Особливості контролю промислових викидів від стаціонарних джерел об'єктів 1-ої категорії

Захист атмосфери від викидів забруднюючих речовин є важливою екологічною проблемою сучасності. Ця проблема набуває особливої ​​актуальності для промислових міст, де атмосферні забруднення чинять негативний вплив на здоров'я, добробут і тривалість життя людей, призводять до розвитку незворотних для природи наслідків.
Саме тому, впровадження нових і вдосконалення існуючих систем моніторингу атмосфери є одним з основних напрямків реформування системи державної влади і управління Російської Федерації в галузі природокористування і охорони навколишнього середовища.
Незважаючи на обов'язковий характер інформатизації процесів моніторингу, а також підтримки та прийняття управлінських рішень в сфері охорони атмосферного повітря, аналіз діючих систем моніторингу атмосфери на різних рівнях управління демонструє гостру нестачу апаратно-технічного оснащення.
На практиці використовуються в основному лабораторні методи контролю, засновані на «ручному» відборі проб і їх аналізі на застарілому обладнанні. Практично відсутні сучасні мобільні, автоматизовані засоби за контролем викидів в атмосферне повітря, програмно-апаратні комплекси збору, обробки даних моніторингу атмосферного повітря, формування прогнозів і підтримки прийняття управлінських рішень.
У зв'язку з чим, на державному рівні в Росії розроблені і реалізуються федеральна і, що входять до неї, регіональні цільові програми «Охорона навколишнього середовища на 2012-2020 роки» (далі Програма). Одним із завдань якої є «Підвищення ефективності функціонування системи гідрометеорології та моніторингу навколишнього середовища». На першому місці серед всіх цільових індикаторів програми знаходяться індикатори охорони атмосферного повітря:
- обсяг викидів забруднюючих речовин від стаціонарних джерел на одиницю ВВП (тонн на млн. Рублів ВВП);
- кількість міст з високим і дуже високим рівнем забруднення атмосферного повітря (одиниць);
- чисельність населення, яке проживає в несприятливих екологічних умовах (в містах з високим і дуже високим рівнем забруднення атмосферного повітря (індекс забруднення атмосферного повітря більше 7), (млн. Осіб).
У відповідь на поставлені Програмою завдання, Уряд Російської Федерації підготувало ряд нормативних документів, в тому числі і Проект Постанови «Про затвердження переліку стаціонарних джерел і переліку шкідливих (забруднюючих) речовин, що підлягають контролю за допомогою автоматичних засобів вимірювання та обліку обсягу або маси викидів шкідливих (забруднюючих ) речовин в атмосферне повітря, концентрації шкідливих (забруднюючих) речовин в таких викидах, а також технічних засобів передачі інформації про обсяг або про масу таких викидами ів, про концентрацію шкідливих (забруднюючих) речовин в таких викидах »(далі Проект постанови).
Відповідно до Проекту, на об'єктах 1-ої категорії, тобто об'єктах, які суттєво негативний вплив на навколишнє середовище і відносяться до областям застосування найкращих доступних технологій (НДТ), стаціонарні джерела викидів шкідливих (забруднюючих) речовин повинні бути оснащені автоматичними засобами вимірювання та обліку обсягу або маси викидів, концентрації забруднюючих речовин, а також техзасобами фіксації і передачі зазначеної інформації в держфонд даних державного екологічного моніторингу (державного моніторингу навколишнього середовища) [1].
В розроблений перелік стаціонарних джерел і шкідливих (забруднюючих) речовин, що підлягають контролю, були включені джерела викидів таких виробництв, як видобуток сирої нафти і природного газу; виробництво нафтопродуктів, коксу; забезпечення електроенергією, газом і паром; металургійне виробництво; виробництво неметалевої мінеральної продукції, хімічних речовин і хімічних продуктів, пестицидів, целюлози, деревної маси, паперу та картону; діяльність по знешкодженню відходів.
Беручи до уваги перераховані вище обставини, природоохоронні служби підприємств повинні ініціювати розробку завдань на проектування автоматичних засобів контролю промислових викидів (АСКПВ), сфокусувавшись на великих стаціонарних джерелах викидів забруднюючих речовин, які підлягають інструментальному контролю в автоматичному режимі.
З огляду на, що об'єкти 1-ї категорії відносяться до областям застосування НДТ, при формуванні вимог до АСКПВ доцільно використовувати Інформаційно-технічний довідник по найкращим доступним технологіям «Загальні принципи виробничого екологічного контролю та його метрологічного забезпечення», який містить досить повний огляд парку вимірювальних засобів, методик вимірювань та вимог до метрологічних характеристик АСКПВ [2].
Прикладом технічного вирішення проблеми оснащення стаціонарних джерел шкідливих (забруднюючих) речовин автоматичними засобами контролю промислових викидів може стати типова АСКПВ, описана на сайті компанії НПФ «ДІЕМ» [3] і представлена ​​на малюнку 1.

Малюнок 1 - Автоматична система контролю промислових викидів

Така система призначена для безперервного автоматичного вимірювання масових (або об'ємних) концентрацій забруднюючих речовин, витрати, температури і вологості газоповітряних сумішей, що відводяться через стаціонарні організовані джерела викидів. Функціонал АСКПВ забезпечує створення первинної бази даних, статистичну обробку та візуалізацію інформації, розрахунок потужності викиду (г / с).
Основні компоненти і склад обладнання АСКПВ: система відбору, транспортування та підготовки проби складається з газоотборного зонда, магістралі транспортування проби, блоку пробоподготовки, газоаналітичного комплексу з системою калібрування, комплексу вимірювання витрати, пилу і вологості, комплексу збору і обробки даних.
Газоотборний зонд АСКПВ виконує функцію відбору проб газу з горизонтальних і вертикальних труб (димарів). Сучасні газоотборние зонди забезпечують можливість:
- багатоступінчастої фільтрації проб газу від зважених часток (пилу), а також зворотної продувки фільтрів із застосуванням стисненого повітря;
- перемикання відбираються потоків на паркан атмосферного повітря з метою автоматичного захисту газоаналітичного обладнання від аварійних / залпових викидів;
- введення повірочної газової суміші для калібрування всього вимірювального комплексу разом з системою транспортування проб і пробопідготовки;
- вимірювання температури і підігріву зонда.
Газоотборние зонди можуть бути виготовлені з різних матеріалів в залежності від складу газу і вимог до термостійкості, корозійної стійкості.

Магістраль транспортування АСКПВ проб включає в себе подогреваемую трубку транспортування газу, а також стимул витрати газу - насос. Трубки можуть виготовлятися з нержавіючої сталі, політетрафторетилену, перфторвінілетера (російський аналог Фторопласт-50) та інших матеріалів. Для виключення можливості конденсатообразования стінки трубки обігріваються по всій її довжині (температура транспортованого газу повинна бути вище точки роси на 15 ° С).
Підбір внутрішнього діаметра трубки (від 3 до 8 мм) здійснюється з урахуванням потреб газоаналізаторів і нагнітальних характеристик насоса. Для вирівнювання тиску перед газоаналітична обладнанням передбачається лінія скидання надлишкового тиску.

Малюнок 3 - Магістраль транспортування проб

Блок пробоподготовки. Для виключення впливу вологості на результати вимірювання проба газу осушується з використанням пристроїв пробоподготовки конденсаційного / холодильного або мембранного типу. Залежно від складу і температури газу можуть бути використані пристрої пробоподготовки з функціями автоматично заданого розведення.

Малюнок 4 - Блок пробоподготовки

В даний час на ринку вітчизняними і зарубіжними виробниками газоаналітичного обладнання реалізується велика кількість вимірювальних комплексів для контролю понад 50 різних найменувань забруднюючих речовин, в тому числі методами: хемилюминесценции; флоуресценціей; газової хроматографії; спектрально-оптичними (фотометричні, ІК, УФ-спектрометричні, в тому числі лазерні); оптико-акустичними; з використанням напівпровідникових сенсорів; електрохімії; парамагнітним і іншими методами, а також їх комбінаціями.
Система калібрування газоаналітичного комплексу призначена для проведення планових і позапланових робіт по перевірці чутливості газоаналізаторів або калібрування. Калібрування газоаналізаторів може проводитися як в ручному, так і в автоматичному режимах, для чого може бути передбачена комплектація з балонами повірочних газових сумішей або поставка генератора газових сумішей з джерелами МІКРОПОТОК. Блок-бокс системи забезпечує розміщення газоаналізаторів, пристроїв підготовки і подачі проби, а також програмно-технічних і допоміжних засобів. Залежно від місця установки і умов розміщення блок-бокс може бути виконаний як на базі всепогодного контейнера, так і на базі компактного приладового шафи.

Система життєзабезпечення АСКПВ включає: обладнання для підтримки кліматичних умов всередині блок-боксу, охоронно-пожежну систему, обладнання безперебійного та стабілізованого електроживлення, а також блок управління роботою обладнання.
При розміщенні обладнання з газоаналізаторами у вибухонебезпечній зоні блок-бокс виповнюється з необхідним класом вибухозахисту, в тому числі за допомогою організації продувки оболонки (блок-боксу) під надлишковим тиском (ГОСТ 22782.4-78).
Для інструментального безперервного вимірювання швидкості потоку та об'ємної витрати вологих і агресивних димових газів використовуються ультразвукові або термоанемометричні витратоміри.
Вимірювання запиленості газів може здійснюватися різними пристроями з використанням: трибоелектричних датчиків (зондів); оптичних (в тому числі лазерних) технологій.
Вимірювання вологості здійснюється з метою перерахунку обсягу викидів на сухий газ відповідно до Методичних посібником по аналітичному контролю викидів забруднюючих речовин в атмосферу СПБ, НДІ Атмосфера, 2012 р
Комплекс збору і обробки даних реалізується на базі промислового комп'ютера, що розміщується в стійці з газоаналітична комплексом. КСОД забезпечує:
- опитування вимірювального обладнання та ведення первинної бази даних;
- передачу даних між виконавчими механізмами АСКПВ по протоколам Modbus, Ethernet, CAN, HART, PROFIBUS та ін.
- управління режимами роботи обладнання (калібрування, продування, прогрівання і т.д.);
- візуалізацію мнемосхеми АСКПВ, розрахунок показників викидів;
Інтеграція з інформаційно-аналітичною системою виробничого екологічного моніторингу та контролю (ІАС ПЕМіК).
У висновку хотілося б відзначити позитивну динаміку впровадження та функціонування подібних АСКПВ на деяких вітчизняних промислових підприємствах.
За даними Державної природоохоронної бюджетної установи «Промекомоніторінг» понад 60 столичних підприємств уже обладнані автоматичними станціями контролю промислових викидів.
Намагаються не відставати від столиці і регіони. Так, наприклад, в Республіці Татарстан досвід впровадження автоматизованої системи контролю промислових викидів на компресорній станції «Арський» Шеморданского лінійного виробничого управління магістральних газопроводів свідчить про те, що система підвищує ефективність роботи природоохоронної служби виробничого підприємства за рахунок економії тимчасових, фінансових і інтелектуальних ресурсів [4 ].
Проте, основна частина роботи по впровадженню автоматичних систем контролю промислових викидів на підприємствах Російської Федерації ще тільки попереду. Будемо сподіватися, що такі заходи в значній мірі сприятимуть у вирішенні ключової проблеми - оздоровлення повітряного басейну і навколишнього середовища в цілому.
Список використаних джерел:
1. Проект постанови Кабінету Міністрів України «Про визначення переліку стаціонарних джерел і переліку шкідливих (забруднюючих) речовин, що підлягають контролю за допомогою автоматичних засобів вимірювання та обліку обсягу або маси викидів шкідливих (забруднюючих) речовин в атмосферне повітря, концентрації шкідливих (забруднюючих) речовин в таких викидах.
2. Лук'янов О.В., Баюкін М.В., Нечеухін К.К. Оснащення стаціонарних джерел викидів автоматичними засобами контролю // Екологія виробництва. - 2017. - № 6. - С. 24-28.
3. http://npfdiem.ru/kontrol_vybrosov
4. Вертліб М.Г., Гарєєв Р.А. Автоматизована система виробничого екоконтроллінга для компресорної станції // Територія нафтогаз. - 2017. - № 12.

Рибка Н.А.
Аспірант кафедри «ОТ і ОС» ТулГУ,
фахівець з організаційної роботи
навчально-організаційного відділу АНО ДПО «УКЦАСФ»