化工园区有害气体预警系统研究范文

本站小编为你精心准备了化工园区有害气体预警系统研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

《环境科技》2014年第三期

1对有害气体预警监测的重要性

化工园区存在2大环境风险，累积型风险：无组织排放（偷排漏排、跑冒滴漏）；突发型风险：环境事故（爆炸起火、集中泄露），这些风险导致了突发事故救援难度较大。主要表现为:①填补泄漏口难度大，通常泄漏口的大小和形状都是不规则的，加上有时受到恶劣环境的影响，在进行填补泄漏口时处理起来比较困难;②化学消除有害气体技术难以实施,一旦发生泄漏将会到处扩散，严重影响到周围人员和救援人员的身体健康；③给救险人员带来不便，救险人员必须穿戴个体防护措施，给行动带来了不便，减缓了事故处理时间。若操作不当，也会引起中毒事故。环境预警监测就是对环境要素进行连续的监测与分析，预测可能发生环境污染事故或生态破坏事件的监测活动[4]，因此，在化工园区中对有害气体的预警监测已经成了不可或缺的项目。

2化工园区预警监测现状分析

我国目前对化工园区有害气体预警监测的能力比较落后，主要由于监测设备匮乏、监测技术储备不足、无法连续实时地对重点区域的有害气体泄漏进行预警监测。而通常对气体监测有2种做法：便携式仪器巡检和安装固定式检测仪，这2种方法都属于接触式监测，其中前者需要监测人员携带便携式监测仪器或采样设备进入现场，这时监测过程中往往存在着巨大的中毒风险，该方法能够实时，但不能连续监测，所以，该方法一般用于应急监测或环境执法部门的监督监测，不适合预警监测。而传统的安装固定检测仪，一般在监测预警区域内设置自动监测站，对环境要素进行连续监测，但每个自动监测站的监测范围受到限制，一般安装位置都是根据泄漏源的位置分布情况、依据规范确定，再根据出现有害气体频率高低以及人员作业活动频繁程度来确定安装的位置，对于较大的监测区域需设置多个监测点，增加了投入。上述方法只能对目标附近小区域有害气体浓度进行连续、实时地监测。因此，这种方法只适合于点源的预警监测（如对某个装置、储罐进行预警监测），不适合于线源、面源的预警监测（如不适合危险化学品管道、园区的预警监测），而现代移动监测技术为线源、面源的预警监测提供了一个新的方案。

3现有移动监测技术的比较分析

现代移动监测技术是以现代环境监测技术为支撑，选择其中精度高、适合现场监测，且监测仪器便于携带、对现场环境要求不高的方法，目前，常用技术有气相色谱法、气质联用法和光谱分析法，这3种技术的比较见表1。上述3种分析仪是目前应用最为广泛的化工园区有害气体预警监测仪器。比较起来，这3类仪器从检测组分、检测下限、动态范围等指标来看各有上下，都可以用来满足化工园区有毒有害类、恶臭类等多组分污染气体的监测需求。

3.1气相色谱技术（GC）和气质联用技术（GC—MS）特点分析气相色谱法是以气体为流动相对混合物组分进行分离分析的色谱分析法。根据固定相不同，气相色谱法可分为气-固色谱和气-液色谱；气-固色谱的固定相是固体吸附剂颗粒；气-液色谱的固定相是表面涂有固定液的担体。气相色谱法具有高效、灵敏、快速、能同时分离分析多种组分、样品用量少等特点，在环境有机污染物的分析中得到广泛的应用，如苯、二甲苯、多环芳烃、酚类、农药等。质谱法是通过对样品离子的质量和强度的测定，进行成分和结构分析的一种分析方法。气质联用在工作状态上均为气相动态分析，除了工作气压之外，色谱的每一特征都能和质谱相匹配，且都具有灵敏度高、样品用量少的共同特点但是气相色谱法和气质联用法属于接触式的检测，尽管监测精度比较高，但检测仪只有当接触到的有害气体浓度达到一定程度后才开始显示并报警，因此，只能监测仪器所处位置的有害气体浓度，不能实现远距离遥测;另外，目前有害气体监测传感器一般采用电化学传感器或紫外差分吸收光谱气体传感器，这些气体传感器需要进行定期的维护、保养，需要投入大量的人力物力。

3.2红外光谱技术特点分析大气气体组分的测量分析中，红外光谱法是应用最为广泛的方法之一。因为大气中绝大多数气体都是红外活性气体，都具有吸收和发射红外特征光谱的能力，通过对这些特征谱的测量和分析，可以获得大气成分的浓度及其时空变化信息。傅里叶变换红外光谱技术采用Michelson干涉仪将接受到的红外光分为两束后造成一定光程差再使之复合以产生干涉，所得到的干涉图函数即包含了光源的全部频率和强度信息，用计算机将干涉图函数进行傅立叶变换就可以计算出红外光源的强度按波长的分布。该技术有如下几个特点：可测量谱带宽及多种气体；光谱分辨率高，定性定量分析准确；信噪比高，检测下限更低；扫描速度快，测量响应时间快。该技术的优势：①突破了多点定标、多谱段拟合算法核心技术，解决了不同气体光谱之间的交叉干扰问题，使得仪器即使是在污染气体组分复杂的环境中也能做到良好的定性和定量分析；②突破了长光程多次反射测量池技术工艺，测量光程从10m至64m可选，适用于化工园区巡检与溯源、预警的最佳测量光程应为32m或64m。保证了检测灵敏度得到极大提升。目前GAS-MET便携式测量光程为9.8m；③拥有超过300种特征污染物光谱库。下面简要介绍了几种常见的有害气体参数，见表2。针对化工园区多组份气体检测需求，采用2个关键技术满足多组份高灵敏度检测：①采用MCT检测器，液氮制冷，检测温度为-196℃，信噪比高。保证了检测灵敏度；②采用1cm-1的光谱仪分辨率，保证了多组份定性定量分析测量。其中，MCT检测器性能特点见表3。它能同时测量10～20种以上气体组分；可进行监测的气体成分多达300多种；可实时、连续、自动长期运行，实现无人值守监测；样品不需要提前进行预处理；多种光程长度和容积气体吸收池配置选择满足多种应用场合监测需求。FTIR分析仪不仅可以监测有机物，还可以监测无机物，属于非接触式、在线监测，一方面避免采样带来的人为干扰，另一方面计算得到的是测量光程内的平均浓度，直接反映目标区域的污染信息，适应工业园区污染监测的需要，能满足化工园区巡检、预警监测所要求的响应时间短、使用操作方便、运营成本低等要求，因此，FTIR分析技术优势明显。

4车载监测系统

4.1车载监测系统的研究目前，园区需要一种机动灵活,反应迅速,集连续监测、爆炸危险性判别及灾害预测于一体的预警监测系统,即有害气体车载预警监测系统。利用车载系统，可以在监测现场营造一个的相对独立的监测环境，并可以提供电源，因此，目前，车载系统一般都配备GC、GC-MS等分析仪器，而在车载系统中如果配置FTIR分析仪，就不需要直接接触有害物质，通过传感器探测并获取目标信息，使用通讯技术传输采集来的信息再加以分析，来判断目标物体的属性以及其分布等特征。整个系统包括核心监测设备、数据采集和传输系统、信息化应用平台和车体及辅助设备4部分。根据上文分析，核心监测设备是在车上搭载MCT检测器进行监测。数据采集系统包括数据采集处理、数据实时显示、仪器控制、数据查询、报表、分析图表、数据存储备份、数据上传和已有设备接入。信息化应用平台能够建立风险源动态管理机制，摸清各类风险源的底数；能通过风险源、环境质量、视频监控建立事前预警机制；能及时响应，准确检测，及时传输、模拟分析、辅助决策指挥；能将现场和指挥中心联系起来进行多级联动指挥，快速、高效的处置事故。车体及辅助设备指的是机动车上装有的如GPS导航系统、GPS监控调度系统和音视频采集传输系统等。该系统可实现自动采样,连续监测,具实时数据查询、实时曲线、趋势数据查询、趋势曲线显示等功能,并且能够进行预警。系统使用先进的移动监测技术，确保了数据的精确度，可为园区监测工作提供重要的技术支撑。

4.2应用实例国家级洋浦经济开发区是中国政府建立的唯一具有保税优惠政策的经济开发特区，也是海南省内唯一的国家级经济开发区。洋浦经济开发区管理局编制的《洋浦经济开发区总体规划》（2004～2020）开发区的主导产业有油气化工、石油储备、浆纸一体化、区域性国际物流中心和航运中心，从洋浦经济开发区产业定位可以看出，其项目大部分属于生产涉及高危的易燃、易爆、有毒、有害物品，针对洋浦经济开发区的特点及突发性环境污染风险，洋浦经济开发区规划了环境的预警监测系统。根据洋浦经济开发区环境预警监测的需要，在洋浦经济开发区内及周边敏感区域布设7个固定的空气预警监测点位，每个固定监测点配置自动监测仪，监测的项目除环境空气质量新标准规定的常规指标SO2，NO，臭氧，CO，细颗粒物（PM2.5）外，根据洋浦产业特点增加硫化氢、氨气和恶臭的特殊监测项目。当固定预警监测点监测到空气质量异常时，表明区域内有存在有害气体泄漏源，此时应在固定监测点监测数据分析的基础上，增加监测点位，以确定泄漏源的位置，因此，规划配备车载监测系统。车载系统除配置GC，GC-MS的仪器外，还规划配置仪器有：①FTIR分析仪，可以实现360°扫描、全天候监控，不仅能从远距离对排放、泄漏的气体定量监测，而且具有成像、定位功能，可以非常直观地分析出气体泄漏的位置、扩散范围、浓度梯度，重点监测有机气体泄漏事故；②开路紫外差分吸收光谱气体监测子系统，重点是对厂区周界氯气，SO2，NOX气体监测预警。

5结论

化工园区有害气体车载预警监测系统自动化程度高、技术先进、运移容易、运行安全可靠、维护简单、操作方便。当事故发生前，可对园区各点进行实时连续监测，并对园区的有害气体进行分析。它是一种较为理想的预警监测装置,能够在事故发生前做出预警，有利于及时进行应急响应。

作者：王明贤沈彬张先宝刘阳生单位：江苏大学环境与安全工程学院镇江市环境监测中心站海南环境科学研究院