“开源节流”并举解决滨海新区发展水资源瓶颈问题

李晨光

(中国石油化工股份有限公司天津分公司 天津300270)

“开源节流”并举解决滨海新区发展水资源瓶颈问题

李晨光

(中国石油化工股份有限公司天津分公司 天津300270)

通过对天津石化推进实施的“近零新鲜水”工作进行阐述，分析了通过“开源(开发新鲜水替代水源)”和“节流(减少用水需求总量)”并举的方式，解决滨海新区工业发展所遇到的水资源瓶颈问题的可行性，提出相关措施，为滨海新区规划工业发展提供思路参考和技术借鉴。

近零新鲜水 节水减排 淡化海水 污水回用 高浓缩倍数 市政中水

0 引 言

水作为工业的“血液”，广泛参与工业生产的各个方面。在石化生产中，水主要作为热媒介和热载体，以蒸汽和循环水的形式，参与工艺生产、设备驱动和热量交换，由于需求量大，大型石化企业年用水量均在百万或千万吨以上，是用水和耗能大户。

通过近年来持续开展节水减排，天津石化工业取水量已达到行业先进水平，但 2013年的 3,580万吨外购工业取水如果全部采用新鲜水，按照《天津市城市居民生活用水定额》70～120,L/人×天计算，相当于 80～140万人的年生活用水总量。如果将公司 12种集中工业水源5,037万t/a水产品全部用新鲜水供应，则相当于要消耗超过 1/10的天津市城市居民用水，这是资源、环境及社会所无法承受的。因此，在国家启动“最严格的水资源管理条例”、天津市开展“美丽天津”建设的形势下，最大程度地降低新鲜水用量，已经成为公司应对水资源费大幅上涨所带来的成本和效益压力，确保公司持续发展，解决用水瓶颈问题所必须面对的重大课题。此项工作也可为滨海新区工业发展解决水资源瓶颈问题，提供良好的参考和借鉴价值。

1 实施节水减排，推进“近零新鲜水”的主要思路及做法

石化企业用水主要涉及生产用水(包括冷却水、化学水、工艺用水、高低压消防水等)、生活饮用水以及绿化、冲厕、打扫卫生等杂用水，一般情况下约80%～90%用水是作为循环水系统和化学水系统的原水。2013年天津石化循环水系统和化学水系统总耗水量 3,805,t/h，占工业取水总量的 95%，是工业用水的主要用户。因此，降低循环水和化学水系统用水总量，减少新鲜水用水使用比例，是推进公司“近零新鲜水”工作的重点和关键。

1.1 “节水减排、节能降耗”，减少工业用水总量

循环水和化学水是工业用水大户，降低循环水系统和化学水系统的运行水耗，是降低工业水消耗首要工作。其中，循环水系统和化学水系统分别通过提高循环水浓缩倍数、降低化学水制水单耗2项指标作为水耗管理评价指标。

图1 M/E比值和浓缩倍数N的关系Fig.1 Relation of M/E ratio to concentration multiple N

提高循环水系统的运行浓缩倍数，尤其对于原来浓缩倍数运行偏低的循环水系统节水效果明显(见图1)。按照天津石化近 25万 t/h总循环量的循环水系统计算，浓缩倍数从3.0提高至5.0，年节水量可达到600～700 万 t。

化学水制水单耗从设计1.1,t/t降至1.05,t/t，按照公司采用离子交换树脂脱盐工艺的实际制水1,000,t/h的制水量计算，年节水量也近 50万 t。降低循环水和化学水运行水耗，是侧重于从水务系统运行角度降低用水消耗。此外，由于绝大部分循环水和化学水是作为石化工艺的热媒介和热载体，因此，开展生产装置的节能降耗工作，降低对循环水和蒸汽的需求，不仅能够取得显著的节能效益和经济效益，对降低用水总量的贡献效果也十分显著。

因此，在开展节水减排的初期，一般将降低水务系统的水耗作为工作重点；而在水务系统水耗指标提升到先进水平后，节水减排则需要结合装置节能降耗工作，通过降低生产装置对循环水、化学水的需求，进一步减少循环水和化学水系统的总用水量。

1.2 开源节流并举，积极开发新鲜水替代水源

一般在循环水浓缩倍数提高到5.0以上、化学水制水单耗降至 1.05,t/t时，再降低水务系统运行水耗的空间有限，如果对应的装置循环水和化学水单耗也已处于行业先进水平，此时总工业用水量基本稳定，进一步降低新鲜水消耗则主要需通过采用工业水替代水源的方式，即通过采取“开源”措施，开发利用替代工业水源，减少新鲜水消耗，解决水资源瓶颈问题，已逐步成为石化企业的共识和努力方向。

近年来污水回用、废水再生利用技术得到了快速发展，尤其随着膜组合工艺日趋成熟、成本大幅降低，各种高品质深度处理回用水已开始应用于循环水和化学水系统，具备大量替代新鲜水的可能。天津石化近年来通过积极开展自身达标污水回用、凝结水回收利用，自产的回用水源已达 8种，并首先在国内大规模引入淡化海水、市政中水 2种外购工业水源，经过前期技术准备和生产应用，已积累了宝贵的实践经验，部分循环水和化学水系统的新鲜水使用比例已降至 20%以下，为后续推进“近零新鲜水”打下坚实基础。

天津石化通过先后承担“天津市科委节水减排科技创新重点项目”和中石化“十条龙”入龙攻关项目，并对百万吨乙烯炼化一体化大项目中引入的淡化海水开展优化应用，2013年公司5,757,t/h(13.8万t/d)平均工业水水量中，新鲜水(宝坻水＋滦河水)占总用水比例的 42.63%，剔除专供生活区用宝坻水420,t/h，工业生产区用新鲜水 2,025,t/h，低于淡化海水 2,304,t/h，淡化海水已替代新鲜水成为公司第一大工业水源(见图2)。

图2 工业水源分布情况Fig.2 Distribution of industrial water

1.3 已实施的节水减排技术及措施

天津石化在实施节水减排的过程中，逐步总结积累了从管理、技术、运行及信息化配套开发等多方面经验，形成了以科技创新为推动力的运营模式，见图 3。

1.4 下一阶段“近零新鲜水”工作的奋斗目标及措施

通过前期大力开展节水减排工作，天津石化加工吨油耗水、吨乙烯耗水及发电取水等指标已处于集团公司先进行列，公司产值增加 3倍多，新鲜水量下降30%。针对公司领导提出的“近零新鲜水”工作目标，按照“化学水系统实现完全零新鲜水消耗，循环水系统达到“近零消耗”实施思路，对“近零新鲜水”的目标计算如图4所示：

图3 水务系统和水务用户节水减排技术Fig.3 Water-saving and emission reduction technologies adopted by water affairs agencies and users

图4 “近零新鲜水”措施到位后水量分布示意图Fig.4 Pie graph of water volume distribution after the launching of “Barely No Fresh Water” initiative

“近零新鲜水”措施实施后，预计公司外购的宝坻水、滦河水将比从前减少 1,601万 t，下降幅度达75%，并通过优化实现关停滦河水场、化工/烯烃2个化学水站和 DMT/化纤南循 2个小循环水场，消化全部富余淡化海水，天津石化循环水、化学水系统工业用水实现“近零新鲜水”消耗。

2 需要引起重视的问题

随着“近零新鲜水”工作的逐步推进，将会对水质管理和控制造成较大的压力，循环水高浓缩倍数运行使循环水水质处于“亚稳定”状态，对循环水系统运行管理、水质精确控制及药剂稳定性提出了更高要求。

对引入化学水系统的淡化海水、市政中水、回用凝液、工业中水 4种新鲜水替代水源，虽然建立了明确的水质控制指标，但一些微量成分如 TOC等可能对后续生产和设备造成的影响，没有完全成熟的经验可借鉴。在推进“近零新鲜水”工作中，很多水质问题也将是行业内首次面对，需要我们在今后的生产及使用过程中加强监控、攻关、调整和总结，以确保“近零新鲜水”工作效果。

3 结 论

通过天津石化推进实施工业用水“近零新鲜水”工作思路及措施可以看出，坚持科学发展观，采取“开源节流”并举的技术思路，积极采用新技术、新工艺、新成果，突破技术瓶颈，可以大幅降低工业用水总量，实现工业用水的“近零”消耗，解决缺水地区工业发展的用水问题，为滨海新区的持续发展创造良好条件。

On Solving Tianjin Binhai New Area’s Water Resource Bottleneck：Broaden Resource Channels and Reduce Resource Consumption

Li Chen’guang
(SINOPEC Tianjin Company，Tianjin 300270，China)

This paper expatiated TPCC’s initiative of “Barely Fresh Water” and analyzed the way of both broadening resource channels(exploring supplemental water source for fresh water)and reducing resource consumption(reducing total demand for water source)，aiming to find a solution of solving Tianjin Binhai New Area’s water resource bottleneck and offer a reference of technical idea for the industrial development planning of the area.

Barely Fresh Water；water saving and emission reduction；seawater desalination；wastewater reuse；high concentration multiple；municipal recycled water

X37

A

1006-8945(2014)10-0056-03

2014-09-09