煤化工企業循環水污染物濃度的信息化控制的研究與應用

魏慶印

(兗礦集團有限公司煤化分公司,山東鄒城 273500)

煤化工企業循環水污染物濃度的信息化控制的研究與應用

魏慶印

(兗礦集團有限公司煤化分公司,山東鄒城 273500)

煤化工企業生產中熱交換是保障生產運行的重要環節,循環冷卻水在化工生產中的換熱器內循環,與工藝介質進行熱量交換,帶走多余熱量,保證生產系統的平衡。一旦換熱器出現泄漏,未能及時發現,會造成循環水污染,隨著污染物濃度的升高,各類微生物滋生,會在換熱設備或管道內結垢,影響換熱效果,腐蝕換熱設備,甚至導致生產系統癱瘓,造成重大經濟損失。建立信息化循環水污染物濃度控制流程,實現循環水污染物信息化管理和源頭監控,科學操作,規范化管理,超前預防,完善了化工生產自動化管理程度,提升了化工企業環保應急管理水平。

循環水 污染物 信息化 控制

1 控制循環水污染物濃度的必要性

當前，大多數化工企業循環水污染物的監控仍然采用在循環水工段分析監測，當發現污染物濃度大幅升高時，再排查分析換熱設備的方式。這種方式往往很滯后，無法及時發現污染物升高趨勢，當發現循環水水質惡化時，整套循環水系統已經嚴重污染，再行處理已為時已晚，只能排掉大量循環水，造成水資源浪費和環境污染，導致循環水處理成本升高，甚至導致生產系統停車和環境、安全事故發生。

建立信息化循環水污染物濃度控制流程，實現循環水污染物信息化管理和源頭監控，科學操作，規范化管理，超前預防，完善了化工生產自動化管理程度，提升化工企業環保應急管理水平。具有如下意義：

(1)保證生產系統長周期運行的關鍵。項目的實施，能夠有效控制監控循環水水質，及時發現污染狀況和采取應急處理，消除了化工生產潛在隱患，確保了生產長周期安全穩定運行。

(2)公司減虧增盈的需要。當前煤化工行業不景氣，化工產品生產成本高，利潤率低，實施循環水污染物濃度的信息化控制，提高了循環水的綜合利用率，減少了一次水和水處理劑的用量，杜絕因此帶來的生產系統波動、減量和停車，間接降低了生產成本，達到了減虧增盈的目的。

(3)環境保護、污染防治的需要。循環水系統一旦被工業介質污染，最有效的辦法是對整個系統進行大置換，循環水直接排放會造成外排污染物(如COD、氨氮等)濃度增加或超標，如處理不當可能導致環境安全問題，直接帶來排污費的增加或違法罰款；如果送污水處理廠處理，也會增加污水處理廠的壓力和污水處理運行費用的增加。因此，信息化監控循環水污染物濃度，從源頭杜絕污染物進入循環水，是實現環境保護、污染防治的關鍵。

(4)保證安全生產的需要。化工生產多是在高溫、高壓條件下進行，循環水換熱是保證換熱設備安全使用的關鍵，當循環水受到污染，微生物大量滋生，換熱設備和管道容易腐蝕或結垢，造成換熱設備換熱效果變差或發生新的泄漏，嚴重時會造成熱量集聚，導致爆炸等事故的發生。因此信息化控制循環水污染物濃度，能夠及時發現換熱器泄漏情況，減少換熱器腐蝕、結垢現象的發生，消除安全隱患，保證生產系統安全穩定運行。

2 信息化控制循環水污染物濃度在煤化工生產中的主要內容和做法

信息化控制循環水污染物濃度立足于科學發展觀和“十二五”環保規劃，以“節能減排，減污增效”為原則，降低企業生產成本，減少污染物排放，保證循環水系統高效運行，規范化環保管理流程，實現經濟與環境“雙贏”，提升公司的創新管理水平，為公司長遠發展提供保障。主要做法如下：

2.1 深入調查研究,確定關鍵監測點

大型煤化工企業，循環水用量大，我單位每月循環水用量約7000萬立方，循環水每年的運行費用約1800萬元，因此循環水系統穩定運行，是降低生產成本，保障生產系統安全穩定運行的關鍵。在現有的生產狀況下，部分換熱設備陳舊，腐蝕嚴重，各生產界區經常出現換熱器泄漏情況，換熱器內工藝介質如甲醇、醋酸、NHD溶液等，很容易進入循環水系統，造成循環水水質惡化，微生物大量滋生，設備管道腐蝕、結垢等，降低了設備的換熱性能，甚至引發新的泄漏，形成惡性循環。對于化工生產中的原料、產品或半成品，進入循環水就是污染物，不僅造成生產波動，還會造成環境污染，如何科學合理控制循環水水質，是確保生產穩定的關鍵。

經過對供水車間調查發現，現有的循環水水質管理存在嚴重的弊端。循環水水質把關在循環水崗位，循環水從循環水池輸送到各個生產界區，然后再從不同的換熱設備熱交換后返回到循環水池，循環水崗位每班對循環水監測兩次，根據上水、回水情況判斷換熱設備是否運行正常。當換熱設備存在漏點(漏點較小)時，少量的工藝介質進入循環水，對于一套循環量上萬立方的系統來說，污染物濃度的變化時很細微的，此外還有誤差的影響，因此這種監測很難發現細微的水質變化；當換熱設備工藝介質大量泄漏，整個循環水系統污染物大幅升高時，分析人員才能發現水質的變化，而此時再行處理已錯過了最佳處理時期，損失已無法挽回。

調度室根據在對三循系統涉及的氣化、甲醇、一氧化碳、醋酸、醋酸乙酯等車間循環水換熱設備全面摸底、排查、統計的基礎上，根據換熱設備材質、內部工藝介質、以往泄漏情況(泄漏次數、泄漏量及影響)，確定重點監控對象，建立重點監控換熱設備臺賬，設置監測點位，明確監測指標和監測頻次，并據此制定了關鍵換熱設備所在崗位循環水監控規定，對關鍵控制換熱設備監測點的監測數據及時通過網絡、電話等傳遞給生產調度室，供水車間對每天的循環水水質數據進行匯總，每周畫出水質變化曲線圖，發現水質波動，重點換熱器崗位立即采取處理措施。形成了以換熱設備監測監控為主，循環水池監測監控為輔，應用環境監測、數據綜合分析、網絡信息化和預警聯動為手段的多層次、全方位的監測監控管理系統。

2.2 科學規劃,合理布局,開展循環水水質流程改造

(1)科學設立監測點，源頭控制污染物。通過前期對全公司循環水換熱器進行排查，分級確定了公司級重點監控的換熱設備和車間級重點監控的換熱設備，包括甲醇精餾E8008換熱器、醋酸反應釜換熱器、一氧化碳E1504換熱器等曾經發生過泄漏的關鍵設備，設立監測點，實施分級、分層次監控，不放過重點，及時掌握換熱設備有無泄漏等狀況。

(2)精心規劃排放點，確保異常情況下的應急處理。循環水一旦污染，最有效的處理措施是對系統進行大置換，但如果處置不當，被污染的循環水直接排放可能造成排放超標，甚至引發環境安全問題。經過認真研究討論后，公司確定利用原造氣至污水處理閑置管道，選取離污水處理站最近的循環水回水管線(甲醇硫回收循環水回水母管)上增加聯通管，實現事故狀態下利用循環水回水余壓將被污染循環水送污水處理事故池(可貯存廢水8000m3)暫存的目的，繼而送凈化水廠進行處理，確保污染物達標排放；同時又能幫助循環水三循系統快速置換污染物，恢復循環水系統的正常運行，避免惡性循環。

(3)優化調配環境監測設備，確保監測及時準確。公司現有的水質監測設備少，只對循環水、污水處理等關鍵崗位配備監測設備，在現有的經濟條件下，購置新的監測設備難度較大，考慮到以上因素，公司充分利用現有水質監測設備，將污水處理停運閑置的COD等水質設備合理配備到一氧化碳、醋酸、甲醇等車間，保證關鍵換熱設備的監測監控。

2.3 信息化實施

(1)建立循環水環保信息化流程。在公司內部網建立環境監測郵箱，循環水污物監測數據直接發送到專用郵箱，相關部門進行查閱，發現異常數據，生產調度室立即組織換熱設備排查，加大跟蹤監測；制定循環水污染物預警指標，超預警指標，生產調度室下達調度指令，把泄漏的換熱設備從生產系統中隔離出來，或采取減量堵漏，或停車處理措施，消除工藝介質對循環水的污染，保證生產穩定運行。整個流程采用網絡化管理，循環水污染物信息在生產崗位與控制崗位有效傳遞，實現循環水污染物濃度信息化控制，保證生產系統長周期穩定運行。

(2)收集、整理并分析循環水污染物數據，優化工藝運行。循環水污染物監測數據由所在車間進行整理統計，繪制污染物濃度曲線圖，分析污染物與工藝操作的趨勢，判斷換熱器泄漏的臨界工藝條件，制定出優化工藝運行規程。

(3)循環水污染物應急處置。在關鍵換熱設備監控點，當發現回水污染物濃度高于上水濃度30mg/l以上時，生產調度室啟動《環境保護預警機制》，換熱設備所在崗位立刻按照規定，再次分析監測確認，隔離泄漏的換熱設備，切斷污染源，并組織對換熱設備漏點進行排查，立即組織搶修，避免循環水污染事故擴大，保障了循環水水質穩定。

2.4 嚴格監督管理,確保管理實效

(1)建立循環水污染物監測監控管理制度。供水車間制定循環水污染物監測監控管理辦法，各循環水監控崗位認真按規定執行，定時開展循環水污染物分析監測，收集整理相關的工藝數據，發現異常及時上報并連續分析確認，判定換熱器泄漏時，按調度指令進行隔離換熱器。

(2)制定循環水環保管理考核制度。為強化循環水信息化控制污染物管理力度，加強崗位人員的責任心，安監處制定《環保考核管理規定》和《環保紅黃牌管理規定》，規范循環水污染物控制信息化管理，提高循環水的再利用，充分發揮信息化管理在環保管理中的作用。

(3)開展監督檢查，確保循環水污染物信息化常態運行。生產調度室對各循環水污染物監測崗位不定期進行環保專項檢查，監督崗位和車間執行情況，對不按規定執行的車間和崗位按照《環保考核管理規定》進行獎懲。

3 信息化控制循環水污染物濃度在煤化工生產中的應用效果

(1)信息化控制循環水污染物濃度效果顯著，保證了系統長周期安全穩定運行。通過該項目的實施，實現了循環水全年優化運行，生產系統換熱器運行穩定，消除換熱設備泄漏事故3次，及時避免了循環水污染事故的發生，減少了3次因循環水污染造成的停車事故，保證了生產系統長周期安全運行。

(2)信息化控制循環水污染物濃度，降低產品生產成本，節約生產費用。循環水污染物信息化控制項目開展后，循環水監控力度大大加強，降低了循環水中污染物的含量，減少了水處理劑的使用量，同時減少了新鮮水的用量，循環水的再利用率大大提高，由項目實施前的75%提高到實施后的97%，大大降低了循環水的成本，同時循環水污染物監控的實施提高了換熱設備漏點的處理效率，發現問題后隔離換熱器，從小漏點處理，節約了大量的維修費用。該項目實施后，消除了因循環水污染造成的停車事故3次，每次按照節約停車費用200萬元計算，節約了600萬元費用。

(3)信息化控制循環水污染物濃度，確保了總排污染物小時達標率在98%以上。信息化控制循環水污染物濃度的實施，避免了被污染循環水的排放，降低了循環水的外排量和排放濃度，提高了循環水綜合利用率，外排污染物排放達標率顯著提升，與2012年相比，小時總排污染物達標率由85%提高到98%以上，全年減少COD排放86噸，節約排污費用10萬元。

(4)信息化控制循環水污染物濃度，消除了安全隱患。循環水污染物信息化控制的實施，減少了換熱器嚴重結垢的現象，換熱器的換熱效果大大提高，節約了能量，消除了換熱器因超溫而導致的超壓現象，減少了系統超溫超壓運行的波動，大大的消除了設備的安全隱患，保證了生產系統安全穩定運行。

魏慶印(1981-),男,工程師,山東肥城人,2006年畢業于青島科技大學自動化學院,現兗礦集團有限公司煤化分公司從事調度運行管理工作。