煤化工企业循环水污染物浓度的信息化控制的研究与应用

魏庆印

(兖矿集团有限公司煤化分公司,山东邹城 273500)

煤化工企业循环水污染物浓度的信息化控制的研究与应用

魏庆印

(兖矿集团有限公司煤化分公司,山东邹城 273500)

煤化工企业生产中热交换是保障生产运行的重要环节,循环冷却水在化工生产中的换热器内循环,与工艺介质进行热量交换,带走多余热量,保证生产系统的平衡。一旦换热器出现泄漏,未能及时发现,会造成循环水污染,随着污染物浓度的升高,各类微生物滋生,会在换热设备或管道内结垢,影响换热效果,腐蚀换热设备,甚至导致生产系统瘫痪,造成重大经济损失。建立信息化循环水污染物浓度控制流程,实现循环水污染物信息化管理和源头监控,科学操作,规范化管理,超前预防,完善了化工生产自动化管理程度,提升了化工企业环保应急管理水平。

循环水 污染物 信息化 控制

1 控制循环水污染物浓度的必要性

当前，大多数化工企业循环水污染物的监控仍然采用在循环水工段分析监测，当发现污染物浓度大幅升高时，再排查分析换热设备的方式。这种方式往往很滞后，无法及时发现污染物升高趋势，当发现循环水水质恶化时，整套循环水系统已经严重污染，再行处理已为时已晚，只能排掉大量循环水，造成水资源浪费和环境污染，导致循环水处理成本升高，甚至导致生产系统停车和环境、安全事故发生。

建立信息化循环水污染物浓度控制流程，实现循环水污染物信息化管理和源头监控，科学操作，规范化管理，超前预防，完善了化工生产自动化管理程度，提升化工企业环保应急管理水平。具有如下意义：

(1)保证生产系统长周期运行的关键。项目的实施，能够有效控制监控循环水水质，及时发现污染状况和采取应急处理，消除了化工生产潜在隐患，确保了生产长周期安全稳定运行。

(2)公司减亏增盈的需要。当前煤化工行业不景气，化工产品生产成本高，利润率低，实施循环水污染物浓度的信息化控制，提高了循环水的综合利用率，减少了一次水和水处理剂的用量，杜绝因此带来的生产系统波动、减量和停车，间接降低了生产成本，达到了减亏增盈的目的。

(3)环境保护、污染防治的需要。循环水系统一旦被工业介质污染，最有效的办法是对整个系统进行大置换，循环水直接排放会造成外排污染物(如COD、氨氮等)浓度增加或超标，如处理不当可能导致环境安全问题，直接带来排污费的增加或违法罚款；如果送污水处理厂处理，也会增加污水处理厂的压力和污水处理运行费用的增加。因此，信息化监控循环水污染物浓度，从源头杜绝污染物进入循环水，是实现环境保护、污染防治的关键。

(4)保证安全生产的需要。化工生产多是在高温、高压条件下进行，循环水换热是保证换热设备安全使用的关键，当循环水受到污染，微生物大量滋生，换热设备和管道容易腐蚀或结垢，造成换热设备换热效果变差或发生新的泄漏，严重时会造成热量集聚，导致爆炸等事故的发生。因此信息化控制循环水污染物浓度，能够及时发现换热器泄漏情况，减少换热器腐蚀、结垢现象的发生，消除安全隐患，保证生产系统安全稳定运行。

2 信息化控制循环水污染物浓度在煤化工生产中的主要内容和做法

信息化控制循环水污染物浓度立足于科学发展观和“十二五”环保规划，以“节能减排，减污增效”为原则，降低企业生产成本，减少污染物排放，保证循环水系统高效运行，规范化环保管理流程，实现经济与环境“双赢”，提升公司的创新管理水平，为公司长远发展提供保障。主要做法如下：

2.1 深入调查研究,确定关键监测点

大型煤化工企业，循环水用量大，我单位每月循环水用量约7000万立方，循环水每年的运行费用约1800万元，因此循环水系统稳定运行，是降低生产成本，保障生产系统安全稳定运行的关键。在现有的生产状况下，部分换热设备陈旧，腐蚀严重，各生产界区经常出现换热器泄漏情况，换热器内工艺介质如甲醇、醋酸、NHD溶液等，很容易进入循环水系统，造成循环水水质恶化，微生物大量滋生，设备管道腐蚀、结垢等，降低了设备的换热性能，甚至引发新的泄漏，形成恶性循环。对于化工生产中的原料、产品或半成品，进入循环水就是污染物，不仅造成生产波动，还会造成环境污染，如何科学合理控制循环水水质，是确保生产稳定的关键。

经过对供水车间调查发现，现有的循环水水质管理存在严重的弊端。循环水水质把关在循环水岗位，循环水从循环水池输送到各个生产界区，然后再从不同的换热设备热交换后返回到循环水池，循环水岗位每班对循环水监测两次，根据上水、回水情况判断换热设备是否运行正常。当换热设备存在漏点(漏点较小)时，少量的工艺介质进入循环水，对于一套循环量上万立方的系统来说，污染物浓度的变化时很细微的，此外还有误差的影响，因此这种监测很难发现细微的水质变化；当换热设备工艺介质大量泄漏，整个循环水系统污染物大幅升高时，分析人员才能发现水质的变化，而此时再行处理已错过了最佳处理时期，损失已无法挽回。

调度室根据在对三循系统涉及的气化、甲醇、一氧化碳、醋酸、醋酸乙酯等车间循环水换热设备全面摸底、排查、统计的基础上，根据换热设备材质、内部工艺介质、以往泄漏情况(泄漏次数、泄漏量及影响)，确定重点监控对象，建立重点监控换热设备台账，设置监测点位，明确监测指标和监测频次，并据此制定了关键换热设备所在岗位循环水监控规定，对关键控制换热设备监测点的监测数据及时通过网络、电话等传递给生产调度室，供水车间对每天的循环水水质数据进行汇总，每周画出水质变化曲线图，发现水质波动，重点换热器岗位立即采取处理措施。形成了以换热设备监测监控为主，循环水池监测监控为辅，应用环境监测、数据综合分析、网络信息化和预警联动为手段的多层次、全方位的监测监控管理系统。

2.2 科学规划,合理布局,开展循环水水质流程改造

(1)科学设立监测点，源头控制污染物。通过前期对全公司循环水换热器进行排查，分级确定了公司级重点监控的换热设备和车间级重点监控的换热设备，包括甲醇精馏E8008换热器、醋酸反应釜换热器、一氧化碳E1504换热器等曾经发生过泄漏的关键设备，设立监测点，实施分级、分层次监控，不放过重点，及时掌握换热设备有无泄漏等状况。

(2)精心规划排放点，确保异常情况下的应急处理。循环水一旦污染，最有效的处理措施是对系统进行大置换，但如果处置不当，被污染的循环水直接排放可能造成排放超标，甚至引发环境安全问题。经过认真研究讨论后，公司确定利用原造气至污水处理闲置管道，选取离污水处理站最近的循环水回水管线(甲醇硫回收循环水回水母管)上增加联通管，实现事故状态下利用循环水回水余压将被污染循环水送污水处理事故池(可贮存废水8000m3)暂存的目的，继而送净化水厂进行处理，确保污染物达标排放；同时又能帮助循环水三循系统快速置换污染物，恢复循环水系统的正常运行，避免恶性循环。

(3)优化调配环境监测设备，确保监测及时准确。公司现有的水质监测设备少，只对循环水、污水处理等关键岗位配备监测设备，在现有的经济条件下，购置新的监测设备难度较大，考虑到以上因素，公司充分利用现有水质监测设备，将污水处理停运闲置的COD等水质设备合理配备到一氧化碳、醋酸、甲醇等车间，保证关键换热设备的监测监控。

2.3 信息化实施

(1)建立循环水环保信息化流程。在公司内部网建立环境监测邮箱，循环水污物监测数据直接发送到专用邮箱，相关部门进行查阅，发现异常数据，生产调度室立即组织换热设备排查，加大跟踪监测；制定循环水污染物预警指标，超预警指标，生产调度室下达调度指令，把泄漏的换热设备从生产系统中隔离出来，或采取减量堵漏，或停车处理措施，消除工艺介质对循环水的污染，保证生产稳定运行。整个流程采用网络化管理，循环水污染物信息在生产岗位与控制岗位有效传递，实现循环水污染物浓度信息化控制，保证生产系统长周期稳定运行。

(2)收集、整理并分析循环水污染物数据，优化工艺运行。循环水污染物监测数据由所在车间进行整理统计，绘制污染物浓度曲线图，分析污染物与工艺操作的趋势，判断换热器泄漏的临界工艺条件，制定出优化工艺运行规程。

(3)循环水污染物应急处置。在关键换热设备监控点，当发现回水污染物浓度高于上水浓度30mg/l以上时，生产调度室启动《环境保护预警机制》，换热设备所在岗位立刻按照规定，再次分析监测确认，隔离泄漏的换热设备，切断污染源，并组织对换热设备漏点进行排查，立即组织抢修，避免循环水污染事故扩大，保障了循环水水质稳定。

2.4 严格监督管理,确保管理实效

(1)建立循环水污染物监测监控管理制度。供水车间制定循环水污染物监测监控管理办法，各循环水监控岗位认真按规定执行，定时开展循环水污染物分析监测，收集整理相关的工艺数据，发现异常及时上报并连续分析确认，判定换热器泄漏时，按调度指令进行隔离换热器。

(2)制定循环水环保管理考核制度。为强化循环水信息化控制污染物管理力度，加强岗位人员的责任心，安监处制定《环保考核管理规定》和《环保红黄牌管理规定》，规范循环水污染物控制信息化管理，提高循环水的再利用，充分发挥信息化管理在环保管理中的作用。

(3)开展监督检查，确保循环水污染物信息化常态运行。生产调度室对各循环水污染物监测岗位不定期进行环保专项检查，监督岗位和车间执行情况，对不按规定执行的车间和岗位按照《环保考核管理规定》进行奖惩。

3 信息化控制循环水污染物浓度在煤化工生产中的应用效果

(1)信息化控制循环水污染物浓度效果显著，保证了系统长周期安全稳定运行。通过该项目的实施，实现了循环水全年优化运行，生产系统换热器运行稳定，消除换热设备泄漏事故3次，及时避免了循环水污染事故的发生，减少了3次因循环水污染造成的停车事故，保证了生产系统长周期安全运行。

(2)信息化控制循环水污染物浓度，降低产品生产成本，节约生产费用。循环水污染物信息化控制项目开展后，循环水监控力度大大加强，降低了循环水中污染物的含量，减少了水处理剂的使用量，同时减少了新鲜水的用量，循环水的再利用率大大提高，由项目实施前的75%提高到实施后的97%，大大降低了循环水的成本，同时循环水污染物监控的实施提高了换热设备漏点的处理效率，发现问题后隔离换热器，从小漏点处理，节约了大量的维修费用。该项目实施后，消除了因循环水污染造成的停车事故3次，每次按照节约停车费用200万元计算，节约了600万元费用。

(3)信息化控制循环水污染物浓度，确保了总排污染物小时达标率在98%以上。信息化控制循环水污染物浓度的实施，避免了被污染循环水的排放，降低了循环水的外排量和排放浓度，提高了循环水综合利用率，外排污染物排放达标率显著提升，与2012年相比，小时总排污染物达标率由85%提高到98%以上，全年减少COD排放86吨，节约排污费用10万元。

(4)信息化控制循环水污染物浓度，消除了安全隐患。循环水污染物信息化控制的实施，减少了换热器严重结垢的现象，换热器的换热效果大大提高，节约了能量，消除了换热器因超温而导致的超压现象，减少了系统超温超压运行的波动，大大的消除了设备的安全隐患，保证了生产系统安全稳定运行。

魏庆印(1981-),男,工程师,山东肥城人,2006年毕业于青岛科技大学自动化学院,现兖矿集团有限公司煤化分公司从事调度运行管理工作。