合成氨清洁生产评估考核系统设计与实现

莫家驹

梧州市环境保护科学技术中心

合成氨清洁生产评估考核系统设计与实现

莫家驹

梧州市环境保护科学技术中心

氮肥制造业是我国工业三废排放的重点行业。虽然自七八十年代以来我国在氮肥制造业环保标准制定和实施方面进展顺利，污染控制取得了显著成效，但随着环境压力的增大，传统末端治理的环保理念已经不能满足政府、社会和企业自身对污染控制的需求。清洁生产的治理理念于上世纪八十年代产生于欧美，它主张从源头削减污染物的产生，关注和控制产品整个生命周期内的清洁性。它的出现给企业实现可持续发展提供了有效的解决方案。

合成氨；清洁生产；评估考核；系统设计

图1 合成氨清洁生产评价指标

前言

近年来，随着我国人口总量急剧增加，经济持续粗放增长，消耗了过多能源和资源的同时排放出大量工业废水，导致水资源短缺和污染加重，经济社会发展和资源、环境出现不协调的现象。水环境污染成为经济社会发展中的重大问题，制约了我国经济社会与环境的协调发展。未来若干年内，我国经济将逐步走向可持续发展的道路，但是随着人口总量持续增加和消费市场的不断扩大，我国资源和能源的消耗仍将面临着持续不断的增长；环境保护和资源、能源开发工作将继续面临艰巨的挑战；水资源问题将继续成为制约我国社会发展和生活水平提高的瓶颈。水资源保护和污染控制将是我国未来环境保护工作的重要组成部分。

在我国的氮肥生产企业因受能源结构的限制，生产原料多以煤为主，因此，在生产工艺中对水资源的消耗和产生的废水量较大，对水资源环境带来较重负担，对企业治污成本也有很重的负担。而目前单纯的采用末端治理的污染控制策略已经遇到瓶颈，必须考虑从污染物产生的源头着手，提高资源的利用率，减少污染物的产生，再辅之以有效的末端治理，才能真正取得经济效益、环境效益、社会效益的统一，所以引入清洁生产的治理理念逐渐成为该行业内管理者们的共识。

1、合成氨企业清洁生产

1.1 合成氨工艺流程

合成氨的生产工序主要包括造气、脱硫、一氧化碳变换、脱碳、精制、压缩与合成。目前，我国采用的合成氨生产工艺主要有无烟煤固定床间歇气化制氨、水煤浆加压气化制氨、天然气蒸汽转化( 连续加压) 制氨和天然气常压间歇制氨等。

1.2 两水闭路循环系统

合成氨企业的两水闭路循环系统包括清循环系统和浊循环系统。清循环系统将合成、压缩、碳化、变换以及精制等工段排放的设备间接冷却水，经统一收集后，采用冷却降温 + 加药水至稳定 + 过滤处理后循环利用。浊循环系统指将造气、脱硫工段排放的半水煤气洗涤废水，采用混凝沉淀 + 过滤 + 冷却降温等措施后循环使用。

合成氨清洁生产示范企业通过引进两水闭路循环技术，这在很大程度上提高了污水回用率、水循环利用率和氨回收利用率，减少了污染物的排放。

1.3 合成氨清洁生产评估

企业清洁生产评估考核分为资源与能耗、生产技术、污染物产生、资源综合利用和环境管理等五个子系统。这些子系统又分为若干个子项。这些子系统和子项指标的高低将直接反映企业环境管理、资源能耗、污染物产生和排放等方面的水平。合成氨清洁生产评价指标如图1 所示。

图1 所列的清洁生产指标又分为正向指标和逆向指标。正向指标数值越大、逆向指标数值越小，就越符合清洁生产要求。在评价指标体系中，指标的评价基准值是衡量该项指标是否符合清洁生产基本要求的评价标准。本定量化评价指标的评价基准值选取行业清洁生产的先进水平，即对于正向指标，评价基准值采用氮肥行业能达到的最大值( 即行业最优值)；对于逆向指标，评价基准值采用氮肥行业能达到的最小值( 即行业最优值)。

2、系统设计与实现

2.1 InTouch 系统简介

InTouch是Wonderware公司工业自动化集成产品Wonderware Factorysuite的重要组成部分。它在全球众多横向和纵向市场得到了广泛的应用。来自全球范围内的众多技术娴熟的工程师在InTouch系统平台上开发了针对石油与天然气、化工、汽车制造、智能交通等众多应用领域的监控与集成系统。通过使用InTouch提供的各项功能，开发工程师们可以方便快捷地创建安全、友好和功能齐全的应用程序。InTouch提供的二次开发技术使用户在开发应用程序的过程中可以充分利用Microsoft Windows已有的包括ActiveX控件、OLE、图形及联网等在内的各项技术和功能。除此之外，用户还可以通过添加自定义的ActiveX控件、向导、对象和创建InTouch QuickScript等来扩展InTouch的功能。

2.2 监控画面

2.2.1 流程监控画面设计

设计流程画面是为了使相关人员更清楚的观看到子单元的信息，包括生产过程的造气、脱硫、变换、脱碳、精制和氨合成过程等各个子系统。如下图所示：

2.2.2 趋势设计

趋势曲线用来显示各监测变量的变化趋势，为相关人员提供了一种跟踪工厂污水排放物的直观显示。不仅可以看到实时的变化趋势和相当长一段时间的历史趋势，而且可以定位显示时间轴上任意点的值。趋势显示主要包括废水总量、新鲜水用量、氨氮、COD、pH值、总氮、总磷以及能耗指标等等。如果工厂检测设备提供，还应该包括硫化物、氰化物、固体悬浮物等指标。

2.2.3 清洁生产评估指标

采用基于模糊隶属度和分层分析法相结合的方法，对合成氨企业实施清洁生产评估并将评估结果动态显示画面上。与以往清洁生产评估不同，本系统对生产过程工况采用在线评估方法，对工艺设备、资源能耗和环境管理指标等采用周期评估、即时更新相结合的方法，按设定的周期，对企业实施进行清洁生产评估及其结果输出，若企业工艺设备、工况有任何更新，都可以及时在该系统更新。

2.2.4 用户管理

InTouch提供了一套完备的用户管理和权限设置的机制，只需给每个操作员配置用户名、口令及访问级别，然后操作员“登录”到应用程序，然后输入其用户名与口令。

也可以设定应用程序安全属性可选项。InTouch应用程序的缺省安全设置是“无”。不过，通过给应用程序应用安全性，可以通过链接特定的函数与内部标记名，而控制允许操作员执行的功能。此外，在应用程序中建立安全性时，可以创建审查跟踪线索，将操作员与其登录到系统后发生的所有报警、事件联系起来。

总之，本文依托 InTouch 监控系统的软硬件数据通信协议支持以及灵活高效的组态设计解决方式，提出了一套以清洁生产评估考核为目标的监控系统设计方案，建立企业级监控考核平台示范系统，改变了以往单次人工考核模式，为合成氨企业清洁生产评估考核提供了新的思路和实现方法。

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[2]谭丽超，单正军，葛峰，汪云岗，徐军.中国合成氨工业清洁生产及污染防治管理现状[J].污染防治技术，2010，06：25-31.

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