段現(xiàn)輝

(河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000)

我國煉油化工企業(yè)是用水大戶，且多處于水資源相對比較貧乏的北方，企業(yè)的生存與發(fā)展無時不受到水危機的困擾，因此，節(jié)水問題就成為煉化企業(yè)發(fā)展中的一個極其重要的問題。近年來，滄州水平衡測試中心先后對幾家煉化企業(yè)進行了水平衡測試，通過測試工作，我們對煉化企業(yè)的用水工藝情況、用水設(shè)備情況有了一些粗淺的認(rèn)識，對企業(yè)的節(jié)水途徑有一些初步設(shè)想?，F(xiàn)在，我們以克拉瑪依石化為例，在對該企業(yè)進行水平衡測試的基礎(chǔ)上，分析并提出企業(yè)的節(jié)水途徑。

克拉瑪依石化位于新疆準(zhǔn)葛爾盆地西北邊緣，是中國石油天然氣股份有限公司所屬集煉油化工為一體的燃料油——潤滑油——瀝青型石化企業(yè)，年原油加工能力300萬 t，能生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)汽油、柴油、潤滑油、溶劑油、石腦油、瀝青、焦炭等160多種石油化工產(chǎn)品，其中主導(dǎo)產(chǎn)品40多種，是國內(nèi)最大的環(huán)烷基潤滑油和優(yōu)質(zhì)瀝青生產(chǎn)基地。企業(yè)固定資產(chǎn)總值32.31億元，現(xiàn)有主要生產(chǎn)裝置34套，職工2 750名，年取水量450萬 m3，主要的用水工藝是水處理用水、循環(huán)冷卻水用水、機泵冷卻水、鍋爐用水等。

1 企業(yè)用水綜合指標(biāo)計算

根據(jù)水平衡測試結(jié)果，按照“評價企業(yè)合理用水技術(shù)通則”“工業(yè)用水考核指標(biāo)及計算方法”規(guī)定的方法，計算出克石化各項用水排水指標(biāo)如下：

日取水量：12 212.4 m3/d；

年取水量：445.75×104m3/a(按365 d計)；

日用水量：381 406.8 m3/d；

年用水量：13 921.35×104m3/a(按365 d計)；

工業(yè)廢水日排放量：5 174.2 m3/d；

工業(yè)廢水年排放量：188.86×104m3/a(按365 d計)；

萬元產(chǎn)值取水量：27.83 m3/萬元(按2002年產(chǎn)值計)；

萬元產(chǎn)值用水量：869.1 m3/萬元(按2002年產(chǎn)值計)；

重復(fù)利用率：91.8%；

間接冷卻水循環(huán)率：94.6%；

工藝水回用率:1.5%；

蒸汽冷凝水回用率：78.7%；

加工噸油取水量：1.71 m3/t；

職工人均生活日取水量：197 L/人·日；

新鮮水利用系數(shù)：0.56；

萬元產(chǎn)值排水量：11.8 m3/萬元(按2002年產(chǎn)值)；

加工噸油污水排放量：0.73 m3/t；

2 用水指標(biāo)及用水水平分析

根據(jù)評價企業(yè)合理用水的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)體系結(jié)合中石油股份公司的“十五”目標(biāo)，對克石化的用水指標(biāo)及用水水平進行分析評價。

選擇水的重復(fù)利用率、蒸汽冷凝水回用率、新水利用系數(shù)，加工噸油新水量、萬元產(chǎn)值新水量五個技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)與股份公司的情況進行比較，結(jié)果如下表1。

表1 克石化現(xiàn)狀用水水平比較

由表1可以看出，克石化現(xiàn)狀用水水平冷凝水回用率、新水利用系數(shù)和萬元產(chǎn)值新水量三項指標(biāo)優(yōu)于全公司平均水平，也優(yōu)于公司“十五”規(guī)劃目標(biāo)，水的重復(fù)利用率和加工噸油新水量兩項指標(biāo)則低于公司平均水平，更低于公司“十五”規(guī)劃目標(biāo)。這表明，企業(yè)尚有一定的節(jié)水潛力可挖。

3 企業(yè)用水平衡分析

石化企業(yè)用水類型主要有新鮮水、除鹽水、除氧水和中、低壓蒸汽，根據(jù)水平衡測試結(jié)果對企業(yè)各類用水進行平衡分析。

3.1 企業(yè)新鮮水平衡分析

企業(yè)日取新鮮水(Vf)12 212.4 m3/d，其中生產(chǎn)過程中消耗5 136.8 m3/d，消耗的水量(Vco)包括蒸發(fā)、風(fēng)吹飛散、產(chǎn)品帶走的水量，排放水量(Vd)3 262.6 m3/d，包括生產(chǎn)排水量和生活排水量，回用水量(Vpt)為3 750.7 m3/d，包括生產(chǎn)工藝回用量和生活水回用量，另有62.3 m3/d水漏溢。其平衡方程式為:Vf=Vco+Vd+Vpt+Vi，其中Vi表示漏溢損失水量。消耗、排放和回用的水量分別占新鮮水總量的42.1%、26.7%、30.7%，漏溢損失率為0.5%。

3.2 企業(yè)除鹽水平衡分析

企業(yè)日用除鹽水1 159.9 m3/d，生產(chǎn)過程中耗水609.5 m3/d，排放452.3 m3/d，回用98.1 m3/d，三者各占除鹽水總量的52.5%、39.0%和8.5%。

3.3 企業(yè)除氧水平衡分析

企業(yè)日用除氧水1 544.0 m3/d，生產(chǎn)中耗水231.2 m3/d，排放115.1 m3/d，回用1 197.7 m3/d，三者分別占除氧水總量的15.0%、7.4%和77.6%。

3.4 企業(yè)蒸汽平衡分析

煉化企業(yè)用蒸汽不但量大且工藝復(fù)雜。其所用蒸汽壓力不同，分3.5 mpa(中壓)和1.0 mpa (低壓)，產(chǎn)生的廢氣壓力為0.3 mpa。該企業(yè)由熱電廠、制氫裝置和大催化中壓爐日產(chǎn)生2 008.6 t/d中壓蒸汽，供動力減溫減壓器、高壓加氫裝置、制氫裝置、加氫裝置和大重整裝置使用后，有1 553.6 t/d變?yōu)榈蛪赫羝M入低壓管網(wǎng)繼續(xù)供其它裝置用汽，自然消耗124.6 t/d，排放163.4 t/d，有100.2 t/d變成酸性水，回用66.8 t/d。自然消耗占6.2%，排放量占8.1%，回用率為80.7%，有5%的蒸汽變成酸性水進入汽提裝置進行處理。

低壓蒸汽由四部分組成，一部分為熱電廠和催化廢鍋直接產(chǎn)生的低壓蒸汽，一部分為中壓蒸汽減溫減壓后轉(zhuǎn)變而來，一部分為部分裝置自產(chǎn)自用的低壓蒸汽，另有回用的少量廢汽，前兩部分進入低壓蒸汽管網(wǎng)，后兩部分蒸汽不入管網(wǎng)。

整個低壓蒸汽系統(tǒng)的平衡結(jié)果是：回用量698.1 t/d，占20.9%，耗汽量750.2 t/d，占22.5%，排放482.3 t/d，占14.4%，回收冷凝水1 410.2 t/d，占42.2%。

4 主要用水工藝存在問題

4.1 鍋爐水系統(tǒng)存在問題

企業(yè)鍋爐較多，除熱電廠、動力車間外，大催化、高壓加氫、制氫、加氫和大重整等裝置均有蒸汽鍋爐，調(diào)查與測試中發(fā)現(xiàn)，部分鍋爐排污量偏大，經(jīng)測算，全廠平均排污率為7.3%，排污率最高的達18.8%，這不但浪費了除氧水，降低了熱效率，也浪費了燃料，增加了電耗。這樣運行的結(jié)果，盡管保證了蒸汽的高質(zhì)量，但以高水耗和高能耗為代價，是不經(jīng)濟的。

4.2 蒸汽冷凝水排放與回收

煉化工藝需要大量蒸汽，因而產(chǎn)生大量的冷凝水。一般情況下，蒸汽冷凝水是一種優(yōu)質(zhì)水。盡管該廠蒸汽冷凝水回收率較高，超過了中油總公司“十五”規(guī)劃目標(biāo)，但仍有較大的回收空間。而且調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蒸汽冷凝水的排放也存在一些問題，部分不與物料接觸未被污染的冷凝水排入了含油污水系統(tǒng)或含硫污水系統(tǒng)。這樣運行的結(jié)果不但是一種浪費，而且增加了污水處理場的負(fù)荷，也降低了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4.3 含油污水的產(chǎn)生及排放

該廠的含油污水主要來自各生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)輔助設(shè)備的工藝排水、原油及油品切水，進含油污水地漏的清凈廢水和地面沖洗水、機泵冷卻水等。煉油企業(yè)產(chǎn)生一定量的含油污水是正常的，但該廠產(chǎn)生的含油污水量較大，分析其原因，(1)部分機泵冷卻水混入含油污水中(這里非指軸封冷卻水)；(2)供加工的稀原油含水量大，靜置時間不足，切水操作受主觀因素影響較大等原因?qū)е虑兴看螅?3)蒸汽冷凝水的不正常排入；(4)生活污水的混入。含油污水排放量增大，增加了污水處理場負(fù)荷，而且造成物料和能源的浪費，也是不經(jīng)濟的。

4.4 含硫污水的產(chǎn)生及排放

煉油生產(chǎn)中產(chǎn)生含硫污水是必然的，含硫污水進入污水氣提裝置進行脫硫處理也是正確的。處理后產(chǎn)生的“凈化水”一部分回用于蒸餾電脫鹽注水和水封罐水封用水，一部分則排入含油污水中。“凈化水”能滿足其他一些工藝的水質(zhì)要求，應(yīng)將進入含油污水中的“凈化水”用于其它類似裝置的工藝中，既可節(jié)約部分除鹽水，也減輕了污水處理場的負(fù)荷。

4.5 循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮數(shù)

循環(huán)冷卻水在循環(huán)過程中有四種消耗方式，即蒸發(fā)、風(fēng)吹飛散、滲漏和有序與無序的排水。蒸發(fā)與風(fēng)吹飛散為正常損耗，滲漏和無序排放可以通過查漏等措施加以控制，有組織的排放屬于為保持水質(zhì)而進行的正常操作。由于水在循環(huán)過程中不斷損耗，因此要不斷補充新水量。蒸發(fā)損耗掉的是純水，導(dǎo)致了水的濃縮。

循環(huán)水的濃縮倍數(shù)是開敞體系的重要參數(shù)，其大小直接反映了循環(huán)系統(tǒng)的水耗狀況。目前，國外循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)水平高的達到7～10倍，實際已接近“零排放”運行，我國要求濃縮倍數(shù)達到5倍。據(jù)測試，克石化循環(huán)水場濃縮倍數(shù)為1.5～1.77倍，與國家規(guī)定的5倍有很大差距，與國際先進水平相差更遠，說明循環(huán)水系統(tǒng)有很大節(jié)水潛力。

循環(huán)水濃縮倍數(shù)的大小取決于補水量的多少，補水量又由損耗量決定，在特定條件下，損耗量中蒸發(fā)與風(fēng)吹飛散量是一定的，因此，排污量的多少決定了濃縮倍數(shù)的大小。以上幾個因素之間的關(guān)系在循環(huán)量Vcy=12 000 m3/h，年均氣溫T=13℃和冷卻塔溫差△t=7℃時如表2所示。

表2的關(guān)系表明，在保證循環(huán)水水質(zhì)的情況下盡量減少污水排放量，是提高濃縮倍數(shù)的關(guān)鍵，因此，必須嚴(yán)格控制無組織的亂排水。

4.6 機泵冷卻水的排放

克石化機泵冷卻一般采用直冷的方式，日用新鮮水711.9 m3/d，占全廠新鮮水總量的5.8%。據(jù)調(diào)查，機泵冷卻一般分機座冷卻和軸封冷卻兩種，前者產(chǎn)生的是清潔污水(305.4 m3/d)，不含油脂，后者污水(406.5 m3/d)中含有潤滑油。該廠將二者均排入含油污水中方式欠妥，若將機座冷卻水單獨收集回用于其他工藝，既減輕了污水處理場的負(fù)荷，還提高了工藝水的回用率。借鑒其他石化廠的經(jīng)驗，機泵冷卻可采用循環(huán)的方式，可節(jié)約部分新鮮水。

5 節(jié)水建議與措施

(1)在循環(huán)水場進行不同的運行模式試驗，建議試驗的運行模式有：優(yōu)質(zhì)補水情況下高濃縮倍數(shù)運行方式；高代價水質(zhì)穩(wěn)定的高濃縮比運行模式；適中濃縮倍數(shù)運行模式。由試驗結(jié)果確定最佳運行模式。

(2)對蒸汽鍋爐系統(tǒng)給水、爐水、蒸汽水質(zhì)、水量及排污量認(rèn)真監(jiān)測，建立科學(xué)的鍋爐運行指標(biāo)體系，減少浪費，保障系統(tǒng)安全運行。

(3)建立完整的蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)，將冷凝水全部回收，包括鍋爐排污。為保證水質(zhì)，可在回收口設(shè)水質(zhì)自動監(jiān)控系統(tǒng)，污染物超標(biāo)時自動進行預(yù)處理或排向別處。

(4)建議將機泵冷卻由直冷改為循環(huán)冷卻，循環(huán)水場目前的供水能力可以滿足要求，這樣可節(jié)約新鮮水。

(5)建議將清潔污水與含油污水分別收集，以降低污水處理的負(fù)荷，提高經(jīng)濟效益。

(6)借鑒滄石化的經(jīng)驗，污水處理場處理后的污水可作為冷卻循環(huán)水的補水。

表2 循環(huán)水濃縮倍數(shù)與排污量的關(guān)系

6 結(jié)語

綜上所述，進入某一用水單元(裝置或設(shè)備)的水(汽)一般有三種去向：消耗量系指人力無法控制和收集而損耗的水量，主要包括蒸發(fā)、風(fēng)吹飛散于空氣中和產(chǎn)品中帶走的水量，這部分水量屬正常消耗的水量；排放的水量指由用水單元中通過管道或明渠、暗溝排入污水處理場或直接排出廠外的水量，這部分水量的多少反映了企業(yè)水的利用率的高低，也正是企業(yè)的節(jié)水潛力所在；回用的水量指企業(yè)從排水中回收二次利用的水量。據(jù)統(tǒng)計分析，新鮮水的排污量為3 262.6 m3/d，除鹽水排污量為452.3 m3/d，除氧水排污量為115.1 m3/d，蒸汽冷凝水的排污量為482.3 m3/d，總計為4 312.3 m3/d。向這些排污水要效益，將是企業(yè)今后挖掘節(jié)水潛力的方向。

[1]GB/T 12452—2008《企業(yè)水平衡測試通則》.2008.

[2]李智慧，等．水平衡測試技術(shù)．山西科學(xué)技術(shù)出版社.1998.

[3]常明旺，孔繁榮，谷太華，等．工業(yè)企業(yè)水平衡測試 計算 分析[M]．北京： 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.

[4]柴文豪，劉同僧，等．淺析水平衡測試工作與實行最嚴(yán)格水資源管理制度的關(guān)系．水平衡測試論文集．水利部水資源管理中心．2011.

[5]柴文豪，吳興國，等．將第三產(chǎn)業(yè)納入水平衡測試范圍后的測試評價體系探討．水平衡測試論文集．水利部水資源管理中心．2011.