CC BY
34
УДК 658.012.4.011.56
В. С. Махина, Б. Б. Богомолов
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, дом 9 e-mail: frau.mahina@yandex.ru
АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПАСПОРТА ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Формирование экологического паспорта предприятия (ЭММ) является достаточно трудоемкой процедурой. Применение моделей бизнес-процессов и алгоритмов их реализации позволит формализовать процедуру создания ЭММ, выявить возможные противоречия и уменьшить количество ошибок. В ходе работы были проведены анализ методики формирования ЭПП и разработка алгоритмического обеспечения этой методики.
Ключевые слова: экологический паспорт промышленного предприятия; моделирование бизнес-процессов; алгоритмическое обеспечение; структурная модель; химико-технологическая система.
Для объединения в одном документе всех основных экологических факторов существует форма единого документа "Экологический паспорт промышленного предприятия"(ЭПП). ЭПП - это нормативно-технический документ, который включает данные по использованию предприятием ресурсов, степени влияния производства на окружающую среду, количеству и качеству вредных выбросов, и определению путей их снижения. Так как многие показатели, входящие в ЭПП, зависят от технологических режимов производства, объемов и качества ресурсов и плана выпуска готовой продукции, то любые изменения в производственных показателях влияют на показатели ЭПП, что позволяет спланировать рациональное потребление ресурсов химико-технологической системы (ХТС) при использовании экологических критериев эффективности ХТС.
Составление паспорта требует знаний и опыта специалистов разного профиля, и для координации их действий целесообразно использовать методологию компьютерного моделирования бизнес-процессов, позволяющую сократить время решения задачи, исключить возникновение ошибок и разработать эффективный регламент составления документа.
Разработка экологических документов происходит в следующей последовательности:
1. Сбор данных для экологического анализа с учетом особенностей ХТС.
2. Вычислительные модули для определения показателей экологического документа.
3. Процедуры принятия решений, используемые для разработки обязательных экологических мероприятий с учетом организационно-технологических особенностей ХТС.
4. Формирование документа.
На рис.1 представлена модель бизнес-процесса формирования ЭПП в виде ГОБРО-диаграммы, на которой представлены четыре основных этапа и взаимосвязь между ними, постоянные и переменные ресурсы, механизмы и объекты формирования решений, а также результат на выходе каждого этапа.
Первый этап "Получение общих сведений» содержит основную информацию о предприятии.
Сбор данных происходит под руководством лица принимающего решение (ЛПР) по специальным алгоритмам. Источниками информации являются: устав предприятия, технологический регламент, данные мониторинга предприятия и т.д. Результат этапа представляет собой первый раздел ЭПП, заполненный по шаблону ГОСТ17.0.0.06-2000 и включающий следующие разделы:
- сведения о разработчике ЭПП;
- сведения о выпускаемой продукции;
- краткую характеристику производств;
- сведения о потреблении энергоносителей;
- сведения о разрешениях (лицензиях) на природопользование и природоохранную деятельность. Сведения раздела содержат исходные данные для расчетов экологических показателей на втором этапе алгоритма.
Второй этап "Расчет эколого-производственных и эколого-экономических показателей" представляет собой раздел ЭПП, включающий экологические показатели, формируемые на основе регламентированных и фактических показателей эксплуатации ХТС. При расчете используются типовые алгоритмы и методики расчета, специальные программы, данные аккредитованных лабораторий и базы данных, включающих нормативные технологические и экологические показатели. В случае, если результаты расчета не обладают нужными качествами, происходит возврат к первому блоку алгоритма для изменения ресурсов формирования ЭПП.
Расчет эколого-производственных показателей выполняется в следующей последовательности: -подготовка исходных данных; - получение констант из справочников (база данных); - определение недостающих данных; - расчет целевых переменных; - включение результатов в ЭПП.
В качестве примера рассмотрим экологический анализ выброса загрязняющих веществ (ЗВ) при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/час.
Исходные данные включают: - регламент эксплуатации технологического узла; - вид и характеристики топлива; - расход топлива - (В [т/год]); - наименование и тип источника ЗВ.
Рис. 1. Алгоритм формирования экологического паспорта предприятия
Определяемые из справочной литературы константы для расчета: - стандартный коэффициент избытка воздуха в топке (а0); - плотность ЗВ (р -[кг/м3]); - коэффициенты пересчета для валового и максимально-разового выбросов(кп), предельно допустимые концентрации (ПДК) ЗВ.
Расчет дополнительны данных включает: -расход натурального топлива (Вр -[т/год]); - объем сухих дымовых газов при нормальных условиях при полном сгорании 1 кг топлива (Усг), Цизм) -измеренная объемная концентрация (см3/м3) 1-го ЗВ, - коэффициент избытка воздуха в топке аТ.
Целевыми переменными, входящими в ЭПП, являются массовая концентрация (С! [нм3/ кг]) и выброс (М1 [т/год]) 1-го ЗВ, определяемые по соотношениям:
С1 = 11(изм) * р * а0/аТ
М1 = С1*УСг*Вр*кп
Третий этап "Формирование экологических мероприятий" представляет собой последовательную экспертизу полученных данных и разработку экологических мероприятий, направленных на защиту окружающей среды. Продуктом на выходе из блока являются план природоохранных мероприятий и эколого-экономические показатели ХТС. В случае, если количество и качество мероприятий не удовлетворяет ЛПР, возможен возврат ко второму или первому блоку алгоритма для внесения изменений либо с помощью процедур управления составлением ЭПП, либо за счет изменяемых ресурсов ХТС.
Разработка мероприятий представляет собой следующую последовательность: - дополнительные расчеты, - определение нормативных показателей, -формирование списка мероприятий.
Для ХТС котлов дополнительно рассчитываются: - приземные концентрации ЗВ (Сщ, [доля ПДК]); -уровень загрязнения атмосферы, получаемый путем сравнения действительных разовых концентраций примесей с предельно допустимыми концентрациями (ПДК); - параметр Ф, характеризующий влияние выброса _(-го вещества из к-го источника выбросов на загрязнение воздуха прилегающих к субъекту территорий, Q, определяющий категорию источников выброса ЗВ.
Исходя из полученных результатов расчетов приземных концентраций (СТ), для всех ЗВ устанавливаются предельно допустимые выбросы или по фактическим данным или по сырью, времени работы, объему производства.
Мероприятия по охране окружающей среды делятся на три типа.
Первый тип. Общие мероприятия, к которым относятся: - санитарно-технические мероприятия; -технологические мероприятия; - планировочные мероприятия. Указанные мероприятия применяются в случае критического превышения концентраций ЗВ в атмосферном воздухе. Например, в случае высокой концентрации пыли для ее снижения возможно строительство пылегазоочистной установки.
Второй тип. Контроль соблюдения нормативов ПДК. Целью экспертного анализа в этом случае является разработка рационального графика плановых экологических мероприятий, для разработки которого используются параметры Ф и Q.
Третий тип. Мероприятия по регулированию выбросов при неблагоприятных метеорологических условия.
Предупреждения о повышении уровня загрязнения воздуха в связи с ожидаемыми неблагоприятными условиями составляют в прогностических подразделениях Росгидромета. В соответствии с РД 52.04.52-85 "Методические указания. Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях" в зависимости от ожидаемого уровня загрязнения атмосферы составляют предупреждения 3-х степеней, построенных в форме продукционных правил. Например:
- ЕСЛИ (3>Ст > 1,5 ПДК) ТО ("предупреждение
первой степени") При первом режиме мероприятия должны обеспечить сокращение концентрации загрязняющих веществ на 15-20 %. Эти мероприятия носят организационно-технический характер. Например, при увеличении ПДК в 2 раза можно предпринять такие меры, как: - усиление контроля за точным соблюдением технологического регламента производства; - введение запрета на работу оборудования в форсированном режиме; -обеспечение бесперебойной работы всех пылеочистных систем и сооружений. и их отдельных элементов.
- ЕСЛИ ( 5 > Ст > 3 ПДК) ТО ("предупреждение второй степени") При втором режиме мероприятия должны обеспечить сокращение концентрации загрязняющих
веществ на 20-40 %. Например, при увеличении ПДК в 4 раза следует применить такие меры, как:
снижение производительности
технологических линий, работа которых связана со значительным выделением в атмосферу вредных веществ;
- перевод котельных и ТЭЦ, где это возможно, на природный газ или малосернистое и малозольное топливо.
На заключительном этапе алгоритма формирования экологического паспорта происходит заполнение шаблонов и таблиц полученной ранее информацией. Таким образом, на выходе четвертого блока формируется готовый документ -экологический паспорт предприятия.
Для крупного предприятия документация соответствующая экологическому паспорту представляет собой комплект документов, которые соответствуют разделам ЭПП, таких как: - проект нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферный воздух, -проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение и т.д. Предложенное алгоритмическое обеспечение может использоваться и при создании отдельных документов комплекта.
Апробация разработанного алгоритмического обеспечения формирования ЭПП была выполнена на примере оценки загрязнения атмосферного воздуха на предприятии акционерного общества "Транснефть-Диаскан" (АО "Транснефть-Диаскан").
Махина Вера Сергеевна, студентка 4 курса факультета Инженерной химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Богомолов Борис Борисович, к.т.н., доцент кафедры Инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Корчагина В.И., Мещанинова Н.Ф. Безопасность жизнедеятельности, разработка экологического паспорта промышленного предприятия. Часть 1. - Казань: Издательство КГСАУ, 2014. - 32 с.
2. Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. - 7-е изд. М.: РИА «Стандарты и статистика», 2009. - 408 с.
3. Богомолов Б.Б. Организационно-экономическое моделирование. Моделирование бизнес-процессов. - М: РХТУ, 2011. - 96 с.
Makhina Vera Sergeevna, Bogomolov Boris Borisovich D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
ALGORITHMIC SUPPORT OF THE FORMATION OF ECOLOGICAL PASSPORT OF CHEMICAL FACTORY
Abstract
The formation of ecological passport of a facility (EPF) is sufficiently labor-consuming procedure. The use of a business-process' models and the algorithms of their realization will make it possible to formulate the procedure of creating EPF, to find a possible controversies and to decrease the amount of failures. During the process there had been an analysis of the method of formation EPF and the development of algorithmic procuring of this technique.
Key words: ecological passport of industrial facility; modeling of business processes; algorithmic support; structural model; chemical technological system.
