基于石化装置的烟气排放连续监测系统应用研究

基于石化装置的烟气排放连续监测系统应用研究

发布时间：2021-12-31T02:40:02.484Z 来源：《城镇建设》2021年第4卷 22期作者：王刚

[导读] 社会经济和环保的快速发展推进，导致石化工业烟气排放自动化监测预警愈发受到重视。本文在此基础上，分析石化装置现存在线监测问题、管理措施和烟气排放连续监测系统构建的必要性等。通过应用CEMS系统进行石化企业废气、固体颗粒等监测

王刚

中国石油化工股份有限公司茂名分公司广东茂名 525000

摘要：社会经济和环保的快速发展推进，导致石化工业烟气排放自动化监测预警愈发受到重视。本文在此基础上，分析石化装置现存在线监测问题、管理措施和烟气排放连续监测系统构建的必要性等。通过应用CEMS系统进行石化企业废气、固体颗粒等监测，并合理构建CEMS设备运行维护措施，以期为环境可持续发展和石化行业自动化智能监测提供科学的依据。

关键词：连续性监测；石化装置；烟气排放；生态建设应用

前言

随着社会经济、科学技术和工业化进度的健康有序发展，国内石化企业对于环保意识和废气排放自动化监测系统研究愈发重视[1-2]。目前，在石化企业生产过程中，原料焚烧后或提取过程中会产生苯、硫化物、一氧化碳等有毒害的气体或液体废物，不仅造成企业员工职业病概率的提升，而且对周边环境造成严重污染。基于此，对产生气体进行二次处理（在次焚烧处理、化学综合和物理过滤等）和安装烟气连续性监测系统的应用刻不容缓。

烟气排放连续监测系统简称CEMS，其原理是通过对污染气体排放的颗粒物浓度、排放量和污染等级所进行的连续性、自动化、动态化和安全预警监测[3-4]。通过CEMS监测预警系统不仅能及时、高效的掌握污染型企业的排污情况，而且有助于监测单位制定有关污染源、大气监测、企业排污情况的相关环保措施，以此进一步降低污染排放源，防治企业排污超标等现象[5]。CEMS是环保领域中极为重要的监控设备，其监测设备主要包括数据样本采集、网络传输[6]、监测系统等多个功能环节。但其缺点仍旧存在，具体表现为相关装置设备失灵导致数据传输中断、网络设备故障导致数据遗失等现象，在一定程度内影响了监测排放数据的真实性和时效性。

本文通过探讨石化行业现存的问题，开展探讨了CEMS系统安装的必要性分析。其次，通过对CEMS系统原理、功能、装置设备、仪器安装、运行、调试和注意事项进行相关阐述，进而提出有关CEMS系统的运行维护措施，以此，提出有关当前石化企业烟气排放连续监测系统（CEMS）的应用现状和前景，为CEMS系统应用研究提供一定的科学支持和理论依据。

1.石化行业现状分析

1.1石化装置应用现存问题

解析石化企业装置应用现存问题，一方面能有效提升石化企业环保措施，另一方面对企业可持续发展有重要意义。截止目前来看，国内大多数石化企业在监测装置应用中主要是以脱硫除尘和二次燃烧设备为主，此类设备装备时间久远，设备仪器随时间变更逐步老化。在烟道监测过程中，不仅导致烟气排放物存在遗漏，审核结果和精度不高，而且对职工职业病、周边居民身体健康造成影响。在我国排放标准文件（HJ75-2017和HJ76-2017）中明确规定了污染物排放浓度标准要求和审核条件[7]，按照国标相关要求，保障了石化企业烟气排放过程的合法性，能有效的降低环境污染概率，实现生态环境可持续发展的总体战略目标。

1.2 石化装置管理措施

1.2.1 裂解装置

在CEMS装置系统中，裂解装置主要是将石化原料引入芳烃尾气原料后，通过乙烷进行原理的裂解过程。同时为优化分配裂解原料，将乙烷加入到预料系统中，通过与乙烷的化学反应，气体炉加热等操作，实现对原料的破解过程。

1.2.2 催化装置

目前，催化装置是石化行业内的二次加工装置，以一定的外界温度、压力和分子催化剂构建载体[8]，在此过程中产生一系列化学反应，故在催化装置时期，首先，通过安装CEMS系统进行有害气体、超浓度气体的有效监测，其次，对采集数据分析计算，最终，获取数据进行应用研究，制定合理的预防措施。

1.2.3 硫磺装置

硫酸装置是将石化原料处理时产生的硫化氢气体收集后，在经过裂解、催化过程实现收集到的硫化氢转化再利用的过程，其不仅保障了周边环境健康，而且回收后经济效益增益，同时也为可持续发展贡献力量。

1.3烟气连续性监测系统必要性分析

近年来，环保工程越发受到重视，对石化企业污染物的排放要求和排放标准更加严格，当前化工企业多采用湿法脱硫工艺，工艺优点是反应速度快、流程便捷易操作，但其缺点也极为明显，如颗粒污染物造成监测设备堵塞，气体污染物有毒气体散逸、湿度大等，不仅严重破坏了环境健康，而且对在线监测设备的稳定性和精准性挑战大。在此基础上，本文为对污染气体进行有效控制，结合大量资料和相关研究尝试通过CEMS系统进行烟气排放连续性监测，从而订正湿法脱硫工艺的缺点，实现烟气有效性监测。

2.烟气连续性监测系统

2.1 CEMS系统原理介绍

石化企业内CEMS系统主要功能是检测有毒气体污染物。如二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等。其监测系统由气体污染监测系统、颗粒物污染监测系统、烟气排放参数系统和语音报警系统构成，各子系统间相互配合，以做好系统维护、运营和数据获取工作。其中，气体检测系统能有效判断烟气指标是够超标，是否存在有毒害气体；烟气排放参数系统实现对烟气的物理指标有效监测；基于各个子系统配合，实现从监测报警、存储、分析到管理措施调整的安全流程体系[9]。

为探析CEMS系统监测过程精准度，本文采用参比方法与CEMS同步测量测试断面烟气中颗粒物平均浓度，至少获取5对同时间区间且

相同状态的测量结果，按以下方法计算颗粒物CEMS 准确度，如（1-2）：

2.2 CEMS系统功能分析

本文对颗粒物浓度检测单元、烟气排放参数监测单元和气态污染物监测单元三个CEMS系统重要子单元系统进行功能分析，以便于快速掌握CEMS系统，流程结果如图1所示。其中，颗粒物浓度检测系统实时监测颗粒浓度指标，其原理是石化行业焚烧中存在烟气颗粒物，而散射光和颗粒散射横截面存在正相关函数关系，通过正相关特征，计算光强度，进而实现对烟气颗粒物浓度的获取；烟气排放参数监测主要是针对烟气物理指标检测，如温度、湿度、含氧量、风速、压力等，随后以通过调整参数指标获取烟气数据；气态污染物监测系统主要针对烟气中存在的有毒气体、废物气体浓度检测，其系统功能原理是通过光谱法进行测定，当测量指标对应的红外波段衰减，根据衰减幅度进行相应浓度的计算。由于不同气体在红外波段处体现不同的吸收峰能力，故被测气体组分有红外光通过时，气体分子将会吸收特定波长的红外光，以此实现烟气气态物质监测功能和监测过程。

3.在线监测设备安装

3.1 仪器设备选取

石化装置烟气排放连续监测系统（CEMS）主要以采集数据和非数据采集方式对石化企业烟气中的SO2、CO、NOx、粉尘颗粒、温度、湿度等多种指标参数进行监测，在数据监测工程中主要包括数据采集、数据解译、数据计算、数据分析和数据传输等过程，CEMS系统针对石化烟气监测效果好，数据存储、监测和分析-完善，同时对于部分单元物质可以直接测定，部分则通过焚烧炉转化为符合HJ-2017标