朱宏 趙冬梅

【摘要】隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對(duì)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(chǎn)過(guò)程中存在各種物質(zhì)的排放，受到的環(huán)保壓力也很大。因此各個(gè)煤化工企業(yè)都建立了環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)在線分析和測(cè)量?jī)x表對(duì)各裝置廢水和鍋爐煙氣的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)、實(shí)時(shí)地傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)化連續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)控和報(bào)警。

【關(guān)鍵詞】環(huán)保;在線監(jiān)測(cè);煤化工

1 環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有三部分組成，分別是現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)分析儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀在一起稱為現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)量?jī)x表是環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的底層設(shè)備，一般都安裝在取樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近的分析屋。我們通過(guò)COD在線分析儀、明渠流量計(jì)、氨氮在線分析儀及pH計(jì)等對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)感應(yīng)器轉(zhuǎn)換為4～20mA的模擬信號(hào)。

1.1現(xiàn)場(chǎng)分析儀表

COD在線分析儀采用的是重鉻酸鉀法，即在強(qiáng)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(zhì)，重鉻酸鉀中的六價(jià)鉻離子被還原為三價(jià)，引起了混合液顏色的變化，顏色的變化程度反應(yīng)了水樣中還原性物質(zhì)的量，通過(guò)比色換算最終得到COD含量。特別的，在油含量較大的監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般是采用UV紫外吸收方式進(jìn)行COD測(cè)量。氨氮測(cè)量采用氨氣敏電極法，通過(guò)加入逐出液將樣水中的NH4+轉(zhuǎn)化為NH3，NH3進(jìn)入氨氣敏電極經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)改變電極內(nèi)的pH值，pH值與氨氮含量成線性關(guān)系。水中油分析儀采用紅外光度法，碳?xì)浠衔飳?duì)紅外光波段有特定吸收波長(zhǎng)，通過(guò)測(cè)量吸光度來(lái)確定碳?xì)浠衔锏臐舛?。在進(jìn)行COD含量、氨氮含量和水中油含量檢測(cè)時(shí)設(shè)置了自吸泵，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)水源取樣輸送到在線分析儀。取樣快速回水、預(yù)處理回水和分析廢水的排放點(diǎn)設(shè)置在取樣點(diǎn)下游，盡量低且遠(yuǎn)離取樣點(diǎn)，對(duì)于有毒有害廢水需要單獨(dú)回收處理，不能混入回水管路，如鉻法COD測(cè)量廢水。

煙氣各參數(shù)的檢測(cè)是采用煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）。CEMS由顆粒物監(jiān)測(cè)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)（SO2、NOx、CO及O2等）、煙氣參數(shù)測(cè)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(gòu)成。顆粒物監(jiān)測(cè)采用激光透射法，原位安裝測(cè)量。氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)，利用紫外差分技術(shù)測(cè)量高溫?zé)煔庵械腟O2和NOx，系統(tǒng)內(nèi)置氧化鋯傳感器測(cè)量氧含量。該部分通常包含取樣單元、預(yù)處理單元、分析轉(zhuǎn)化單元和后處理回收排放單元。煙氣參數(shù)測(cè)量，煙氣壓力使用隔膜壓力變送器進(jìn)行測(cè)量;流速（流量）采用皮托管差壓法或熱式質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量;煙氣的溫度采用鉑電阻溫度傳感器測(cè)量;煙氣的濕度采用濕度傳感器測(cè)量。測(cè)量信號(hào)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(guò)RS-485/RS-232接口對(duì)外輸出通信數(shù)字信號(hào)，具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送及遠(yuǎn)程故障診斷等功能，實(shí)現(xiàn)了工作現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)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(chǎng)分析測(cè)量?jī)x表傳輸來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)4～20mA模擬信號(hào)和CEMS通信數(shù)字信號(hào)（Modbus），經(jīng)過(guò)采樣等處理，按照《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（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(yàn)碼外都由ACSII碼字符編碼組成。HJ/T212-2005數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了多種發(fā)送方式，本項(xiàng)目中由于各監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布分散，且部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)離主廠區(qū)遠(yuǎn)，故采用了GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，利用數(shù)據(jù)采集傳輸儀的無(wú)線收發(fā)模塊接入商用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減低了現(xiàn)場(chǎng)布線的難度。由于環(huán)保部門(mén)要求國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控排放口的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到當(dāng)?shù)卣h(huán)保局環(huán)保監(jiān)測(cè)中心，因此需要對(duì)該部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)分析儀表的輸出信號(hào)，在接入數(shù)據(jù)采集傳輸儀之前進(jìn)行信號(hào)分配，一路信號(hào)去企業(yè)環(huán)保監(jiān)測(cè)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(cè)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、處理與發(fā)布。監(jiān)控中心站主要由兩臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)短信報(bào)警Modem構(gòu)成，其他輔助硬件（如交換機(jī)及安全服務(wù)器等）利用企業(yè)原網(wǎng)的機(jī)房設(shè)備。

2 環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置

環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)在線分析儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一般設(shè)置于取樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(jìn)行工藝數(shù)據(jù)查看、記錄，以便實(shí)時(shí)了解工藝排放情況并進(jìn)行調(diào)整，環(huán)保監(jiān)控中心站設(shè)置于政府環(huán)保局的環(huán)保監(jiān)測(cè)平臺(tái)，環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析和測(cè)量?jī)x表對(duì)煉化企業(yè)的中間廢水，排放水和廢氣的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)，將GPRS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)且實(shí)時(shí)地傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)化無(wú)人值守式環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)控和報(bào)警。

3 環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

某煉化企業(yè)為提升對(duì)各污染源和排放口的在線監(jiān)控能力，建設(shè)并投運(yùn)了完整的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)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(cè)點(diǎn)的水質(zhì)和催化裂化裝置脫硫及動(dòng)力廠鍋爐等裝置的煙氣進(jìn)行集中在線監(jiān)控，保證能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理由于各裝置非正常運(yùn)行造成的污染物超標(biāo)。水質(zhì)的在線檢測(cè)項(xiàng)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(cè)項(xiàng)主要包括顆粒物、CO、SO2、NOx、O2、壓力、流速（流量）、濕度和溫度。

4 結(jié)束語(yǔ)

將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入到煤化工企業(yè)使用，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)化無(wú)人值守式監(jiān)控和報(bào)警的目的，一方面保護(hù)了環(huán)境，另一方面也提高了煤化工企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)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(cè)工作人員的效率，同時(shí)也為優(yōu)化設(shè)備操作和生產(chǎn)管理決策提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]HJ/T 75-2007，固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2005.

[2]HJ 495-2009，水質(zhì)采樣方案設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[3]毛彩芳.CEMS 在鍋爐煙氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤化工自動(dòng)化，2012，48（ 5） ： 82-84

[4]陸徳民，張振基，黃步余.煤化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社.