煤化工行业建设项目水资源论证用水合理性分析技术要点探讨

李恩宽，何宏谋，杜 凯，蔡大应，苏晓慧

（黄河水利科学研究院，450003，郑州）

煤化工行业建设项目工艺复杂，工艺流程长，产品类型多，用水环节多，取用水量和耗水量大，用水系统复杂以及废污水产生环节多、处理难度大等都是其独有特点。因此，煤化工行业建设项目水资源论证较火电等其他工业行业建设项目水资源论证工作量大、难度高。

目前，我国煤化工行业建设项目主要集中在黄河流域、新疆、松辽流域、云贵和淮河流域等富煤但水资源并不丰富的地区。笔者收集了上述地区43份煤化工行业建设项目水资源论证报告书，发现在用水合理性分析方面还存在用水单元划分不清晰、用水情况描述及分析较为简单等问题。2014年3月5日，新修订发布的《建设项目水资源论证导则》（SL322—2013）正式实施，对煤化工行业建设项目水资源论证提出了新的要求，但由于其仅从宏观层面对用水合理性分析内容作了规定，对技术细节规定不是很详细，煤化工行业建设项目水资源论证用水合理性分析应该重点论证哪些内容、如何论证，是迫切需要规范的。

一、用水环节分析

煤化工项目用水量大、用水环节多等独有特点决定了其水资源论证用水环节合理性分析不容易。根据调研分析和查阅资料，煤化工行业建设项目水资源论证用水环节分析大致可分为3种途径：按主要工艺装置、主要操作单元和主要用水系统分析。按主要工艺装置分析就是对各个相对独立的工艺装置进行单独分析，如备煤装置、空分装置、气化装置、产品合成装置等。按主要操作单元分析就是将煤化工复杂的工艺过程进行逐步分解，直至不能再进一步分解的最基本的生产操作单元，如气化、洗涤、冷却、合成、萃取、过滤、结晶、脱硫等。按主要用水系统分析就是将煤化工项目用水系统归纳为循环冷却系统、脱盐水处理系统、凝结水回收利用系统、蒸汽系统、生活用水系统、污水处理系统、浓盐水处理系统等。不同用水环节划分方法的优缺点对比见表1。

综合对比分析，认为煤化工行业建设项目水资源论证用水环节分析应按其主要用水系统划分进行，必要时同时细化主要工艺装置用水。这种分析方法抓住了煤化工项目主要用水特点，具有思路清晰、可操作性强的优点。

表1 三种不同用水环节划分方法的优缺点对比

1.循环冷却系统

循环冷却系统是煤化工项目重要的用水系统，其作用是保证各生产设备在适宜的温度下工作，循环冷却系统应在保证项目稳定运行的前提下尽量使用空气冷却、闭式循环水系统。应详细说明循环冷却系统装置的构成和规模、设备参数、循环水量、各循环冷却系统的用水过程、供水对象和供水量、各循环冷却系统蒸发及风吹损失等耗水量、排水量及排水去向等。

2.脱盐水处理系统

脱盐水是指将原水中含有的电解质除去或减少到一定程度的水。脱盐水既是煤化工项目蒸汽系统的主要补水来源，又是各工艺装置的主要补水来源。脱盐水由脱盐水处理系统制备，应详细说明脱盐水处理系统的构成和处理规模、设备参数、水源、进出水水质、工艺流程 （附工艺流程图）、脱盐水供水对象和供水量、浓盐水排水量及排水去向等。

3.凝结水回收利用系统

凝结水是指在工业生产过程中蒸汽释放出热能后冷却形成的水，它不但含杂质少而且含有大量热量，由凝结水回收利用系统处理后送到锅炉或其他用热处，可节约用水，节能降耗，提高经济效益。应详细说明各路凝结水的来源和水量、凝结水回收处理系统构成和处理规模、设备参数、凝结水处理工艺 （附工艺流程图）、回收利用量及去向。

4.蒸汽系统

蒸汽作为一种热能载体，广泛应用于煤化工项目生产中，是煤化工项目重要的二次能源。应详细说明各等级蒸汽来源、蒸汽锅炉参数、蒸汽参数、蒸汽产量和消耗量、热力管网参数和管网损失，同时还须附项目蒸汽平衡图。

5.生活用水系统

生活用水系统供厂区用户生活用水需要。应详细说明生活供水系统的规模、设施配备和供水参数、供水量和供水水质。

6.主要工艺装置

由于煤化工项目工艺装置种类繁多，对所有工艺装置进行分析没有必要且不符合实际，主要选择若干个用水、耗水、排水对全厂影响较大的工艺装置进行分析。应详细说明主要工艺装置的构成、设备参数，应单独细化工艺装置的用水过程，并附水量平衡图和水量平衡表。此外，原煤中含有的水分会参与某工艺装置的反应过程中，因此应说明原煤带入水量，并在该工艺装置水量平衡图和全厂水量平衡图中明确。

7.废污水处理系统

煤化工项目的废污水主要分为生活污水、生产污水、含盐废水等，根据所含污染物不同，采用不同的废污水处理方案分别进行处理。应详细说明各废污水处理系统的构成和处理规模、设备参数、废污水来源、水量和水质、处理工艺（含工艺流程图）、出水水量和水质、排放去向、接纳体的水量和水质要求。

8.浓盐水处理系统

浓盐水是指含盐废水经除盐设备（反渗透、离子交换等）处理后产生的高含盐浓水。应详细说明浓盐水处理系统的构成和处理规模、设备参数、浓盐水来源、水量和水质、处理工艺 （含工艺流程图）、出水水量和水质、排放去向、接纳体的水量和水质要求、固体盐处置等。

二、设计用水参数合理性识别

1.循环冷却系统用水参数的合理性识别

应综合分析水资源条件、气象条件、国家和行业要求、项目具体要求等论证循环冷却系统设备选型和规模的合理性，原则上应在保证项目稳定运行的前提下尽量使用空气冷却、闭式循环水系统。循环水浓缩倍率、冷却塔蒸发和风吹损失率等用水参数可根据当地气象条件和补水水质条件，参考国家和行业有关标准要求进行合理性识别。

2.脱盐水处理系统用水参数的合理性识别

脱盐水处理有离子交换法、膜法等多种工艺，每种工艺都有优缺点，首先应进行脱盐水处理工艺方案的经济技术指标比较，分析项目选择的脱盐水处理工艺的合理性。根据脱盐水需求量和凝结水回用量，综合考虑原水水质、脱盐水处理工艺、出水水质要求等分析脱盐水处理系统处理规模、出水率的合理性。

表2 “十二五”煤炭深加工示范项目能效和资源消耗指标（摘录）

3.凝结水回收利用系统用水参数的合理性识别

参考《化工厂蒸汽系统设计规范》（GB/T 50655—2011）和《化工厂蒸汽凝结水系统设计规范》（GB/T 50812—2013）》规定，凝结水回收率应大于80%，识别项目凝结水回收率的合理性。对于水资源紧缺地区，须分析进一步提高凝结水回收率的可行性。回收的凝结水经过精处理以后可以作为脱盐水使用，综合考虑凝结水水质和回用水质要求，分析项目选择的凝结水精处理工艺的合理性。

4.蒸汽系统用水参数的合理性识别

参考 《化工厂蒸汽系统设计规范》（GB/T 50655—2011），根据蒸汽平衡计算，分析锅炉的参数和容量配置的合理性。目前化工厂设计标准规范未规定蒸汽系统的汽水损失和锅炉排污，蒸汽系统的汽水损失与锅炉排污用水参数的合理性识别可参考《火力发电厂化学设计技术规程》（DLT 5068—2006）、《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660—2011）和《小型火力发电厂设计规范》（GB 50049—2011）等火电厂设计规范。

5.生活用水系统用水参数的合理性识别

参考有关定额标准和设计规范，结合项目所在区域生活用水实际，分析项目生活用水量的合理性。

6.主要工艺装置用水参数的合理性识别

分析主要工艺装置生产原理和用水过程，化学反应装置应紧紧依据化学反应方程进行水量平衡计算，识别用水过程设计和补水、耗水、反应生成水、排水的合理性。

7.废污水处理系统用水参数的合理性识别

根据不同的废污水类型，有多种废污水处理工艺；即使对同种废污水类型，也可能存在多种处理工艺，首先应针对不同的废污水类型分别进行废污水处理工艺方案的经济技术指标比较，分析项目选择的废污水处理工艺的合理性。综合考虑废污水水质、废污水处理工艺、出水水质要求等分析废污水处理系统处理规模、出水率和排放去向的合理性。

8.浓盐水处理系统用水参数的合理性识别

浓盐水处理技术有多种，如稀释排放、深井回注、蒸发塘自然蒸发和纯化+蒸发结晶等。首先应综合当地气象条件、环境条件、场地条件、经济技术指标分析等开展方案比选，分析项目选择的浓盐水处理工艺的合理性。特别是对于“近零排放”的煤化工项目，应深入分析浓盐水处理回用方案的可靠性以及可行性，必要时开展专题分析论证。综合考虑浓盐水水质、浓盐水处理工艺、出水水质要求等分析浓盐水处理系统处理规模、出水率、排放去向和固体盐处置的合理性。

三、用水水平评价

目前，我国煤化工行业建设项目水资源论证用水水平评价尚无统一的评价指标体系。全厂用水重复利用率、冷却水循环率、冷却塔蒸发损失率、冷却塔风吹损失率、循环水的浓缩倍数、单位产品新水量和职工人均生活用水量等指标基本可以反映煤化工项目全厂的用水水平，但建议补充一个重要指标，即吨煤新鲜水耗，该指标在《煤炭深加工产业发展政策（征求意见稿）》有明确规定（表 2），虽然《煤炭深加工产业发展政策（征求意见稿）》未正式发布，但业内已将吨煤新鲜水耗作为衡量煤化工项目用水水平评价的重要指标。

[1]贺永德.现代煤化工技术手册（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2]张志国，关新玉，张紫平，孙赛.浅析解决煤化工产业水资源缺乏的途径[J].煤炭工程，2010（3）.

[3]唐宏青.科学发展煤化工是我们的希望[J].石油化工建设，2008（5）.