環保監測系統在石油煉化企業中的應用

劉飛飛

環保監測系統在石油煉化企業中的應用

劉飛飛

在煉化石油的過程中，會排放出廢水和煙氣，其中含有大量有害物質，會對環境造成污染。石化行業產生的污染物分為有機物和無機物。其中無機物包括硫化物、氮化物和鹵化物等；有機物包括硫醇類和胺類等。另外石油煉化企業還會產生大量的工業廢水，這些廢水中包含了苯、硫、醇、有機磷和金屬鹽等成分，這些化學成分一旦排放到江河湖海中，就會對自然環境造成不可磨滅的影響。為了使各個排放口排放出來的水質或者煙氣達到了各項檢測指標的要求，就需要按照相關規定和要求進行。

一、環保檢測系統

環保監測系統包括了數據采集傳輸儀器、現場分析儀表以及數據監控中心站等。數據采集傳輸儀器和現場分析儀器組成了現場系統。其組成結構示意圖如下圖所示。

環保監測系統的組成結構簡圖

整個環保監測系統的檢測計劃以及布局可以大致分為三個部分，第一部分就是對現場的樣品進行檢測分析；第二部分就是對監測結果和相關數據信息進行傳輸；最后一部分就是數據中心站來接受這些信息并加以分析，為日常工作提供數據支持。

1.現場分析儀表

通常，在環保監測系統中，現場分析測量儀表處于最底層，一般安裝在離監測點比較近的分析小屋中。使用COD在線分析儀、水中油在線分析儀、明渠流量計、氨氮在線分析儀和pH 計等儀器，來檢測各種參數，標準模擬信號的輸出值是4～20mA。

所謂的COD分析，指的就是在強酸的環境下使用重鉻酸鉀法，重鉻酸鉀就起到了氧化劑的作用，消解水樣通過催化劑來進行加熱，重鉻酸鉀中的六價鉻離子被還原為三價，同時，混合液的顏色出現了變化，在水樣中會反應出顏色不同的變化程度，之后通過比色換算，可以計算出水樣中COD的具體含量。設置自吸泵來檢測COD的含量、水中油含量和氨氮含量，從監測點取水樣，用在線分析儀對采取的水樣進行檢測。同時，還要單獨處理那些有毒有害的廢水，不能將它們混入回水的管道中。對廢水進行測量的時候，可以通過鉻法COD。

對煙氣中的各種參數進行檢測的時候，可使用煙氣排放連續監測系統。這項系統分為了四個部分，分別是對顆粒物進行檢測、對氣態污染物進行檢測、測量煙氣的各種參數以及采集相關數據并進行處理。在檢測顆粒物的過程中，通常會使用激光透射法，安裝在原位再進行測量。對氣態污染物進行檢測的時候，可以使用紫外差分技術，對高溫煙氣中的SO 2 和 NO x進行測量，對于氧含量可以通過系統中設置的氧化鋯傳感器來測量。對煙氣參數進行測量時，可以使用隔膜壓力變送器來測量煙氣的各項參數；測量流速(流量)時，通常會使用皮托管差壓法或熱式質量流量計；對于煙氣的溫度，使用的是鉑電阻溫度傳感器來進行測量；煙色的濕度則用的是濕度傳感器測量；所有的測量信號，都會被傳送到子系統中進行處理，通過 RS-485/RS-232 接口，用通信數字信號進行傳輸，不僅實現了現場傳輸，還能進行遠程故障診斷，工作現場不需要工作人員進行值守。

2.數據采集傳輸儀

對于數據采集傳輸儀的作用，通常是接收從現場分析測量儀表傳輸來的信號，而且是標準的 4 ～20mA 模擬信號和 CEMS 通信數字信號(Modbus)，之后選取一些樣品進行處理，根據有關傳輸標準的通信協議，將各種信號進行打包，隨后發送到數據監控中心站。本文中涉及到的監測點相對距離比較遠，比較分散，而且都沒有在主廠區附近，所以采用GPRS 通用無線分組業務。通過數據采集傳輸儀器，用其中的無線收發模塊，配合接入商用移動網絡，然后再傳輸數據，這樣在現場進行布線的難度就大大降低了，根據實際使用發現，一臺數據采集傳輸儀器在一個月的工作時間內，大概會產生20～50元的流量費用。

我國環保部門提出了一些要求，對于國家重點監測的排放口，其檢測所獲得的數據要統一發送到政府的環保監測中心，這些數據就成了環保部門進行執法的依據。監測點接收到儀表所輸出的信號后，會對其進行分析，對于分析完成的信號，要先進行分配，才能夠接入到數據采集傳輸儀中，并且信號通常分為兩路，一路發送到企業，另一路信號發送到環保局。有一些信號參與了DCS控制連鎖，對于這類信號，還要多分配一路，通過硬線來將相關信號接入到DCS的系統中。在進行此項時，通常會用到信號分配器，沒有信號分配器的話，也可以使用帶有信號分配功能的隔離安全柵，都可以實現對模擬信號進行分配的目的。

3.數據監控中心站

數據監控中心站在現場檢測中發揮著非常重要的作用，它可以對數據進行接收、存儲、處理以及發布。監控中心站的硬件設備主是由兩臺服務器組成的，采用機架式服務器，兩個四核CPU，8G內存，兩個網卡都是上千兆的，用冗余電源進行供電。

監控中心不僅要配備硬件儀器，同時還要配備軟件系統，包括數據庫、操作軟件以及監控應用軟件等。在系統中應用監控軟件，主要作用就是顯示廠區地圖上所有在線監測點水質或煙氣的實時具體狀態，一旦觸發了警報，就會發出明顯的提示，并且向相關的工作人員發送警報信息。監控應用軟件的作用還不止這些，還可以用來接收數據、手動或者自動地來對監測數據進行管理、維護用戶的相關權限以及基礎數據、展示相關的地理信息數據、對故障進行預警和報警并且還能記錄報警時間，方便后期進行查詢和統計。在進行整個項目的過程中，對于監測到的相關數據，要及時上傳到企業的MES系統中，環保工作人員和裝支管理人員在進行工作的時候，可以通過企業的MES系統進行數據查詢，大大地方便了工作人員進行日常的工作流程。

二、環保檢測系統的實際應用

某煉化企業中，需要對各污染源和排放口進行監控，為了提高在線監控的能力，建設并應用了一整套科學、完整的環保監測系統。該系統覆蓋范圍很廣，對周圍的化工污水處理廠、煉油污水處理廠、各分廠雨排水及事故緩沖池等多個地點都可以進行有效的檢測，因為是實時監測，所以一旦各裝置中出現了問題，系統都可以在第一時間發覺，并能及時進行處理。

三、結語

近些年來我國的社會經濟取得了突飛猛進的發展，經濟的增長離不開工業的發展。雖說工業的發展給我們帶來了巨大的經濟利益，但是因為排放了很多的廢水和廢氣，對自然環境造成了嚴重的破壞。國家越來越重視對自然環境的保護，也對工業污染治理提出了相應的要求，要對所排放的廢水和煙氣進行監測，只有達到國家相關規定才可以進行排放。通過在石油煉化企業中應用環保檢測系統，不僅提高了檢測報警的范圍，還能及時進行處理，有效幫助相關工作人員完成檢測任務，促使企業排放的廢水和煙氣達到國家相關標準。

中國石油天然氣勘探開發公司）