毕托巴：碧水蓝天，排放(火炬气、烟气，污水流量与指标)测控

一.形势与任务

二.毕托巴质量流量计在石化系统火炬气测量上的应用

三.毕托巴在废烟气测量上的应用

四.毕托巴污水排放监测系统

五.计量器具型式批准证书及 告

一、形势与任务

工业革命以来，随着科学技术的进步和生产力发展水平的提高，人们创造了前所未有的物质财富，推动了社会 明进步。但与此同时，生态破坏、环境污染、水资源短缺、气候变暖等问题敲响了人类生存与发展的警钟。历史经验告诉我们，生态兴则 明兴，生态衰则 明衰。

中国是世界上污染大国。近年来我们国家深受雾霾困扰，雾霾的形成主要是气体污染物排放量持续增加，大气超负荷污染所形成的。目前我国大气污染的主要来自于工业端排放，最新数据显示，2011年，我国工业废气排放中，电力行业所占比例高达47.52%，而石油化工、钢铁、水泥建材、有色冶金行业的排放量分别达22.54%、10.64%、13.26%、6.04%。从我国大气污染排放量来看，2000-2011年，中国工业废气排放量年均增速为19.06%，由2000年的138145亿标立方米增长至2011年的674509亿标立方米，11年间增长了2.39倍。城市中的空气包含有气体、粉尘等大量污染物，最近几年，PM2.5，也就是大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，得到广泛关注。众多研究从不同方面解释，肺癌和呼吸道疾病的死亡率都会随着PM2.5的增加而增长。

污水污染也迫在眉睫，据不完全统计，我国废水排放量近1000亿吨/年，其中工业废水占50%，来自3000家重污染企业。仅淮河2000公里河段，78.7%不合符饮用水标准，79.7%不合符渔业用水标准，32%不符合灌溉用水标准。更为触目惊心的是我国有七大水系，除珠江和长江水质略好以外，黄河、辽河、松花江、海河条条污染严重，何止淮河一条！

习近平同志告诫我们，要清醒认识保护生态环境、治理环境污染的紧迫性和艰巨性，清醒认识加强生态 明建设的重要性和必要性，以对人民群众、对子孙后代高度负责的态度和责任，真正下决心把环境污染治理好、把生态环境建设好，努力走向社会主义生态 明新时代，为人民创造良好生产生活环境。

面对严峻的形势压力，毕托巴公司响应中央政府的号召，以国家利益和民族大业为己任，经过一年时间的探索与开发，终于成功研发出一整套针对废气排放、污水、的测量方案和计量器具，为污染企业和环保部门提供量化了的计量数据，从而合理治理污染。

二、目前污染排放物的运行特点及计量问题

1.火炬气排放

火炬气主要来自工艺废气，是装置的“下水道”，因计量难度大，原装置设计中一般没有计量。近年来随着计量技术进步和企业管理要求不断提高，节能、降损、环保等工作都对火炬管理提出了更高的要求，因此消灭火炬成为各企业管理的重要目标。生产装置瓦斯排放量超出火炬系统回收能力是导致点火炬的直接原因，而瓦斯排放点多，又没有可靠的数据认定排放源，无法落实责任和措施，最终导致瓦斯排放量大，无法及时回收而不得不放火炬，造成损失也造成环境污染。因此，各企业都在寻求对瓦斯系统的排放实施计量监控的措施，从源头上控制瓦斯排放。

瓦斯气计量难点是：从装置出来的瓦斯主要来自工艺废气，特点是压力低（压力2kPa--3kPa）、杂质多、组分变化大（密度0.3kg/Nm?3;---1.0kg/Nm?3;）、流速变化大（0.05m/s---100m/s），而且带有水气，因此要求计量仪表必须量程比宽，多组分介质密度实时补偿，并具有防堵功能；还要保证紧急情况下装置的所有气体能够快速、安全排放，因此不能缩管、不能选用阻力损失较大的流量计；再有就是瓦斯排放计量点多，几乎每个装置都有瓦斯线，瓦斯排放点分布多而杂，不便监控管理。需要准确的测量介质的密度、温度、压力，计量体积流量、质量流量，现在市场上的流量计不能满足此工况的计量。

2.烟气排放

烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括 水蒸汽、SO2 、N2、O2、 CO 、 CO2 碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于 10 微米的飘尘，尤其以 1-2.5 微米的飘尘危害性最大。所以国家环保部门要求对各大企业在生产过程中，需要对排放烟气实施脱硫、脱硝、除尘等一系列环保措施，同时也要对排放烟气流量实施控制和监测。由于阀门自动换控制，长时间运行由于腐蚀及杂质等原因出现泄漏的情况，造成烟气不能全部全部处理。泄漏的烟气流速低，给计量带来很大的困难。

3.污水排放

各工业企业生产污水在排放过程中通常集中汇聚到下水道水管内统一排放，由于生产过程中排水量不确定，水量变化较大，水中含有泥沙等，为了使污水顺利排放，通常管道内水流状态都处于不满管状态。对于不满管污水在管道里流淌，诸多流量计都无法实施测量，该问题一直困扰着企业的计量人员，尤其在环保监测方面，无法做到排放有据可依。

三、毕托巴质量流量计在石化系统火炬气测量上的应用

案例一

案例名称：火炬气在上海高桥石化的应用案例

用户名称：上海高桥石化

环境背景：火炬气重要是来自装置生产后产生的废气，受组分、水分、杂质、流量范围波动大（低流速0.2-4m/s左右）影响了流量计量。需要不停产安装。目前用户对其计量是难题。（用过插入热式流量计因脏污影响计量，基本在无法计量状态、维护量大。）

技术参数：

流量 ：1000Nm3 /h

温度：25℃

压力：0.005MPa

管道规格：350×10mm

管道材质：碳钢

管道形式：水平

直管段长度：足够

BTB型号：BTB-B1

服役时间：2009.04至今

案例二

案例名称：火炬气在天津大港石化的应用案例

用户名称：中国石油天津大港石化公司

环境背景：火炬气重要是来自装置生产后产生的废气，受因车间生产情况的不同气体组分、水分、杂质等变化非常大，各生产车间正产生产时排废气量较少，为保证排气管路的畅通，避免车间生产出现事故时因管道堵塞不能及时的排出大量易爆气体，发生爆炸，工艺要求定时用蒸汽对管线进行吹扫，所以介质温度、压力、水份、流量（长时间运行低流速0.15m/s左右，短时间流速高达100m/s）波动非常大，这样很大的影响了流量计量，并且公司不能停产，需要在不停产的情况下经行安装。目前用户对其计量是难题。（用过插入热式流量计因脏污影响计量，基本在无法计量状态、维护量大，用超声波流量计不能实时监测密度变化。）

技术参数：

火炬气

管道规格：610×10mm 安装在---管道，前10D后5D

温度：（常温---176）℃

压力：（常压---230）kPa

设计标准密度： ρ=0.7kg/Nm3

实际运行密度：（0.3---1.0）kg/Nm3

刻度流量：100000 Nm3/h

管道材质：碳钢

管道形式：水平

直管段长度：足够

型号：BTB-B2-Lρ

服役时间：2015.10.12至今

解决问题：毕托巴质量流量计保证了在介质组分、水分、杂质温度、压力变化范围大、流量范围宽，低流速、小流量，压力、温度变化大的影响下正常了计量。可以显示、输出实时标况体积流量、质量流量、密度、可扩展水份、热值等数据，可在线安装维护、运行稳定可靠，安装方便，维护量小，现运行状态良好。

专利证书：

四.毕托巴在废烟气测量上的应用

烟气的特点:

烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括 水蒸汽、SO2 、N2、O2、 CO 、 CO2 碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于 10 微米的飘尘，尤其以 1-2.5 微米的飘尘危害性最大。所以国家环保部门要求对各大企业在生产过程中，需要对排放烟气实施脱硫、脱硝、除尘等一系列环保措施，同时也要对排放烟气流量实施控制和监测。

毕托巴监测系统包括以下四个系统

1）流量检测系统

毕托巴流量系统针对烟气介质特点，传感器通过取压“V”型防堵设计，防腐材质特殊设计等保证了烟气计量过程中容易堵塞元件，腐蚀元件等问题。烟气管道一般较大，直管段不足，对于很多流量计都无法实施准确测量，毕托巴烟气流量计在生产过程中通过实验室全量程标定，保证了测量元件的准确度，通过现场烟气测点流场分布实施皮托管标定，毕托巴烟气流量计解决了堵塞、腐蚀、高温、大管径的烟气测量问题，从根本上保证了烟气的长时间精准测量。同时通过烟气成份连续监测系统测量出烟气内部SO2 、N2、O2、 CO 、 CO2，氮氧化物等气体组成含量，并计量出各气体的流量，

2）颗粒物浓度检测系统

包括光学部分、电路部分、标定部分和风室。光学部分包括激光光源及功率控制、光电传感、散射光接收部分。激光光源及功率控制保证光源的稳定性，激光器发出的650nm束以一个微小的角度射入排放源，激光束与烟尘粒子作用下产生散射光，背向散射通过接受系统进入传感器，转换成电信号进行处理。测量区的大小通过光栏接受镜头参数及传感器大小光源的探角决定。电炉部分实现光电转换、激光束的调制、信号放大、解调光源的功率控制、V/I转换功能。标定器用于产生一稳定的光信号，对仪器进行零点几量程的标定。风室一腔体，留有与清洁空气源连接的接口，用于保护仪器不被烟气污染。

3）烟气成份连续监测系统

包括：红外吸收法SO2分析仪、红外吸收法NOX分析仪、电化学化学反应法O2分析仪电加热式直接抽取探头抽取烟气，经过除尘、加热（120～160℃）、保温（大于120℃）等环节，样气被引导至预处理系统，再由样气控制系统对来自监测烟囱的烟气进行切换，并分配到SO2、NOX、O2分析仪中进行分析。

利用SO2在紫外区7.3um（7300nm）附近的紫外吸收量的变化，连续测定烟气中NO的浓度，NO2通过还原转换器转换成NO在测量（需要加NOX转换器）。利用氧气在催化剂的作用下转换成电流信号，该信号强与弱与氧气浓度成线性关系。高品质的制造工艺和设计工艺，保障了系统的精确测量。

4）DAS系统

CEMS计算机硬件系统采用高可靠性的品牌工业计算机，它适用于在恶劣工作环境条件下连续正常运行。数据采集控制系统软件用来获取和处理来自各分析传输来的数据，并进行实时而有效的控制和处理，对各CEMS厂商的分析仪具有良好的兼容性。充分参考中国环保法规，并与应用实际相结合，是目前为止唯一满足国内环保、电力行业对烟气连续监测系统的关于数据、 表的要求的数据采集控制系统，该系统包括两部分，既可编程逻辑控制器、处理及控制子系统。

PLC是CEMS系统的数据采集、控制单元。与常规的控制方式不同，PLC提供了更为丰富的功能和更高的可靠性和扩展能力。在CEMS系统中，PLC提供了各种模拟量数字量的输入输出信号，并通过软件进行深度处理。

PLC提供了24小时的记录接口系统，可以将加工过的数据传输给DAS，其控制指令通过DAS激活。

1） 数据处理及控制系统具有丰富的功能，包括：

数据采集：根据需要，定时的采集各个通道的模拟量数字量数据。采样的的对象可以包括SO、NOX、烟尘、烟气流量（湿度、温度、压力、含氧量）等。

数据处理：根据采样得到的数据，可以计算得到各种测量项的分析结果以及需要的统计数据，可以提供烟气气体成份既时值、指定时间段内的平均值和指定时间段内的排放量，并且可以识别无效的数据。

数据保存：根据需要，以保存原始采用数据和统计数据，即时烟气气体浓度，单位时间内烟气气体浓度平均值，小时、日、月、年内烟气气体浓度平均值和各种烟气的累计干烟气排放量。

数据显示：可以即时显示采集到的通道烟气监测数据和监测日期时间。形式可以有：数据显示，显示各通道各种烟气的测量值。每个数据组伴随显示正常范围值和超限 警值。屏幕上可以始终保留显示几个数据组。可以通过鼠标操作显示当日内以 数据组。

条形图显示：每个通道的采样数据在一个条形图上显示，条形图由浓度标尺，正常范围和超限 警值。在图上以不同颜色的北京显示。煤采样一次，条形图刷新一次。在条形图上方，显示条形图所示的数值，显示采样趋势图，以曲线的形式显示当前测量的个通道的烟气浓度。

显示历史数据：选择某一通道，在某一段时间内，某一时间单位下的浓度或累计排放量。

数据打印：根据需要，可以随时打印 表、显示内容、校正记录等。

适应性：系统具有自适应性，只要修改系统设置和建立相应的测试模板，系统就可以适应新的一次测量仪表。修改系统设置，也可以改变测量对象。

系统操作：校准：通过系统设置，系统可以定时定标。如果需要，也可以在安全认证后在操作界面上即时标定。反吹：通过系统设定，系统可以定时反吹。如果需要，也可以在安全认证后在操作界面上即时反吹。 警：系统可以提供超限 警和事故 警。自检：系统提供自检工具，若由异常给出提示。

数据的安全性和保密性：进入系统必须经过安全认证，以避免误操作和确保系统数据的保密性，提供数据备份功能。

数据传输：所监测参数可以就地显示并传至厂内的环保监测站，留有接口可将信号传输到电厂集中单元控制室显示和记录。

数据丢失处理：数据丢失处理完全符合即将颁布执行的《烟气连续监测系统技术规范》要求。

告系统可自动产生 告，并要求符合下列各式：

表2-1-1 电厂大气污染物排放量 日 表

表2-1-2 电厂大气污染物排放量 日 表

注：以上数据均以小时平均值为基础

表2-2 电厂大气污染物排放量 月 表

注：以上数据均以日平均值为基础

表2-3 电厂大气污染物排放量 年 表

注：以上数据均以月平均值为基础

相关专利：

毕托巴烟气测量应用案例1：

用户单位：江苏申特钢铁公司

介质名称：高温烟气

介质温度：1200℃

介质压力：-450Pa

介质流量95000Nm?3;/h

毕托巴烟气测量应用案例2

用户名称：华能黄台电厂

介质名称：烟气

介质温度：70℃

介质压力：0.7kPa

介质流量：1200000 Nm?3;/h

毕托巴烟气测量应用案例3

1. 用户名称：中石油大庆石化分公司自备电厂

2. 介质名称：煤粉炉碱液脱硫后烟气

3. 管内径：DN6000

4. 刻度流量：1500000 Nm3/h

5. 常用流量：1000000 Nm3/h

6. 常用温度：55℃ 常用压力-0.2kPa

介质特点：

煤粉炉碱液脱硫后烟气是气体和烟尘的混合物，有时因脱硫设备不当，烟气中会含有石灰料液或其他脱硫使用的化学物质，形成粘附物，粘在测量设备上，造成测量设备计量不准，并对计量设备造成腐蚀，导致计量设备损坏不能继续使用。

毕托巴针对这种烟气介质特点，通过对传感器外部经行吹扫，防止传感器上粘附杂质造成计量不准确，在材质上选用航天设备常用的防腐材料，增强耐腐蚀性，保证了测量元件在计量中的高准确度。

五.毕托巴污水排放监测系统

毕托巴污水排放监测系统包括以下几部分

1）流量监测系统：

各工业企业生产污水在排放过程中通常集中汇聚到下水道水管内统一排放，由于生产过程中排水量不确定，水量变化较大，水中含有泥沙等，为了使污水顺利排放，通常管道内水流状态都处于不满管状态。对于不满管污水在管道里流淌，诸多流量计都无法实施测量，该问题一直困扰着企业的计量人员，尤其在环保监测方面，无法做到排放有据可依。

针对这一测量技术难题，毕托巴公司开展了特殊防堵型不满管污水测量流量计的设计研究工作，结合液位测量装置实现计量过程对于不满管液体的测量。 其特点是能够有效的避免不满管水中泥沙类固体颗粒以及悬浮物流入传感器内部，污水中的塑料袋等可能缠绕在取压孔处，导致取压不准，影响计量。当固体类颗粒物接触到传感器探头部位，处于静态受自身重力像下方垂落，而毕托巴取压头通过间接弯头取压形式有效的避免固体颗粒的流入，同时传感器内部引压管部分连贯畅通，无节流设计，有效的传导压力，防止颗粒物堆积。传感器的下方又加装沉积罐装置，当长时间测量，污水中微小粉尘颗粒在传感器内沉积会自动落入沉积罐内，不会影响测量，从而长时间保证测量精度。

通过智能压力变送器实施测量管道内流体液位，根据液位高度仪表自动解算流体即时的截面积，将换算的截面积带入毕托巴计算公式参与运算，最终攻克了不满管污水准确测量的技术难题

防堵效果良好，通过特殊探头设计可以防止固体颗粒物流入传感器内部，同时配有沉积罐。

瞬时液位测量，流体液位变化不会影响毕托巴的测量精度，通过压力感应实施测量管道内流体液位。

测量精度高，由于实施了液位补偿修正，流量测量精度大大提高，其测量精度可达到2级。

维护量小，由于对传感器实施防堵设计，保证传感器长时间稳定运行，还可以加装自动反吹装置，无需人员维护。

2）水质在线分析仪器

水质在线分析仪器按测量方式通常分为电极法和光度法两种，应根据使用环境的不同作相应的选择。

按测量的参数划分水质在线分析仪器有以下种类：

3.）取水系统、预处理系统

取水系统的设计主要针对满足水样的代表性、可靠性和连续性来设计的，该系统的主要组成部分有：取水头、取水泵、水样输送管道和流速流量调节几个部分组成。毕托巴污水监测系统通过传感器取水在水质均匀的地方取样，通过沉积罐自然沉降、物理过滤及渗透等。

4.）数据采集控制系统

数据采集控制系统的主要由PLC、现场工控机、中心站计算机以及变送器、执行机构等组成，其功能主要有：

（1）控制整个在线监测系统的自动运行，这部分主要由PLC写入程序后完成；

（2）采集、存储并传输仪表分析的数据，这部分主要由现场工控机与数据采集传输模块协作完成。

5.）集成辅助系统

辅助系统的设计主要是为了保障在线监测系统的连续稳定的运行，它需要根据现场情况的变化而作相应的调整。总体来说有以下几个方面需要注意：

（1）管路的清洗：由于管路中残留的污垢以及因此而孳生的藻类会对水样造成污染，所以需要对管路进行定时定量的清洗，清洗的方式和内容多种多样，目标都是为了保证水样的真实性和代表性。

（2）电力的保障：电力的稳定直接关系到仪表分析的准确性和连续性，因此首先尽可能选择稳定的交流电 以供接入；其次，在交流电进入自动监测系统前，需要对电流再次整流，以便应对突发性电流不稳情况的发生；最后，如果有必要的话，可以配备后备电源以供停电时在线监测系统的正常运行。

（3）预防雷击：防雷主要分为站房防雷、电源防雷和通讯防雷，当遭遇雷击时电流首先击穿防雷器以达到保护仪表及系统设备的目的。这一点在雷雨多发的地区尤其重要，当发生雷雨后工作人员要尽快检查防雷器的状态，如损毁要及时更换。

（4）调节温湿度：适合的温度和湿度对于仪表的稳定运行也很重要，这部分功能主要由空调和除湿设备来实现。

相关专利：

根据国家、中石化集团公司环保要求，毕托巴公司配合中石化集团公司碧水蓝天项目，对中石化集团资产经营管理有限公司巴陵石化分公司现有水质环境在线系统进行整合，并进行完善，以达到国家、集团公司环保管理要求。

毕托巴公司提供一整套不满管污水排放解决方案，2014年11月28日成功在线安装运行，为石化企业污水排放准确测量及环保达标奠定了计量基础，并实现：

1、达到国家环保管理要求：便于环保部门监控巴陵石化国控点排污情况，并为总量减排提供依据。

2、达到集团公司环保管理要求：所有重要数据进入石化集团公司实时数据库，便于总部及时了解巴陵石化环保情况。

3、达到巴陵石化环保管理要求：所有监测数据进入巴陵石化公司内部 络并进入DCS，便于及时了解排污状况，指导生产并及时调整生产工艺，优化排污及处理设施，最大限度减少排污量；并作为公司环保管理、考核的重要依据。

运行 告

五.计量器具型式批准证书及 告

主营产品：毕托巴氧燃测控系统、斯百特工业循环水处理、油罐动态自动计量、煤气回收系统、毕托巴流量计控仪表、粉尘仪水分仪、密度仪、燃值仪、光纤连续测温装置，板式、管式、磁浮式、雷达、静压液位计、磁致伸缩、火焰监视器等产品。 服务热线：400-877-9855

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