環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)在石油煉化企業(yè)中的應用

劉飛飛

環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)在石油煉化企業(yè)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(zhì)，會對環(huán)境造成污染。石化行業(yè)產(chǎn)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(yè)還會產(chǎn)生大量的工業(yè)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(huán)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(zhì)或者煙氣達到了各項檢測指標的要求，就需要按照相關規(guī)定和要求進行。

一、環(huán)保檢測系統(tǒng)

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

環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)簡圖

整個環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)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(xiàn)場的樣品進行檢測分析；第二部分就是對監(jiān)測結(jié)果和相關數(shù)據(jù)信息進行傳輸；最后一部分就是數(shù)據(jù)中心站來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)場分析儀表

通常，在環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)中，現(xiàn)場分析測量儀表處于最底層，一般安裝在離監(jiān)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(shù)，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(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(xiàn)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(jiān)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(shù)進行檢測的時候，可使用煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。這項系統(tǒng)分為了四個部分，分別是對顆粒物進行檢測、對氣態(tài)污染物進行檢測、測量煙氣的各種參數(shù)以及采集相關數(shù)據(jù)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(tài)污染物進行檢測的時候，可以使用紫外差分技術(shù)，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(tǒng)中設置的氧化鋯傳感器來測量。對煙氣參數(shù)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(shù)；測量流速(流量)時，通常會使用皮托管差壓法或熱式質(zhì)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(tǒng)中進行處理，通過 RS-485/RS-232 接口，用通信數(shù)字信號進行傳輸，不僅實現(xiàn)了現(xiàn)場傳輸，還能進行遠程故障診斷，工作現(xiàn)場不需要工作人員進行值守。

2.數(shù)據(jù)采集傳輸儀

對于數(shù)據(jù)采集傳輸儀的作用，通常是接收從現(xiàn)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(shù)字信號(Modbus)，之后選取一些樣品進行處理，根據(jù)有關傳輸標準的通信協(xié)議，將各種信號進行打包，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)測點相對距離比較遠，比較分散，而且都沒有在主廠區(qū)附近，所以采用GPRS 通用無線分組業(yè)務。通過數(shù)據(jù)采集傳輸儀器，用其中的無線收發(fā)模塊，配合接入商用移動網(wǎng)絡，然后再傳輸數(shù)據(jù)，這樣在現(xiàn)場進行布線的難度就大大降低了，根據(jù)實際使用發(fā)現(xiàn)，一臺數(shù)據(jù)采集傳輸儀器在一個月的工作時間內(nèi)，大概會產(chǎn)生20～50元的流量費用。

我國環(huán)保部門提出了一些要求，對于國家重點監(jiān)測的排放口，其檢測所獲得的數(shù)據(jù)要統(tǒng)一發(fā)送到政府的環(huán)保監(jiān)測中心，這些數(shù)據(jù)就成了環(huán)保部門進行執(zhí)法的依據(jù)。監(jiān)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(shù)據(jù)采集傳輸儀中，并且信號通常分為兩路，一路發(fā)送到企業(yè)，另一路信號發(fā)送到環(huán)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(tǒng)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(xiàn)對模擬信號進行分配的目的。

3.數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站

數(shù)據(jù)監(jiān)控中心站在現(xiàn)場檢測中發(fā)揮著非常重要的作用，它可以對數(shù)據(jù)進行接收、存儲、處理以及發(fā)布。監(jiān)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(nèi)存，兩個網(wǎng)卡都是上千兆的，用冗余電源進行供電。

監(jiān)控中心不僅要配備硬件儀器，同時還要配備軟件系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫、操作軟件以及監(jiān)控應用軟件等。在系統(tǒng)中應用監(jiān)控軟件，主要作用就是顯示廠區(qū)地圖上所有在線監(jiān)測點水質(zhì)或煙氣的實時具體狀態(tài)，一旦觸發(fā)了警報，就會發(fā)出明顯的提示，并且向相關的工作人員發(fā)送警報信息。監(jiān)控應用軟件的作用還不止這些，還可以用來接收數(shù)據(jù)、手動或者自動地來對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行管理、維護用戶的相關權(quán)限以及基礎數(shù)據(jù)、展示相關的地理信息數(shù)據(jù)、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(tǒng)計。在進行整個項目的過程中，對于監(jiān)測到的相關數(shù)據(jù)，要及時上傳到企業(yè)的MES系統(tǒng)中，環(huán)保工作人員和裝支管理人員在進行工作的時候，可以通過企業(yè)的MES系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)查詢，大大地方便了工作人員進行日常的工作流程。

二、環(huán)保檢測系統(tǒng)的實際應用

某煉化企業(yè)中，需要對各污染源和排放口進行監(jiān)控，為了提高在線監(jiān)控的能力，建設并應用了一整套科學、完整的環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(jiān)測，所以一旦各裝置中出現(xiàn)了問題，系統(tǒng)都可以在第一時間發(fā)覺，并能及時進行處理。

三、結(jié)語

近些年來我國的社會經(jīng)濟取得了突飛猛進的發(fā)展，經(jīng)濟的增長離不開工業(yè)的發(fā)展。雖說工業(yè)的發(fā)展給我們帶來了巨大的經(jīng)濟利益，但是因為排放了很多的廢水和廢氣，對自然環(huán)境造成了嚴重的破壞。國家越來越重視對自然環(huán)境的保護，也對工業(yè)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(jiān)測，只有達到國家相關規(guī)定才可以進行排放。通過在石油煉化企業(yè)中應用環(huán)保檢測系統(tǒng)，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(yè)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(fā)公司）