Дальше отступать некуда
Автоматический экологический химический контроль на электростанции
Александр Петров,
советник генерального директора ООО «ТЕХНОАНАЛИТ»
советник генерального директора ООО «ТЕХНОАНАЛИТ»
Нормативная база
2017 год – Год экологии в России, прошел под знаком, в том числе, подготовки к реализации Федерального закона об охране окружающей среды №219.
Одним из первых шагов по практическому внедрению требований Закона является оснащение стационарных источников загрязнения окружающей среды объектов 1 категории автоматическими средствами измерения и учета объема, массы выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ и концентрации загрязняющих веществ, а также техническими средствами фиксации и передачи информации об объеме и массе выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ и о концентрации загрязняющих веществ в государственный фонд данных государственного экологического мониторинга (пункты 9 и 10 Федерального закона от 10.01.2002 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды» в редакции Федерального закона от 21.07.2014 № 219-ФЗ).
Первоначально, это требование закона планировалось реализовать с 1 января 2018 года, однако ввиду задержек с разработкой нормативной базы, сравнительно большой стоимостью системы автоматического контроля в объеме требований закона для предприятий, неясностью процедуры внедрения такой системы, сроки были сорваны.
В результате обсуждений на заседании Государственного совета, посвященного вопросам экологии в декабре 2016 года, Президент Российской Федерации дал поручение Правительству внести в законодательство изменения, предусматривающие получение комплексных экологических разрешений с учетом программ оснащения предприятий автоматическими и техническими средствами контроля выбросов, сбросов и концентрации загрязняющих веществ, а также предоставление предприятиям времени на закупку необходимого оборудования (поручение Президента РФ от 18.01.2017 № Пр-140ГС).
По временной шкале реализации закона, выдача комплексных экологических разрешений должна начаться с 1 января 2019 года. Таким образом, срок переноса составил один год. Для того, чтобы оценить объем предстоящей работы по оснащению предприятий 1 категории системами автоматического контроля, можно воспользоваться данными Министерства природных ресурсов и экологии РФ о регистрации предприятий, которые были озвучены на заседании Межведомственного совета при Министерстве в декабре 2017 года: на 1 декабря 2017 года поставлено на учет более 220 тысяч объектов. Из них 1 категории федерального уровня – 6519 объектов. Работа по регистрации продолжается.
Что касается электроэнергетики, критерий отнесения предприятия к объектам 1 категории указан в постановлении Правительства РФ №1029 от28.09.2015 «Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий»: «Осуществление хозяйственной и (или) иной деятельности е) по обеспечению электрической энергией, газом и паром с использованием оборудования (с установленной электрической мощностью 250 МВт и более при потреблении в качестве основного твердого и (или) жидкого топлива или с установленной электрической мощностью 500 МВт и более при потреблении в качестве основного газообразного топлива)».
Министерством природных ресурсов и экологии был разработан перечень из 300 крупнейших предприятий, которые начнут применять наилучшие доступные технологии в следующем 2019 году (их вклад в суммарные выбросы и сбросы загрязняющих веществ в России составляет не менее 60%).
В этот перечень включены 22 ГРЭС и 30 ТЭЦ.
Однако это не означает, что другие предприятия электроэнергетики, отнесенные к 1 категории, имеют дополнительную отсрочку. Получение комплексного экологического разрешения, заменяющего все существующие разрешения на выбросы и сбросы, и напрямую связанное с оснащением системой автоматического контроля, является обязательным при осуществлении производственной деятельности.
Политическая воля реализации закона об охране окружающей среды была выражена в послании Президента РФ В.В. Путина Федеральному собранию 1 марта 2018 года:
«С 2019 года на экологичные, наилучшие доступные технологии должны перейти 300 промышленных предприятий, оказывающих значительное негативное воздействие на окружающую среду, а с 2021 года это должны сделать все предприятия с высокой категорией риска для окружающей среды.
Мы много раз «подходили к этому снаряду», и представители промышленности все время ссылались на трудности, с которыми они сталкиваются. Все, дальше отступать уже некуда. Хочу, чтобы все знали: никаких переносов больше не будет».
Исполняя поручение Президента РФ, правительство внесло на рассмотрение Государственной Думы проект изменений к федеральному закону об окружающей среде, которые конкретизируют требования к оснащению источников загрязнений системами автоматического контроля за выбросами и сбросами в атмосферу и водную среду. Законопроект успешно прошел первое чтение, второе чтение назначено на июль текущего года.
Аппаратное оформление
Прежде чем говорить об аппаратурном оформлении, необходимо определить маркерные вещества, контроль за которыми и позволит оценить влияние на окружающую среду.
Для этого были разработаны и утверждены информационно-технические справочники по наилучшим доступным технологиям по разным отраслям промышленности и общим техническим вопросам.
В справочнике ИТС 38-2017 «Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии», в приложении Б (обязательном) указаны маркерные вещества для выбросов:
- для угольных ТЭС: оксиды азота NOx, в пересчете на NO2, диоксид серы SO2, оксид углерода СО, зола твердого топлива;
- для мазутных ТЭС: оксиды азота NOx, в пересчете на NO2, диоксид серы SO2, оксид углерода СО, зола ТЭС мазутная (в пересчете на ванадий);
- для газовых ТЭС: оксиды азота NOx, в пересчете на NO2, оксид углерода СО.
Кроме того, в энергетике используется вода в основном для охлаждения различных механизмов и систем, а также в сравнительно небольших объемах для технологии водоподготовки. В справочнике ИТС 20-2016, промышленные системы охлаждения, в приложении Д (рекомендуемое) указаны следующие маркерные показатели:
- температура возвратных вод - данный показатель является основным для систем охлаждения. Он должен нормироваться и постоянно (непрерывно) контролироваться.
Разность содержания охлаждаемых веществ в воде на выходе и входе системы охлаждения в случае их опасности для окружающей среды (включения в перечень загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды). При наличии возможности контроль содержания охлаждаемых веществ может быть заменен контролем косвенных физико-химических показателей, которые могут служить индикаторами наличия утечек, например, проводимости, рН, температуры воды. Этот показатель предназначен для контроля отсутствия утечек экологически опасных охлаждаемых веществ. Контроль может быть инструментальным непрерывным или периодическим.
Таким образом, для контроля сбросов определены маркерные вещества на выходе и входе системы охлаждения: температура, проводимость, рН, нефтепродукты.
Кроме концентрации маркерных веществ необходимы также измерения расхода, объема, массы, выбросов и сбросов.
Автоматическая система экологического контроля, предлагаемая ООО «ТЕХНОАНАЛИТ».
Автоматическая система экологического контроля, предлагаемая ООО «ТЕХНОАНАЛИТ».
Рис. 1 Система автоматического экологичеcкого контроля.
Как видно из рисунка 1 система состоит из газовой компоненты (контроль выбросов), водной компоненты (контроль сбросов) и математической компоненты (обработка первичных сигналов, архивирование на заданную глубину, формирование отчетов для передачи в государственный фонд, формирование отчетности по формам 2 ТП, оперативное представление в графической и табличных формах).
Рассмотрим подробнее каждую компоненту.
Выбросы.
Рис.2. Контроль выбросов на электростанции
Как видно из рисунка 2 к маркерным веществам, определенным в ИТС 38-2017 добавлено измерение концентрации кислорода и углекислого газа. Это сделано по следующим соображениям:
Кислород. Процесс горения технологически характеризуется двумя показателями: содержанием кислорода и окиси углерода. При нарушениях процесса горения возможны существенные отклонения концентрации маркерных веществ. Поэтому для объяснения нарушения экологических нормативов важно знать синхронизированные по времени эти показатели.
Углекислый газ – является основной составляющей парниковых газов. Система мониторинга, отчетности и проверки выбросов парниковых газов, концепция формирования которой утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2015 г. № 716-р является основополагающим элементом регулирования указанных выбросов На первоначальном этапе реализации системы отчетности обязанность по предоставлению сведений о выбросах парниковых газов распространяется на наиболее крупные промышленные и энергетические организации с объемом прямых выбросов более 150 тыс. тонн СО2-экв в год. Региональные программы учета выбросов парниковых газов включают представление отчётности всех крупных промышленных предприятий. Включение этого показателя в систему позволяет автоматизировать составление отчета по парниковым газам.
Основные составляющие системы контроля выбросов:
- Пробоотборный зонд с системой импульсной очистки заборного элемента.
- Разработан специально для потоков с возможно большой запыленностью
- Обогреваемая пробоотборная линия. Позволяет избежать образование конденсата при транспортировке пробы от зонда к анализатору.
- Система подготовки пробы. Позволяет охладить, осушить, очистить пробу и направить в газоанализатор.
- Конвертер термического преобразования двуокиси азота в окись азота.
- Многокомпонентный анализатор SERVOPRO 4900 специально разработан для систем мониторинга уходящих газов. Измерение до 4 параметров одновременно и непрерывно. Надежные технологии измерения: парамагнитная и инфракрасная.
- Система измерения объемного расхода, температуры и давления уходящих газов
- Система измерения запыленности уходящих газов.
- Система приема обработки и передачи информации. Отображение информации в графической и табличных формах. Язык интерфейса – русский.
Шкаф с аналитической системой, в зависимости от проектного решения, может быть расположен как вне производственного помещения в отдельном кондиционированном контейнере, так и внутри производственного помещения с кондиционированием непосредственно шкафа.
Сбросы.
Рис. 3 Возможная конфигурация узла контроля за сбросами.
Основные измеряемые параметры: Температура, Расход (площадь/скорость), рН,
Содержание нефтепродуктов, Электропроводимость
Другие параметры по запросу (уровень, мутность, растворенный кислород, нитраты и др)
Узловая компоновка системы контроля за сбросами позволяет оптимизировать проектные решения по размещению оборудования и обеспечению электроэнергией. Также возможен вариант автономного энергоснабжения и передачи данных через модем.
Отличительной особенностью узла контроля является наличие в его составе автоматического программируемого пробоотборника. В стабильном режиме при соблюдении нормированных показателей, отбор пробы происходит один раз в день, неделю, месяц (в зависимости от внутреннего регламента предприятия). При нарушении любого назначенного параметра или нескольких параметров (расход, температура, рН, проводимость, содержание нефтепродуктов), пробоотборник переходит в специальный режим учащенного отбора пробы (от 5 минут) с оповещением по сети экологического контроля (АРМ эколога, монитор оперативных служб), а также по сети GSM на пять назначенных телефонных номеров в виде SMS с указанием времени начала специального режима и причины перехода. При возвращении параметров в норму, пробоотборник переходит в стабильный режим с оповещением об этом.
Синхронизированная по времени проба, позволяет провести полный лабораторный анализ, что поможет в выявлении и устранении причин нарушения. Результаты лабораторных исследований могут быть занесены в базу данных системы экологического контроля через АРМ лаборатории.
Отличительной особенностью узла контроля является наличие в его составе автоматического программируемого пробоотборника. В стабильном режиме при соблюдении нормированных показателей, отбор пробы происходит один раз в день, неделю, месяц (в зависимости от внутреннего регламента предприятия). При нарушении любого назначенного параметра или нескольких параметров (расход, температура, рН, проводимость, содержание нефтепродуктов), пробоотборник переходит в специальный режим учащенного отбора пробы (от 5 минут) с оповещением по сети экологического контроля (АРМ эколога, монитор оперативных служб), а также по сети GSM на пять назначенных телефонных номеров в виде SMS с указанием времени начала специального режима и причины перехода. При возвращении параметров в норму, пробоотборник переходит в стабильный режим с оповещением об этом.
Синхронизированная по времени проба, позволяет провести полный лабораторный анализ, что поможет в выявлении и устранении причин нарушения. Результаты лабораторных исследований могут быть занесены в базу данных системы экологического контроля через АРМ лаборатории.
Основные составляющие:
- Ультразвуковые расходомеры в безнапорных и напорных трубопроводах и открытых каналах шириной от 150 мм до 300 м. Возможность построения профиля скоростей.
- Многопараметрический датчик качества воды. Возможность установки до 13 датчиков в одном корпусе. Удаленная передача данных
- Автоматический пробоотборник. Программируемый интервал отбора проб. Рабочая температура о т-29 до +49 градусов Цельсия.
Математическая обработка.
Программное обеспечение системы экологического контроля позволяет решать все задачи, поставленные ФЗ-219.
Создание автономной базы данных с исключением возможности бесследной корректировки данных. Архивирование на заданную глубину.
Представление данных по сформированным запросам. Возможность пополнять список запросов.
Представление данных в графической или табличной форме. Формирование регулярных посылок в государственный фонд экологических данных.
Формирование отчетов по формам 2 ТП «Воздух», 2 ТП «Вода», формирование отчета по выбросам парниковых газов.
Создание автономной базы данных с исключением возможности бесследной корректировки данных. Архивирование на заданную глубину.
Представление данных по сформированным запросам. Возможность пополнять список запросов.
Представление данных в графической или табличной форме. Формирование регулярных посылок в государственный фонд экологических данных.
Формирование отчетов по формам 2 ТП «Воздух», 2 ТП «Вода», формирование отчета по выбросам парниковых газов.
Все приборы внесены в государственный реестр средств измерения и имеют сертификат первичной поверки прибора. Более подробную информацию о технических параметрах оборудования можно получить на сайте ООО «ТЕХНОАНАЛИТ» www.technoanalyt.ru
