劉飛飛

環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在石油煉化企業(yè)中的應(yīng)用

劉飛飛

在煉化石油的過(guò)程中，會(huì)排放出廢水和煙氣，其中含有大量有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。石化行業(yè)產(chǎn)生的污染物分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。其中無(wú)機(jī)物包括硫化物、氮化物和鹵化物等；有機(jī)物包括硫醇類和胺類等。另外石油煉化企業(yè)還會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，這些廢水中包含了苯、硫、醇、有機(jī)磷和金屬鹽等成分，這些化學(xué)成分一旦排放到江河湖海中，就會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成不可磨滅的影響。為了使各個(gè)排放口排放出來(lái)的水質(zhì)或者煙氣達(dá)到了各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)的要求，就需要按照相關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行。

一、環(huán)保檢測(cè)系統(tǒng)

環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括了數(shù)據(jù)采集傳輸儀器、現(xiàn)場(chǎng)分析儀表以及數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站等。數(shù)據(jù)采集傳輸儀器和現(xiàn)場(chǎng)分析儀器組成了現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)。其組成結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

整個(gè)環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)計(jì)劃以及布局可以大致分為三個(gè)部分，第一部分就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的樣品進(jìn)行檢測(cè)分析；第二部分就是對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸；最后一部分就是數(shù)據(jù)中心站來(lái)接受這些信息并加以分析，為日常工作提供數(shù)據(jù)支持。

1.現(xiàn)場(chǎng)分析儀表

通常，在環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)量?jī)x表處于最底層，一般安裝在離監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(jì)、氨氮在線分析儀和pH 計(jì)等儀器，來(lái)檢測(cè)各種參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)的輸出值是4～20mA。

所謂的COD分析，指的就是在強(qiáng)酸的環(huán)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(guò)催化劑來(lái)進(jìn)行加熱，重鉻酸鉀中的六價(jià)鉻離子被還原為三價(jià)，同時(shí)，混合液的顏色出現(xiàn)了變化，在水樣中會(huì)反應(yīng)出顏色不同的變化程度，之后通過(guò)比色換算，可以計(jì)算出水樣中COD的具體含量。設(shè)置自吸泵來(lái)檢測(cè)COD的含量、水中油含量和氨氮含量，從監(jiān)測(cè)點(diǎn)取水樣，用在線分析儀對(duì)采取的水樣進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，還要單獨(dú)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(duì)廢水進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，可以通過(guò)鉻法COD。

對(duì)煙氣中的各種參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，可使用煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這項(xiàng)系統(tǒng)分為了四個(gè)部分，分別是對(duì)顆粒物進(jìn)行檢測(cè)、對(duì)氣態(tài)污染物進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量煙氣的各種參數(shù)以及采集相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。在檢測(cè)顆粒物的過(guò)程中，通常會(huì)使用激光透射法，安裝在原位再進(jìn)行測(cè)量。對(duì)氣態(tài)污染物進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，可以使用紫外差分技術(shù)，對(duì)高溫?zé)煔庵械腟O 2 和 NO x進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于氧含量可以通過(guò)系統(tǒng)中設(shè)置的氧化鋯傳感器來(lái)測(cè)量。對(duì)煙氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以使用隔膜壓力變送器來(lái)測(cè)量煙氣的各項(xiàng)參數(shù)；測(cè)量流速(流量)時(shí)，通常會(huì)使用皮托管差壓法或熱式質(zhì)量流量計(jì)；對(duì)于煙氣的溫度，使用的是鉑電阻溫度傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量；煙色的濕度則用的是濕度傳感器測(cè)量；所有的測(cè)量信號(hào)，都會(huì)被傳送到子系統(tǒng)中進(jìn)行處理，通過(guò) RS-485/RS-232 接口，用通信數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)傳輸，還能進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，工作現(xiàn)場(chǎng)不需要工作人員進(jìn)行值守。

2.數(shù)據(jù)采集傳輸儀

對(duì)于數(shù)據(jù)采集傳輸儀的作用，通常是接收從現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)量?jī)x表傳輸來(lái)的信號(hào)，而且是標(biāo)準(zhǔn)的 4 ～20mA 模擬信號(hào)和 CEMS 通信數(shù)字信號(hào)(Modbus)，之后選取一些樣品進(jìn)行處理，根據(jù)有關(guān)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，將各種信號(hào)進(jìn)行打包，隨后發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站。本文中涉及到的監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)距離比較遠(yuǎn)，比較分散，而且都沒(méi)有在主廠區(qū)附近，所以采用GPRS 通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳輸儀器，用其中的無(wú)線收發(fā)模塊，配合接入商用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，然后再傳輸數(shù)據(jù)，這樣在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布線的難度就大大降低了，根據(jù)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，一臺(tái)數(shù)據(jù)采集傳輸儀器在一個(gè)月的工作時(shí)間內(nèi)，大概會(huì)產(chǎn)生20～50元的流量費(fèi)用。

我國(guó)環(huán)保部門(mén)提出了一些要求，對(duì)于國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的排放口，其檢測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)要統(tǒng)一發(fā)送到政府的環(huán)保監(jiān)測(cè)中心，這些數(shù)據(jù)就成了環(huán)保部門(mén)進(jìn)行執(zhí)法的依據(jù)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)接收到儀表所輸出的信號(hào)后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行分析，對(duì)于分析完成的信號(hào)，要先進(jìn)行分配，才能夠接入到數(shù)據(jù)采集傳輸儀中，并且信號(hào)通常分為兩路，一路發(fā)送到企業(yè)，另一路信號(hào)發(fā)送到環(huán)保局。有一些信號(hào)參與了DCS控制連鎖，對(duì)于這類信號(hào)，還要多分配一路，通過(guò)硬線來(lái)將相關(guān)信號(hào)接入到DCS的系統(tǒng)中。在進(jìn)行此項(xiàng)時(shí)，通常會(huì)用到信號(hào)分配器，沒(méi)有信號(hào)分配器的話，也可以使用帶有信號(hào)分配功能的隔離安全柵，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行分配的目的。

3.數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站

數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中發(fā)揮著非常重要的作用，它可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、存儲(chǔ)、處理以及發(fā)布。監(jiān)控中心站的硬件設(shè)備主是由兩臺(tái)服務(wù)器組成的，采用機(jī)架式服務(wù)器，兩個(gè)四核CPU，8G內(nèi)存，兩個(gè)網(wǎng)卡都是上千兆的，用冗余電源進(jìn)行供電。

監(jiān)控中心不僅要配備硬件儀器，同時(shí)還要配備軟件系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、操作軟件以及監(jiān)控應(yīng)用軟件等。在系統(tǒng)中應(yīng)用監(jiān)控軟件，主要作用就是顯示廠區(qū)地圖上所有在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)或煙氣的實(shí)時(shí)具體狀態(tài)，一旦觸發(fā)了警報(bào)，就會(huì)發(fā)出明顯的提示，并且向相關(guān)的工作人員發(fā)送警報(bào)信息。監(jiān)控應(yīng)用軟件的作用還不止這些，還可以用來(lái)接收數(shù)據(jù)、手動(dòng)或者自動(dòng)地來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、維護(hù)用戶的相關(guān)權(quán)限以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、展示相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)、對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警并且還能記錄報(bào)警時(shí)間，方便后期進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)。在進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目的過(guò)程中，對(duì)于監(jiān)測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù)，要及時(shí)上傳到企業(yè)的MES系統(tǒng)中，環(huán)保工作人員和裝支管理人員在進(jìn)行工作的時(shí)候，可以通過(guò)企業(yè)的MES系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，大大地方便了工作人員進(jìn)行日常的工作流程。

二、環(huán)保檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

某煉化企業(yè)中，需要對(duì)各污染源和排放口進(jìn)行監(jiān)控，為了提高在線監(jiān)控的能力，建設(shè)并應(yīng)用了一整套科學(xué)、完整的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)覆蓋范圍很廣，對(duì)周?chē)幕の鬯幚韽S、煉油污水處理廠、各分廠雨排水及事故緩沖池等多個(gè)地點(diǎn)都可以進(jìn)行有效的檢測(cè)，因?yàn)槭菍?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所以一旦各裝置中出現(xiàn)了問(wèn)題，系統(tǒng)都可以在第一時(shí)間發(fā)覺(jué)，并能及時(shí)進(jìn)行處理。

三、結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)離不開(kāi)工業(yè)的發(fā)展。雖說(shuō)工業(yè)的發(fā)展給我們帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，但是因?yàn)榕欧帕撕芏嗟膹U水和廢氣，對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。國(guó)家越來(lái)越重視對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)，也對(duì)工業(yè)污染治理提出了相應(yīng)的要求，要對(duì)所排放的廢水和煙氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只有達(dá)到國(guó)家相關(guān)規(guī)定才可以進(jìn)行排放。通過(guò)在石油煉化企業(yè)中應(yīng)用環(huán)保檢測(cè)系統(tǒng)，不僅提高了檢測(cè)報(bào)警的范圍，還能及時(shí)進(jìn)行處理，有效幫助相關(guān)工作人員完成檢測(cè)任務(wù)，促使企業(yè)排放的廢水和煙氣達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)公司）