環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)在煤化工企業(yè)中的應用

朱宏 趙冬梅

【摘要】隨著國內經濟不斷發(fā)展，人們對于環(huán)境的重視程度也在不斷增加。在煤化工企業(yè)由于在生產過程中存在各種物質的排放，受到的環(huán)保壓力也很大。因此各個煤化工企業(yè)都建立了環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過現(xiàn)場在線分析和測量儀表對各裝置廢水和鍋爐煙氣的各項監(jiān)測參數(shù)進行在線動態(tài)檢測，將檢測數(shù)據(jù)連續(xù)、實時地傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺，實現(xiàn)了對外排放監(jiān)測點的自動化連續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)控和報警。

【關鍵詞】環(huán)保;在線監(jiān)測;煤化工

1 環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)主要有三部分組成，分別是現(xiàn)場分析儀表、數(shù)據(jù)采集傳輸儀和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站。其中現(xiàn)場分析儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀在一起稱為現(xiàn)場系統(tǒng)?，F(xiàn)場分析測量儀表是環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)的底層設備，一般都安裝在取樣監(jiān)測點附近的分析屋。我們通過COD在線分析儀、明渠流量計、氨氮在線分析儀及pH計等對各項參數(shù)進行檢測，檢測結果經過感應器轉換為4～20mA的模擬信號。

1.1現(xiàn)場分析儀表

COD在線分析儀采用的是重鉻酸鉀法，即在強酸環(huán)境下，以重鉻酸鉀作為氧化劑，在催化劑作用下加熱消解水樣，氧化水中的還原性物質，重鉻酸鉀中的六價鉻離子被還原為三價，引起了混合液顏色的變化，顏色的變化程度反應了水樣中還原性物質的量，通過比色換算最終得到COD含量。特別的，在油含量較大的監(jiān)測點一般是采用UV紫外吸收方式進行COD測量。氨氮測量采用氨氣敏電極法，通過加入逐出液將樣水中的NH4+轉化為NH3，NH3進入氨氣敏電極經電化學反應改變電極內的pH值，pH值與氨氮含量成線性關系。水中油分析儀采用紅外光度法，碳氫化合物對紅外光波段有特定吸收波長，通過測量吸光度來確定碳氫化合物的濃度。在進行COD含量、氨氮含量和水中油含量檢測時設置了自吸泵，將監(jiān)測點水源取樣輸送到在線分析儀。取樣快速回水、預處理回水和分析廢水的排放點設置在取樣點下游，盡量低且遠離取樣點，對于有毒有害廢水需要單獨回收處理，不能混入回水管路，如鉻法COD測量廢水。

煙氣各參數(shù)的檢測是采用煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）。CEMS由顆粒物監(jiān)測、氣態(tài)污染物監(jiān)測（SO2、NOx、CO及O2等）、煙氣參數(shù)測量（壓力、流速、溫度及濕度等）及數(shù)據(jù)采集與處理等系統(tǒng)構成。顆粒物監(jiān)測采用激光透射法，原位安裝測量。氣態(tài)污染物監(jiān)測，利用紫外差分技術測量高溫煙氣中的SO2和NOx，系統(tǒng)內置氧化鋯傳感器測量氧含量。該部分通常包含取樣單元、預處理單元、分析轉化單元和后處理回收排放單元。煙氣參數(shù)測量，煙氣壓力使用隔膜壓力變送器進行測量;流速（流量）采用皮托管差壓法或熱式質量流量計進行測量;煙氣的溫度采用鉑電阻溫度傳感器測量;煙氣的濕度采用濕度傳感器測量。測量信號送入數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常為PLC，通過RS-485/RS-232接口對外輸出通信數(shù)字信號，具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳送及遠程故障診斷等功能，實現(xiàn)了工作現(xiàn)場的無人值守。

1.2數(shù)據(jù)采集傳輸儀

數(shù)據(jù)采集傳輸儀接收從現(xiàn)場分析測量儀表傳輸來的標準4～20mA模擬信號和CEMS通信數(shù)字信號（Modbus），經過采樣等處理，按照《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》（HJ/T212-2005）通信協(xié)議打包發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站，通信包除CRC校驗碼外都由ACSII碼字符編碼組成。HJ/T212-2005數(shù)據(jù)傳輸標準規(guī)定了多種發(fā)送方式，本項目中由于各監(jiān)測點分布分散，且部分監(jiān)測點離主廠區(qū)遠，故采用了GPRS通用無線分組業(yè)務，利用數(shù)據(jù)采集傳輸儀的無線收發(fā)模塊接入商用移動網絡，進行數(shù)據(jù)傳輸，減低了現(xiàn)場布線的難度。由于環(huán)保部門要求國家重點監(jiān)控排放口的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到當?shù)卣h(huán)保局環(huán)保監(jiān)測中心，因此需要對該部分監(jiān)測點分析儀表的輸出信號，在接入數(shù)據(jù)采集傳輸儀之前進行信號分配，一路信號去企業(yè)環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳輸儀，另一路送環(huán)保局環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳輸儀。

1.3 數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站

數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站的是對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的接收、存儲、處理與發(fā)布。監(jiān)控中心站主要由兩臺服務器和一臺短信報警Modem構成，其他輔助硬件（如交換機及安全服務器等）利用企業(yè)原網的機房設備。

2 環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)的設置

環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由現(xiàn)場在線分析儀表、數(shù)據(jù)采集傳輸儀、數(shù)據(jù)監(jiān)控站組成?，F(xiàn)場在線分析儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀構成了現(xiàn)場環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)，一般設置于取樣監(jiān)測點附近的分析小屋。數(shù)據(jù)監(jiān)控站分為企業(yè)控制室監(jiān)控站和環(huán)保監(jiān)控中心站，企業(yè)控制室監(jiān)控站供工藝人員進行工藝數(shù)據(jù)查看、記錄，以便實時了解工藝排放情況并進行調整，環(huán)保監(jiān)控中心站設置于政府環(huán)保局的環(huán)保監(jiān)測平臺，環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)通過現(xiàn)場分析和測量儀表對煉化企業(yè)的中間廢水，排放水和廢氣的各項監(jiān)測參數(shù)進行在線動態(tài)檢測，將GPRS網絡應用于環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)，將檢測數(shù)據(jù)連續(xù)且實時地傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺，實現(xiàn)了對監(jiān)測點的自動化無人值守式環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)控和報警。

3 環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)的應用

某煉化企業(yè)為提升對各污染源和排放口的在線監(jiān)控能力，建設并投運了完整的環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)。對其煉油污水處理廠、化工污水處理廠、各分廠雨排水及事故緩沖池等各監(jiān)測點的水質和催化裂化裝置脫硫及動力廠鍋爐等裝置的煙氣進行集中在線監(jiān)控，保證能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理由于各裝置非正常運行造成的污染物超標。水質的在線檢測項主要包括COD、氨氮、水中油的含量、pH值和流量;煙氣的在線檢測項主要包括顆粒物、CO、SO2、NOx、O2、壓力、流速（流量）、濕度和溫度。

4 結束語

將在線監(jiān)測系統(tǒng)投入到煤化工企業(yè)使用，成功實現(xiàn)了對監(jiān)測點的自動化無人值守式監(jiān)控和報警的目的，一方面保護了環(huán)境，另一方面也提高了煤化工企業(yè)的環(huán)保意識，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)傳輸、處理及發(fā)布等功能，有效地提高了環(huán)保監(jiān)測工作人員的效率，同時也為優(yōu)化設備操作和生產管理決策提供了依據(jù)。

參考文獻

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