- Законы
- Кодексы
- Форум
ОНД-90. Общесоюзный нормативный документ. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы
8.3.5. Оценка погрешности измерения
Оценка погрешности измерений давления газов производится по ГОСТу 8.207-76 и включает в себя:
1) оценку среднего квадратического отклонения результата измерения;
2) определение доверительных границ случайной погрешности результата измерения;
3) определение доверительных границ неисключенной систематической погрешности результата измерения;
4) определение границы погрешности результата измерения.
Для условий, изложенных в настоящей методике, погрешность измерения статического давления в газоходе не превышает +/- 5% при доверительной вероятности 0,95.
8.4. Методика измерения температуры <*>
--------------------------------
<*> Методика разработана сотрудником НИИОГАЗ И.И. Могилко.
Методика рекомендуется для измерения температуры газов в газоходах не более 1000 °C.
Метод измерения основан на зондовом контактном методе измерения температуры газов с использованием в качестве средств измерений термометров и термоэлектрических преобразователей температуры (термопар).
8.4.1. Средства измерений и материалы
Технические характеристики применяемых термометров приведены в табл. 8.5.
Таблица 8.5
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОМЕТРОВ
|
Прибор |
Цена деления, °C |
Пределы измерения, °C |
Интервал темпера- туры, °C |
Погрешность, °C |
|
Термометр лабораторный химический типа ТЛ-2, ГОСТ 215-73 |
1 |
0 - 100 |
0 - 100 |
+/- 1 |
|
0 - 150 |
101 - 200 |
+/- 2 |
||
|
0 - 250 |
201 - 300 |
+/- 3 |
||
|
0 - 350 |
301 - 350 |
+/- 4 |
||
|
Термометр лабораторный палочный высокоградусный типа ТЛ-3, ГОСТ 215-73 |
2 |
0 - 450 |
0 - 200 |
+/- 2 |
|
0 - 500 |
201 - 400 |
+/- 4 |
||
|
0 - 600 |
201 - 500 |
+/- 5 |
Используются также следующие приборы:
1) преобразователи термоэлектрические типа ТХА-0306, ТУ 25.02.1133-75 и ТУ 25-02.1136-73. Пределы измерения 0 - 1000 °C. Инерционность не более 3,5 мин. Длина монтажной части 160, 200, 320, 400, 800 и 1250 мм;
2) вторичные измерительные приборы к термопарам:
- пирометрические милливольтметры типа М-64, МР-64, МВУ6, Ш4500, Ш4501, Ш69003 и др. с классом точности 1,5, градуировкой ХА;
- переносной потенциометр типа ПП-63, класс точности 0,02;
- автоматические электронные потенциометры типа КСР, КСУ, КСМ и др. с классом точности 0,5, градуировкой ХА.
Можно заменять указанные средства измерений на аналогичные, не уступающие им по метрологическим характеристикам.
8.4.2. Условия выполнения измерений
Температуру газов следует измерять там же, где измеряют скорость, давление, влажность, запыленность и другие характеристики потока, или в плоскости, находящейся на расстоянии не более 0,5 диаметра газохода от измерительного сечения.
Число измерительных точек n для измерения температуры определяют в
зависимости от эквивалентного диаметра газохода D :
э
-------------+----------------+-----------------+----------------- ¦D , м ¦< 1,0 ¦1,0 - 2,5 ¦> 2,5 ¦ ¦ э ¦ ¦ ¦ ¦ +------------+----------------+-----------------+----------------+ ¦n ¦1 ¦2 ¦4 ¦ -------------+----------------+-----------------+-----------------
Среднюю температуру газа надо измерять в ядре потока, поэтому измерительные точки надо располагать следующим образом:
- для n = 1 - на оси газохода;
- для n > 1 - по кольцу от 1/6 до 1/3 D или на полосе от 1/6 до 1/3
э
линейного размера прямоугольного газохода. Измерительные точки в этом
случае надо располагать в противоположных по отношению к оси газохода
областях и измерения в разных точках надо производить одновременно.
8.4.3. Подготовка к выполнению измерений
На газоходе в местах установки средств измерений оборудуют штуцеры для термометров (термопар) аналогично методике измерения скорости и расхода газов.
Собирают измерительную схему и устанавливают средства измерений (черт. 8.6 - не приводится). Места их установки уплотняют для устранения подсосов воздуха от окружающей среды.
Глубина погружения средства измерений в газоход должна соответствовать паспортной.
Для устранения методических погрешностей необходимо:
1) не допускать утечек теплового потока в месте установки средств измерений;
2) обеспечить минимальное тепловое сопротивление между рабочим концом средства измерений и газовым потоком;
3) при размещении термоприемника в защитном металлическом чехле или гильзе для улучшения теплопередачи, т.е. уменьшения динамической погрешности, гильзу заполняют маслом, металлическими опилками или снабжают специальными внутренними радиаторами;
4) при измерении температуры дымовых газов термоприемник следует экранировать от теплового излучения более нагретых тел: пламени, раскаленных участков кладки печи и т.д.;
5) при измерениях температуры среды в высокочастотном электромагнитном поле нельзя применять ртутные термометры и другие температурные зонды с массивным металлическим термоприемником.
Средства измерений должны быть поверены и иметь клеймо или свидетельство о поверке.
Перед проведением измерений необходимо провести внешний осмотр термометров. При этом проверяют:
1) отсутствие повреждений термометра (трещин, сколов и т.д.);
2) отсутствие разрывов столбика жидкости в капилляре и следов испарившейся жидкости на его стенках;
3) отсутствие смещения шкалы относительно капилляра и возможное скручивание капилляра по оси.
Правильность подключения компенсационных проводов к термопарам проверяют следующим образом: при включенном вторичном приборе компенсационные провода отключают от термопары, соединяют и место соединения подогревают. Стрелка прибора должна показывать увеличение температуры.
При монтаже компенсационные провода надо тщательно экранировать, а экран заземлить. Если компенсационные провода не имеют металлической оплетки, их следует прокладывать в заземленных металлических трубах.
Проверяют соответствие градуировки вторичного прибора типу применяемых термопар.
8.4.4. Выполнение измерений
После установки средства измерений в заданную точку газохода дается время на прогрев его до температуры газового потока. Время прогрева тау зависит от инерционности средства измерений и определяется по соотношению:
тау = 4Т, (8.15)
где Т - инерционность средства измерений.
При измерении температуры при помощи термопар (если вторичные приборы, работающие в комплекте с термопарами, не имеют автоматической компенсации температуры свободных концов) необходимо обеспечить стабилизацию температуры их свободных концов, для чего термопары помещают в сосуд с тающим льдом или в процессе измерений контролируют температуру свободных концов. Для этого необходимо поместить рядом со свободными концами достаточно точный термометр и обеспечить условия, при которых его температура будет равна температуре свободных концов термопар.
Измерения температуры в каждой из точек проводят не менее 3 раз.
8.4.5. Обработка результатов измерений
При использовании термопар в комплекте с вторичными приборами, измеряющими развиваемую термопарой ЭДС в милливольтах, необходимо перевести значения ЭДС в температуру по градуировочным таблицам ГОСТ 3044-77. При этом необходимо учитывать, что градуировочные таблицы составлены для температуры свободных концов 0 °C.
Если при проведении измерений температура свободных концов не равна 0 °C, в измеренное значение ЭДС термопары необходимо ввести поправку:
ЭДС = ЭДС + ЭДС , (8.16)
т ск
где:
ЭДС - значение ЭДС с учетом поправки, мВ;
ЭДС - измеренное значение ЭДС термопары, мВ;
т
ЭДС - ЭДС, определяемая по ГОСТу 3044-77 по измеренной температуре
ск
свободных концов для термопар применяемой градуировки.
В этом случае значение температуры газов определяют по ГОСТу 3044-77 по
значению ЭДС с учетом поправки.
Среднюю термодинамическую температуру газового потока, определяемую по
измеренным значениям температуры в измерительных точках сечения газохода
(t ), рассчитывают по соотношению:
i
n
Р = 1 / n SUM t . (8.17)
ср i=1 i
8.4.6. Оценка погрешности измерения
Погрешность измерения температуры оценивают по ГОСТу 8.207-76. При
выполнении условий, изложенных в настоящей методике, погрешность измерения
температуры газа (дельта ) определяется погрешностью средств измерений:
t
1) термометра - для измерения температуры при помощи термометра;
2) термопары и вторичного прибора - для измерения температуры при помощи термопары и может быть рассчитана по соотношению:
___________________
/ 2
дельта = \/(дельта + дельта ), (8.18)
t t вп
где:
дельта - погрешность термопары;
t
дельта - погрешность вторичного прибора.
вп
9. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВЫХ ВЫБРОСОВ ЗВ
Определение массовых выбросов ЗВ является основной задачей инспекционного контроля ИЗА и может быть произведено на основе непосредственного измерения концентраций ЗВ и скорости потока в ИЗА или с использованием расчетных методов определения массовых выбросов.
Во всех возможных случаях при определении массовых выбросов следует предполагать непосредственное измерение с использованием инструментального или инструментально-лабораторного методов.
9.1. Определение массовых выбросов по результатам измерений
9.1.1. Время измерения массового выброса ЗВ (в граммах в секунду) выбирают исходя из характера технологического процесса и его суточного хода так, чтобы измеряемый интервал совпал с периодом максимального выброса.
Размер массового выброса ЗВ зависит от их концентрации и объема отходящих газов. Последний, в свою очередь, зависит от скорости потока газа и площади сечения газохода.
Методики определения концентрации ЗВ приведены в разделе 7, скорости потока отходящих газов - в разделе 8 Руководства. Площадь сечения газохода определяют по технической документации на данную технологическую установку или непосредственным измерением. Концентрация ЗВ и скорость потока могут быть постоянными или переменными как по сечению газохода, так и по времени.
Когда скорость газа и концентрация вредных веществ в различных точках сечения газохода не постоянны, для определения значения выброса необходимо предварительно площадь сечения разбить на ряд равновеликих элементарных площадок, в пределах которых можно принять эти параметры в определенный момент времени постоянными. Газоход круглого сечения условно разбивают на концентрические равновеликие кольца. Газоход прямоугольного сечения - на ряд равновеликих площадей, геометрически подобных всему сечению.
Методика разбивки сечения на элементарные площадки описана в работе [28].
9.1.2. За основу расчета массового выброса в фиксированный момент времени через элементарную площадку сечения газохода принято соотношение:
(j) (j) (j)
ДЕЛЬТА М = С v ДЕЛЬТА F, (9.1)
х
где:
(j)
ДЕЛЬТА М - массовый выброс ЗВ через элементарную площадку, г/с;
(j)
С - концентрация вредных веществ в пределах элементарной площадки,
x
г/куб. м;
(j)
v - скорость потока газа через элементарную площадку, м/с;
ДЕЛЬТА F - площадь элементарной площадки газохода, кв. м.
9.1.3. Массовый выброс в фиксированный момент времени через все сечение
газохода (М ) рассчитывают по соотношению:
i
m (j) m (j) (j)
М = SUM ДЕЛЬТА М = ДЕЛЬТА F SUM (С v ), (9.2)
i j=1 j=1 x
где m - число равновеликих элементарных площадок.
Если концентрация и скорость меняются не только по сечению, но и по
времени, валовый выброс за определенный интервал времени (М ) определяется
ср
соотношением:
n n m (j) (j)
М = SUM (М / n) = ДЕЛЬТА F SUM SUM (С v / n), (9.3)
ср i=1 i i=1 j=1 x
где n - число измерений за определенный интервал наблюдений.
При использовании автоматических газоанализаторов n = 5...10, при
использовании инструментально-лабораторных методов n = 3...5.
(j)
При параллельном отборе проб в качестве С берут среднее значение
x
концентрации при параллельных измерениях.
При технологических процессах, имеющих несколько стадий, существенно отличающихся размером выброса, необходимо провести измерения на каждой из стадий процесса. Можно определять выброс только на стадии с априорно-максимальным выбросом загрязняющего вещества. Для повышения достоверности результатов при инструментально-лабораторном методе необходимо последовательно отбирать три - пять проб.
Соотношение (9.3) является обобщенным, пригодным для всех вариантов сочетаний параметров ИЗА и их характеристик.
Далее приведены некоторые частные случаи определения массовых выбросов в зависимости от конкретных характеристик концентрации и скорости, наиболее часто встречающихся в практике.
9.1.4. Для стационарных процессов с равномерным распределением скорости потока и концентрации отходящих газов по сечению:
М = С v F. (9.4)
ср x
9.1.5. Для стационарных процессов с переменным по сечению профилем скорости потока и концентрации газов:
(j) (j)
М = ДЕЛЬТА F SUM (С v ). (9.5)
ср j x
9.1.6. Для процессов с равномерным распределением концентраций и скоростей по сечению (т.е. для потоков с интенсивным перемешиванием газов) и постоянной по времени концентрацией ЗВ:
М = ДЕЛЬТА F С SUM v. (9.6)
ср x i
9.1.7. Для процессов со стационарным по времени и равномерным по сечению профилем концентраций:
(j)
М = ДЕЛЬТА F С SUM SUM (v / n). (9.7)
ср x i j
9.1.8. Рекомендуется до проведения измерений детально ознакомиться с характеристикой технологических процессов, обращая внимание на наличие циклов, стадий, периодов и возможных изменений значений выбросов. Эту информацию надо использовать и в выборе варианта расчета массового выброса.
Если ИЗА связан с несколькими источниками выделений, массовый выброс можно определять как сумму выбросов по каждому источнику выделения.
Если выброс цикличен, то массовый выброс определяют за цикл и суммируют по числу циклов за необходимый интервал времени.
9.2. Расчетные методики определения массовых выбросов
На практике часто невозможно или нерационально применять инструментальные измерения. К числу таких случаев относятся следующие:
- контроль ЗВ, для которых отсутствуют разработанные и согласованные методики инструментально-лабораторного анализа;
- контроль ИЗА при возникновении экстремальных ситуаций, когда необходимо быстро оценить опасный выброс;
- контроль ИЗА при недостаточной представительности ряда аналитических измерений;
- контроль ЗВ, трансформирующихся в процессе рассеяния в атмосфере [26].
При этом достаточно эффективными могут быть расчетные методы контроля, позволяющие сделать первичные оценки, а иногда и с приемлемой точностью определить значения массовых выбросов ЗВ в атмосферу.
Количество выбрасываемых ЗВ рассчитывают только по методикам, согласованным с Отделом контроля атмосферы ВНИИ охраны природы и заповедного дела Министерства природопользования СССР (до 1988 г. - с Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова Госкомгидромета СССР). Часть таких рекомендованных расчетных методик объединена в работе [29]. К разрабатываемым новым расчетным методикам предъявляются требования, изложенные в методическом письме ГГО N 4617/23 от 04.06.86 "Требования к построению, содержанию и изложению расчетных методик определения выбросов вредных веществ в атмосферу".
Расчетные методики можно использовать (по согласованию с территориальными комитетами по охране природы) в следующих случаях:
1) при инвентаризации выбросов в атмосферу (при отсутствии иных методов контроля);
2) при разработке проектов ПДВ (в большей степени для проектируемых предприятий);
3) для первичной оценки значений залповых и аварийных выбросов;
4) для установления приоритетности контроля предприятий.
Рассмотрение расчетных методик показывает, что основной вклад в суммарные погрешности определения значений выбросов вносят погрешности определения удельных выделений и шаги табулирования параметров, входящих в соотношения для определения валовых выбросов. В целом относительные погрешности определения выбросов расчетными методами значительно больше, чем инструментальными. Так, например, погрешности определения количества выбросов при плавке металлов превышают 25%, при окраске - 20%, при гальванических процессах - 100%.
Наиболее точными являются расчетные методики определения сварочных выбросов (5%). Таким образом, расчетные методы имеют ограниченные сферы применения и постепенно должны быть вытеснены инструментальными и инструментально-лабораторными методами.
Перечень основных рекомендуемых расчетных методик определения выбросов ЗВ приведен в Прил. 3.
9.3. Методология определения массовых выбросов с применением передвижной лаборатории контроля промышленных выбросов
9.3.1. Передвижная лаборатория контроля источников промышленных выбросов (ПЛКПВ)
Лаборатория предназначена для инспекционного контроля и обследования промышленных предприятий в целях определения фактических значений выбросов ЗВ и их соответствия установленным нормативам ПДВ. Эффективность работы лаборатории зависит от степени автоматизации процесса измерения параметров отходящих газов и обработки полученной информации. Решению этих задач способствуют включение в состав станции специально разработанного устройства сбора и обработки информации, разработка алгоритма оптимизации процессов измерения и обработки информации и математического обеспечения инспекционного контроля с использованием диалоговой ЭВМ. Состав и технические характеристики ПЛКПВ приведены в разделе 6 Руководства.
В ПЛКПВ используются два основных способа определения массовых выбросов ЗВ прямой (путем измерения концентрации ЗВ и термодинамических параметров газового потока) и расчетный.
Блок-схема лаборатории и схема организации информационно-вычислительного комплекса (ИВК) приведены в разделе 6 Руководства.
Использование ИВК позволяет оперативно с высокой точностью определять
массовый выброс как с применением расчетных методов, так и на основании
измеренных прямым путем значений концентрации С компонентов газовой смеси,
i
средней скорости потока v в газоходе и других необходимых величин. При этом
значения получают, используя инструментальные или
инструментально-лабораторные методы анализа.
9.3.2. Общий алгоритм определения массового выброса ЗВ (М )
i
Алгоритм задается основной программой, включающей в себя три основных
режима работы:
1) режим расчета М с использованием балансовых методов, банка
i
стандартных данных и основных технических параметров источника;
2) режим прямого определения М на основании данных инструментального
i
контроля;
3) режим расчета М по данным инструментально-лабораторного анализа.
i
Эти режимы автономны и выделены в самостоятельные блоки, не взаимодействующие между собой, но координируемые основной программой. Блоки работают в диалоговом режиме, т.е. основная программа выбирает необходимый режим работы (последовательность режимов при их совместном использовании), анализ работы различных блоков, печать конечных данных и протокола обследования (контроля). Блок-схема основной программы приведена на черт. 9.1.
----------------------
¦Ввод исходных данных¦
----------+-----------
\/
----------------
¦Задание режима¦
-------+--------
----------------------+---------------------
\/ \/ \/
--------------- ------------------ ------------
¦Режим прямого¦ ¦Режим балансовых¦ ¦Расчет по ¦
¦определения М¦ ¦ методов ¦ ¦данным ИЛА¦
--------------- ------------------ -----+------
/\ /\ ¦
¦ ----------+----+----- ¦
¦ ¦Банки исходных¦ППЗУ¦ ¦
¦ ¦ данных ¦ ¦ ¦
¦ +-------+------+ ¦ ¦
¦ ¦ ГМД ¦ МЛ ¦ ¦ ¦
¦ --------+-T----+----- ¦
----------------------+---------------------
\/
-----------------
---------- ¦ Анализ данных ¦
---+Критерии¦<-+ определения М ¦
\/ ---------- ¦на соответствие¦
----- ¦ нормативу ¦
¦Акт¦ -----------------
----- -----------------
/\ ¦ Протокол ¦
---------------+ обследования ¦
¦ (контроля) ¦
-----------------
Черт. 9.1. Блок-схема основной программы: ППЗУ - постоянное запоминающее устройство, ГМД - гибкие магнитные диски, МЛ - магнитная лента, М - массовый выброс ЗВ, ИЛА - инструментально-лабораторный анализ
9.3.3. Структура режимов определения массовых выбросов
9.3.3.1. Балансовые методы расчета выбросов. Блок состоит из программы расчета массового выброса и банка данных в виде набора таблиц. Программа организована так, что за необходимыми сведениями обращаются либо к внешним носителям, либо к оперативной памяти машины, либо к оператору. Поскольку для различных отраслей промышленности существует своя методика, то при расширении набора методик целесообразно каждую методику заносить на отдельный внешний носитель.
9.3.3.2. Прямое определение массовых выбросов. На черт. 9.2 приведена
блок-схема расчета М по данным прямого контроля параметров газового потока
i
с использованием инструментальных средств. Массовый выброс рассчитывают по
осредненным за 20 мин. значениям С и v, измеряемым синхронно в режиме
i
скользящего среднего с интервалом 1 мин. В алгоритме предусмотрен вариант
расчета М по номинальному значению v, причем в памяти хранится только
i
максимальное значение М. Результатом является набор значений М ,
i
приведенных к нормальным условиям с фиксацией времени для каждого значения
М .
i
-----------------------
¦Ввод начальных данных¦
-----------+-----------
+-------------------------------
----------------------+--------------------- ¦
¦ ¦ 1 ¦ 0 ¦
¦ ¦ ---+------- ¦
\/ \/ \/ ¦ ¦
------------------ ----------------- -------------¦ ¦
¦ Запрос ¦ ¦ Запрос ¦ ¦ Запрос ¦¦ ¦
¦ измерителя ¦ ¦газоанализатора¦ ¦ датчика ¦¦ ¦
¦ скорости ¦ ----+-------+---- ¦температуры¦¦ ¦
¦ потока (ИСП) ¦ \/ 1 \/ 0 ¦и давления ¦¦ ¦
L--T--------+----- ---¬ ¦ L--T-----+---¦ ¦
\/ \/ ¦G ¦ ¦ \/ ¦ ¦ ¦
----- ---------- ¦ i¦ ¦ ------ ¦ ¦ ¦
¦ v ¦ ¦v = v ¦ L-T- ¦ ¦Р, Т¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ном¦ ----+---- L-T--- ¦ ¦ ¦
L-T-- ---------- ¦ /\ ¦ ¦ ¦
\/ ¦ ------+---- ¦
----------------- ¦ ¦ ¦
¦Если v < v , ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ном ¦ ¦ ¦ ¦
¦ то v = v ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ном ¦ ¦ ¦ ¦
¦ команда ¦ ¦ ¦ ¦
¦"отключить ИСП"¦ \/ ¦ ¦
----------------- --------- ¦ ¦
----------------------+Счет М ¦<------------------- ¦
¦ ¦ i¦ ¦
¦ --------- ¦
¦ --------- ¦
¦ -----------------+Счетчик+------------ ¦
\/ \/ ¦времени¦ ¦ ¦
------------- --------- ¦ ¦
¦М = М ¦ -------------------------- ¦ ¦
¦ i i¦ ¦Если М >= 0,8 ПДБ и ИСП¦ ¦ ¦
¦ макс ¦ ¦ i ¦<-- ¦
L--T-----+--- ¦ отключен, то команда ¦ ¦
\/ -------->¦ "подключить ИСП" ¦ ¦
------------- -------------------------- ¦
¦ Счет ¦ 1 ------------- 0 ¦
<-+ М ¦<----+Все приборы¦<------------------------------
¦ i ¦ ¦ отключены ¦
¦ макс. пр¦ -------------
-------------
Черт. 9.2. Блок-схема алгоритма расчета массового выброса М :
i
v - скорость потока газовой смеси, v - скорость потока
ном
по паспорту технической установки: С - концентрация i-го
i
компонента газовой смеси, Р и Т - температура и давление
в газоходе, М = S V С - массовый выброс i-го компонента,
i i
S - площадь сечения газохода, М - максимальный массовый
i
макс
выброс i-го компонента,
М = 0,36 М Р / (Т + 273) - приведенный
i i
макс.пр макс
к нормальным условиям максимальный массовый
выброс i-го компонента
9.3.3.3. Расчет М по данным инструментально-лабораторного анализа.
i
Режим включает в себя ввод с помощью клавиатуры исходных данных по
определенным при анализе значениям С и измеренным значениям v и выполнение
i
вычислительных операций по известным соотношениям для М .
i
9.3.4. Подготовка к проведению работ по контролю ИЗА
Перед выездом на объект персонал, обслуживающий лабораторию, должен проверить надежность закрепления аппаратуры и особое внимание обратить на баллоны с поверочными газовыми смесями.
Персонал, обслуживающий лабораторию, до начала работ по контролю должен ознакомиться с технологическими регламентами контролируемых производств и установок.
Перед началом работ надо произвести контрольный осмотр пробоотборных узлов, установленных на ИЗА.
Перед выездом на место контроля необходимо убедиться в возможности подключения пробоотборной магистрали лаборатории к пробоотборному узлу источника.
При работах на взрыво- и пожароопасных установках, на высоте и в условиях повышенного шума обслуживающий персонал должен пройти инструктаж и получить разрешение у инженера по технике безопасности предприятия.
Электрические и пневматические магистрали лаборатории следует подключать к магистралям предприятия только соответствующим службам предприятия, кроме случаев, когда места отбора проб оборудованы специальными устройствами для обеспечения подключения к этим магистралям.
До начала работ необходимо определить ИЗА и ЗВ, подлежащие контролю, и методы контроля для каждого ЗВ и обеспечить необходимый набор реактивов для анализа инструментально-лабораторными методами.
Для повышения оперативности контроля ЗВ в контролируемых ИЗА в распоряжении обслуживающего персонала лаборатории должны быть индикаторные трубки. Их запас надо пополнять по мере необходимости.
При экстренном контроле в случае экстремально высокого загрязнения атмосферного воздуха предварительно устанавливают предполагаемые источники опасного загрязнения.
При плановом контроле очередность контроля источников загрязнения рекомендуется определять по соотношению:
Ф = М / (ПДК x Н), (9.8)
где:
М - максимальный выброс ЗВ из источника;
ПДК - максимальная разовая предельно допустимая концентрация, мг/куб. м;
Н - высота источника, м.
Очередность контроля ИЗА при плановом контроле рекомендуется устанавливать в порядке убывания критерия Ф с учетом расположения ИЗА на предприятии, готовности к проведению контроля и т.д.
При экстренном контроле в первую очередь проводят контроль предполагаемого источника опасного загрязнения индикаторными трубками (с учетом погрешности индикаторной трубки).
При плановом контроле одновременно проводят подготовительные работы, отбор проб на химический анализ и контроль индикаторными трубками.
Продолжительность контроля зависит от технологических особенностей предприятия и цикличности процесса.
Время проведения контроля выбирают по возможности в момент ожидаемого максимального выброса из ИЗА.
9.3.5. Порядок подготовки и проведения измерений
Лабораторию включают в следующей последовательности:
- лабораторию подключают к трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц;
- включают электронагревательные печи ПЭТ-ЧУЗ (в холодное время года);
- на пульте управления кондиционера КТА 2-0, 5Э-01 AVI переключатель сети устанавливают в положение "вкл." (в теплое время года);
- включают газоанализаторы, манометр И-130, колориметр КФК-2МП, УСОИ-ПВП и ЭВМ "Электроника МС 0507";
- устанавливают текущее время и дату в УСОИ-ПВП.
В дальнейшем приборы передвижной лаборатории работают по программе в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации. После включения технических средств лаборатории производят следующие работы:
- отбор проб для инструментально-лабораторного анализа и измерения с применением индикаторных трубок;
- прогрев газоаналитической аппаратуры и обогреваемой магистрали транспортировки;
- калибровка и установка нуля газоанализаторов 305-ФА-01 и 334КПИ03;
- после завершения работ по подготовке к измерению всех технических средств лаборатории пробоотборный зонд устанавливают в пробоотборный узел газохода.
Данные инструментального измерения концентраций ЗВ фиксируются на приборах с помощью цифропечати и вводятся в ИВК автоматически. Данные измерения концентраций ЗВ с применением инструментально-лабораторных методов фиксируют вручную и вводят в ИВК через клавиатуру.
По результатам контроля ИВК ПЛКПВ печатает протокол, содержащий перечень объектов контроля, фактические значения массовых выбросов, нормативные значения ПДВ и заключение о соответствии фактических выбросов нормативным значениям.
9.3.6. Метод контроля массовых выбросов ЗВ теплоэнергетическими агрегатами без применения средств измерения скорости потока
Определение объемного расхода газовых потоков с применением пневмометрических трубок является наиболее трудоемким этапом в процессе измерения массовых выбросов ЗВ, особенно при неравномерном распределении поля скоростей потока по сечению газохода. С другой стороны, применение дорогостоящих средств автоматического измерения средней скорости потока не всегда экономически целесообразно, а применение расчетных методов может приводить к существенным погрешностям в определении массовых выбросов.
В то же время при параллельном автоматическом измерении ПЛКПВ
концентраций ряда ЗВ их соотношение можно использовать для косвенного
определения объемного расхода отходящих газов. Это позволяет в ряде случаев
отказаться от непосредственного измерения скоростей потока и существенно
сократить время контроля. Объем отходящих газов прямо пропорционален
количеству серы, поступающей с топливом на сжигание (т.е. количеству
топлива, сгорающего в теплоэнергетическом агрегате в единицу времени), и
обратно пропорционален концентрации SO в отходящих газах, так как при
2
постоянном количестве серы, поступившей на сжигание, увеличение
концентрации SO свидетельствует об уменьшении объема отходящих газов.
2
Блок-схема системы для контроля массовых выбросов по указанному методу
приведена на черт. 9.3.
Газоанализатор 305-ФА-01
-- - - - - - - ¬
------------ С ------------ -------------- М
¦ ¦ Канал NO ¦¦ NO ¦ Блок ¦ ¦ Блок ¦ NO
¦ 1 ++------->¦ деления +-->¦перемножения+---->
¦ ¦ ¦ ¦ 4 ¦ ¦ 8 ¦
------------¦ ------------ --------------
¦ С /\ /\
¦ SO ¦ ¦
¦ 2 ¦ ¦
¦ ----------- ¦
¦ ¦ ------------ ¦
¦ ¦ ¦ Блок ¦ ¦
¦ ¦ ¦измерения ¦ ¦
------------¦ ¦ ¦ расхода ¦ ¦ М
¦ ¦ Канал SO ¦ ¦ ¦ топлива ¦ ------+------- SO
¦ 2++----+ ¦ 5 +-->¦ Блок ¦ 2
¦ ¦ 2 ¦¦ ¦ ------------ ¦перемножения+---->
------------ ¦ ------------ ¦ 9 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ Блок +-->¦ ¦
¦ ¦ задания ¦ ------+-------
¦ ¦ ¦ ¦содержания¦ ¦
¦ ¦ серы в ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ топливе ¦ ¦
¦ ¦ 6 ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ------------ ¦
¦С ¦
¦ ¦ ¦ SO ¦
¦ 2 ¦
¦ ¦ ----------- ¦
\/ \/
¦ ------------¦ С ------------ -------------- М
¦ Канал CO ¦ CO ¦ Блок ¦ ¦ Блок ¦ CO
¦ ¦ 3 ++------->¦ деления +-->¦перемножения+---->
------------ ¦ 7 ¦ ¦ 10 ¦
L- - - - - - - - ------------ --------------
Черт. 9.3. Блок-схема определения массового выброса ЗВ
теплоэнергетическими агрегатами
Система использует информацию от трех каналов измерения
газоанализатора, 305-ФА-01 (каналов NO, SO и CO 1 - 3). В состав системы
2
входят блоки измерения расхода топлива 5 и задания содержания серы в
топливе 6, блоки деления 4 и 7, подключенные к каналам 1 и 3, и три блока
перемножения 8 - 10, подключенные к каналам 1 - 3.
Система работает следующим образом. Перед началом измерений в блоке
задания содержания серы в топливе 6 устанавливают значение, соответствующее
сернистости используемого топлива по паспорту (сертификату). С момента
начала контроля на вход блока перемножения 9 поступают сигналы из блоков
измерения расхода топлива 5 и задания содержания серы в топливе 6. Сигнал
на выходе блока 9 пропорционален массовому выбросу SO .
2
Одновременно в блоке деления 4 определяется соотношение концентрации NO
и SO по данным измерения газоанализаторами 305-ФА-01 в каналах 1 и 2. Это
2
соотношение корректируется в блоке перемножения 8 с учетом данных о
массовом выбросе серы, поступающих из блока перемножения 9.
Сигнал на выходе блока 8 пропорционален массовому выбросу NO.
Аналогично определяют массовый выброс CO.
Таким образом, рассмотренный метод позволяет отказаться от трудоемкого
и дорогостоящего процесса измерения объемного расхода отходящих газов за
счет использования информации о концентрации SO в отходящих газах и общем
2
количестве серы, поступившей с топливом на сжигание.
9.4. Основы методологии контроля неорганизованных ИЗА
Эксплуатация ряда объектов в горнодобывающей промышленности, промышленности строительных материалов, нефте- и газодобывающей и перерабатывающей промышленности связана с выделением ЗВ, непосредственно поступающих в атмосферу. Такими объектами являются терриконы и карьеры, буровые установки, узлы погрузки и разгрузки материалов, нефтяные резервуары, пруды-отстойники и т.п. Ввиду многообразия неорганизованных ИЗА и технических трудностей, связанных с их контролем, методология контроля неорганизованных ИЗА в настоящее время разработана недостаточно.
В то же время существует ряд принципиальных подходов к контролю неорганизованных ИЗА, связанных с применением расчетных и инструментальных методов контроля [26].
В настоящем пункте приведены основные методы контроля неорганизованных ИЗА на примере нефтеперерабатывающей промышленности: расчетные (для определения количества ЗВ, поступающих из резервуаров и технологического оборудования), инструментально-лабораторные (для определения выбросов из цистерн и открытых площадных ИЗА) и инструментальные (для контроля открытых площадных ИЗА).
9.4.1. Расчет количества ЗВ, выделяющихся при эксплуатации резервуаров нефтепродуктов
Количество углеводородов, поступающих в атмосферу от испарения нефтепродуктов при приеме, хранении и отпуске их из резервуаров [26], определяют следующим образом.
Максимальный выброс определяют по соотношению:
М = V С, (9.9)
где:
М - максимальный выброс, г/с;
V - объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из резервуара в единицу времени в течение закачки, куб. м/с;
С - максимальная концентрация углеводородов в резервуаре, г/куб. м.
Количество углеводородов, выбрасываемых в атмосферу за год (G) из
одного резервуара или их группы, объединенной в один источник, определяют,
суммируя потери нефтепродуктов в весенне-летний (G ) и осенне-зимний (G )
вл оз
периоды, рассчитанные по "Нормам естественной убыли нефтепродуктов при
приеме, хранении, отпуске и транспортировании", утвержденных Постановлением
Госснаба СССР N 40 от 26.03.86:
G = G + G , (9.10)
вл оз
где G и G - весна-лето и осень-зима.
вл оз
Для нефтепродуктов 1-й и 2-й групп выброс за каждый период года
определяют по соотношению:
-3
G = (n + n + n тау) / (G 10 ), (9.11)
вл 1 2 3 н
где:
n и n - нормы естественной убыли нефтепродуктов соответственно при
1 2
приеме в резервуары и хранении до 1 мес. для соответствующих зон и периода
года, кг/т;
n - норма естественной убыли нефтепродуктов при хранении свыше 1 мес.
3
для соответствующих зон и периода года, кг/(м х мес.);
тау - продолжительность хранения за вычетом одного месяца, мес.;
G - количество нефтепродукта, принятого в резервуар за соответствующий
н
период года, т.
Если продолжительность хранения нефтепродукта менее 1 мес., норму n не
3
учитывают.
9.4.2. Расчет количества ЗВ, поступающих в атмосферу из технологического оборудования
В атмосферу ЗВ поступают через неплотности в запорно-регулирующей и предохранительной арматуре, в сальниках вращающихся видов насосов, компрессоров, мешалок и т.д., во время загрузки и выгрузки материалов, при проливах, во время ремонта оборудования и др.
Поэтому в связи с многочисленностью этого типа неорганизованных источников в данном пункте приведен укрупненный расчет выбросов паров и газов из основного оборудования технологических установок [20].
Выбросы паров и газов, выделяющихся из аппаратов колонн, реакторов, емкостей и др., в которых преобладает по объему парогазовая среда, рассчитывают по соотношению:
0,8 _______
П = 0,037 (Р V) \/(М / Т), (9.12)
где:
П - выброс, кг/ч;
Р - абсолютное давление в аппарате, кг/кв. см;
V - объем аппарата, куб. м;
М - средняя молекулярная масса паров и газов;
Т - средняя температура в аппарате, К.
Если в аппарате преобладает жидкая среда, то потери в атмосферу рассчитывают по соотношению:
0,8
П = 0,004 (Р V / k ) , (9.13)
1
где k - коэффициент, принимаемый в зависимости от средней температуры
1
кипения жидкости (нефтепродукта) и средней температуры в аппарате из
табличных данных.
Вредные составляющие (углеводороды, сероводород и др.) в
неорганизованных выбросах технологических установок рассчитывают по
соотношению:
с р п п
(х J + х k J + SUM х g )
i с i р с i i
П = П ------------------------------, (9.14)
i п
(J + k J + SUM g )
с р с i
где:
П - выброс ЗВ, кг/ч;
i
с р п
х , х , х - массовое содержание ЗВ соответственно в сырье, реагентах и
i i i
в отдельных продуктах технологической установки, %;
J - количество перерабатываемого сырья, кг/ч;
с
п
g - количество получаемого отдельного вида продукции, кг/час;
i
k - массовое отношение веществ, циркулирующих в аппаратах
р
технологических установок.
9.4.3. Методология определения суммарной концентрации углеводородов методом газожидкостной хроматографии
Для определения концентрации ЗВ в выбросах из железнодорожных и автомобильных цистерн пробу отбирают во время налива нефтепродукта [20].
Для определения суммарной концентрации алифатических C - C и
1 8
ароматических C - C углеводородов в промышленных выбросах с диапазоном
6 8
концентраций 50 - 30000 мг/куб. м используют газохроматографические методы,
основанные на общем детектировании углеводородов пламенно-ионизационным
детектором (ПИД).
Пробу исследуемого воздуха вводят без предварительного концентрирования в колонку, заполненную инертным носителем. Количественный анализ основан на том, что чувствительность ПИД пропорциональна числу атомов углерода в молекуле углеводорода.
Суммарную концентрацию углеводородов в газовых выбросах определяют по градуировочным зависимостям высот пиков h (в миллиметрах) от концентрации гексана (в миллиграммах в 1 куб. м) в пересчете на углерод методом абсолютной калибровки. Градуировочную зависимость строят по МИ 137-77 "Методике по нормированию метрологических характеристик градуировки, поверке хроматографических приборов универсального назначения и суммы точности результатов хроматографических измерений".
Через 2 - 3 ч приготовленную градуировочную смесь анализируют. Правильность градуировочной зависимости проверяют 1 раз в месяц по МИ 137-77.
Пробу исследуемого воздуха объемом 1 мл вводят в хроматограф шприцем,
предварительно промыв шприц исследуемым воздухом. Сигнал ПИД на SUM C H
x x
выходит на хроматограмме одним узким пиком с временем удерживания 13 с.
Каждую пробу анализируют 5 раз. Измеряют высоту пиков и за результат
принимают среднее арифметическое значение.
Концентрацию гексана или бензола (в миллиграммах в 1 куб. м) в градуировочной смеси в пересчете на углерод вычисляют по соотношению:
3
С = (12 m n / М / V) x 10 , (9.15)
где:
m - навеска гексана или бензола, мг;
n - число атомов углерода в молекуле гексана или бензола;
V - объем бутыли, л;
М - относительная молекулярная масса смеси гексана и бензола.
Суммарную концентрацию углеводородов в пересчете на углерод в пробе анализируемого воздуха при нормальных условиях определяют по градуировочной зависимости высот пиков от концентрации гексана или бензола в градуировочной смеси.
Суммарную концентрацию углеводородов в выбросах в пересчете на углерод рассчитывают по соотношению:
1
С = С / альфа, (9.16)
где:
С - суммарная концентрация углеводородов, определенная по градуировочному графику, мг/куб. м;
альфа - коэффициент, рассчитанный по соотношению:
альфа = 273 Р / (760 (273 + t)), (9.17)
а
где:
Р - атмосферное давление, мм рт. ст.;
а
t - температура в месте отбора пробы, °C.
Погрешности измерений суммарной концентрации углеводородов оценены при числе измерений n = 5 и принятой доверительной вероятности, равной 0,95, в диапазоне измерений 50 - 30000 мг/куб. м, доверительные границы случайной погрешности +/- 5%. Относительная суммарная погрешность измерения +/- 10%.
9.4.4. Метод оценки выбросов углеводородов из открытых площадных ИЗА
Метод основан на определении скорости ветра и концентраций ЗВ в газовоздушном потоке по периметру ИЗА с наветренной и подветренной сторон [20].
Метод предусматривает проведение следующих измерений:
1) скоростей и температур газовоздушного потока;
2) барометрического давления;
3) концентраций углеводородов по периметру ИЗА в точках наветренной и подветренной сторон;
4) геометрических размеров объекта.
Скорость измеряют анемометром типа АСО-3 по ГОСТ 6376-64 при скорости 1 - 4 м/с и анемометром типа МС-13 при скорости 4 м/с и больше.
Температуру измеряют ртутным термометром по ГОСТу 18646-68.
Давление измеряют мембранным манометром по ТУ 23696-79.
Концентрацию углеводородов в пробе измеряют газоанализатором на
SUM C H (без метана) с пределом измерения до 500 ppm.
x x
До начала измерения выбирают проекцию условной наветренной плоскости, проходящей через ближний с наветренной стороны угол источника перпендикулярно направлению ветра (черт. 9.4 - не приводится), подготавливают приборы в соответствии с требованиями НТД и выписывают данные о размерах объекта.
Измеряют температуру, атмосферное давление и скорость газовоздушного потока на высоте 3 м.
Рассчитывают значения l , а и а - расстояния от каждой i-й точки до
у 1
условной наветренной плоскости.
Проводят в пяти-шести точках контроль с наветренной и подветренной сторон источника. Измеряют концентрации во всех выбранных точках.
Массовый выброс рассчитывают по соотношению:
М = 2,31 w l Р / (273 + t ) x
у у у а у
n i m i -3
x (SUM (С k(а )) / n - SUM (С k(а )) / m) x 10 , (9.18)
i=1 подв i i=1 нав i
где:
М - массовый выброс, г/с;
у
w - скорость ветра на высоте 3 м, м/с;
у
l - длина подветренной условной плоскости;
у
Р - атмосферное давление, мм рт. ст.;
а
t - температура воздуха, °C;
у
i i
С и С - концентрация ЗВ в i-й точке с подветренной и наветренной
подв нав
сторон соответственно, мг/куб. м;
n и m - число точек с подветренной и наветренной сторон соответственно;
k(а ) - опытный коэффициент, зависящий от а.
i
Данные нескольких замеров в одной точке осредняют.
9.4.5. Метод инструментального контроля плоских наземных ИЗА
Данный метод основан на отборе и анализе проб ЗВ, поступающих в атмосферу от очистных сооружений: нефтеловушек, бассейнов, нефтеотделителей и других плоских наземных ИЗА <*>.
--------------------------------
<*> Разработан В.С. Матвеевым и В.Б. Миляевым в ГГО им. А.И. Воейкова.
Система контроля плоских наземных ИЗА (черт. 9.5) состоит из пробоотборников 5, входы которых размещены по периметру ИЗА; переключающих устройств 6 и 8; электромагнитных клапанов 7 и 9 и включенных параллельно на общий коллектор автоматических преобразователей концентраций 12. Необходимые для контроля точки отбора выбирают с помощью блока выбора точек отбора 2, состоящего из многоуровневого компаратора 3 и преобразователя кодов 4.
- - - - - - - - - - - -¬
------- ------- 2 -------
¦ 1 +------+->¦ 3 +---->¦ 4 ¦ ¦
------- ------- L-T-T--
L- - - - - - - - + + ---
------------- ¦
/\ -----------
5 ---+--¬¦
---------+-------->¦ 6 ¦¦
¦ -------+T------->¦ ¦¦
¦ ¦------++T------>¦ ¦¦
¦ ¦¦-----+++T----->¦ ¦¦
¦-+++-¬ ¦¦¦¦ ¦ ¦¦ --------
¦¦ ¦ -++++---T->¦ ¦¦ -+¬ ¦
LTTT-- ¦¦¦¦ ¦ ¦ ¦¦ ¦7¦<----+---¬
¦¦-----++++--T+->¦ ¦¦ LT- ¦ ¦
¦------++++-T++->¦ ¦¦ ¦ ¦ ¦
-------++++T+++->¦ ¦¦ \/ ¦ ¦
5 ¦¦¦¦¦¦¦¦ -------¦ ¦ ¦ ¦
¦¦¦¦¦¦¦¦ ----- +----- ¦ ¦
¦¦¦¦¦¦¦¦ \/ ¦ ¦ ¦ ¦
¦¦¦¦¦¦¦¦ ------- ¦ ¦ ¦ ¦
¦¦¦¦¦¦¦L->¦ 8 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦¦¦¦¦¦L-->¦ ¦ /\ ¦ ¦ ¦
¦¦¦¦¦---->¦ ¦ -+¬ ¦ ¦ ¦
¦¦¦¦----->¦ +->¦9¦<--+-+-¬ ¦
¦¦¦------>¦ ¦ LT- ¦ ¦ ¦ ¦
¦¦------->¦ ¦ L->--+-+ ¦ ¦
¦-------->¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
--------->¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
------- ¦ ¦ ¦ ¦
---¬ -------------------<--+-- ¦ ¦
--+12+-+ -----------------<--- ¦ ¦
¦ ---- ¦ ¦ - - - - - - - - - - -¬¦ ¦
---¬ ¦ ¦ ¦ ¦ 13 ---¬ ¦ ¦
¦10¦<-- ---¬ ¦ ¦ ---->¦16+->-+- ¦
¦ ¦<---+12+-+ ¦ ¦---¬ --+¬ ---- ¦
¦ ¦<-¬ ---- ¦ ¦ ¦14+->¦15¦ ¦ ¦
---- ¦ ¦ ¦ ¦---- L-T- ---¬ ¦
/\ ¦ ---¬ ¦ ¦ ---->¦17+->-+---
¦ L-+12+-- ¦ ¦ ----
-+-¬ ---- ¦ L - - - - - - - - - --
¦11¦ ¦ ---¬
---- L->¦18¦
L-T-
¦
\/
Сброс в атмосферу
Черт. 9.5. Блок-схема системы отбора и анализа проб воздуха от плоских наземных ИЗА
Вход блока 2 соединен с выходом автоматического измерителя направления ветра 1. Блок 2 имеет два кодовых выхода, передающих код требуемой точки отбора с подветренной и наветренной сторон источника на переключающие устройства 6 и 8 соответственно. Стабилизирующее устройство 13, состоящее из источника опорных импульсов 14 и делителя частоты 15, соединено с управляющими входами клапанов 7 и 9, установленных на выходах устройств 6 и 8. Один из выходов клапанов 7 и 9 связан с коллектором параллельно включенных автоматических преобразователей концентрации 12, а другой - с входом побудителя расхода газа 18. Выходы автоматических преобразователей концентрации 12 можно подключать к входам вычислительного устройства 10, связанного с измерителем скорости ветра 11.
С выхода автоматического измерителя направления ветра 1 поступает электрический сигнал, пропорциональный углу между направлением ветра и направлением на север. Этот сигнал поступает в блок выбора точек отбора 2, где сравнивается с набором установок (заданных напряжений) во многоуровневом компараторе 3. При этом выбирается поддиапазон, верхняя граница (уставка) которого ограничивает сигнал сверху, а нижняя - снизу. После выбора поддиапазона блоки 6 и 8 подключают соответствующие пробоотборники с наветренной и подветренной сторон ИЗА.
Система работает следующим образом.
Сигналы от автоматических преобразователей концентраций 12 поступают в вычислительное устройство 10, где по концентрациям ЗВ с наветренной и подветренной сторон ИЗА по информации, поступающей от автоматического измерителя скорости ветра 11, и по размерам ИЗА, введенным в память, вычисляется массовый выброс от ИЗА по соотношению, аналогичному (9.18).
10. КОНТРОЛЬ ГАЗООЧИСТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
10.1. Основные сведения о типах газоочистного оборудования (ГОО), применяемого в отечественной промышленности
Отечественная промышленность серийно выпускает широкую номенклатуру различных типов газоочистных установок (ГОУ) [1, 4, 21] (черт. 10.1).
-------
¦ ГОУ ¦
L--T---
----------------+-------+------+----------------
\/ \/ \/ \/
----------------- -------------- ---------- ---------------------
¦ Инерционные ¦ ¦ Фильтры ¦ ¦Электро-¦ ¦ Мокрые ¦
¦ пылеуловители ¦ ¦ ¦ ¦фильтры ¦ ¦ пылеуловители ¦
--------+-------- ------+------- -----+---- ----------+----------
Комментарии
Комментирование через социальные сервисы Facebook и Вконтакте:
Федеральное