Стать автором
Обратная связь
Архив номеров

Воздух и вода: как автоматизировать контроль выбросов/сбросов

«Business Excellence» Май 2024

Рубрика: Зеленые проекты
Автор(ы): Арина Волосатова, Вера Костылева

green.jpg

Возможности для развития, повышения конкурентоспособности, устойчивости бизнеса

Государственное регулирование любой сферы общественной жизни следует рассматривать как целостную систему. Мало установить обязательные требования, необходимо контролировать их соблюдение. И такой контроль должен осуществляться со стороны не только государственных органов, но и хозяйствующих субъектов, а объективные данные контроля должны быть доступны широкому кругу заинтересованных сторон.

Для оценки эффективности внедрения наилучших доступных технологий (НДТ) важным источником информации являются данные о выбросах и сбросах загрязняющих веществ (ЗВ) промышленных предприятий. Получение таких данных в мировой практике осуществляется с применением систем автоматического контроля (САК). При этом оперативное получение информации о выбросах и сбросах позволяет минимизировать риски, связанные с загрязнением окружающей среды.

Автоматическому контролю в РФ подлежат определенные источники выбросов и/или сбросов ЗВ, образующиеся на объектах, оказывающих значительное негативное воздействие на окружающую среду (объекты НВОС I категории). Дело это недешевое — ​оснащение одного источника выбросов может по затратам доходить до 60 млн руб. Вызов? Да. Но и окно возможностей.

САК создается не для того, чтобы при отклонении от нормальных параметров автоматически выписывать штраф за нарушение экологического законодательства. При грамотном проектировании такая система выполняет превентивную функцию и позволяет предприятию контролировать множество технологических параметров. А ведь есть же еще и предиктивные САК.

Воздух и вода: как автоматизировать контроль выбросов/сбросов

Арина ВОЛОСАТОВА, заместитель директора ФГАУ «НИИ «ЦЭПП»
Вера КОСТЫЛЕВА, руководитель департамента химической промышленности и автоматизации производственных процессов ФГАУ «НИИ «ЦЭПП»


В статье рассказывается об основных этапах создания систем автоматического контроля (САК), а также предиктивных систем контроля выбросов (ПСКВ) и об особенностях этих инструментов. Какие возможности они дают российским предприятиям?

Общие требования

Итак, стационарные источники выбросов и сбросов ЗВ объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду (НВОС) I категории, должны быть оснащены системами автоматического контроля, если выбросы от них образуются при эксплуатации технических устройств, оборудования или установок, виды которых перечислены в распоряжении Правительства РФ от 13.03.2019 № 428‑р. Это общее, но не единственное условие.

 Вера Костылева

Для источника выбросов в атмосферный воздух также есть следующее требование: в составе выбросов должно присутствовать хотя бы одно из таких загрязняющих веществ, как оксид углерода, диоксид серы, оксид или диоксид азота, аммиак, фтористый или хлористый водород, сероводород. При этом установлены и пороги: для каждого из перечисленных веществ постановлением Правительства РФ от 13.03.2019 № 262 определены предельные значения ежечасной массы выбросов, при превышении которых следует оснащать источники выбросов системами автоматического контроля.

Аналогичным образом установлены и требования к оснащению источников сбросов сточных вод. К контролируемым параметрам отнесены температура, водородный показатель и химическое потребление кислорода. Для источника сбросов, помимо наличия средств и методов измерений концентраций ЗВ в условиях эксплуатации конкретного источника, необходимо, чтобы сбросы в общий объём сточных вод, отводимых с объекта I категории, составляли более 15%.

 Арина Волосатова

Если же речь идет о сбросах с очистных сооружений централизованных коммунальных систем водоотведения, то автоматически следует контролировать более широкий спектр показателей: взвешенные вещества, ионы аммония, нитрат- и фосфат-ионы.

Согласно постановлению Правительства РФ от 13.03.2019 № 263, системы автоматического контроля ЗВ должны соответствовать требованиям законодательства РФ об обеспечении единства измерений и делать возможной передачу информации о показателях выбросов ­и/или сбросов ЗВ в государственный реестр объектов НВОС. Формат передачи данных установлен Росприроднадзором.

 Рисунок 1. Нормативно-правовая база создания САК

Рисунок 1. Нормативно-правовая база создания САК

Если объект НВОС I категории расположен в одном из городов — участников федерального проекта «Чистый воздух», то он подпадает под эксперимент по квотированию выбросов ЗВ. В рамках данного эксперимента перечни приоритетных ЗВ и объектов, для которых устанавливаются квоты выбросов, определяют федеральные органы исполнительной власти (Роспотребнадзор и Росприроднадзор соответственно). Для каждого города перечень свой, а под регулирование подпадают также и объекты НВОС II категории.

Программа создания САК

Создание системы автоматического контроля начинается с разработки программы, включающей в себя следующие этапы:

• сбор и анализ исходной информации;
• определение стационарных источников и показателей выбросов и сбросов, подлежащих автоматическому контролю;
• определение технической возможности осуществления автоматического контроля в условиях эксплуатации выбранных стационарных источников выбросов и сбросов, наличие средств и методов измерений заданных параметров и концентраций.

На первом этапе исходными данными для анализа выбросов являются результаты инвентаризации источников выбросов, тома НДВ, технологические схемы и чертежи источников, паспорта промышленных труб и газо­очистных установок, карты расположения источников и зданий для размещения оборудования; данные ПЭК.

Для сбросов следует проанализировать результаты инвентаризации источников сбросов; НДС; баланс водопотребления и водоотведения, данные о расходе сточных вод, в том числе дренажных, отдельно по каждому выпуску сточных вод с его характеристикой; регламентное описание процессов водоочистки с указанием мест; чертежи источников сбросов, карту расположения выпусков сточных вод и зданий для размещения оборудования; данные ПЭК.

При определении источника выбросов ­и/или сбросов важную роль играет административное деление предприятия, его разделение на цеха и входящие в них производственные мощности.

 Рисунок 2. Система автоматического контроля выбросов

Рисунок 2. Система автоматического контроля выбросов

Существуют также источники выбросов, для которых отсутствует возможность инструментальных измерений. Пример — факельные установки нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, предназначенные для периодического сжигания заводских газов при пуске, остановке или аварийных ситуациях. Температура газовой смеси факелов слишком высокая. В таких случаях можно использовать расчет на основе материально-­сырьевого баланса технологического процесса, его физико-­химических закономерностей или показателей удельных величин выбросов от однотипного оборудования.

Для сбросов необходимо четко установить вклад каждого источника в общий объём сброса от объекта, определить состав сточных вод (хозяйственно-­бытовые, ливневые, производственные), принадлежность к централизованной системе водоотведения и на основании этой информации определить контролируемые параметры.

Автоматическому контролю подлежат следующие показатели сбросов:

• объемный расход, м3/ч;
• температура сбрасываемых сточных вод, °C;
• водородный показатель сбрасываемых сточных вод, pH;
• химическое потребление кислорода, мг/дм3

2 подхода к построению ПСКВ

1. На основе фундаментальных физико-­химических принципов (законы термодинамики, химической ­кинетики, сохранения ­массы и энергии)
2. На основе статистических закономерностей между рабочими переменными технологического процесса и свой­ствами выбросов


Несколько аспектов определения технической возможности/невозможности оснащения автоматическими средствами контроля:

• наличие средств и методов контроля (ФГИС «Аршин»);
• наличие мест контроля (ГОСТ Р ЕН 15259–2015 «Качество воздуха. Выбросы стационарных источников. Требования к выбору измерительных секций и мест измерений, цели и плану измерений и составлению отчета»);
• получение достоверной информации о показателях выбросов/сбросов;
• соответствие требованиям промышленной безопасности.

Создание САК

Создание системы автоматического контроля выбросов в общем случае включает следующие этапы:

• предпроектные работы, в том числе определение оснащаемых источников, предпроектное обследование, выбор мест установки;
• проектирование САК, в том числе разработка ТЗ на проектирование, документации для проведения строительно-­монтажных и пусконаладочных работ, а также заказной документации;
• монтаж САК;
• ввод в эксплуатацию САК.

Проектирование системы автоматического контроля осуществляется с учетом применимых положений информационно-­технического справочника по НДТ-технологиям ИТС 22.1–2021 «Общие принципы производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения» и/или информационно-­технических справочников по наилучшим доступным технологиям для конкретной отрасли промышленности.

Как правило, работы по оснащению источников выбросов загрязняющих веществ требуют проведения экспертизы промышленной безопасности.

В ряде случаев размещение измерительного оборудования вызывает технические сложности, связанные с организацией площадок обслуживания, обеспечением безопасной эксплуатации источника и доступа персонала. Реализация данных мероприятий на опасном объекте предполагает дополнительные строительно-­монтажные работы и согласование с Ростехнадзором.

Анализ требований промышленной безопасности показывает, что организация автоматического контроля выбросов не всегда представляется возможной. Кроме того, строительно-­монтажные и пусконаладочные работы следует планировать с учетом графика капитального ремонта технологических установок предприятия. В таких ситуациях дополнением к инструментальному газовому анализу могут стать технологии математического моделирования, на основе которых строятся так называемые предиктивные системы контроля выбросов (ПСКВ).

ПСКВ — окно возможностей

Первые законодательные акты, регламентирующие применение предиктивных систем контроля выбросов, разработаны в США. На территории Европейского союза они менее распространены и применяются в основном в Нидерландах. В Великобритании ПСКВ дозволено использовать при условии их проверки путем инструментального измерения выбросов в диапазоне рабочих режимов установки. ПСКВ — это не новое, придуманное явление. Сейчас, в условиях санкционного давления и отсутствия на рынке необходимого оборудования для САК, именно ПСКВ могут существенно снизить нагрузку на промышленные предприятия.

В основе предиктивных систем контроля выбросов лежат математические модели, позволяющие с высокой точностью в режиме реального времени определять (прогнозировать) значения выбросов ЗВ на основании параметров процесса, таких как расход топлива, давление, температура.

Возможность успешного моделирования показателей выбросов ЗВ появилась относительно недавно в результате проведенной на многих промышленных объектах модернизации автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) и цифровой трансформации производства, позволяющей проводить вычисления на основе больших данных с использованием элементов искусственного интеллекта.

Поскольку основу ПСКВ составляет реализующее математическую модель программное обеспечение, использующее полученные с помощью уже установленных приборов и датчиков данные измерений, для их работы не требуется ­какого-либо дорогостоящего аналитического или пробоотборного оборудования, кроме программно-­вычислительной техники.

Эксплуатация таких систем не требует поверочных газовых смесей, установки регуляторов расхода газа и импульсных линий, а также запасных частей, инструментов и принадлежностей. Это значительно снижает капитальные и эксплуатационные затраты предприятия. При этом точность значений, предсказанных моделью, сравнима с точностью средств измерений, входящих в автоматические измерительные системы контроля выбросов на основе инструментального газового анализа.

Работы по разработке ПСКВ включают:

• импорт архивных данных АСУ ТП;
• измерения и сбор данных о выбросах с установкой временных анализаторов;
• обработку и подготовку данных для моделирования;
• построение математической модели (выявление корреляций, определение значимых переменных, влияющих на эмиссии, машинное обучение);
• валидацию модели;
• создание итогового продукта — программно-­аппаратного комплекса (ПАК), реализующего работу ПСКВ;
• окончательные испытания ПАК, метрологическую аттестацию и ввод в эксплуатацию.

У российских предприятий есть возможность миновать длительную стадию внедрения предиктивных систем и приступить к их одновременному вводу в эксплуатацию с инструментальными автоматическими системами контроля выбросов.

Поскольку управлять можно только тем, что можно измерить, системы автоматического контроля и предиктивные системы — это инструменты, которые необходимы для совершенствования систем менеджмента предприятий.

РЕМАРКА АДВОКАТОВ

Загрязнитель платит: имущественная ответственность предприятий


Другие статьи по теме:

01.05.2024

448
Поделиться:

Подписка



Материалы по данной теме можно СКАЧАТЬ в Электронной Библиотеке >>>

САЙТ ЖУРНАЛА "BUSINESS EXCELLENCE" - WWW.BE-MAG.RU