煤化工企業(yè)循環(huán)水污染物濃度的信息化控制的研究與應(yīng)用

魏慶印

(兗礦集團(tuán)有限公司煤化分公司,山東鄒城 273500)

煤化工企業(yè)循環(huán)水污染物濃度的信息化控制的研究與應(yīng)用

魏慶印

(兗礦集團(tuán)有限公司煤化分公司,山東鄒城 273500)

煤化工企業(yè)生產(chǎn)中熱交換是保障生產(chǎn)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié),循環(huán)冷卻水在化工生產(chǎn)中的換熱器內(nèi)循環(huán),與工藝介質(zhì)進(jìn)行熱量交換,帶走多余熱量,保證生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡。一旦換熱器出現(xiàn)泄漏,未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),會(huì)造成循環(huán)水污染,隨著污染物濃度的升高,各類微生物滋生,會(huì)在換熱設(shè)備或管道內(nèi)結(jié)垢,影響換熱效果,腐蝕換熱設(shè)備,甚至導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)癱瘓,造成重大經(jīng)濟(jì)損失。建立信息化循環(huán)水污染物濃度控制流程,實(shí)現(xiàn)循環(huán)水污染物信息化管理和源頭監(jiān)控,科學(xué)操作,規(guī)范化管理,超前預(yù)防,完善了化工生產(chǎn)自動(dòng)化管理程度,提升了化工企業(yè)環(huán)保應(yīng)急管理水平。

循環(huán)水 污染物 信息化 控制

1 控制循環(huán)水污染物濃度的必要性

當(dāng)前，大多數(shù)化工企業(yè)循環(huán)水污染物的監(jiān)控仍然采用在循環(huán)水工段分析監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污染物濃度大幅升高時(shí)，再排查分析換熱設(shè)備的方式。這種方式往往很滯后，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物升高趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)循環(huán)水水質(zhì)惡化時(shí)，整套循環(huán)水系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重污染，再行處理已為時(shí)已晚，只能排掉大量循環(huán)水，造成水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，導(dǎo)致循環(huán)水處理成本升高，甚至導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)停車和環(huán)境、安全事故發(fā)生。

建立信息化循環(huán)水污染物濃度控制流程，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水污染物信息化管理和源頭監(jiān)控，科學(xué)操作，規(guī)范化管理，超前預(yù)防，完善了化工生產(chǎn)自動(dòng)化管理程度，提升化工企業(yè)環(huán)保應(yīng)急管理水平。具有如下意義：

(1)保證生產(chǎn)系統(tǒng)長周期運(yùn)行的關(guān)鍵。項(xiàng)目的實(shí)施，能夠有效控制監(jiān)控循環(huán)水水質(zhì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染狀況和采取應(yīng)急處理，消除了化工生產(chǎn)潛在隱患，確保了生產(chǎn)長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)公司減虧增盈的需要。當(dāng)前煤化工行業(yè)不景氣，化工產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，利潤率低，實(shí)施循環(huán)水污染物濃度的信息化控制，提高了循環(huán)水的綜合利用率，減少了一次水和水處理劑的用量，杜絕因此帶來的生產(chǎn)系統(tǒng)波動(dòng)、減量和停車，間接降低了生產(chǎn)成本，達(dá)到了減虧增盈的目的。

(3)環(huán)境保護(hù)、污染防治的需要。循環(huán)水系統(tǒng)一旦被工業(yè)介質(zhì)污染，最有效的辦法是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行大置換，循環(huán)水直接排放會(huì)造成外排污染物(如COD、氨氮等)濃度增加或超標(biāo)，如處理不當(dāng)可能導(dǎo)致環(huán)境安全問題，直接帶來排污費(fèi)的增加或違法罰款；如果送污水處理廠處理，也會(huì)增加污水處理廠的壓力和污水處理運(yùn)行費(fèi)用的增加。因此，信息化監(jiān)控循環(huán)水污染物濃度，從源頭杜絕污染物進(jìn)入循環(huán)水，是實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、污染防治的關(guān)鍵。

(4)保證安全生產(chǎn)的需要?；どa(chǎn)多是在高溫、高壓條件下進(jìn)行，循環(huán)水換熱是保證換熱設(shè)備安全使用的關(guān)鍵，當(dāng)循環(huán)水受到污染，微生物大量滋生，換熱設(shè)備和管道容易腐蝕或結(jié)垢，造成換熱設(shè)備換熱效果變差或發(fā)生新的泄漏，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成熱量集聚，導(dǎo)致爆炸等事故的發(fā)生。因此信息化控制循環(huán)水污染物濃度，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)換熱器泄漏情況，減少換熱器腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，消除安全隱患，保證生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 信息化控制循環(huán)水污染物濃度在煤化工生產(chǎn)中的主要內(nèi)容和做法

信息化控制循環(huán)水污染物濃度立足于科學(xué)發(fā)展觀和“十二五”環(huán)保規(guī)劃，以“節(jié)能減排，減污增效”為原則，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，減少污染物排放，保證循環(huán)水系統(tǒng)高效運(yùn)行，規(guī)范化環(huán)保管理流程，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境“雙贏”，提升公司的創(chuàng)新管理水平，為公司長遠(yuǎn)發(fā)展提供保障。主要做法如下：

2.1 深入調(diào)查研究,確定關(guān)鍵監(jiān)測(cè)點(diǎn)

大型煤化工企業(yè)，循環(huán)水用量大，我單位每月循環(huán)水用量約7000萬立方，循環(huán)水每年的運(yùn)行費(fèi)用約1800萬元，因此循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，是降低生產(chǎn)成本，保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在現(xiàn)有的生產(chǎn)狀況下，部分換熱設(shè)備陳舊，腐蝕嚴(yán)重，各生產(chǎn)界區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)換熱器泄漏情況，換熱器內(nèi)工藝介質(zhì)如甲醇、醋酸、NHD溶液等，很容易進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，造成循環(huán)水水質(zhì)惡化，微生物大量滋生，設(shè)備管道腐蝕、結(jié)垢等，降低了設(shè)備的換熱性能，甚至引發(fā)新的泄漏，形成惡性循環(huán)。對(duì)于化工生產(chǎn)中的原料、產(chǎn)品或半成品，進(jìn)入循環(huán)水就是污染物，不僅造成生產(chǎn)波動(dòng)，還會(huì)造成環(huán)境污染，如何科學(xué)合理控制循環(huán)水水質(zhì)，是確保生產(chǎn)穩(wěn)定的關(guān)鍵。

經(jīng)過對(duì)供水車間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的循環(huán)水水質(zhì)管理存在嚴(yán)重的弊端。循環(huán)水水質(zhì)把關(guān)在循環(huán)水崗位，循環(huán)水從循環(huán)水池輸送到各個(gè)生產(chǎn)界區(qū)，然后再從不同的換熱設(shè)備熱交換后返回到循環(huán)水池，循環(huán)水崗位每班對(duì)循環(huán)水監(jiān)測(cè)兩次，根據(jù)上水、回水情況判斷換熱設(shè)備是否運(yùn)行正常。當(dāng)換熱設(shè)備存在漏點(diǎn)(漏點(diǎn)較小)時(shí)，少量的工藝介質(zhì)進(jìn)入循環(huán)水，對(duì)于一套循環(huán)量上萬立方的系統(tǒng)來說，污染物濃度的變化時(shí)很細(xì)微的，此外還有誤差的影響，因此這種監(jiān)測(cè)很難發(fā)現(xiàn)細(xì)微的水質(zhì)變化；當(dāng)換熱設(shè)備工藝介質(zhì)大量泄漏，整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)污染物大幅升高時(shí)，分析人員才能發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的變化，而此時(shí)再行處理已錯(cuò)過了最佳處理時(shí)期，損失已無法挽回。

調(diào)度室根據(jù)在對(duì)三循系統(tǒng)涉及的氣化、甲醇、一氧化碳、醋酸、醋酸乙酯等車間循環(huán)水換熱設(shè)備全面摸底、排查、統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)換熱設(shè)備材質(zhì)、內(nèi)部工藝介質(zhì)、以往泄漏情況(泄漏次數(shù)、泄漏量及影響)，確定重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象，建立重點(diǎn)監(jiān)控?fù)Q熱設(shè)備臺(tái)賬，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，明確監(jiān)測(cè)指標(biāo)和監(jiān)測(cè)頻次，并據(jù)此制定了關(guān)鍵換熱設(shè)備所在崗位循環(huán)水監(jiān)控規(guī)定，對(duì)關(guān)鍵控制換熱設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)、電話等傳遞給生產(chǎn)調(diào)度室，供水車間對(duì)每天的循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，每周畫出水質(zhì)變化曲線圖，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)波動(dòng)，重點(diǎn)換熱器崗位立即采取處理措施。形成了以換熱設(shè)備監(jiān)測(cè)監(jiān)控為主，循環(huán)水池監(jiān)測(cè)監(jiān)控為輔，應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)綜合分析、網(wǎng)絡(luò)信息化和預(yù)警聯(lián)動(dòng)為手段的多層次、全方位的監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理系統(tǒng)。

2.2 科學(xué)規(guī)劃,合理布局,開展循環(huán)水水質(zhì)流程改造

(1)科學(xué)設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，源頭控制污染物。通過前期對(duì)全公司循環(huán)水換熱器進(jìn)行排查，分級(jí)確定了公司級(jí)重點(diǎn)監(jiān)控的換熱設(shè)備和車間級(jí)重點(diǎn)監(jiān)控的換熱設(shè)備，包括甲醇精餾E8008換熱器、醋酸反應(yīng)釜換熱器、一氧化碳E1504換熱器等曾經(jīng)發(fā)生過泄漏的關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)施分級(jí)、分層次監(jiān)控，不放過重點(diǎn)，及時(shí)掌握換熱設(shè)備有無泄漏等狀況。

(2)精心規(guī)劃排放點(diǎn)，確保異常情況下的應(yīng)急處理。循環(huán)水一旦污染，最有效的處理措施是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大置換，但如果處置不當(dāng)，被污染的循環(huán)水直接排放可能造成排放超標(biāo)，甚至引發(fā)環(huán)境安全問題。經(jīng)過認(rèn)真研究討論后，公司確定利用原造氣至污水處理閑置管道，選取離污水處理站最近的循環(huán)水回水管線(甲醇硫回收循環(huán)水回水母管)上增加聯(lián)通管，實(shí)現(xiàn)事故狀態(tài)下利用循環(huán)水回水余壓將被污染循環(huán)水送污水處理事故池(可貯存廢水8000m3)暫存的目的，繼而送凈化水廠進(jìn)行處理，確保污染物達(dá)標(biāo)排放；同時(shí)又能幫助循環(huán)水三循系統(tǒng)快速置換污染物，恢復(fù)循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，避免惡性循環(huán)。

(3)優(yōu)化調(diào)配環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保監(jiān)測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確。公司現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備少，只對(duì)循環(huán)水、污水處理等關(guān)鍵崗位配備監(jiān)測(cè)設(shè)備，在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件下，購置新的監(jiān)測(cè)設(shè)備難度較大，考慮到以上因素，公司充分利用現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，將污水處理停運(yùn)閑置的COD等水質(zhì)設(shè)備合理配備到一氧化碳、醋酸、甲醇等車間，保證關(guān)鍵換熱設(shè)備的監(jiān)測(cè)監(jiān)控。

2.3 信息化實(shí)施

(1)建立循環(huán)水環(huán)保信息化流程。在公司內(nèi)部網(wǎng)建立環(huán)境監(jiān)測(cè)郵箱，循環(huán)水污物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接發(fā)送到專用郵箱，相關(guān)部門進(jìn)行查閱，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，生產(chǎn)調(diào)度室立即組織換熱設(shè)備排查，加大跟蹤監(jiān)測(cè)；制定循環(huán)水污染物預(yù)警指標(biāo)，超預(yù)警指標(biāo)，生產(chǎn)調(diào)度室下達(dá)調(diào)度指令，把泄漏的換熱設(shè)備從生產(chǎn)系統(tǒng)中隔離出來，或采取減量堵漏，或停車處理措施，消除工藝介質(zhì)對(duì)循環(huán)水的污染，保證生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)流程采用網(wǎng)絡(luò)化管理，循環(huán)水污染物信息在生產(chǎn)崗位與控制崗位有效傳遞，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水污染物濃度信息化控制，保證生產(chǎn)系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)收集、整理并分析循環(huán)水污染物數(shù)據(jù)，優(yōu)化工藝運(yùn)行。循環(huán)水污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由所在車間進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，繪制污染物濃度曲線圖，分析污染物與工藝操作的趨勢(shì)，判斷換熱器泄漏的臨界工藝條件，制定出優(yōu)化工藝運(yùn)行規(guī)程。

(3)循環(huán)水污染物應(yīng)急處置。在關(guān)鍵換熱設(shè)備監(jiān)控點(diǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)回水污染物濃度高于上水濃度30mg/l以上時(shí)，生產(chǎn)調(diào)度室啟動(dòng)《環(huán)境保護(hù)預(yù)警機(jī)制》，換熱設(shè)備所在崗位立刻按照規(guī)定，再次分析監(jiān)測(cè)確認(rèn)，隔離泄漏的換熱設(shè)備，切斷污染源，并組織對(duì)換熱設(shè)備漏點(diǎn)進(jìn)行排查，立即組織搶修，避免循環(huán)水污染事故擴(kuò)大，保障了循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定。

2.4 嚴(yán)格監(jiān)督管理,確保管理實(shí)效

(1)建立循環(huán)水污染物監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理制度。供水車間制定循環(huán)水污染物監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理辦法，各循環(huán)水監(jiān)控崗位認(rèn)真按規(guī)定執(zhí)行，定時(shí)開展循環(huán)水污染物分析監(jiān)測(cè)，收集整理相關(guān)的工藝數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)并連續(xù)分析確認(rèn)，判定換熱器泄漏時(shí)，按調(diào)度指令進(jìn)行隔離換熱器。

(2)制定循環(huán)水環(huán)保管理考核制度。為強(qiáng)化循環(huán)水信息化控制污染物管理力度，加強(qiáng)崗位人員的責(zé)任心，安監(jiān)處制定《環(huán)?？己斯芾硪?guī)定》和《環(huán)保紅黃牌管理規(guī)定》，規(guī)范循環(huán)水污染物控制信息化管理，提高循環(huán)水的再利用，充分發(fā)揮信息化管理在環(huán)保管理中的作用。

(3)開展監(jiān)督檢查，確保循環(huán)水污染物信息化常態(tài)運(yùn)行。生產(chǎn)調(diào)度室對(duì)各循環(huán)水污染物監(jiān)測(cè)崗位不定期進(jìn)行環(huán)保專項(xiàng)檢查，監(jiān)督崗位和車間執(zhí)行情況，對(duì)不按規(guī)定執(zhí)行的車間和崗位按照《環(huán)保考核管理規(guī)定》進(jìn)行獎(jiǎng)懲。

3 信息化控制循環(huán)水污染物濃度在煤化工生產(chǎn)中的應(yīng)用效果

(1)信息化控制循環(huán)水污染物濃度效果顯著，保證了系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水全年優(yōu)化運(yùn)行，生產(chǎn)系統(tǒng)換熱器運(yùn)行穩(wěn)定，消除換熱設(shè)備泄漏事故3次，及時(shí)避免了循環(huán)水污染事故的發(fā)生，減少了3次因循環(huán)水污染造成的停車事故，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)長周期安全運(yùn)行。

(2)信息化控制循環(huán)水污染物濃度，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用。循環(huán)水污染物信息化控制項(xiàng)目開展后，循環(huán)水監(jiān)控力度大大加強(qiáng)，降低了循環(huán)水中污染物的含量，減少了水處理劑的使用量，同時(shí)減少了新鮮水的用量，循環(huán)水的再利用率大大提高，由項(xiàng)目實(shí)施前的75%提高到實(shí)施后的97%，大大降低了循環(huán)水的成本，同時(shí)循環(huán)水污染物監(jiān)控的實(shí)施提高了換熱設(shè)備漏點(diǎn)的處理效率，發(fā)現(xiàn)問題后隔離換熱器，從小漏點(diǎn)處理，節(jié)約了大量的維修費(fèi)用。該項(xiàng)目實(shí)施后，消除了因循環(huán)水污染造成的停車事故3次，每次按照節(jié)約停車費(fèi)用200萬元計(jì)算，節(jié)約了600萬元費(fèi)用。

(3)信息化控制循環(huán)水污染物濃度，確保了總排污染物小時(shí)達(dá)標(biāo)率在98%以上。信息化控制循環(huán)水污染物濃度的實(shí)施，避免了被污染循環(huán)水的排放，降低了循環(huán)水的外排量和排放濃度，提高了循環(huán)水綜合利用率，外排污染物排放達(dá)標(biāo)率顯著提升，與2012年相比，小時(shí)總排污染物達(dá)標(biāo)率由85%提高到98%以上，全年減少COD排放86噸，節(jié)約排污費(fèi)用10萬元。

(4)信息化控制循環(huán)水污染物濃度，消除了安全隱患。循環(huán)水污染物信息化控制的實(shí)施，減少了換熱器嚴(yán)重結(jié)垢的現(xiàn)象，換熱器的換熱效果大大提高，節(jié)約了能量，消除了換熱器因超溫而導(dǎo)致的超壓現(xiàn)象，減少了系統(tǒng)超溫超壓運(yùn)行的波動(dòng)，大大的消除了設(shè)備的安全隱患，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

魏慶印(1981-),男,工程師,山東肥城人,2006年畢業(yè)于青島科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院,現(xiàn)兗礦集團(tuán)有限公司煤化分公司從事調(diào)度運(yùn)行管理工作。