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环保在线监测系统在炼化行业中的综合应用现状及验收标准

环保在线监测系统在炼化行业中的综合应用现状及验收标准

作者:
西安聚能
来源:
西安聚能小编
2019/06/10
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【摘要】:
环保在线监测系统组成   现有炼化企业中环保在线监测可大体分为固定污染源排放连续监测系统和挥发性有机物在线监测系统。固定污染源排放连续监测系统(CEMS),国内简称烟气排放连续监测系统。CEMS主要用于火电厂锅炉、市政垃圾焚烧炉、危险物焚烧炉等,炼化企业高架源是近年来国家管控加入的。CEMS可对上述固定污染源排放烟气中的颗粒物、气态污染物和排放率做实时连续地跟踪测定。    CEMS由现场监测设备

环保在线监测系统组成

      现有炼化企业中环保在线监测可大体分为固定污染源排放连续监测系统和挥发性有机物在线监测系统。固定污染源排放连续监测系统(CEMS),国内简称烟气排放连续监测系统。CEMS主要用于火电厂锅炉、市政垃圾焚烧炉、危险物焚烧炉等,炼化企业高架源是近年来国家管控加入的。CEMS可对上述固定污染源排放烟气中的颗粒物、气态污染物和排放率做实时连续地跟踪测定。

       CEMS由现场监测设备和数采系统两部分组成。其中,由现场监测设备部分采集的烟气经一体化伴热管缆,预处理过滤处理后经制冷除去烟气中的水分。然后分别通过自动恒流装置传至SO2、NOX、CO、O2等气体检测器,各类检测器把4mA~20mA标准信号同时传至现场工控机和数据采集器。烟气温度、烟气压力、烟气流速或流量、烟气含湿量、烟气含氧量等传感器将4mA~20mA标准信号传至工控机和数据采集器[1]。现场工控机通过RS485总线将现场各路采样数据经分析处理后存入现场数据库中并实时显示。数采仪经无线4G网络将数据上传至环保局监控中心。环保主管部门按照国家规定,在污染源在线自动监测数据管理平台上完成排污单位监测点位,污染物排放限值,自动检测设施等的信息核定,实现实时对排污企业的监控。

       VOCs主要测量非甲烷总烃,采用气相色谱法测量非甲烷总烃。由现场探头取压管线部分、预处理载气部分、色谱分析仪部分和数采部分组成。现场检测设备把烟气通过射流泵恒流抽至预处理系统,经预处理减压,干燥后的样品通过色谱分析仪中的色谱柱系统,根据介质组分的不同,出柱系统的时间不同区分各组分含量,再经氢火焰燃烧,测量出总烃量和甲烷量,相减得出非甲烷总烃的含量,经过数采运算后,通过无线4G网络将数据上传到环保局监测中心的计算机系统。环保监测中心可以随时调用日报、周报、月报、年报,达到实时监测的目的。

 

CEMS监测系统测量原理

      颗粒物监测子系统主要测量烟气中颗粒物浓度,一般采用光散射法。光学法测尘仪测量光线穿过烟气后的透射率,清洁烟道透射率100%,烟尘颗粒的增加透射率降低。气态污染物监测子系统测量烟气中NOx、CO、SO2、CO2的浓度,常见的分析原理为非散射红外吸收法(或紫外吸收法)。烟气排放参数测量子系统主要检测烟气中的温度、压力、流量(流速)、湿度、含氧量等参数。通过皮托管可以得出烟气流量,同时根据烟气温度、压力、湿度计算出标准干烟气量,通过烟气中的含氧量换算成排放总量。系统控制子系统主要由探头部分的反吹、样品的采样部分构成;数据采集处理子系统对信号采集、进行数据处理并生成报表等;气源为系统提供反吹气体;电源部分分别设置为分析仪和数采仪供电的UPS电源与分析小屋内空调、电伴热、照明等GPS电源。

 VOCs监测系统测量原理

      非甲烷总烃采用GC-FID原理测量,根据多组分混合气体通过色谱柱时,被色谱柱内的填充剂吸附后,速度产生差异,柱出口处发生混合气体分离为各个组分,从而进行非甲烷总烃定量和定性的测量分析。载气为氮气,助燃气为氧气,燃烧气为氢气。气相色谱输出为标准4mA~20mA信号或者RS485信号,数据采集处理子系统对信号采集、进行数据处理并生成报表等。

      炼化行业的环保在线监测的国家标准还在逐步地探索中,迄今关于污染物在线监测已经有明确的国家标准HJ75-2017、HJ 76-2017[2,3],而挥发性有机物在线测量仍没有明确的国家标准,所以各个企业针对自身的特点各自选择相对严格的设备。

      某石化环保项目有其特殊的情况,因CEMS和VOCs需要在同一装置,同一高架源上监控,所以分析小屋的配置,分析仪的防爆形式,取样点的设计,取样管缆的设计,预处理系统的设计一系列问题都待解决。

      根据污染源在线自动监控数据采集传输仪技术要求HJ477-2009中的要求,数采仪电源需采用UPS,且在外部供电切断时连续工作6h,并在外部电源断电时自动通知上位机。由于环保设施的供电连续性,同时要求环保设施包括分析仪在内也需要UPS供电,保证数据分析的连续性。

分析仪及附件的防爆形式选择

      因为CEMS和VOCs需要设计到同一分析小屋中,那么原CEMS不需要防爆措施的情况就需要改变,因为VOCs是采用GC-FID形式测量,在存在氢气环境的情况下,小屋的危险区域提升至1 Zone,那么要求分析小屋中的仪表设备的防爆要求均达到Ex d IIC+T4标准。因此,CEMS可以采用加隔爆机柜处理,VOCs可以采用整体防爆,防爆接线箱需要采用隔爆形式。仪表设备的防护标准要求IP56以上级别,现场取样点的设备仍沿用本安或者隔爆的形式。

环保在线监测系统的采样及预处理

CEMS的采样及预处理

       CEMS的采样利用取样泵从烟道内抽取样品,采用一体化伴热管缆,一体化伴热管缆全程加热至120℃。由于抽取的烟气温度比较高,而输送的线路较长,如果不采用一体化伴热管缆恒温,那么烟气在运输的过程中就会因为温度降低而使水分从烟气中分离出来,烟气中的NOx、SO2会与析出的水相互融合发生化学反应,形成硝酸和硫酸,硝酸和硫酸的产生会使样品管线腐蚀,并且还会影响到测量的准确性。样品气传输至冷凝器后,冷凝器中的蠕动泵会将烟气中的水分排走,使其不与NOx接触。水分由管线直接排至废液桶,按照国标需每天清理。除去水分的烟气经过气体过滤器后传送到分析仪主机中,从而对烟气进行检测。在对烟气进行取样的过程中,烟气中的粉尘极易堵塞探头,必须在系统中设定定期反吹功能,通过反吹装置对伴热管线和一次取样阀进行吹扫。

 VOCs的采样及预处理

     本项目中由于CEMS与VOCs为监测同一高架源,所以其中温、压、流、湿、氧含量都由CEMS提供,通过4mA~20mA信号进行柜内传输,这样就可以免去在高架源处开多处取样口,从而对高架源进行结构破坏。但是挥发性有机物的样品还需要通过现场探头来进行抽取,经过样品预处理、除尘、除湿后进入色谱分析仪。针对探头部分易堵的情况,设计有定时、手动反吹功能,加之定期更换探头部分的过滤芯,保证设备正常运行。

环保在线监测系统的数据采集和处理

       数据采集和处理系统负责通过GPRS方式与环保局实现联网,传输数据。所有测量信号进买方DCS系统采用硬接线方式,信号为4mADC~20mADC,分析小屋外设中间接线箱。数据采集和处理系统应至少有一个RS485 MODBUS RTU接口。数据采集和数据处理系统具有满足正常运行所需的模拟量输入/输出通道、数字量输入/输出通道,并为VOCs系统将来扩容预留10%的备用通道。数据采集和数据处理系统能对影响到系统的精度和准确性的任何VOCs部件进行检查,并在发生异常时报警。数据采集和数据处理系统能控制日常VOCs运行,包括:自动校正循环的运行、采样系统过滤器和探头的吹扫、提供认证测试和检查所需材料。