié)約用水的重要性和深入了解廠區(qū)生產(chǎn)、生活用水狀況,有針對性地通過技改補短板,不斷提高節(jié)水管理水平,提升企業(yè)發(fā)展經(jīng)濟效益,而且還能為地方的水行政主管部門保證企業(yè)合理取水、加強水資源管理、促進地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局整體發(fā)展提供技術(shù)數(shù)據(jù)。本文以某煤化工企業(yè)工業(yè)水平衡測試實測情況分析找出用水管理方面不足,幫助企業(yè)達到高效節(jié)水、提高經(jīng)濟效益,從而創(chuàng)造更大社會效益的目的。

1 企業(yè)水平衡測試目的及意義

水平衡測試是指一臺設(shè)備、一個車間、一個工程或一個用水體系,在其生產(chǎn)中所用全部水量的收支平衡測試[1]。煤化工企業(yè)水平衡測試主體是企業(yè)的生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū),按測試規(guī)范要求健全企業(yè)一二三級水計量設(shè)施安裝,在一定時間內(nèi)對各類用水設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)一定期測試,再將測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析找出全廠水量平衡關(guān)系。通過測試,可以掌握企業(yè)用水管網(wǎng)布置、各用水單元進出水量關(guān)系、全面系統(tǒng)的繪制全廠水量平衡圖。通過測試數(shù)據(jù)和相關(guān)用水經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)對比分析合理用水程度,找出節(jié)水薄弱環(huán)節(jié)分析節(jié)水潛力并提出具有可操作性的技改建議、規(guī)范化的管理措施、合理化的節(jié)水規(guī)劃。幫助企業(yè)從用水檔案、技改建議方面不斷提高整體高效用水管理水平。

2 水平衡測試依據(jù)

在水平衡測試工作中企業(yè)和技術(shù)人員都需嚴格遵守《中華人民共和國水法》《企業(yè)水平衡與測試通則》《節(jié)水型企業(yè) 現(xiàn)代煤化工行業(yè)》等法律法規(guī)、國標(biāo)技術(shù)要求,求真務(wù)實完成水平衡測試工作。

3 水平衡測試工作簡要流程

3.1 前期準(zhǔn)備工作

通過現(xiàn)場踏勘對企業(yè)供用水方式、供水能力、近三年用水情況、主要產(chǎn)品產(chǎn)量、主要用水設(shè)備運行情況、企業(yè)有無外供水、水計量設(shè)施安裝率、水計量設(shè)施計量率等情況進行詳細調(diào)查并收集資料。了解企業(yè)生產(chǎn)工藝和用水工藝,查清供水管網(wǎng)布設(shè)、管徑大小及主要用水車間。繪制全廠給排水管網(wǎng)草圖,提出符合企業(yè)生產(chǎn)特點的水平衡測試方案和滿足水平衡測試工作的具體要求。補齊合格水計量設(shè)備,對參與測試工作人員進行測試工作技術(shù)要求培訓(xùn)。

3.2 實測工作

水平衡測試周期內(nèi),以車間、產(chǎn)品或主要用水設(shè)備環(huán)節(jié)為測試單元,在測試方案每日規(guī)定記錄時間點做好水計量設(shè)備數(shù)據(jù)、測試期間用水設(shè)備運行情況的記錄。因大型煤化工企業(yè)生產(chǎn)具有產(chǎn)品較多、生產(chǎn)周期穩(wěn)定、用水均衡、生產(chǎn)受季節(jié)變化影響小等特點,所以適合采用一次平衡法分析每日測試各用水單元水量數(shù)據(jù)是否平衡,進而不斷修正完善水量平衡圖。

3.3 數(shù)據(jù)整理匯總

匯總階段主要是將收集的各類資料和實測資料進行整理分析,以各水計量設(shè)備多日測試數(shù)據(jù)的平均值對各用水單元進行水量計算,填寫全廠水平衡測試匯總表,繪制全廠用水工藝流程和水量平衡圖。對企業(yè)生產(chǎn)各方面用水合理性分析提供真實有效的數(shù)據(jù)支撐。

3.4 用水指標(biāo)分析

將水平衡測試所得測試數(shù)據(jù)按《節(jié)水型企業(yè)現(xiàn)代煤化工行業(yè)》（GB/T 37759-2019）和《新疆維吾爾自治區(qū)生活用水定額》相關(guān)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的計算要求進行計算,并對相關(guān)定額標(biāo)準(zhǔn)逐項對比分析,找出該企業(yè)生產(chǎn)過程用水不合理的環(huán)節(jié)并分析超指標(biāo)主要原因,根據(jù)本地區(qū)實際情況,提出合理具有可操作性的節(jié)水措施建議。

4 水平衡測試應(yīng)用實例

4.1 企業(yè)簡介

某煤化工企業(yè)于2012 年正式投產(chǎn)。主要產(chǎn)品為:甲醇、LNG、重質(zhì)酚、輕質(zhì)酚等產(chǎn)品。各類產(chǎn)品年總產(chǎn)量約為180 萬t。

4.2 企業(yè)用水水源及供排水情況

該煤化工企業(yè)水源為地表水,經(jīng)水務(wù)公司統(tǒng)一分配,生產(chǎn)用水和生活用水通過兩條獨立用水管網(wǎng)直接供至工業(yè)園區(qū)煤化工企業(yè)。

企業(yè)生產(chǎn)區(qū)建有蓄水池和中水、污水處理設(shè)施,全廠主要用水環(huán)節(jié)包括辦公生活用水、采暖用水、間接冷卻循環(huán)系統(tǒng)用水、軟化除鹽用水、廠區(qū)綠化灌溉用水、突發(fā)情況下消防用水、產(chǎn)品帶走及化驗檢測用水等。

外排水主要為處理后的濃鹽水和污泥,濃鹽水通過管道排至蒸發(fā)池。污泥運至渣場晾曬后進入汽化爐焚燒處理。

4.3 用水指標(biāo)合理性分析

（1）生產(chǎn)用水重復(fù)利用率

在水平衡測試周期內(nèi),企業(yè)生產(chǎn)用水的重復(fù)利用率計算方法是用企業(yè)在此次測試周期內(nèi)平均每日全廠所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)中重復(fù)利用的水量/（平均每日企業(yè)取用的新水量+平均每日企業(yè)重復(fù)利用的水量-平均每日總產(chǎn)品所帶走的水量）×100%。此項指標(biāo)主要反映企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)節(jié)中節(jié)水的有效程度。

該企業(yè)水平衡測試期間日平均取新水量38878 m3,重復(fù)利用水量3323171.8 m3,產(chǎn)品帶走水量139.2 m3。水重復(fù)利用率98.8%,高于《節(jié)水型企業(yè)現(xiàn)代煤化工行業(yè)》（GB/T 37759-2019）重復(fù)利用率≥97%的用水要求,用水工藝較為先進。

（2）間接冷卻水循環(huán)率

煤化工生產(chǎn)中間接冷卻循環(huán)設(shè)備主要是以經(jīng)過軟化、除鹽的水為介質(zhì),為需要降溫的生產(chǎn)設(shè)備進行熱交換,保障生產(chǎn)設(shè)備正常運行的輔助生產(chǎn)設(shè)備。企業(yè)采用較為合適的冷卻循環(huán)系統(tǒng)可節(jié)約大量新鮮水的使用。

水平衡測試周期內(nèi)全廠所有間接冷卻循環(huán)系統(tǒng)的間接冷卻水循環(huán)效率計算方法是{平均每日間接冷卻水循環(huán)量/平均每日間接冷卻水循環(huán)量與平均每日間接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)補充新水量之和}×100%。該企業(yè)水平衡測試期間平均每日間接冷卻水的總計循環(huán)量平均值為3199444 m3,測試期間平均每日間接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)所需要補充的新水量23301 m3。間接式冷卻水循環(huán)率99.3%,高于《節(jié)水型企業(yè)現(xiàn)代煤化工行業(yè)》（GB/T 37759-2019）間接冷卻水循環(huán)率≥98%的標(biāo)準(zhǔn),用水工藝較為先進。

（3）達標(biāo)排放率

煤化工企業(yè)將經(jīng)過污水處理后不再重復(fù)使用的濃鹽水排至蒸發(fā)池,本次水平衡測試周期內(nèi)該企業(yè)達標(biāo)排放率是經(jīng)過處理達到標(biāo)準(zhǔn)后排放的濃鹽水量與全部排放水量比值。

該企業(yè)水平衡測試期間每日平均排出濃鹽水和污泥合計含水1500 m3,達標(biāo)排水量1500 m3,則達標(biāo)排放率為100%,符合《節(jié)水型企業(yè)現(xiàn)代煤化工行業(yè)》（GB/T 37759-2019）達標(biāo)排放率100%的要求,該企業(yè)外排濃鹽水和污泥符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）單位產(chǎn)品取水定額

該企業(yè)產(chǎn)品有甲醇、LNG、重質(zhì)酚、輕質(zhì)酚、優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)酚、混酚、硫酸銨,本次水平衡測試該企業(yè)綜合單位產(chǎn)品取水定額6.82 m3/t。因無法細分每一種產(chǎn)品單獨噸產(chǎn)品取水量,部分產(chǎn)品也沒有相關(guān)取水定額指標(biāo),暫無可參考的國標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此暫以本次水平衡測試綜合單位產(chǎn)品取水定額6.82 m3/t為準(zhǔn)。

（5）生活用水

測試期間廠區(qū)職工總?cè)藬?shù)992 人,廠區(qū)執(zhí)行四班三運轉(zhuǎn)不間斷生產(chǎn),每班248 人,主要用水為辦公生活飲水、衛(wèi)生保潔,生產(chǎn)區(qū)辦公生活平均每日取用新鮮水量為6.0 m3,該企業(yè)平均每人每日取用新水量24.2 L符合《新疆維吾爾自治區(qū)生活用水定額》中辦公及寫字間每人每日取用新水20 L~25 L的用水定額標(biāo)準(zhǔn)。

（6）蒸汽冷凝水回收率

該企業(yè)用于生產(chǎn)的鍋爐蒸汽冷凝水回收用于鍋爐給水的回收水量為3213949 m3/d,全廠鍋爐蒸汽發(fā)汽量為3245118 m3/d,因此該廠蒸汽冷凝水回收率=（3213949/3245118）×100%=99.0%

（7）蒸汽冷凝水回用率

該企業(yè)中生產(chǎn)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽冷凝水用于全廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)的總回用水量為3226714 m3/d,鍋爐總發(fā)汽量為3245118 m3/d,因此該廠蒸汽冷凝水回用率=（3226714/3245118）×100%=99.4%

（8）水計量設(shè)施安裝率

該企業(yè)一級水計量設(shè)施安裝率100%、二級水計量設(shè)施安裝率100%、三級水計量設(shè)施安裝率55.6%。

根據(jù)《用水單位水計量器具配備和管理通則》（GB 24789-2009）的規(guī)定一級水計量設(shè)施安裝率必須達到100%、二級表安裝率≥95%、三級表安裝率≥80%的技術(shù)要求,該廠一、二級水計量器具的配備均符合技術(shù)要求,但三級水計量器具配備僅55.6%未達到水計量器具配備技術(shù)要求,建議在檢修期補齊三級計量器具。

（9）水計量設(shè)施計量率

測試期間生產(chǎn)用水一級水計量設(shè)施計量率100%、二級水計量設(shè)施計量率98.3%、三級水計量設(shè)施計量率97.0%。該企業(yè)一二三級水計量設(shè)施的水計量率全部按《用水單位水計量器具配備和管理通則》（GB 24789-2009）的規(guī)定達到了一級表計量率必須達到100%、二級表計量率必須≥95%、三級表計量率必須≥85%的技術(shù)要求。

5 節(jié)水潛力分析及節(jié)水措施建議

5.1 污水處理回用

該企業(yè)污水處理裝置部分污水處理池為敞開式,所在地區(qū)夏季蒸發(fā)、風(fēng)吹損失較大。根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄昶骄舭l(fā)資料和敞開式污水處理池面積計算,全年大約能節(jié)水3 萬m3。

5.2 節(jié)水器具使用和節(jié)水宣傳

根據(jù)對全廠的衛(wèi)生潔具的調(diào)查,部分衛(wèi)生潔具存在老化、破損、滴漏情況。建議加強巡檢,及時更換符合《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》（GB/T 31436-2015）國標(biāo)的節(jié)水衛(wèi)生潔具,同時加強對職工節(jié)水知識宣傳教育和落實獎懲措施,使全廠在辦公、生活上達到較高的節(jié)水管理水平。

5.3 用水檔案管理

全廠各部門（車間）應(yīng)由專人負責(zé)建立健全各級用水檔案,為企業(yè)分析用水情況、發(fā)掘節(jié)水潛力、落實浪費水資源行為獎懲機制、申報計劃用水等工作做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

5.4 結(jié)論

經(jīng)測試可見該企業(yè)用水水平總體較高,企業(yè)重視節(jié)水生產(chǎn)工藝投入,多項用水指標(biāo)都達到國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),但也存在不足之處:用水檔案管理不夠健全、三級水計量設(shè)備配備還可繼續(xù)完善、綠化灌溉方式有待改進、部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)還有節(jié)水潛力。

因哈密冬季、夏季氣溫相差很大,煤化工企業(yè)主要消耗水量在冷卻循環(huán)水冷卻系統(tǒng),而冬季、夏季冷卻循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)、風(fēng)吹損失水量差別較大,為準(zhǔn)確預(yù)測企業(yè)全年生產(chǎn)需水量,至少需在冬季和夏季分別進行水平衡測試,充分掌握企業(yè)全年生產(chǎn)用水情況,為企業(yè)挖掘節(jié)水潛力和取水許可申請?zhí)峁?zhǔn)確有效數(shù)據(jù)支撐。

6 結(jié)語

煤化工企業(yè)水平衡測試不僅有利于企業(yè)提高整體高效用水管理水平,也對水行政主管部門加強水資源管理、制定相關(guān)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、促進地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、保證企業(yè)合理取水有著重要意義。