天然氣處理廠水平衡測試方法探討

茍小靜 王堯 胡金燕

（1.西南油氣田公司質(zhì)量安全環(huán)保處；2.西南油氣田公司安全環(huán)保與技術監(jiān)督研究院）

水平衡測試是加強企業(yè)科學用水管理，最大限度地節(jié)約用水和合理用水的一項基礎工作，它涉及到用水單位管理的各個方面，同時也表現(xiàn)出較強的綜合性和技術性。通過水平衡測試能夠全面掌握企業(yè)用水現(xiàn)狀，并可依據(jù)測定的各項水量基礎數(shù)據(jù)，找出水量平衡關系和合理用水程度，采取相應的措施，挖掘用水潛力，達到加強用水管理、提高合理用水水平的目的。天然氣處理廠是氣田開發(fā)生產(chǎn)的重點環(huán)節(jié)，工業(yè)用水量占比較大，因此，開展天然氣處理廠水平衡測試對指導西南油氣田公司的節(jié)水工作有著重要意義。

1 天然氣處理廠水平衡測試范圍

G B/T 12452—2008《企業(yè)水平衡測試通則》是建立在通用原則的基礎上對企業(yè)水平衡測試進行了規(guī)定，但針對具體的測試對象，在實際操作中仍需要根據(jù)實際生產(chǎn)情況具體分析，確定其測試范圍及計算指標，才能指導測試工作順利開展、測試數(shù)據(jù)科學合理。

天然氣處理廠生產(chǎn)用水消耗的重點單元主要有全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)，以及循環(huán)水系統(tǒng)。其中，全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)是提供各生產(chǎn)單元、公用和輔助生產(chǎn)單元以及生活用水的管網(wǎng)系統(tǒng)；鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生工藝用蒸汽，因而需要消耗大量新鮮水，同時鍋爐系統(tǒng)與全廠蒸汽凝結(jié)水回用系統(tǒng)有著不可分割的關系，從考慮系統(tǒng)測試工作的具體實施，以及數(shù)據(jù)分析出發(fā)，應將全廠蒸汽凝結(jié)水回用系統(tǒng)納入鍋爐系統(tǒng)進行統(tǒng)一考慮；循環(huán)水系統(tǒng)提供裝置熱量交換，以滿足工藝生產(chǎn)要求。目前，西南油氣田公司天然氣處理廠均采用半敞開式循環(huán)水系統(tǒng)，由于受蒸發(fā)損失和飛濺損失的影響，以及滿足循環(huán)水系統(tǒng)運行中對循環(huán)水濃縮倍數(shù)的要求，需要消耗大量新鮮水對循環(huán)水系統(tǒng)進行補充。同時，按照G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價導則》要求，應對天然氣處理廠的廢水回用率、污水達標排放率進行分析，因此，雖然污水處理單元新鮮水消耗量較低，但也應納入重點耗水單元進行測試。

根據(jù)以上分析，天然氣處理廠水平衡測試應包括全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)（包括蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)部分）、循環(huán)水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，對這四個部分進行水平衡測試和分析，即可較為全面地反映天然氣處理廠的用水現(xiàn)狀。

2 天然氣處理廠水平衡測試方法及指標計算

水平衡測試計算指標應依據(jù)G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價導則》相關要求，結(jié)合天然氣處理廠實際生產(chǎn)情況進行分析和選擇。

2.1 新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)

2.1.1 測試邊界、測試項目，以及測量參數(shù)的分析和確定

針對天然氣處理廠新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)的實際情況，以及考慮用水計量器具配置現(xiàn)狀，對新鮮水管網(wǎng)主要考查其主管網(wǎng)系統(tǒng)的水量漏損情況以及處理單位天然氣的新鮮水取水量。因此，新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)的測試邊界設定為從天然氣處理廠新鮮水系統(tǒng)總進水口到各新鮮水使用單元。涉及的測量參數(shù)包括全廠新鮮水用量、各單元新鮮水用量和天然氣處理量。

2.1.2 水平衡指標的計算分析

按照天然氣處理廠新鮮水管網(wǎng)取水和各單元用水的相互關系，全廠新鮮水用量應等于各單元用水消耗與系統(tǒng)漏損之和。

處理廠新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)水平衡方程為

式中：VXSGW,XS為全廠新鮮水用量；VXSGW,YSi為第i 個單元新鮮水用量；VXSGW,LS為新鮮水管網(wǎng)系統(tǒng)綜合漏失水量。

則新鮮水管網(wǎng)綜合漏損率的計算如下：處理104m3天然氣取新鮮水量的計算如下：

式中：HCL,XS為處理104m3天然氣取新鮮水量；VCL為天然氣處理量。

2.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

2.2.1 測試邊界、測試項目，以及測量參數(shù)的分析和確定

目前，分公司天然氣處理廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)均采用半敞開式系統(tǒng)，從用水管理的角度出發(fā)，對該系統(tǒng)主要考查其管網(wǎng)系統(tǒng)的水量漏損情況以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)率。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)率是反應循環(huán)水單元用水效率的指標，循環(huán)率越高，其系統(tǒng)用水效率越高。因此，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)測試邊界設定為從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的各進水管線入口至該系統(tǒng)出口。涉及的測量參數(shù)包括循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水補充水量、冷卻水循環(huán)量、消耗量和排水量。循環(huán)水系統(tǒng)的消耗量是半敞開式循環(huán)水系統(tǒng)在運行中其循環(huán)水與空氣的熱交換過程中產(chǎn)生的蒸發(fā)和飛濺損失。

2.2.2 水平衡指標的計算分析

根據(jù)半敞開式循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水補充水量、循環(huán)量、消耗量、排水量間的相互關系，進入循環(huán)水系統(tǒng)的新鮮水補水量與循環(huán)冷卻水量之和應等于出系統(tǒng)的循環(huán)水量、消耗量、排水量以及系統(tǒng)綜合漏失水量之和。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水平衡方程為

式中：VCYJ為進循環(huán)水裝置冷卻水循環(huán)量；VXLJ,BC為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水量；VCYC為出循環(huán)水裝置冷卻水循環(huán)量；VXLC,WP為排水量；VXLC,XH為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)消耗水量；VXLC,LS為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)綜合漏失水量。

其中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)消耗水量在沒有測試條件的情況下可參考G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》附錄A 計算取得。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)率的計算如下：

2.3 鍋爐系統(tǒng)（包括蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)）

2.3.1 測試邊界、測試項目，以及測量參數(shù)的分析和確定

對天然氣處理廠鍋爐系統(tǒng)而言，主要考查其管網(wǎng)系統(tǒng)的水量漏損情況，以及蒸汽凝結(jié)水的回用量。蒸汽凝結(jié)水的回用量可以反映天然氣凈化水的用水效率，回用量越高，其水利用效率越高。因此，鍋爐系統(tǒng)的測試邊界設定為從蒸汽發(fā)生及凝結(jié)水回收系統(tǒng)的各進水管線入口至該系統(tǒng)排水管線的出口。涉及的測量參數(shù)包括冷卻水循環(huán)系統(tǒng)新鮮水補充水量、冷卻水循環(huán)量和排水量，還包括軟化水輸入量、冷凝水回收量、蒸汽生產(chǎn)量和排污量。

2.3.2 水平衡指標的計算分析

根據(jù)鍋爐系統(tǒng)軟化水輸入量、冷凝水回收量、蒸汽生產(chǎn)量和排污量間的相互關系，進入鍋爐系統(tǒng)的軟化水輸入量與返回系統(tǒng)的蒸汽凝水量之和應等于系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽量、排污量以及系統(tǒng)綜合漏失水量之和。

鍋爐系統(tǒng)水平衡方程為

式中： VZNJ,LN為冷凝水回收量；VZNJ,RH為軟化水輸入量； DZNC,ZQ為蒸汽生產(chǎn)量；VZNC,WP為排污量；VZNC,LS為蒸汽發(fā)生及凝結(jié)水回收系統(tǒng)綜合漏失水量。

蒸汽冷凝水回用率計算如下：

2.4 污水處理系統(tǒng)

2.4.1 測試邊界、測試項目，以及測量參數(shù)的分析和確定

按照G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價導則》要求，應對廢水回用率、達標排放率進行核查。因此，污水處理系統(tǒng)其測試邊界設定為從處理廠污水處理單元的各進水管線入口至輸出管線的出口。涉及的測量參數(shù)包括新鮮水用量、污水輸入量、處理污水外排量、處理污水回用量和達到排放標準的排水量。

2.4.2 水平衡指標的計算分析

根據(jù)污水單元新鮮水用量、污水輸入量、處理污水外排量和處理污水回用量間的相互關系，可以得出水平衡方程。

污水處理系統(tǒng)水平衡方程為

式中：VWCJ,XS為新鮮水用量；VWCJ,WS為污水輸入量；VWCC,WP為處理污水外排量；VWCC,HY為處理污水回用量； VWCC,DB為達到排放標準的排水量；VWCC,LS為污水處理系統(tǒng)綜合漏失水量。

污水處理系統(tǒng)達標排放率計算如下：

污水回用率計算如下：

2.5 天然氣處理廠其他水平衡指標計算

按照G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價導則》要求，還應對天然氣處理廠水重復利用率進行計算：

3 結(jié)論和建議

1）天然氣處理廠水平衡測試范圍包括全廠新鮮水用水管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)（包括蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)）、循環(huán)水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，對這四部分進行水平衡測試和分析即可較為全面地反映天然氣處理廠的用水現(xiàn)狀。

2）天然氣處理廠水平衡測試的計算指標主要包括新鮮水管網(wǎng)綜合漏損率、處理104m3天然氣取新鮮水量、重復利用率、蒸汽冷凝水回用率、循環(huán)冷卻水單元冷卻水循環(huán)率、標排放率和污水回用率。

3）依據(jù)G B/T 12452—2009《企業(yè)水平衡測試通則》以及G B/T 7119—2006《節(jié)水型企業(yè)評價導則》要求，結(jié)合天然氣處理廠實際生產(chǎn)情況，建立天然氣處理廠水平衡測試的企業(yè)標準，可以更加規(guī)范、科學地指導天然氣處理廠水平衡測試工作的開展。

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T12452—2008企業(yè)水平衡測試通則[S].北京:中國標準出版社,2008.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T7119—2006節(jié)水型企業(yè)評價導則[S].北京:中國標準出版社,2006.