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环保在线监测系统在煤化工企业中的应用

作者:未知

  【摘要】随着国内经济不断发展,人们对于环境的重视程度也在不断增加。在煤化工企业由于在生产过程中存在各种物质的排放,受到的环保压力也很大。因此各个煤化工企业都建立了环保在线监测系统,通过现场在线分析和测量仪表对各装置废水和锅炉烟气的各项监测参数进行在线动态检测,将检测数据连续、实时地传输到监控平台,实现了对外排放监测点的自动化连续数据监控和报警。
  【关键词】环保;在线监测;煤化工
  1 环保监测系统
  环保监测系统主要有三部分组成,分别是现场分析仪表、数据采集传输仪和数据监控中心站。其中现场分析仪表和数据采集传输仪在一起称为现场系统。现场分析测量仪表是环保监测系统的底层设备,一般都安装在取样监测点附近的分析屋。我们通过COD在线分析仪、明渠流量计、氨氮在线分析仪及pH计等对各项参数进行检测,检测结果经过感应器转换为4~20mA的模拟信号。
  1.1现场分析仪表
  COD在线分析仪采用的是重铬酸钾法,即在强酸环境下,以重铬酸钾作为氧化剂,在催化剂作用下加热消解水样,氧化水中的还原性物质,重铬酸钾中的六价铬离子被还原为三价,引起了混合液颜色的变化,颜色的变化程度反应了水样中还原性物质的量,通过比色换算最终得到COD含量。特别的,在油含量较大的监测点一般是采用UV紫外吸收方式进行COD测量。氨氮测量采用氨气敏电极法,通过加入逐出液将样水中的NH4+转化为NH3,NH3进入氨气敏电极经电化学反应改变电极内的pH值,pH值与氨氮含量成线性关系。水中油分析仪采用红外光度法,碳氢化合物对红外光波段有特定吸收波长,通过测量吸光度来确定碳氢化合物的浓度。在进行COD含量、氨氮含量和水中油含量检测时设置了自吸泵,将监测点水源取样输送到在线分析仪。取样快速回水、预处理回水和分析废水的排放点设置在取样点下游,尽量低且远离取样点,对于有毒有害废水需要单独回收处理,不能混入回水管路,如铬法COD测量废水。
  烟气各参数的检测是采用烟气排放连续监测系统(CEMS)。CEMS由颗粒物监测、气态污染物监测(SO2、NOx、CO及O2等)、烟气参数测量(压力、流速、温度及湿度等)及数据采集与处理等系统构成。颗粒物监测采用激光透射法,原位安装测量。气态污染物监测,利用紫外差分技术测量高温烟气中的SO2和NOx,系统内置氧化锆传感器测量氧含量。该部分通常包含取样单元、预处理单元、分析转化单元和后处理回收排放单元。烟气参数测量,烟气压力使用隔膜压力变送器进行测量;流速(流量)采用皮托管差压法或热式质量流量计进行测量;烟气的温度采用铂电阻温度传感器测量;烟气的湿度采用湿度传感器测量。测量信号送入数据采集与处理子系统,该系统通常为PLC,通过RS-485/RS-232接口对外输出通信数字信号,具有现场数据实时传送及远程故障诊断等功能,实现了工作现场的无人值守。
  1.2数据采集传输仪
  数据采集传输仪接收从现场分析测量仪表传输来的标准4~20mA模拟信号和CEMS通信数字信号(Modbus),经过采样等处理,按照《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》(HJ/T212-2005)通信协议打包发送到数据监控中心站,通信包除CRC校验码外都由ACSII码字符编码组成。HJ/T212-2005数据传输标准规定了多种发送方式,本项目中由于各监测点分布分散,且部分监测点离主厂区远,故采用了GPRS通用无线分组业务,利用数据采集传输仪的无线收发模块接入商用移动网络,进行数据传输,减低了现场布线的难度。由于环保部門要求国家重点监控排放口的数据需要发送到当地政府环保局环保监测中心,因此需要对该部分监测点分析仪表的输出信号,在接入数据采集传输仪之前进行信号分配,一路信号去企业环保监测系统数据采集传输仪,另一路送环保局环保监测系统数据采集传输仪。
  1.3 数据监控中心站
  数据监控中心站的是对现场检测数据的接收、存储、处理与发布。监控中心站主要由两台服务器和一台短信报警Modem构成,其他辅助硬件(如交换机及安全服务器等)利用企业原网的机房设备。
  2 环保在线监测系统的设置
  环保在线监测系统主要由现场在线分析仪表、数据采集传输仪、数据监控站组成。现场在线分析仪表和数据采集传输仪构成了现场环保监测系统,一般设置于取样监测点附近的分析小屋。数据监控站分为企业控制室监控站和环保监控中心站,企业控制室监控站供工艺人员进行工艺数据查看、记录,以便实时了解工艺排放情况并进行调整,环保监控中心站设置于政府环保局的环保监测平台,环保监测系统通过现场分析和测量仪表对炼化企业的中间废水,排放水和废气的各项监测参数进行在线动态检测,将GPRS网络应用于环保监测系统,将检测数据连续且实时地传输到监控平台,实现了对监测点的自动化无人值守式环保数据监控和报警。
  3 环保监测系统的应用
  某炼化企业为提升对各污染源和排放口的在线监控能力,建设并投运了完整的环保监测系统。对其炼油污水处理厂、化工污水处理厂、各分厂雨排水及事故缓冲池等各监测点的水质和催化裂化装置脱硫及动力厂锅炉等装置的烟气进行集中在线监控,保证能够及时发现并处理由于各装置非正常运行造成的污染物超标。水质的在线检测项主要包括COD、氨氮、水中油的含量、pH值和流量;烟气的在线检测项主要包括颗粒物、CO、SO2、NOx、O2、压力、流速(流量)、湿度和温度。
  4 结束语
  将在线监测系统投入到煤化工企业使用,成功实现了对监测点的自动化无人值守式监控和报警的目的,一方面保护了环境,另一方面也提高了煤化工企业的环保意识,通过在线监测系统提供的数据传输、处理及发布等功能,有效地提高了环保监测工作人员的效率,同时也为优化设备操作和生产管理决策提供了依据。
  参考文献
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  [2]HJ 495-2009,水质采样方案设计技术规定[S].北京: 中国环境科学出版社,2009.
  [3]毛彩芳.CEMS 在锅炉烟气系统中的应用[J].煤化工自动化,2012,48( 5) : 82-84
  [4]陆徳民,张振基,黄步余.煤化工自动控制设计手册[M].北京: 化学工业出版社.
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