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        煤間接液化項(xiàng)目用水合理性分析指標(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建與案例示范

        2019-10-25 06:09:38
        水資源開發(fā)與管理 2019年10期
        關(guān)鍵詞:合理性油品化學(xué)品

        (陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710001)

        煤間接液化項(xiàng)目,目前沒有明確的能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)也無同類已成項(xiàng)目。本文以陜西未來榆林煤間接液化一期后續(xù)項(xiàng)目為例,構(gòu)建用水合理性分析指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,進(jìn)行項(xiàng)目用水合理性分析,對(duì)此類項(xiàng)目水資源論證具有一定參考價(jià)值,同時(shí)可為落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度提供依據(jù)。

        1 概 述

        1.1 項(xiàng)目背景

        陜西未來榆林煤間接液化一期后續(xù)項(xiàng)目400萬t/a煤間接液化項(xiàng)目建設(shè)是按照陜西省委省政府“大區(qū)域謀劃、大產(chǎn)業(yè)構(gòu)建、大集團(tuán)引領(lǐng)、大項(xiàng)目推進(jìn)”的戰(zhàn)略要求,符合國家和陜西省榆林市“十三五”規(guī)劃、陜北能源重化工基地及榆橫煤化工基地的整體規(guī)劃、國家“穩(wěn)步發(fā)展石油替代產(chǎn)品”、西部大開發(fā)以及可持續(xù)發(fā)展的要求。項(xiàng)目建成后將充分發(fā)揮榆林當(dāng)?shù)刎S富的煤資源綜合優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)資源高效開發(fā)和就地轉(zhuǎn)化,進(jìn)一步推動(dòng)陜北能源化工基地建設(shè)。

        1.2 項(xiàng)目概況

        陜西未來榆林煤間接液化一期后續(xù)項(xiàng)目位于榆林市西側(cè)的榆陽區(qū)芹河鄉(xiāng)境內(nèi),榆橫煤化學(xué)工業(yè)區(qū)的北區(qū),項(xiàng)目總規(guī)劃用地面積700hm2。項(xiàng)目將煤通過氣化轉(zhuǎn)化為潔凈的能源產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)化學(xué)品,即汽油、柴油、潤滑油基礎(chǔ)油、聚乙烯、聚丙烯等28種主要產(chǎn)品。

        項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為油品及化學(xué)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(gè)大的工藝步驟組成:煤制合成氣(包括空分),合成氣經(jīng)費(fèi)托合成轉(zhuǎn)化成液體(油),煤基油經(jīng)加氫改質(zhì)、蒸汽裂解等后續(xù)加工成油品和化學(xué)品。本著按世界先進(jìn)水平進(jìn)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(tǒng)

        項(xiàng)目給水系統(tǒng)主要包括原水給水處理系統(tǒng)、生活給水系統(tǒng)、循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)、穩(wěn)高壓消防水給水及泡沫系統(tǒng)、回用水給水系統(tǒng)。

        2.1.1 原水給水處理系統(tǒng)

        生產(chǎn)、生活用水水源經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后供水至廠區(qū)圍墻外1m處。生活水質(zhì)需符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 3020—93)要求,生產(chǎn)水質(zhì)執(zhí)行《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH 3099—2000)要求,項(xiàng)目廠區(qū)內(nèi)不需設(shè)置給水處理系統(tǒng),只設(shè)加壓泵房即可。

        2.1.2 加壓泵房及水池

        項(xiàng)目設(shè)置4處給水及消防泵站,每處設(shè)置加壓泵房1座及生產(chǎn)消防水池1座。在加壓泵房內(nèi)設(shè)置生產(chǎn)水加壓系統(tǒng)、穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)。

        2.1.3 生活給水系統(tǒng)

        在煤化工區(qū)加壓泵房內(nèi)設(shè)置生活水加壓系統(tǒng)。項(xiàng)目設(shè)置生活變頻供水設(shè)備1套,供水能力為30L/s,供水壓力為0.5MPa,配置3臺(tái)水泵,2用1備。

        2.1.4 循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)

        項(xiàng)目循環(huán)水主要采用回用水作為補(bǔ)充水,不足部分用新鮮水補(bǔ)充。

        2.1.5 化學(xué)水站

        項(xiàng)目建一座化學(xué)水站,為供熱鍋爐房、工藝裝置供應(yīng)合格的脫鹽水,并集中處理工藝裝置回收的冷凝液?;瘜W(xué)水站包括脫鹽水、凝結(jié)水、透平凝液處理系統(tǒng)。

        2.1.6 穩(wěn)高壓消防水給水及泡沫系統(tǒng)

        項(xiàng)目消防用水設(shè)計(jì),火災(zāi)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(xiàng)目分片區(qū)共設(shè)4個(gè)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),每個(gè)消防加壓系統(tǒng)保護(hù)半徑不大于1200m,保護(hù)面積不大于200hm2。

        2.1.7 回用水給水系統(tǒng)

        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(chǎn)清凈下水主要來自循環(huán)水排污及脫鹽水站排出的濃鹽水。中水主要回用于循環(huán)水站補(bǔ)水。

        項(xiàng)目新鮮水量總計(jì)為4645m3/h,其中生活用水新鮮水量為30m3/h,生產(chǎn)用水新鮮水量為4615m3/h。水量平衡表(年平均)見表1。根據(jù)水量平衡,生產(chǎn)、生活污水全部收集處理回用,項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)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(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

        按照《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則》(GB/T 35580—2017)、《節(jié)水型企業(yè)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(GB/T 7119—2018)、《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50102—2014)、《企業(yè)水平衡測試通則》(GB/T 12452—2008)相關(guān)規(guī)定,本次生活用水系統(tǒng)評(píng)價(jià)選取職工人均生活日新水量指標(biāo),生產(chǎn)用水系統(tǒng)評(píng)價(jià)選取水重復(fù)利用率、間接冷卻水循環(huán)率、冷卻塔蒸發(fā)損失率、冷卻塔風(fēng)吹損失率、循環(huán)水濃縮倍率、新水利用系數(shù)和單位產(chǎn)品耗水量、污水處理及回用系統(tǒng)評(píng)價(jià)共計(jì)9項(xiàng)指標(biāo),構(gòu)建用水合理性分析指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,見圖1。

        圖1 用水合理性分析指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

        2.3 用水指標(biāo)合理性分析

        2.3.1 水重復(fù)利用率

        根據(jù)《中國城市節(jié)水2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》成果,我國石油化工工業(yè)重復(fù)利用率到2010年將達(dá)到95.00%。本項(xiàng)目水重復(fù)利用率達(dá)到98.66%,高于行業(yè)規(guī)劃目標(biāo)值的要求。

        2.3.2 冷卻水循環(huán)率

        項(xiàng)目間接冷卻水循環(huán)率接近98.66%,符合《中國城市節(jié)水2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》提出的2010年規(guī)劃目標(biāo)間接冷卻水循環(huán)率不小于97.00%的指標(biāo)要求。

        2.3.3 冷卻塔蒸發(fā)損失率

        項(xiàng)目循環(huán)水站均為開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),采用節(jié)水消霧型冷卻塔的蒸發(fā)損失率為1.07%,優(yōu)于規(guī)定的冷卻塔蒸發(fā)損失率達(dá)到1.2%~1.6%的要求,用水合理。

        2.3.4 冷卻塔風(fēng)吹損失率

        冷卻塔風(fēng)吹損失率為0.1‰,相關(guān)規(guī)定要求有除水器的風(fēng)吹損失率取0.2%,本次風(fēng)吹損失取0.1‰,比規(guī)定要求更節(jié)水。

        2.3.5 循環(huán)水濃縮倍率

        項(xiàng)目設(shè)計(jì)循環(huán)水濃縮倍率為5.2,符合《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50102—2014)中間冷開式系統(tǒng)設(shè)計(jì)濃縮倍率不宜小于5.0的要求。

        2.3.6 新水利用系數(shù)

        項(xiàng)目新水利用率為100%,根據(jù)《中國城市節(jié)水2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》成果,到2010年工業(yè)企業(yè)新水利用率將達(dá)到80%~100%。因此,本項(xiàng)目新水利用率滿足該規(guī)劃要求。

        2.3.7 單位產(chǎn)品耗水量

        針對(duì)煤間接液化項(xiàng)目,目前沒有明確的能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目產(chǎn)品包含多種油品和化學(xué)品,像蒸汽裂解裝置等裝置反應(yīng)生成的產(chǎn)品既有油品又有化學(xué)品,產(chǎn)品組分復(fù)雜,油品和化學(xué)品在反應(yīng)過程中相互轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致無法準(zhǔn)確獲取各化學(xué)品或某類化學(xué)品的用水量。項(xiàng)目油品加工裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品種類及產(chǎn)量較化學(xué)品加工裝置多,故本項(xiàng)目能耗計(jì)算方式借鑒《煤直接液化制油單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB 30178—2013),按下式進(jìn)行計(jì)算:

        e=E/P

        式中:e為單位產(chǎn)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(chǎn)產(chǎn)品總產(chǎn)量,t/h。

        根據(jù)國家能源局公布的《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》中規(guī)定,新建示范項(xiàng)目應(yīng)符合以下技術(shù)指標(biāo):“煤液化示范項(xiàng)目(間接液化)單位產(chǎn)品新鮮水耗基準(zhǔn)值小于等于7.5m3/t,先進(jìn)值小于等于6.0m3/t?!北卷?xiàng)目油品加工裝置單位產(chǎn)品新鮮水水耗為6.0m3/t,符合《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》中的技術(shù)指標(biāo)的先進(jìn)值。且項(xiàng)目單位產(chǎn)品用水量優(yōu)于《陜西省行業(yè)用水定額》中新建、擴(kuò)建項(xiàng)目煤間接制油用水定額不超過8m3/t的標(biāo)準(zhǔn)。

        2.3.8 職工人均生活日用新鮮水量

        項(xiàng)目職工人均生活日用新鮮水量為240L/(人·d),按照《中國城市節(jié)水2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》成果,到2010年石油化工業(yè)人均生活用水量為250L/(人·d),省內(nèi)同行業(yè)其他項(xiàng)目該項(xiàng)指標(biāo)也基本在300~400L/(人·d),考慮本項(xiàng)目全廠行政生產(chǎn)辦公樓、科研樓、保安樓、檔案樓、文體中心、賓館等辦公生活設(shè)施大部分依托一期示范項(xiàng)目已配套設(shè)施,生活福利設(shè)施依托社會(huì),本文認(rèn)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(tǒng)評(píng)價(jià)

        生產(chǎn)污水和生活污水首先進(jìn)入污水處理站處理,生產(chǎn)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(jīng)預(yù)處理后,再與其他污水一起進(jìn)入生化處理工藝,經(jīng)處理后進(jìn)入回用水處理系統(tǒng),回用水處理系統(tǒng)出水回用于循環(huán)水站補(bǔ)水,從而降低新鮮水耗水量。

        項(xiàng)目用水分析指標(biāo)見表2。

        表2 用水分析指標(biāo)

        3 節(jié)水潛力分析

        3.1 節(jié)水潛力

        由上述指標(biāo)分析可以看出,項(xiàng)目整個(gè)用水過程中將節(jié)水措施的落實(shí)作為一項(xiàng)重要的建設(shè)和管理內(nèi)容,整體貫徹了節(jié)水理念,但還存在一定節(jié)水潛力。建議通過進(jìn)一步減少污泥含水率,從而減少新鮮水的使用量。

        項(xiàng)目污水處理場及中水回用系統(tǒng)處理完產(chǎn)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(yīng)小于50%,可使污水處理場及中水回用過程損失水量進(jìn)一步減小。從技術(shù)可行性分析,利用脫水離心機(jī)可使污泥含水率降低。

        3.2 節(jié)水管理

        3.2.1 建立三級(jí)計(jì)量體系

        為了節(jié)約用水,建議在主要用水系統(tǒng)入、出口處設(shè)置用水監(jiān)控設(shè)施,實(shí)時(shí)掌握各環(huán)節(jié)用水量。執(zhí)行國家水資源監(jiān)控能力和取水許可系統(tǒng)傳輸公約的要求,裝置在線監(jiān)測設(shè)施,并接入水行政部門取水在線系統(tǒng)。計(jì)量儀表選用節(jié)流裝置(帶溫度、壓力補(bǔ)償裝置)或其他類型儀表,如電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)和超聲波流量計(jì)。本項(xiàng)目用水計(jì)量設(shè)施配備情況見圖2。

        3.2.2 節(jié)約考核管理

        加強(qiáng)供水管網(wǎng)、設(shè)備的維護(hù)和管理,杜絕跑、冒、滴、漏;加強(qiáng)用水管理,嚴(yán)禁亂用、混用,禁止使用循環(huán)水、消防水沖地;提高回用水系統(tǒng)的回收率。各班組控制生產(chǎn)用水量在制定的單耗定額指標(biāo)范圍內(nèi),對(duì)于低于單耗定額的責(zé)任班組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì);對(duì)于超額用水的考核責(zé)任班組進(jìn)行相應(yīng)處罰。

        4 結(jié) 語

        圖2 主要計(jì)量設(shè)施配備示意圖

        本文根據(jù)煤間接液化項(xiàng)目的特點(diǎn),選取了水重復(fù)利用率、單位產(chǎn)品取水量等9項(xiàng)指標(biāo),作為評(píng)價(jià)煤間接液化項(xiàng)目用水合理性的基礎(chǔ)。因目前針對(duì)煤間接液化項(xiàng)目沒有明確的能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),且產(chǎn)品組分復(fù)雜,油品和化學(xué)品在反應(yīng)過程中相互轉(zhuǎn)化,本文能耗計(jì)算方式借鑒《煤直接液化制油單位產(chǎn)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(xù)項(xiàng)目為例,分析了項(xiàng)目用水合理性,為今后煤間接液化項(xiàng)目用水合理性分析提供借鑒。建議國家今后對(duì)煤間接液化項(xiàng)目制定相應(yīng)的能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

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