CC BY
33
УДК 628.512:66.013
Л.О. Штриплинг, L.O. Shtripling, e-mail: [email protected] В.В. Баженов, V.V. Bazhenov, e-mail: [email protected] Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
СНИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ВЫБРОСОВ
REDUCE ENVIRONMENTAL RISKS REFINERY WITH AUTOMATIC SYSTEMS TO MONITOR EMISSIONS
В статье предложена схема автоматизированной системы мониторинга выбросов для предприятий нефтеперерабатывающего профиля. Выявлены наиболее опасные, с точки зрения загрязнения атмосферы, объекты производства.
269
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
The paper proposes a scheme of automated emission monitoring system for oil refining enterprises profiles. The most dangerous, in terms of air pollution, manufacturing facility
Ключевые слова: нефтепереработка, выбросы, загрязнение атмосферы
Keywords: oil refining, emissions, pollution
Одним из наиболее значимых экологических аспектов производственной деятельности предприятий нефтеперерабатывающего профиля является охрана атмосферного воздуха. Реализация задач, заложенных в долгосрочной программе экологического развития таких предприятий невозможна без постоянного совершенствования систем производственного экологического контроля (ПЭК) и мониторинга выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) [1].
В условиях постоянного ужесточения экологических требований, предъявляемых к предприятиям, существующая система ПЭК оказывается малоэффективной и не способна оперативно дать информацию для регулирования технологического процесса предприятия с целью снижения негативного воздействия на окружающую среду.
Одним из наиболее оптимальных способов решения проблемы совершенствования системы ПЭК является внедрение автоматической системы мониторинга выбросов (АСМВ).
Существует достаточно много готовых решений анализа выбросов ЗВ, включающих в себя использование газоанализаторов непрерывного действия и программных средств для обработки и хранения информации [2-4]. Эти системы ориентированы на работу с организованными выбросами (трубы технологических печей, вытяжки и т.д.). Но для предприятий нефтепереработки характерно наличие большого количества источников с неорганизованным выбросом (резервуарные парки, эстакады налива и т.д.), контроль которых с использованием газоанализаторов затруднен, а чаще всего и не возможен. Вклад неорганизованных источников в общий выброс ЗВ может достигать >50% и контроль таких источников в рамках АСМВ необходим.
Предлагаемая АСМВ включает контроль как организованных, так и неорганизованных источников загрязнения атмосферы (ИЗА). Концепция разработки и внедрения АСМВ на нефтеперерабатывающих предприятиях базируется на анализе данных об ИЗА и величинах выбросов, получаемых при проведении ПЭК на предприятии.
Организованные ИЗА являются основными вкладчиками в формирование загрязнения атмосферы такими ЗВ как NOx, SO2, CO. Эти ИЗА чаще всего подвержены государственному экологическому контролю и создают экологические риски предприятия. На нефтеперерабатывающих заводах эксплуатируются десятки дымовых труб топливосжигающих установок. Выбросы из этих труб составляют до 40%, а включение таких ИЗА в АСМВ значительно повысит эффективность ПЭК. Прочие организованные ИЗА формируют около 11% выбросов, состоящих, в основном, из малоопасных веществ таких как оксиды металлов, пыль и т.д.
Анализ уровня загрязнения атмосферы выбросами типового нефтеперерабатывающего предприятия на границах жилой и санитарно-защитной зоны выявил ряд производственных объектов с организованными ИЗА вклад в загрязнение атмосферы которых является наибольшим. Результаты анализа представлены в табл. 1. Именно эти объекты производства в первую очередь рекомендуется обеспечить АСМВ.
Включение прочих организованных ИЗА в единую АСМВ позволит с минимальной погрешностью проводить моделирование загрязнения атмосферного воздуха в районе расположения предприятия.
Выброс неорганизованных ИЗА в значительной степени зависит от параметров окружающей среды, а расчёт и контроль выбросов таких ИЗА производится с использованием усредненных за определенный период параметров окружающей среды. В результате осреднений выброс от ИЗА часто оказывается завышенным. Решением этой проблемы, а также учёта нестационарности выбросов (определения зависимости выброса от метеоусловий, ре-
270
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
жима работы и т.д.) может послужить разработка и включение в АСМВ программных средств, работающих в режиме реального времени.
Перечень источников, создающих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферы
Таблица 1
Объект Максимальный вклад по веществам
ЭЛОУ-АВТ-6М 802
АВТ-7 802, СО
АВТ-8 N0, N02, 8О2, СО
Установка 21-10/3М 802
Установка 43-103 N0, N02, 802
Установка Л-24/6 N0, N02
Установка Г 43 -6 N0, N02
Установка производства серы С0, 802
Л-35-11/600 N0, N02
Л-35-11/600 N0, N02
«Изомалк-2» С0
Имеются разработки математических моделей и методов, позволяющих проводить мониторинг выбросов ЗВ от различных неорганизованных ИЗА. Так, в [5] представлена математическая модель, позволяющая проводить мониторинг выбросов ЗВ из резервуаров хранения нефтепродуктов и моделировать процесс загрязнения атмосферы в режиме реального времени. В [6] предложена математическая модель, позволяющая определять выброс ЗВ с открытых поверхностей испарения в зависимости от текущих метеоусловий. В [7] предложен метод контроля загрязнений, позволяющий оценивать уровень загрязнения атмосферы в районе расположения предприятия и определять местоположение ИЗА, совершившего сверхнормативный выброс. Указанные модели не требуют дорогостоящего оборудования и используют апробированные в реальных условиях методики расчёта.
Исходя из всего вышесказанного, мы предлагаем схему организации АСМВ на нефтеперерабатывающих предприятиях состоящую из трех уровней.
Аппаратурный уровень. Предназначен для сбора информации: о метеоусловиях; о расходе топлива и параметрах работы технологического оборудования; о концентрациях ЗВ в устьях ИЗА и т.д. Полученная на этом уровне информация передается в локальную сеть.
Программный уровень. Предназначен для сбора, хранения и обработки поступающей с приборов информации. Этот уровень состоит из блоков:
1. Блок специального программного обеспечения (СПО). В блок СПО могут быть включены программные средства расчёта выбросов. Примером такого СПО может служить разработанный ОмГТУ в 2005 году программный комплекс, используемый специалистами ОАО «КНПУ «Оргнефтехимзавод» при проведении ПЭК ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ».
2. Блок математических моделей. В этом блоке предлагается использование моделей расчёта выбросов неорганизованных ИЗА, моделирования процессов загрязнения атмосферы
и анализа нестационарности выбросов от различных источников.
Информационный уровень. Предназначен для предоставления информации в доступном для широкого круга лиц виде - графиков, схем, таблиц и т.д.
Использование подобной организации АСМВ на предприятии позволит решить целый комплекс задач. Во-первых, использование газоанализаторов непрерывного действия в сочетании с имеющимся на предприятии контрольным оборудованием позволит более гибко регулировать технологический процесс и значительно снизить риск аварийных выбросов ЗВ. Во-вторых, непрерывный контроль выбросов позволит получить массив данных для учёта нестационарности работы ИЗА и повысить качество работ по установлению норм предельно допустимых выбросов. В-третьих, использование АСМВ позволит с достаточно точно получать данные о концентрациях ЗВ в районе расположения предприятия в заданный момент
271
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
времени. В-четвертых, использование СПО, адаптированного под нужды предприятия позволит более целенаправленно планировать мероприятия по снижению воздействия предприятия на атмосферный воздух.
Как итог, АСМВ позволит в значительной степени снизить экологические риски предприятия.
Библиографический список
1. Мазлова, Е. А. Особенности экологического состояния окружающей среды в зоне влияния Московского нефтеперерабатывающего завода / Е. А. Мазлова, Ю. А. Анурина // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2012. - № 12. - С. 5-7.
2. Environment, S. A. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.environnement-sa.com/continuous-stack-emission-monitoring-cems/ (дата обращения 12.03.2014).
3. Emerson Process Management [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www2.emersonprocess.com/en-us/brands/rosemountanalytical/pga/cems/pages/index.aspx/ (дата обращения 12.03.2014).
4. Международная корпорация - Intertek [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.intertek.com/testing/environmental/continuous-emission-monitoring/ (дата обращения 12.03.2014).
5. Баженов, В. В. Аналитический метод контроля выбросов паров нефтепродуктов в окружающую среду : монография / В. В. Баженов ; Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск, 2009. - 109 с.
6. Штриплинг, Л. О. Расчетный метод контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух с открытых поверхностей испарения: монография / Л. О. Штриплинг, А. Е. Гаглоева ; Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск, 2014. - 96 с.
7. Калинин, Ю. В. Совершенствование аналитического метода контроля загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами промышленных предприятий : дис. ... канд. техн. наук : 05.11.13: защищена 01.11.2013 ; утв. 11.03.2014 / Калинин Ю. В. - Омск, 2013. - 142 с. - Библиогр. : с. 129-136.
