天然气处理厂水平衡测试方法探讨

苟小静 王尧 胡金燕

（1.西南油气田公司质量安全环保处；2.西南油气田公司安全环保与技术监督研究院）

水平衡测试是加强企业科学用水管理，最大限度地节约用水和合理用水的一项基础工作，它涉及到用水单位管理的各个方面，同时也表现出较强的综合性和技术性。通过水平衡测试能够全面掌握企业用水现状，并可依据测定的各项水量基础数据，找出水量平衡关系和合理用水程度，采取相应的措施，挖掘用水潜力，达到加强用水管理、提高合理用水水平的目的。天然气处理厂是气田开发生产的重点环节，工业用水量占比较大，因此，开展天然气处理厂水平衡测试对指导西南油气田公司的节水工作有着重要意义。

1 天然气处理厂水平衡测试范围

G B/T 12452—2008《企业水平衡测试通则》是建立在通用原则的基础上对企业水平衡测试进行了规定，但针对具体的测试对象，在实际操作中仍需要根据实际生产情况具体分析，确定其测试范围及计算指标，才能指导测试工作顺利开展、测试数据科学合理。

天然气处理厂生产用水消耗的重点单元主要有全厂新鲜水用水管网系统、锅炉系统，以及循环水系统。其中，全厂新鲜水用水管网系统是提供各生产单元、公用和辅助生产单元以及生活用水的管网系统；锅炉系统产生工艺用蒸汽，因而需要消耗大量新鲜水，同时锅炉系统与全厂蒸汽凝结水回用系统有着不可分割的关系，从考虑系统测试工作的具体实施，以及数据分析出发，应将全厂蒸汽凝结水回用系统纳入锅炉系统进行统一考虑；循环水系统提供装置热量交换，以满足工艺生产要求。目前，西南油气田公司天然气处理厂均采用半敞开式循环水系统，由于受蒸发损失和飞溅损失的影响，以及满足循环水系统运行中对循环水浓缩倍数的要求，需要消耗大量新鲜水对循环水系统进行补充。同时，按照G B/T 12452—2009《企业水平衡测试通则》以及G B/T 7119—2006《节水型企业评价导则》要求，应对天然气处理厂的废水回用率、污水达标排放率进行分析，因此，虽然污水处理单元新鲜水消耗量较低，但也应纳入重点耗水单元进行测试。

根据以上分析，天然气处理厂水平衡测试应包括全厂新鲜水用水管网系统、锅炉系统（包括蒸汽凝结水回收系统部分）、循环水系统和污水处理系统，对这四个部分进行水平衡测试和分析，即可较为全面地反映天然气处理厂的用水现状。

2 天然气处理厂水平衡测试方法及指标计算

水平衡测试计算指标应依据G B/T 12452—2009《企业水平衡测试通则》以及G B/T 7119—2006《节水型企业评价导则》相关要求，结合天然气处理厂实际生产情况进行分析和选择。

2.1 新鲜水管网系统

2.1.1 测试边界、测试项目，以及测量参数的分析和确定

针对天然气处理厂新鲜水管网系统的实际情况，以及考虑用水计量器具配置现状，对新鲜水管网主要考查其主管网系统的水量漏损情况以及处理单位天然气的新鲜水取水量。因此，新鲜水管网系统的测试边界设定为从天然气处理厂新鲜水系统总进水口到各新鲜水使用单元。涉及的测量参数包括全厂新鲜水用量、各单元新鲜水用量和天然气处理量。

2.1.2 水平衡指标的计算分析

按照天然气处理厂新鲜水管网取水和各单元用水的相互关系，全厂新鲜水用量应等于各单元用水消耗与系统漏损之和。

处理厂新鲜水管网系统水平衡方程为

式中：VXSGW,XS为全厂新鲜水用量；VXSGW,YSi为第i 个单元新鲜水用量；VXSGW,LS为新鲜水管网系统综合漏失水量。

则新鲜水管网综合漏损率的计算如下：处理104m3天然气取新鲜水量的计算如下：

式中：HCL,XS为处理104m3天然气取新鲜水量；VCL为天然气处理量。

2.2 循环冷却水系统

2.2.1 测试边界、测试项目，以及测量参数的分析和确定

目前，分公司天然气处理厂循环冷却水系统均采用半敞开式系统，从用水管理的角度出发，对该系统主要考查其管网系统的水量漏损情况以及循环冷却水系统冷却水循环率。循环冷却水系统冷却水循环率是反应循环水单元用水效率的指标，循环率越高，其系统用水效率越高。因此，循环冷却水系统测试边界设定为从循环冷却水系统的各进水管线入口至该系统出口。涉及的测量参数包括循环水系统新鲜水补充水量、冷却水循环量、消耗量和排水量。循环水系统的消耗量是半敞开式循环水系统在运行中其循环水与空气的热交换过程中产生的蒸发和飞溅损失。

2.2.2 水平衡指标的计算分析

根据半敞开式循环水系统新鲜水补充水量、循环量、消耗量、排水量间的相互关系，进入循环水系统的新鲜水补水量与循环冷却水量之和应等于出系统的循环水量、消耗量、排水量以及系统综合漏失水量之和。

循环冷却水系统水平衡方程为

式中：VCYJ为进循环水装置冷却水循环量；VXLJ,BC为循环冷却水系统补充水量；VCYC为出循环水装置冷却水循环量；VXLC,WP为排水量；VXLC,XH为循环冷却水系统消耗水量；VXLC,LS为循环冷却水系统综合漏失水量。

其中，循环冷却水系统消耗水量在没有测试条件的情况下可参考G B/T 12452—2009《企业水平衡测试通则》附录A 计算取得。

循环冷却水系统冷却水循环率的计算如下：

2.3 锅炉系统（包括蒸汽凝结水回收系统）

2.3.1 测试边界、测试项目，以及测量参数的分析和确定

对天然气处理厂锅炉系统而言，主要考查其管网系统的水量漏损情况，以及蒸汽凝结水的回用量。蒸汽凝结水的回用量可以反映天然气净化水的用水效率，回用量越高，其水利用效率越高。因此，锅炉系统的测试边界设定为从蒸汽发生及凝结水回收系统的各进水管线入口至该系统排水管线的出口。涉及的测量参数包括冷却水循环系统新鲜水补充水量、冷却水循环量和排水量，还包括软化水输入量、冷凝水回收量、蒸汽生产量和排污量。

2.3.2 水平衡指标的计算分析

根据锅炉系统软化水输入量、冷凝水回收量、蒸汽生产量和排污量间的相互关系，进入锅炉系统的软化水输入量与返回系统的蒸汽凝水量之和应等于系统产生的蒸汽量、排污量以及系统综合漏失水量之和。

锅炉系统水平衡方程为

式中： VZNJ,LN为冷凝水回收量；VZNJ,RH为软化水输入量； DZNC,ZQ为蒸汽生产量；VZNC,WP为排污量；VZNC,LS为蒸汽发生及凝结水回收系统综合漏失水量。

蒸汽冷凝水回用率计算如下：

2.4 污水处理系统

2.4.1 测试边界、测试项目，以及测量参数的分析和确定

按照G B/T 12452—2009《企业水平衡测试通则》以及G B/T 7119—2006《节水型企业评价导则》要求，应对废水回用率、达标排放率进行核查。因此，污水处理系统其测试边界设定为从处理厂污水处理单元的各进水管线入口至输出管线的出口。涉及的测量参数包括新鲜水用量、污水输入量、处理污水外排量、处理污水回用量和达到排放标准的排水量。

2.4.2 水平衡指标的计算分析

根据污水单元新鲜水用量、污水输入量、处理污水外排量和处理污水回用量间的相互关系，可以得出水平衡方程。

污水处理系统水平衡方程为

式中：VWCJ,XS为新鲜水用量；VWCJ,WS为污水输入量；VWCC,WP为处理污水外排量；VWCC,HY为处理污水回用量； VWCC,DB为达到排放标准的排水量；VWCC,LS为污水处理系统综合漏失水量。

污水处理系统达标排放率计算如下：

污水回用率计算如下：

2.5 天然气处理厂其他水平衡指标计算

按照G B/T 12452—2009《企业水平衡测试通则》以及G B/T 7119—2006《节水型企业评价导则》要求，还应对天然气处理厂水重复利用率进行计算：

3 结论和建议

1）天然气处理厂水平衡测试范围包括全厂新鲜水用水管网系统、锅炉系统（包括蒸汽凝结水回收系统）、循环水系统和污水处理系统，对这四部分进行水平衡测试和分析即可较为全面地反映天然气处理厂的用水现状。

2）天然气处理厂水平衡测试的计算指标主要包括新鲜水管网综合漏损率、处理104m3天然气取新鲜水量、重复利用率、蒸汽冷凝水回用率、循环冷却水单元冷却水循环率、标排放率和污水回用率。

3）依据G B/T 12452—2009《企业水平衡测试通则》以及G B/T 7119—2006《节水型企业评价导则》要求，结合天然气处理厂实际生产情况，建立天然气处理厂水平衡测试的企业标准，可以更加规范、科学地指导天然气处理厂水平衡测试工作的开展。

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T12452—2008企业水平衡测试通则[S].北京:中国标准出版社,2008.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T7119—2006节水型企业评价导则[S].北京:中国标准出版社,2006.