水是生命之源，水也是工業(yè)之本。石化行業(yè)作為工業(yè)體系中的用水大戶，如何面對各地越來越嚴格的用水政策？如何在水資源日趨緊張的背景下得到發(fā)展？目前的市場上又有哪些節(jié)水新技術可供石化企業(yè)選擇？在本月中旬中國化工節(jié)能技術協會組織召開的石油和化工節(jié)水實用技術專題研討會上，記者試圖從中尋找出答案。
工業(yè)用水日趨緊張
節(jié)水政策越來越嚴
“中國正面臨著前所未有的水安全問題，工業(yè)用水需求將日趨緊張，節(jié)水比節(jié)能更緊迫！”中國化工節(jié)能技術協會理事長方曉驊的觀點不無理由。有研究預測，2020年我國對水資源的總需求為6962億立方米，在充分考慮節(jié)水的情況下，屆時全國缺水量為200億～1200億立方米。而隨著我國工業(yè)化的加速，工業(yè)需水總量將迅猛提高，預計2020年會從2001年的1141億立方米提高到1974億立方米，為2001年的1.73倍。
圖為山東匯豐石化公司每小時150噸中水回用系統。（李文峰 攝）
“石化行業(yè)的用水情況也并不樂觀。”方曉驊表示，在“十一五”末期時，全行業(yè)的取水量已達到72.75億立方米，其中石油煉制取水量為15.33億立方米，石油天然氣開采、化學原料及化學品制造等行業(yè)取水量約為57.42億立方米。
如此緊迫的缺水形勢，使國家對工業(yè)用水的約束變得越來越嚴格。從2005年5個部門聯合出臺的《中國節(jié)水技術政策大綱》，到2012年國務院發(fā)布的《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》，再到2013年國務院印發(fā)的《循環(huán)經濟發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動計劃》，都對工業(yè)或石化行業(yè)的用水量作出了明確的要求與限制。
截至9月末，吉林石化10萬噸/年苯乙烯裝置凝液回收系統將投入運行整一年，進一步降低了裝置工業(yè)用水消耗量。圖為技術人員正在檢修凝液回收裝置工藝管線。（王英剛 攝）
不僅如此，各地方政府對當地的工業(yè)用水政策也是只緊不松。記者了解到，像揚子石化、茂名石化、撫順石化等這樣靠江靠海的企業(yè)，水資源相對并不緊張，但當地政府對企業(yè)的用水量都有嚴格要求，并不能無限制使用。而對處于水資源嚴重匱乏的華北地區(qū)的石化企業(yè)來說，用水代價更是不低。
“石化企業(yè)上新項目，必然會增加企業(yè)用水量。但當初我們在上100萬噸/年乙烯煉化一體化項目時，政府提出要求，不允許新增新鮮水用量，新項目的用水問題只能企業(yè)自己解決。”天津石化公司生產部高級專家李晨光告訴記者，“而且，我們得到最新消息，天津市正在利用一些指標杠桿和經濟杠桿對新鮮水用量進行控制，可能從今年10月份開始，新鮮水的資源費將從2.8元/立方米提高到4元/立方米，這樣一來天津石化光水資源費一年就得上億元。總體而言，天津的工業(yè)用水調價幅度越來越大，調價周期也會越來越短。”
圖為石油和化工節(jié)水實用技術專題研討會現場。 （本報記者 高重密 攝）
燕山石化公司生產管理部主管王成在接受記者采訪時也表示：“預計北京的工業(yè)用水水資源費很快也會漲到4元/立方米，企業(yè)的用水成本將大幅提高。而且北京市出臺的《北京市‘十二五’時期水資源保護及利用規(guī)劃》提出，‘十二五’期間，將通過產業(yè)結構調整，限制發(fā)展高耗水、高耗能產業(yè)，提高水利用效率，實現工業(yè)用新水零增長。”
強化循環(huán)水濃縮
減少新鮮水用量
工業(yè)用水形勢緊迫，水資源費越來越高，石化企業(yè)應該如何解決用水難題？在采訪中，幾乎所有受訪石化企業(yè)的用水負責人都認為，應該從循環(huán)水系統入手，因為循環(huán)水系統為石化生產中的主要耗水大戶。“石化工藝中的能流主要就靠循環(huán)水作為載體。循環(huán)水用水量占整個生產工藝的50%左右，是石化生產線上的第一用水大戶。”李晨光說。
《中國節(jié)水技術政策大綱》也明確提出要發(fā)展高效循環(huán)冷卻水處理技術。在敞開式循環(huán)間接冷卻水系統中，推廣濃縮倍數大于4的水處理運行技術；逐步淘汰濃縮倍數小于3的水處理運行技術，以此達到節(jié)水目的。
揚子石化生產技術和運行調度部高級工程師張維介紹說，揚子石化目前共有15套循環(huán)水裝置，總循環(huán)水量約24萬噸/時，補水量2000～2500噸/時。公司通過調整循環(huán)水濃縮倍數，由原來3倍左右提高到現在的5倍，使循環(huán)水裝置補充水和排污水大幅下降。
“天津石化在循環(huán)水節(jié)水方面也開展了多項工作，比如采用動靜態(tài)試驗、新產品開發(fā)、成果轉化、現場改造等多種技術手段，進行高效緩蝕阻垢藥劑研發(fā)、補水水質優(yōu)化、加酸調堿度、自動加藥、水質自動控制、高效節(jié)水旁濾設備、運行質量在線檢測等關鍵技術開發(fā)，形成了循環(huán)水高濃縮倍數運行成套技術集成，實現了天津石化化工、煉油、熱電等多個板塊循環(huán)水系統的高濃縮倍數運行，濃縮倍數提升到5倍以上。”李晨光對記者說。
記者了解到，目前國內也有不少節(jié)能服務公司在循環(huán)水節(jié)水技術上不斷推陳出新，力爭進一步減少循環(huán)水補給水用量。比如武漢中圣能源環(huán)保工程有限公司針對傳統工業(yè)循環(huán)冷卻水系統水蒸發(fā)量大、換熱設備易結垢腐蝕、排污量高等弊端，推出了閉式空冷循環(huán)冷卻水系統。公司總經理馮曉強告訴記者，閉式循環(huán)水系統已在山西蘭花清潔能源有限公司20萬噸/甲醇項目、大慶石油化工有限公司5萬噸/年戊烷精分裝置、中煤榆林180萬噸/年甲醇制烯烴項目、山西同煤集團60萬噸/年甲醇等項目上得到了廣泛的應用。實際運行結果表明，閉式空冷循環(huán)冷卻水系統在我國北方地區(qū)可節(jié)水40%～70%。
江蘇江華集團打破傳統的循環(huán)水加藥劑提高濃縮倍數的思路，推出了用電來處理循環(huán)水的ME2系統。“目前的循環(huán)水系統都要在循環(huán)水里加入藥劑，能夠達到3～5倍濃縮倍數。但藥劑中往往含有磷及其他金屬離子，對水體造成富營養(yǎng)化等二次污染，會影響整個循環(huán)水系統的運行效果。”江華集團海外開發(fā)部總監(jiān)王天佐在接受記者采訪時表示，ME2系統能將循環(huán)水的濃縮倍數提升到7～8倍。以一個5萬立方米/小時的煉油循環(huán)水系統為例，ME2系統能比普通加藥劑的方法一年多節(jié)水175萬立方米。
“如果循環(huán)水可以不加藥劑提高濃縮倍數，這將是一場革命性的變化。我們也希望能夠找到更多更成熟的技術，進一步提升循環(huán)水節(jié)水潛力。”王成這樣告訴記者。記者在采訪中了解到，目前燕山石化通過各種技術改造，每年循環(huán)水系統節(jié)約下來的水已占到企業(yè)用水總量的1/4。
優(yōu)化生產工藝
推廣源頭節(jié)水
如果說提高循環(huán)水濃縮倍數、減少新鮮水補給量是以開源的思路來節(jié)水，深圳市宏事達能源科技有限公司推出的循環(huán)水系統優(yōu)化節(jié)能解決方案，則是從節(jié)流的角度來減少新鮮水用量。
“根據我們的‘系統節(jié)能’理論，現行的工業(yè)循環(huán)水冷卻系統存在五大問題。” 深圳市宏事達能源科技有限公司總經理李艷兵介紹說，一是水泵配置不合理，大馬拉小車，多處在大流量、小溫差、低效能狀態(tài)運行；二是水泵管道特性不匹配，水泵不能時時在最高效率點運行；三是冷卻塔沒有實時監(jiān)測，不能完全保證冷卻塔布水均勻、熱濕傳質交換充分、蒸發(fā)冷卻良好、耗能適當；四是多數循環(huán)水冷卻系統未做水力平衡調節(jié)，未配動態(tài)水力平衡調節(jié)控制裝置，做不到被冷卻設備按需供水的要求；五是系統缺少“實時跟蹤負荷變化”的功能，不能充分利用大自然的冷量。
“而我們的解決方案是個系統工程，整合水泵、管道、被冷設備、冷卻塔、強弱電系統等要素，以此達到節(jié)水節(jié)能的目標。”李艷兵還告訴記者，他們的解決方案已在茂名石化、山東海化、新疆宜化等石化企業(yè)得到應用，節(jié)水效果顯著。
深圳宏事達的節(jié)水思路得到了多家石化企業(yè)的認同。“通過優(yōu)化工藝系統實現源頭節(jié)水，比后期污水回用這種補救性措施更好，這才是真正的節(jié)水。”撫順石化生產運行處副處長張忠洋在接受記者采訪時表示，希望節(jié)水專業(yè)公司能夠為石化企業(yè)提供全方位的節(jié)水診斷和系統優(yōu)化服務，在“水”平衡和“鹽”平衡的基礎上，從水輸送系統、制水系統、工藝水系統、循環(huán)水系統、凝結水系統、污水系統等環(huán)節(jié)開展綜合的一體化診斷與優(yōu)化，減少改造的局部性、片面性，實現本質性節(jié)水。
李晨光也表示：“不是污水回用量大的企業(yè)，節(jié)水工作就做得好。如果源頭節(jié)水能做好了，污水處理量自然就少了。南方的很多石化企業(yè)水資源相對豐富，進行污水回用完全是因為國家對企業(yè)減排的要求。但污水回用的成本很高，如果能做好源頭本質性節(jié)水，減排工作也容易得多。”
記者了解到，天津石化正以前期積累的節(jié)水減排科技創(chuàng)新成果為基礎，準備啟動“優(yōu)化創(chuàng)新”節(jié)水減排新的攻關，計劃通過“開源、節(jié)流”并舉，“優(yōu)化、創(chuàng)新”同步推進的工作思路，實施擴大淡化海水應用、引入市政中水、開展循環(huán)水排污水回收利用、進行多水源的整體優(yōu)化利用、開展水務系統整合和上下游優(yōu)化、探索雨水綜合利用、研究石化廢水減排技術等工作，力爭用3～5年的時間實現工業(yè)用水“近零新鮮水”，最大限度地減少排污量，大大緩解公司使用新鮮水的資源和指標壓力。
