合成氨清潔生產評估考核系統設計與實現

莫家駒

梧州市環境保護科學技術中心

合成氨清潔生產評估考核系統設計與實現

莫家駒

梧州市環境保護科學技術中心

氮肥制造業是我國工業三廢排放的重點行業。雖然自七八十年代以來我國在氮肥制造業環保標準制定和實施方面進展順利，污染控制取得了顯著成效，但隨著環境壓力的增大，傳統末端治理的環保理念已經不能滿足政府、社會和企業自身對污染控制的需求。清潔生產的治理理念于上世紀八十年代產生于歐美，它主張從源頭削減污染物的產生，關注和控制產品整個生命周期內的清潔性。它的出現給企業實現可持續發展提供了有效的解決方案。

合成氨；清潔生產；評估考核；系統設計

圖1 合成氨清潔生產評價指標

前言

近年來，隨著我國人口總量急劇增加，經濟持續粗放增長，消耗了過多能源和資源的同時排放出大量工業廢水，導致水資源短缺和污染加重，經濟社會發展和資源、環境出現不協調的現象。水環境污染成為經濟社會發展中的重大問題，制約了我國經濟社會與環境的協調發展。未來若干年內，我國經濟將逐步走向可持續發展的道路，但是隨著人口總量持續增加和消費市場的不斷擴大，我國資源和能源的消耗仍將面臨著持續不斷的增長；環境保護和資源、能源開發工作將繼續面臨艱巨的挑戰；水資源問題將繼續成為制約我國社會發展和生活水平提高的瓶頸。水資源保護和污染控制將是我國未來環境保護工作的重要組成部分。

在我國的氮肥生產企業因受能源結構的限制，生產原料多以煤為主，因此，在生產工藝中對水資源的消耗和產生的廢水量較大，對水資源環境帶來較重負擔，對企業治污成本也有很重的負擔。而目前單純的采用末端治理的污染控制策略已經遇到瓶頸，必須考慮從污染物產生的源頭著手，提高資源的利用率，減少污染物的產生，再輔之以有效的末端治理，才能真正取得經濟效益、環境效益、社會效益的統一，所以引入清潔生產的治理理念逐漸成為該行業內管理者們的共識。

1、合成氨企業清潔生產

1.1 合成氨工藝流程

合成氨的生產工序主要包括造氣、脫硫、一氧化碳變換、脫碳、精制、壓縮與合成。目前，我國采用的合成氨生產工藝主要有無煙煤固定床間歇氣化制氨、水煤漿加壓氣化制氨、天然氣蒸汽轉化( 連續加壓) 制氨和天然氣常壓間歇制氨等。

1.2 兩水閉路循環系統

合成氨企業的兩水閉路循環系統包括清循環系統和濁循環系統。清循環系統將合成、壓縮、碳化、變換以及精制等工段排放的設備間接冷卻水，經統一收集后，采用冷卻降溫 + 加藥水至穩定 + 過濾處理后循環利用。濁循環系統指將造氣、脫硫工段排放的半水煤氣洗滌廢水，采用混凝沉淀 + 過濾 + 冷卻降溫等措施后循環使用。

合成氨清潔生產示范企業通過引進兩水閉路循環技術，這在很大程度上提高了污水回用率、水循環利用率和氨回收利用率，減少了污染物的排放。

1.3 合成氨清潔生產評估

企業清潔生產評估考核分為資源與能耗、生產技術、污染物產生、資源綜合利用和環境管理等五個子系統。這些子系統又分為若干個子項。這些子系統和子項指標的高低將直接反映企業環境管理、資源能耗、污染物產生和排放等方面的水平。合成氨清潔生產評價指標如圖1 所示。

圖1 所列的清潔生產指標又分為正向指標和逆向指標。正向指標數值越大、逆向指標數值越小，就越符合清潔生產要求。在評價指標體系中，指標的評價基準值是衡量該項指標是否符合清潔生產基本要求的評價標準。本定量化評價指標的評價基準值選取行業清潔生產的先進水平，即對于正向指標，評價基準值采用氮肥行業能達到的最大值( 即行業最優值)；對于逆向指標，評價基準值采用氮肥行業能達到的最小值( 即行業最優值)。

2、系統設計與實現

2.1 InTouch 系統簡介

InTouch是Wonderware公司工業自動化集成產品Wonderware Factorysuite的重要組成部分。它在全球眾多橫向和縱向市場得到了廣泛的應用。來自全球范圍內的眾多技術嫻熟的工程師在InTouch系統平臺上開發了針對石油與天然氣、化工、汽車制造、智能交通等眾多應用領域的監控與集成系統。通過使用InTouch提供的各項功能，開發工程師們可以方便快捷地創建安全、友好和功能齊全的應用程序。InTouch提供的二次開發技術使用戶在開發應用程序的過程中可以充分利用Microsoft Windows已有的包括ActiveX控件、OLE、圖形及聯網等在內的各項技術和功能。除此之外，用戶還可以通過添加自定義的ActiveX控件、向導、對象和創建InTouch QuickScript等來擴展InTouch的功能。

2.2 監控畫面

2.2.1 流程監控畫面設計

設計流程畫面是為了使相關人員更清楚的觀看到子單元的信息，包括生產過程的造氣、脫硫、變換、脫碳、精制和氨合成過程等各個子系統。如下圖所示：

2.2.2 趨勢設計

趨勢曲線用來顯示各監測變量的變化趨勢，為相關人員提供了一種跟蹤工廠污水排放物的直觀顯示。不僅可以看到實時的變化趨勢和相當長一段時間的歷史趨勢，而且可以定位顯示時間軸上任意點的值。趨勢顯示主要包括廢水總量、新鮮水用量、氨氮、COD、pH值、總氮、總磷以及能耗指標等等。如果工廠檢測設備提供，還應該包括硫化物、氰化物、固體懸浮物等指標。

2.2.3 清潔生產評估指標

采用基于模糊隸屬度和分層分析法相結合的方法，對合成氨企業實施清潔生產評估并將評估結果動態顯示畫面上。與以往清潔生產評估不同，本系統對生產過程工況采用在線評估方法，對工藝設備、資源能耗和環境管理指標等采用周期評估、即時更新相結合的方法，按設定的周期，對企業實施進行清潔生產評估及其結果輸出，若企業工藝設備、工況有任何更新，都可以及時在該系統更新。

2.2.4 用戶管理

InTouch提供了一套完備的用戶管理和權限設置的機制，只需給每個操作員配置用戶名、口令及訪問級別，然后操作員“登錄”到應用程序，然后輸入其用戶名與口令。

也可以設定應用程序安全屬性可選項。InTouch應用程序的缺省安全設置是“無”。不過，通過給應用程序應用安全性，可以通過鏈接特定的函數與內部標記名，而控制允許操作員執行的功能。此外，在應用程序中建立安全性時，可以創建審查跟蹤線索，將操作員與其登錄到系統后發生的所有報警、事件聯系起來。

總之，本文依托 InTouch 監控系統的軟硬件數據通信協議支持以及靈活高效的組態設計解決方式，提出了一套以清潔生產評估考核為目標的監控系統設計方案，建立企業級監控考核平臺示范系統，改變了以往單次人工考核模式，為合成氨企業清潔生產評估考核提供了新的思路和實現方法。

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