劉成亮，楊松，黎輝

(中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100)

石油化工企業(yè)廢水和煙氣排放的指標(biāo)和總量直接和企業(yè)的生產(chǎn)負(fù)荷、工藝水平、維護(hù)管理完善程度等因素相關(guān)，加強(qiáng)外排廢水和煙氣的在線監(jiān)測(cè)能力和管理是企業(yè)完成達(dá)標(biāo)排放和總量控制雙重標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。某公司煤化工裝置中煤氣化、合成氨、尿素、熱電各裝置產(chǎn)生的廢水和鍋爐產(chǎn)生的煙氣，經(jīng)過集中處理分別達(dá)到GB 13458—2013《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[1]及GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[2]等的要求后，才能實(shí)施排放。為保證外排廢水和煙氣的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，該公司嚴(yán)格按照HJ /T 355—2007《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行與考核技術(shù)規(guī)范(試行)》[3]及HJ /T 373—2007《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(試行)》[4]等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置和操作。

環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過現(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。

1　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。現(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)的查看、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)，為環(huán)保部門提供執(zhí)法依據(jù)。

1.1　廢水現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的選型設(shè)置

石油化工工業(yè)污水顆粒物較多，化學(xué)需氧量(COD)和氨氮量較高，對(duì)污水準(zhǔn)確穩(wěn)定的測(cè)量可減少工藝管道腐蝕、結(jié)垢，對(duì)外排水的環(huán)保達(dá)標(biāo)排放奠定基礎(chǔ)，針對(duì)石油化工工業(yè)污水特性[5]，在線分析儀的合理選型尤為關(guān)鍵。在線水質(zhì)分析儀的選型原則： 主要考慮工藝監(jiān)測(cè)實(shí)際要求、介質(zhì)特性、儀表精度、穩(wěn)定性、維護(hù)量、價(jià)格成本等因素，并符合HJ /T 377—2007《環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求化學(xué)需氧量(CODCr)水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀》[6]及HJ /T 101—2003《氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求》[7]等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

廢水現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過在線COD分析儀、在線氨氮分析儀及明渠流量計(jì)對(duì)外排水的COD、氨氮、外排放流量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。在線COD分析儀和在線氨氮分析儀主要有分光度比色法及紫外吸收照射法兩種測(cè)量原理：

1) 分光度比色法。需要配制試劑參與反應(yīng)測(cè)量，儀表穩(wěn)定性及重復(fù)性較高，屬于國(guó)標(biāo)測(cè)量方法。

2) 紫外吸收法?？芍苯硬迦牍艿罍y(cè)量、無需專門維護(hù)、減少了維護(hù)成本及污染源，屬于非國(guó)標(biāo)測(cè)量法。

分光度比色法易產(chǎn)生二次污染，維護(hù)量較大，雖然是國(guó)際，也有其局限性。針對(duì)該公司現(xiàn)場(chǎng)工藝及環(huán)保技術(shù)要求，選擇了DL2001B國(guó)標(biāo)重鉻酸鉀比色法應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量COD，EST2004國(guó)標(biāo)納氏試劑分光度比色法用于測(cè)量氨氮。兩種國(guó)產(chǎn)的儀器測(cè)量穩(wěn)定性較好、維護(hù)簡(jiǎn)單、儀表運(yùn)行周期較長(zhǎng)，使用及維護(hù)成本較低，滿足了現(xiàn)場(chǎng)工藝的測(cè)量需求。

1.2　煙氣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保監(jiān)測(cè)儀表的選型設(shè)置

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)、煙塵顆粒物監(jiān)測(cè)、煙氣參數(shù)測(cè)量及數(shù)據(jù)采集與煙氣預(yù)處理系統(tǒng)等構(gòu)成，結(jié)合煙氣測(cè)量取樣環(huán)節(jié)復(fù)雜，測(cè)量精度、儀器使用穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)，選擇了CEMS-2000S系列分析儀。該分析儀具有多路監(jiān)測(cè)功能，在很大程度上節(jié)約了成本。

CEMS-2000S系統(tǒng)利用紫外差分技術(shù)測(cè)量高溫?zé)煔庵械腟O2和NOx，并通過內(nèi)置氧化鋯傳感器模塊測(cè)量氧的干基體積分?jǐn)?shù)，顆粒物監(jiān)測(cè)采用激光投射法，原位安裝測(cè)量。煙氣參數(shù)、煙氣壓力使用隔膜壓力變送器測(cè)量；流速采用皮托管式差壓法進(jìn)行測(cè)量；煙氣的溫度采用鉑電阻溫度傳感器測(cè)量。整套系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為預(yù)處理系統(tǒng)，通常包含取樣單元、雙級(jí)過濾單元、高溫加熱控制單元、分析轉(zhuǎn)化單元和后級(jí)回收排放單元。

1.3　數(shù)據(jù)采集傳輸儀的設(shè)置

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部門要求，屬于國(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。數(shù)據(jù)采集傳輸儀接收現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀表傳輸來的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)或數(shù)字量信號(hào)，按照HJ 477—2009《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控(監(jiān)測(cè))數(shù)據(jù)采集傳輸儀技術(shù)要求》[8]通信協(xié)議，再采用GPRS4G無線通信技術(shù)發(fā)送至環(huán)保監(jiān)測(cè)中心站。

2　環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

該公司為提升對(duì)各個(gè)污染口和排放口的在線監(jiān)控能力，防止外排放環(huán)保事故的發(fā)生，設(shè)置了完整的環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在中水外排水和鍋爐外排煙氣國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控排放口的基礎(chǔ)上，對(duì)污水處理裝置的綜合調(diào)節(jié)池、監(jiān)測(cè)池分別設(shè)置了2套污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)熱電裝置的3臺(tái)鍋爐煙道尾氣分別設(shè)置了煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于各裝置非正常運(yùn)行造成的污染物超標(biāo)，并快速對(duì)工藝參數(shù)作出調(diào)整，不僅防止了超標(biāo)污染物外排放導(dǎo)致的環(huán)境污染，同時(shí)避免了外排放環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)超標(biāo)而帶來的經(jīng)濟(jì)懲罰或環(huán)保事故。所以，石化企業(yè)內(nèi)自身設(shè)置的污水處理裝置和單臺(tái)鍋爐煙道尾氣環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是環(huán)保事故的最后一道防線，設(shè)置極為重要。

污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水質(zhì)工況相對(duì)復(fù)雜，由于污水中存有大量懸浮物、雜質(zhì)以及微量煤焦油副產(chǎn)物，污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在日常運(yùn)行中存在易堵塞、測(cè)量不穩(wěn)定問題。因此，在線分析儀預(yù)處理在設(shè)計(jì)中要求較高，采用雙級(jí)過濾并帶有自動(dòng)反清洗功能，而且取樣源位置設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能靠近現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀[9]。預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效性。污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)處理裝置如圖1所示。

鍋爐燃燒系統(tǒng)主要通過燃料煤、石灰石被大量的高溫惰性床料加熱，同時(shí)和空氣進(jìn)行充分的混合，處于流化態(tài)，完成燃燒、脫硫脫硝等一系列的反應(yīng)過程，為了監(jiān)測(cè)鍋爐內(nèi)部燃煤的燃燒程度及脫硫脫硝工藝過程，方便工藝人員及時(shí)調(diào)整SO2和NOx的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在每臺(tái)鍋爐煙道尾氣安裝SO2和NOx在線分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整套分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的取樣控制流程要求較高，采用粗細(xì)雙級(jí)過濾和反吹掃控制功能，通過設(shè)置壓縮制冷將樣氣露點(diǎn)溫度控制在5 ℃，以排除樣氣中可能存留的微量水分。通過PLC程序控制取樣時(shí)間間隔為10 min，取樣后進(jìn)行20 min的反吹控制，循環(huán)往復(fù)進(jìn)行的測(cè)量方式能夠在很大程度上降低取樣分析系統(tǒng)的堵塞頻率。鍋爐煙氣出口在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)處理裝置如圖2所示。

圖1　污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)處理裝置示意

圖2　鍋爐煙氣出口在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)處理裝置示意

3　環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理

3.1　專業(yè)分級(jí)維護(hù)管理

石化企業(yè)中環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可分為企業(yè)內(nèi)自身設(shè)置的工藝環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的外排放環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。企業(yè)內(nèi)自身設(shè)置工藝環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指上述污水處理裝置和鍋爐煙氣出口的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其日常的維護(hù)管理由企業(yè)內(nèi)儀表專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)。對(duì)于國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的外排放環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要由持有環(huán)保運(yùn)維資質(zhì)的單位進(jìn)行主要的維護(hù)管理，而企業(yè)內(nèi)儀表專業(yè)技術(shù)人員配合進(jìn)行輔助維護(hù)管理。

3.2　環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障處置管理程序

環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)超標(biāo)或零等異常數(shù)據(jù)以及在線監(jiān)測(cè)儀表設(shè)備故障等情況，從而需要儀表技術(shù)人員、維保人員及時(shí)查看處理問題，并與工藝人員、環(huán)保部門人員及時(shí)溝通報(bào)告，正確處理異常測(cè)量數(shù)據(jù)以及儀表設(shè)備故障等問題，避免后續(xù)環(huán)保事故上的糾紛。環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障處置程序如圖3所示。

對(duì)于污水處理裝置和鍋爐煙氣出口環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如發(fā)生異常數(shù)據(jù)或儀表設(shè)備故障的情況，應(yīng)及時(shí)通知工藝人員進(jìn)行工藝調(diào)整并檢查處理儀表設(shè)備故障問題。對(duì)于國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的外排廢水和煙氣環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或儀表設(shè)備故障的情況時(shí)，該公司有一套嚴(yán)格緊密的故障處理程序。

3.3　外排廢水和煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)備品備件的管理

外排廢水和煙氣監(jiān)測(cè)屬于國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將直接發(fā)送到當(dāng)?shù)卣h(huán)保局環(huán)保監(jiān)測(cè)中心?，F(xiàn)場(chǎng)在線分析儀一旦發(fā)生故障，需要在24 h內(nèi)恢復(fù)正常，所以環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀表必須存有易損易耗件的備品備件，如蠕動(dòng)泵、旋轉(zhuǎn)切換閥、過濾器、反吹電磁閥等，以便在分析儀部件出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞無法修復(fù)時(shí)可直接更換。

3.4　環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日常維護(hù)及臺(tái)賬管理

技術(shù)人員每天都要對(duì)環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行巡檢，并做好巡檢記錄；環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每周都需維保人員進(jìn)行管閥部件的清洗保養(yǎng)，并做好維護(hù)記錄；在線分析儀表每月都需維保人員對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)，由儀表技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)督配合，防止造假，并做好標(biāo)定校準(zhǔn)記錄。此外，對(duì)于環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的每次異常數(shù)據(jù)以及在線分析儀故障處理，均應(yīng)做好異常數(shù)據(jù)或故障處理記錄，全面建立完善的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)臺(tái)賬，定期檢查存檔。

圖3　環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障處置程序示意

3.5　環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廢液管理

廢水環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線水質(zhì)分析儀在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的測(cè)量廢液。廢液中含有重鉻酸鉀、濃硫酸以及銀汞等重金屬離子，對(duì)于這些有毒有害廢液要單獨(dú)集中回收，交由相關(guān)部門處理，不能混入回水中或直接排放，以免造成二次污染[10]。

4　結(jié)束語

該公司環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自2015年開車投運(yùn)以來，逐步形成了完善的日常維護(hù)與管理制度，提高了環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和超標(biāo)處理的及時(shí)性，不僅在一定程度上提高了環(huán)保監(jiān)測(cè)工作人員的效率，為優(yōu)化工藝操作和生產(chǎn)管理決策提供了依據(jù)，同時(shí)完成了企業(yè)達(dá)標(biāo)排放和總量控制的雙重標(biāo)準(zhǔn)。

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