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【产业思考】双管齐下打响石化行业节水攻坚战

中国化工信息周刊 2021-09-13 10:57:26

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对于石油和化工生产而言,水既是参加化学反应制取多种产品的基础原料,也是工艺流程中广泛使用的热能传导介质,用于控制、调节设备温度。石油和化工生产的特殊性决定了行业对于水资源的依赖程度较高,取水量、用水量、废水排放量较大均位居全国工业行业前列。在水资源危机日益凸显的形势下,用水大户的节水任务也越来越紧迫。虽然“十二五”期间,全行业单位产值废水排放量、总用水量、总取水量都有大幅下降,用水效率也不断提高,但是距离节水型社会的目标仍有较大差距。未来行业需要在技术和政策方面双管齐下,提升用水效率。

十二五”行业用水两降一升

“十二五”期间,行业总取水量增加量、废水排放总量逐渐减少;万元工业增加值用水量、取水量和废水排放量逐年下降;水资源重复利用率持续上升。
  一是行业总取水量增加量、废水排放总量逐渐减少。近年来,随着生产规模的持续扩大,石油和化工行业总用水量持续上升,但增速下滑。同时,行业废水治理和减排工作也取得实质性进展,促使废水排放量逐年减少。
  二是单位产值用水量、取水量和废水排放量逐年下降。单位产值、工业增加值取水量和废水排放量是衡量工业行业水资源利用效率的重要标准,数值越低说明实现单位价值所需要的新水用量(废水排放量)越少,水资源利用效率则越高。近年来,我国石油和化工行业万元产值、工业增加值取水量和废水排放量呈现逐年下降趋势。
  三是水资源重复利用率持续上升。水资源重复利用率是衡量工业行业水资源利用水平的重要标准,也是解决行业水资源短缺的有效途径。石油和化工生产的特殊性决定了生产过程中要使用大量的循环水,以达到控制和调节反应系统、设备温度的目的。近年来,石油和化工行业在提升水资源重复利用率方面开展了大量且卓有成效的工作,包括改进循环水利用系统、开发新型水处理药剂等,大幅提升了循环水、中水、可回收废水的重复利用率,促使行业整体的水资源利用效率不断提升,对于水资源的依赖程度持续下降。

重视节水工作中的突出问题

然而,目前节水工作在技术创新和工程建设等方面还存在一些突出问题。
  在技术创新方面,虽然从事节水技术研发的高校、科研院所和技术公司较多,但技术水平差异较大,由于国家缺乏针对性的行业节水技术评价、推荐和指导目录,且缺乏优秀节水技术推广应用的机制,导致一些效果显著的节水技术没有得到有效应用,企业技术应用效果参差不齐。
  在工程建设方面,由于节水项目特别是达标外排污水处理回用项目的工艺单元多,可能因一个单元的施工效果而影响整个项目的实际节水效果,而受具体实施单位的施工水平影响,一些节水项目未达到预期的效果。
  除此之外,笔者在调研中还发现,不同企业间用水情况差异较大。一是循环水补水量差异大。行业耗水主要有循环水补水、气化补水、蒸汽耗水、设备密封水、生活用水分摊等。其中占比较大的主要是循环水补水,占60%~70%。不同企业的循环水补水率差别较大。其主要原因:一方面受环境温度的影响,环境温度越高,其循环水蒸发量就越大,补水率越高;另一方面受循环水温差的影响,循环水温差越大,循环水量越小,补水量越少,反之补水量大。此外,气候条件的不同直接影响到循环水补水量的差异。经粗略估计,北方夏季和冬季的循环水补水量相差达30%~50%。二是冷凝液的回收、废水回收利用差异较大。在冷凝液的回收方面,不同企业存在回收率差别较大的情况,当冷凝液回收率太低时直接影响产品的耗水数据。三是企业之间对节水的综合技术和管理水平存在较大差异。

节水技术呈现新趋势

随着行业和产品结构的调整以及节水需求的变化,节水技术正呈现出新的趋势。
  一是由单一技术向集成技术转变。近年来,大型化、集约化、上下游一体化已经成为化工企业的发展趋势。随着产业链的延伸和完善,化工企业的产品结构更加多元化,生产流程更加复杂化,耗水工序、节点、设备的数量也将大大增加。单项节水技术将很难满足大型化工企业对于水资源管理和节水降耗的迫切需求,集成节水技术潜在巨大的市场需求。水资源分质梯级利用,循环水、中水、反渗透浓水等废水回收集成利用技术,生产废水零排放等技术,都将更加受到企业的青睐。因此,化工行业节水技术研发、推广、应用工作的重点也必须由单一技术向集成技术倾斜。

二是信息化技术将成为行业节水的新亮点。信息化与工业化高度融合是化工乃至整个工业行业优化产业结构、提升发展质量的有效途径。随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展应用,信息化已成为企业开展节能、节水、减排、安全生产等工作的重要保障。化工企业的水资源管理和节水工作都需要信息化技术的支撑,比如借助数学模型、计算机程序,结合现场采集数据,及时调节系统运行,实现企业水务管理的科学化、高效化。通过数据采集、实时跟踪、评价分析,可以及时了解企业主要用水环节的运行状况,将各环节的数据进行实时汇总,即可对全生产流程的取水、用水、排水进行合理调配。此外,通过统计分析水资源系统的月度、季度、年度运行情况,可以帮助企业查找节水漏洞,挖掘节水潜力。
  三是工艺节水技术和废水回收利用技术并举发展。当前,化工行业节水技术主要由工艺节水技术和废水回收利用技术两大部分组成。工艺节水技术的目标是降低生产流程对于原料水的消耗,比如干法乙炔工艺、粉煤加压气化等。废水回收利用技术的目标是通过低成本、高效率的处理方式,将本应排掉的废水进行回收利用,比如聚氯乙烯母液回收利用技术、化工凝结水、反渗透浓水回收利用技术等。作为化工行业节水技术的重要组成,未来相关技术研发、推广、应用工作仍将围绕这两者开展。
  四是水资源替代技术潜在巨大发展空间。开发水资源替代技术是化工行业降低对于水资源依赖程度的重要保障,对于地处中西部等缺水地区的化工企业而言,更是保障可持续发展的关键举措。比如化工企业普遍配备的冷却系统,如果能够大力推广空冷技术替代水冷工艺,就可以有效降低新鲜水取用量;电石、黄磷等尾气粉尘含量较大的化工生产企业,若能够以干法除尘替代湿法除尘,则可以降低水耗,而且能够避免含水渣浆的处置难题;硫酸生产过程中,以酸洗替代水洗,可以在降低水耗的同时,提高生产效率和产品收率。

配套政策短板需补齐

根据相关规划,“十三五”期间,石油和化工行业总用水量将维持在723亿吨的基础上或略有增长,年增长率不会超过3.6%,预计总用水量不会超过850亿左右;总取水量将稳定在51亿~55亿吨左右。废水排放量也从30.1亿吨基础上将继续减少,下降幅度在2.5%左右。水重复利用率从92.9%增加到94.5%,年递增0.3%。行业2018年万元工业增加值节水目标为13.33吨/万元,水重复利用率93.9%。2020年增加值节水目标为11.77吨/万元,水重复利用率94.5%。
  要实现上述目标,除了集中力量开发及推广节水技术外,还需进一步完善配套政策,明确重点产品、重点行业的节水目标,量化节水标准,严控耗水产能,鼓励节水技术改造。
  一是制定化工行业“十三五”节水专项规划。建议由水利部、工信部牵头,有关行业协会、化工企业、研究院所共同参与,制定我国化工行业“十三五”节水规划,提出“十三五”时期化工以及重点子行业、重点产品的节水目标,明确行业节水工作的重点任务,推动企业转变用水方式,提高水资源利用效率,减少废水排放,构建“取水少、排放低、效益高”的新型工业体系。
  二是加快制定重点化工产品的用水统计办法和水耗标准。针对企业在用水统计方面存在的范围不清晰、口径不统一等问题,建议由水利部门牵头,组织工业主管部门和有关行业协会制定重点化工产品的《用水统计办法》,确保行业用水统计的真实性和准确性。再以《用水统计办法》为基础,收集重点化工产品的水耗数据,制定《水耗限额标准》,为行业节水工作树立标杆,同时也为今后制定有关用水和节水政策提供数据支撑。建议首先制定合成氨、甲醇、氯碱等耗水量较大且具有一定代表性的化工产品的《用水统计办法》和《水耗限额标准》。
  三是加快淘汰耗水量大以及废水排放量大的落后工艺和落后产品。建议由有关政府部门牵头,行业协会参与,制定重点耗水化工产品和工艺目录,将低水耗、低排放的产品和先进工艺列入鼓励类,将高水耗、高排放产品和工艺列入淘汰类或限制类,并出台有针对性的配套政策加以引导。对于列入淘汰类的产品和工艺,要求企业必须改造升级为合格工艺,否则不再为企业提供取水定额;对于列入限制类的产品或工艺,建议在缺水地区不再审批新建项目;对于列入鼓励类的,建议给予优惠政策,促使其生产成本同落后企业形成比较优势。
  四是鼓励企业进行节水改造,提高水资源利用水平。通过工艺和装备的升级改造,提高化工企业的水资源重复利用率和利用水平,减少新鲜水取用量和废水排放量。鼓励企业实施“清浊分流”改造,按照“高质高用,低质低用,分质管理”的原则回收工业废水,建立多层次的废水回用系统,比如回收水质较好的清净下水用作空调水、冷却水、蒸汽冷凝液等;回收废水并进行简单处理后用于循环水、场地冲洗、绿化用水、电站增湿、锅炉冲灰和冲渣等。鼓励企业对不同装置、不同厂区的循环水系统进行改造和整合,强化水的内部循环,有效提高循环水浓缩倍数,减少能源和水资源的浪费。有条件的企业应该以海水或地下淡咸水代替淡水作为循环水使用,从而降低对于淡水资源的依赖程度。另外,配套建有热电厂的化工生产企业,应该对热电厂除氧器和定排扩容器进行改造,安装排汽冷却器装置,回收凝结水资源并用于其他工序。
  对于实施节水改造的企业,建议国家给予一定补贴,补贴资金的数额可按企业实施技术改造后实现的节水量或废水减排量进行确定,资金发放可以通过财政拨款的形式直接补贴给企业,也可以通过减免税收、降低贷款利率等方式间接返还给企业。
  五是推动水耗对标工作,构建行业节水工作的长效机制。积极开展国内企业之间,以及同国外先进企业的水耗对标工作,进一步完善行业节水标准体系,以控制水资源总量、优化用水结构、提高水资源利用效率、减少废水排放为重点,查找差距,分析原因,完善措施,持续改进。同时,要加强节水人才队伍的建设。化工企业,特别是水资源消耗量较大的企业,要保证相关人员配置到位、将优秀的管理和技术人才充实到节水减排岗位。各企业可以根据自身的实际情况,有计划、有步骤实施节水减排人才的培养工作。争取到“十三五”末,行业能够拥有一支技术过硬、能力相配、工作负责、快速高效的节水人才队伍。
  六是建议国家出台严格的、与产业布局相配套的取水政策。对在缺水地区建设耗水量较大的工业项目进行限制,坚决叫停“与民争水”、“与地争水”的工业项目。