МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ
И ЗАПОВЕДНОГО ДЕЛА

ДОМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОПАГАНДЫ

Общесоюзный нормативный документ

РУКОВОДСТВО ПО КОНТРОЛЮ
источников ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРЫ

ОНД-90

Часть I

Санкт-Петербург

1992

Разработан отделом контроля атмосферы Всесоюзного научно-исследовательского института охраны природы и заповедного дела Министерства природопользования и охраны окружающей среды СССР

Исполнители канд. физ.-мат. наук В.Б. Миляев (научный руководитель разработки); Б.М. Бевзюк, B.Д. Григорьев (разд. 7, 9); Л.И. Давыдова (разд. 2, 3); Ю.А. Дергунов (разд. 3, 6, 10); канд. техн. наук В.С. Матвеев (разд. 1, 5, 6, 9, 11); Б.К. Нурмеев (разд. 5, 11); А.В. Оглоблин (разд. 3, 6, 7, 11); канд. физ.-мат. наук Н.И. Орлов (раздел 9); М.Ю. Прокофьев (разд. 6, 8); Т.И. Самуйлова (разд. 3, 7, 9, 12); канд. хим. наук Е.Н. Семенюк, Н.Н. Звягина (разд. 6, 7, 12); Е.И. Соловьева (разд. 10); канд. хим. наук С.В. Тимаков (раздел 3, 5, 7); Цибульский В.В. (раздел 6); канд. техн. наук А.Н. Ясенский (раздел 4); канд. техн. наук C.Т. Евдокимова, канд. техн. наук А.И. Алексеев

Утвержден заместителем председателя Госкомприроды СССР В.Г. Соколовским. Постановление № 8 от 30 октября 1990 г.

Срок действия с 1 января 1991 г. по 1 января 1996 г.

ОБЩЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

Дата введения 01.01.91 г.

Настоящее Руководство предназначено для оказания практической помощи территориальным Государственным комитетам по охране природы в организации, техническом оснащении и методическом обеспечении государственного контроля за соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов и проверке эффективности газоочистного оборудования. Руководство создано с целью остановить единые требования к организационным основам, информационному обеспечению, техническому оснащению и методологии контроля источников загрязнения атмосферы.

Руководство является обязательным для всех территориальных Государственных комитетов по охране природы.

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим направлением атмосфероохранной деятельности является государственный контроль источников загрязнения атмосферного воздуха в целях получения объективной информации о выбросах вредных веществ в атмосферу промышленными предприятиями и транспортом и оценки соответствия фактических значений выбросов установленным нормативам.

Решение данной задачи возложено на городские, областные, краевые, региональные и республиканские Государственные комитеты по охране природы, в состав которых входят специализированные подразделения, обеспечивающие государственный контроль за соблюдением предприятиями норм предельно допустимых выбросов и выполнением мероприятий по снижению уровня выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Руководство состоит из 12 разделов.

В разделе 1 дана характеристика основных задач, решаемых в рамках государственного контроля за охраной атмосферного воздуха.

В разделе 2 приведены перечни и дана краткая характеристика основных документов, регламентирующих атмосфероохранную деятельность.

В разделе 3 приведены характеристики технологических процессов и данные по составу выбросов для ряда отраслей промышленности, вносящих наибольший вклад в общий баланс валовых выбросов в СССР.

В разделе 4 рассмотрены основные положения государственного учета источников загрязнения атмосферы, номенклатура и принципы заполнения отчетных документов, а также принципы формирования банков данных по выбросам загрязняющих веществ.

В разделе 5 рассмотрены основные задачи, решаемые в рамках государственного, ведомственного и производственного контроля источников загрязнения атмосферы и даны рекомендации по определению пространственно-временных параметров контроля, к выбору методов контроля.

В разделе 6 рассмотрены принципы действия, технические характеристики и устройство основных средств инструментального и инструментально-лабораторного контроля концентраций загрязняющих веществ и термодинамических характеристик газовых потоков в источниках загрязнения атмосферы промышленных предприятий и автотранспорта.

В разделе 7 приведены методические основы контроля концентраций загрязняющих веществ с применением инструментальных и инструментально-лабораторных методов в выбросах промышленных предприятий и автотранспорта.

В разделе 8 приведены методики контроля скорости, давления, температуры и влажности газовых потоков.

В разделе 9 рассмотрена методология определения массовых выбросов по результатам измерений концентраций загрязняющих веществ и параметров газовых потоков, приведены основные положения, связанные с расчетными методами определения массовых выбросов, и даны методические основы контроля неорганизованных источников загрязнения атмосферы.

В разделе 10 приведены основные сведения о типах газоочистного оборудования, рассмотрены методические основы контроля газоочистного оборудования с применением газоаналитических средств и даны рекомендации по применению различных методов снижения выбросов.

В разделе 11 даны рекомендации по оценке соблюдения нормативов выбросов при контроле промышленных предприятий и автотранспорта, а также приведены основные критерии принятия решений по результатам контроля.

В разделе 12 определен порядок расчета трудовых затрат для обеспечения контроля источников загрязнения атмосферы с использованием инструментальных и инструментально-лабораторных методов.

Приложения содержат перечни нормативных документов, технических средств, методических и справочных материалов, используемых при контроле источников загрязнения атмосферы.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха осуществляется Советом народных депутатов, их исполнительными и распорядительными органами и специально уполномоченными государственными органами:

- территориальными Комитетами по охране природы Госкомприроды СССР - в части соблюдения норм и правил по охране атмосферного воздуха, регулирования использования воздушного бассейна, оснащенности предприятий оборудованием для очистки и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

- санитарно-эпидемиологической службой Минздрава СССР - в части соблюдения санитарно-гигиенических правил и норм по охране атмосферного воздуха;

- Государственной автомобильной инспекцией СССР - в части соблюдения нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, установленных для автотранспортных средств.

Координация работ по государственному контролю за охраной атмосферного воздуха осуществляется Госкомприродой СССР.

1.2. Государственные комитеты по охране природы осуществляют Государственный контроль:

- за выполнением планов и заданий по охране атмосферного воздуха;

- за соблюдением предприятиями, учреждениями и организациями, должностными лицами и гражданами приказов и инструкций, а также других правил, установленных законодательством по охране атмосферного воздуха;

- за соблюдением требований по охране атмосферного воздуха от загрязнения при размещении, проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию новых и реконструированных предприятий;

- за соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (ПДВ);

- за выполнением плановых заданий по строительству и вводу и эксплуатацию сооружений, оборудования и аппаратуры для очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

1.3. Настоящее Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы посвящено организации, техническим средствам и методологии государственного контроля за соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

1.4. Предельно допустимый выброс в граммах в секунду (тоннах в год) является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы, исходя из условия, что выбросы загрязняющих веществ от него и всей совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом их рассеивания и превращения в атмосфере, а также перспектив развития предприятий не создадут приземных концентраций, превышающих установленные нормативы качества атмосферного воздуха (предельно допустимых концентраций).

1.5. Нормативы ПДВ, установленные для предприятий, пересматриваются в случае изменения мощности источников, технологии производства или режима работы предприятия не реже одного раза в пять лет.

1.6. Выброс загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками загрязнения допускается в каждом случае на основании разрешения, выдаваемого специально уполномоченными государственными органами (городскими, областными, краевыми, региональными и республиканскими комитетами по охране природы).

1.7. Предприятия, получившие разрешение на выброс, должны обеспечить соблюдение нормативов и организовать производственный контроль источников загрязнения атмосферы (ИЗА).

1.8. Соответствие величин фактических выбросов источника загрязнения атмосферы нормативным значениям надо проверять инструментальными или инструментально-лабораторными методами во всех случаях, когда для этого имеются технические возможности.

2. ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ И НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

2.1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

В настоящем разделе приведен перечень законодательных документов по контролю за охраной атмосферного воздуха от загрязнения, которые необходимо знать специалистам, осуществляющим контроль в части соблюдения правил и норм по охране атмосферного воздуха и регулирования использования воздушного бассейна городов и промышленных центров [6, 27].

2.1.1. Конституция (Основной Закон) СССР.

Ст. 18. В интересах настоящего и будущих поколений в СССР принимаются необходимые меры для охраны и научно обоснованного, рационального использования Земли и ее недр, водных ресурсов, растительного и животного мира для сохранения в чистоте воздуха и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и окружающей человека среды.

Ст. 67. Граждане СССР обязаны беречь природу, охранять ее богатства.

Ст. 147. В пределах своих полномочий местные Советы народных депутатов обеспечивают комплексное экологическое и социальное развитие их территории, осуществляют контроль за соблюдением законодательства расположенными на этой территории предприятиями, учреждениями и организациями вышестоящего подчинения, координируют и контролируют их деятельность в области землепользования, охраны природы, строительства, использования трудовых ресурсов, производства товаров народного потребления, соцкультбытового и иного обслуживания населения.

2.1.2. Закон СССР «Об охране атмосферного воздуха». Ведомости Верховного Совета СССР, 1980, № 27 (2049), с. 528 - 529.

2.1.3. Указ Президиума Верховного Совета СССР от 19.08.82 г. «Об административной ответственности за нарушение законодательства об охране атмосферного воздуха». Ведомости Верховного Совета СССР, 1982, № 94 (2160), с. 635.

2.1.4. Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР от 01.12.78 г. «О дополнительных мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов». Собрание постановлений правительства СССР, 1979, № 1, с. 6.

2.1.5. Постановление Совета Министров СССР № 1203 от 06.12.84 г. «О дополнительных мерах по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха городов, других населенных пунктов и промышленных центров». Сборник постановлений правительства СССР, 1985, № 23, с. 115.

2.1.6. Постановление Совмина СССР от 16.12.81 г. «О нормативах ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу и вредных физических воздействий на нее». Сборник постановлений правительства СССР, 1982, № 4, с. 18.

2.1.7. Постановление Совмина СССР от 12.08.82 г. «Об утверждении положения о государственном учете вредных воздействий на атмосферный воздух». Сборник постановлений правительства СССР, 1982, № 22, с. 115.

2.1.8. Уголовный кодекс РСФСР. Статья 223 «Загрязнение водоемов и воздуха».

2.1.9. Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР № 32 от 07.01.88 г. «О коренной перестройке дела охраны природы в стране». Собрание постановлений правительства СССР, 1988, № 6, с. 36.

2.2. НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

В настоящем разделе приведен перечень государственных и отраслевых стандартов в области контроля источников загрязнения атмосферного воздуха [34].

2.2.1. ГОСТ 17.2.1.01-76. Охрана природы. Атмосфера (СТ СЭВ 1366-78). Классификация выбросов по составу.

2.2.2. ГОСТ 17.2.1.02-76. Охрана природы. Атмосфера (СТ СЭВ 1365-78). Выбросы двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных машин. Термины и определения.

2.2.3. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Метеорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы. Основные термины и определения.

2.2.4. ГОСТ 17.2.2.03-77. Охрана природы. Атмосфера. Содержание окиси углерода в отработанных газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Нормы и методы определения.

2.2.5. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями.

2.2.6. ГОСТ 21393-75. Автомобили с дизелями. Дымность отработанных газов. Нормы и методы измерений.

2.2.7. ГОСТ 8.010-72. Государственная система обеспечения единства измерений. Общие требования к стандартизации и аттестации методик выполнения измерений.

2.2.8. ГОСТ 8.316-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация и утверждение государственных стандартных образцов.

2.2.9. ГОСТ 8.504-84. Требования к построению, содержанию и изложению документов, регламентирующих методики выполнения измерений содержаний компонентов проб веществ и материалов.

2.2.10. ГОСТ 8.505-84. Метрологическая аттестация методик выполнения измерений содержаний компонентов проб веществ и материалов.

2.2.11. РД 52.04.59-85. Охрана природы. Атмосфера. Требования к точности контроля промышленных выбросов. Методические указания.

2.2.12. Предельно допустимые концентрации и ориентировочные безопасные уровни воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

В соответствии с Законом СССР «Об охране атмосферного воздуха» установлены нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Нормативы ПДК утверждены Минздравом СССР и являются едиными для всей страны. В настоящее время используют максимально разовые (ПДК_р) и среднесуточные (ПДК_сс) предельно допустимые концентрации для населенных мест и предельно допустимые концентрации для рабочей зоны (ПДК_рз). Вещества, для которых не определены ПДК у населенных мест, устанавливаются ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ). Списки ПДК и ОБУВ регулярно дополняет и изменяет Минздрав СССР.

Список ПДК за № 3086-84 утвержден 27.08.84 г. и содержит сведения о максимальных разовых и среднесуточных ПДК для 298 веществ. В дополнение № 1 № 3865-85 к списку 3086-84, утвержденному 08.05.85 г., внесены 28 веществ, в дополнение № 2 №4256-87 внесены 22 вещества. Новый список ОБУВ № 4414-84 утвержден 28.07.87 г. и содержит сведения о 537 веществах.

2.2.13. Перечень отраслевых документов, используемых при контроле ИЗА, приведен в прил. 1.

2.3. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Основные термины и определения, используемые в настоящем Руководстве, приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Основные термины и определения контроля ИЗА

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПОВЫХ ИЗА

3.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВЫХ ИСТОЧНИКОВ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

Предприятия теплоэнергетики делятся по своему назначению на три основные группы:

- тепловые станции, предназначенные для выработки электрической энергии (ТЭС или ГРЭС);

- теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), предназначенные для получения тепловой и электрической энергии;

- промышленные и бытовые котельные для выработки тепловой энергии.

ТЭС (ГРЭС), как правило, оснащены мощными котлоагрегатами с производительностью пара 100 - 1000 т/ч. ТЭЦ характеризуются наличием большого числа котлов средней мощности с производительностью пара 50 - 500 т/ч. На промышленных бытовых котельных устанавливаются паровые котлы с производительностью пара до 50 т/ч и водогрейные котлы мощностью до 60 Дж/ч (200 ккал/ч).

На предприятиях теплоэнергетики дымовые газы отводятся в атмосферу через сравнительно небольшое число дымовых труб. На ТЭЦ и ТЭС их число не превышает 10, а на промышленных и бытовых котельных - от 2 до 4 шт.

Высота труб на ТЭС и ГРЭС 180 - 400 м. На ТЭЦ, как правило, высота труб не более 180 м. Высота дымовых труб котельных 40 - 120 м в зависимости от суммарной производительности котлов.

Построенные к настоящему времени дымовые трубы на ТЭЦ и ТЭС не оснащены местами отбора проб для анализа, однако практически все газоходы, отводящие дымовые газы непосредственно от котлоагрегатов, оборудованы замерными сечениями. Фактическое значение выброса загрязняющих веществ (ЗВ) из дымовых труб определяется в этом случае суммированием выбросов, измеренных для каждого котлоагрегата. Контроль выбросов в газоходах позволяет определить влияние технологических параметров процесса горения на выделение загрязняющих веществ, выявить методы и пути снижения выбросов, определить причины превышения нормативных значений.

Отвод дымовых газов на котельных отличается от отвода на ТЭЦ и ГРЭС. Газоходы отдельных котлов объединяются в общий газоход до входа в дымовую трубу. В объединенном газоходе имеется ряд технологических отверстий, которые можно использовать для отбора проб.

Таким образом, массовые выбросы ИЗА на ТЭС и ТЭЦ целесообразно определять суммированием измеренных количеств вредных веществ, отходящих от отдельных работающих котлоагрегатов, а ИЗА котельных бытового и промышленного назначений контролировать непосредственно.

В табл. 3.1 приведены ориентировочные концентрации SO₂, NO и СО в массовых выбросах основных типов котлоагрегатов малой производительности.

Таблица 3.1

Ориентировочные концентрации в массовых выбросах для основных типов котлоагрегатов малой производительности

В табл. 3.2 приведены ориентировочные концентрации SO₂ и NO в отходящих газах 20 типов средней и высокой производительности котлоагрегатов, работающих с различными нагрузками на твердом, жидком и газообразном топливе.

Для энергетических котлов выделение газообразных вредных веществ зависит от загрузки котла, а также от вида используемого топлива.

На черт. 3.1 приведены эмпирические зависимости концентрации от нагрузки котлоагрегата. В диапазоне нагрузок пара от 200 до 600 т/ч концентрация NO в отходящих газах котлоагрегатов, работающих на угле, в 1,5 раза превышает концентрацию NO для котлов, работающих на мазуте или газе, использование природного газа приводит к уменьшению концентрации NO по сравнению с использованием мазута. Однако такой вывод относится лишь к довольно узкому диапазону нагрузок 150 - 400 т/ч.

Таблица 3.2

Ориентировочные концентрации SO₂ (числитель) и NO (знаменатель) в выбросах для котлоагрегатов средней и высокой производительности

Черт. 3.1. Зависимость концентрации NO_х от паропроизводительности котлоагрегатов для газа (1), мазута (2) и угля (3)

Экспериментальные зависимости концентраций NO_х и СО от паропроизводительности котлоагрегата и избытка воздуха приведены на черт. 3.2 и 3.3.

Черт. 3.2. Зависимость концентрации NO_х в отходящих газах котлоагрегата ТГМП-114, работающего на мазуте, от паропроизводительности

Черт. 3.3. Зависимость концентраций NO_х и СО от избытка воздуха a

3.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВЫХ ИЗА В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

3.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВЫХ ИЗА В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Традиционная технология металлургического производства включает в себя коксохимическое, агломерационное, доменное, шлакоперерабатывающее и сталеплавильное производства.

Коксохимическое производство предназначено для получения кокса путем разложения угля без доступа воздуха.

В табл. 3.3 приведены ориентировочные значения выбросов основных компонентов от источников коксохимического производства [9].

В технологии подготовки железнорудного сырья существует два варианта производства: агломерационное и производство окатышей.

При агломерации мелкие частицы оксида железа стекают в более крупные куски для удобства подачи в доменную печь. Обожженный доломит и известняк смешивают с коксовой смесью и оксидами железа, а затем подают на горизонтальный конвейер агломерационной установки. Смесь проходит под тягой, которая протягивает воздух через слои материала. Здесь же поддерживается горение. К моменту выгрузки, когда агломерационный слой достигает конца конвейера, фронт пламени проходит сквозь весь слой материала.

Ориентировочные значения массовых выбросов от ИЗА агломерационной фабрики и производства окатышей приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.3

Ориентировочные значения выбросов ЗВ от ИЗА коксохимического производства, г/с

Таблица 3.4

Ориентировочные значения массовых выбросов от ИЗА агломерационной фабрики (числитель) и производства окатышей (знаменатель), г/с

Таблица 3.5

Ориентировочные значения выбросов доменного производства, г/с

При производстве чугуна в доменных печах ЗВ поступают в атмосферу как от неорганизованных (бункерная эстакада, межкамерное пространство, литейный двор), так и организованных (дымовые трубы воздухоподогревателей) ИЗА. В табл. 3.5 приведены ориентировочные значения выбросов от основных ИЗА доменного производства.

Сталеплавильное производство характеризуется уменьшением производства мартеновской и увеличением производства конвертерной и электротехнической сталей.

Мартеновские газы от печей, работающих без продувки ванны кислородом, как правило, не очищают. В этих газах периодически из-за неровностей хода плавки может появляться СО. Присутствует большое количество NO_х. Ориентировочные значения выбросов мартеновского производства и конвертера объемом 180 т приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Ориентировочные значения выбросов мартеновского и конвертерного производств, г/с

Примечание. Числитель - конвертер с дожиганием СО в печи; знаменатель - без дожигания СО, но со 100 %-м дожиганием СО на свече.

Переход на конвертерное производство является благоприятным, так как выбросы NO_х наблюдаются лишь в процессе подтопки и в небольшом количестве при сжигании газа на свече.

3.2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ИЗА ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
(производство меди и алюминия)

Отрасль цветной металлургии включает в себя производство алюминия, свинца, цинка, меди, никеля, олова, сурьмы, ртути и т.д. Основными и самыми объемными производствами цветной металлургии являются медная и алюминиевая промышленности.

Алюминий производят методом рафинирования боксита до оксида алюминия (глинозема) с восстановлением оксида алюминия в электролизерах для отделения кислорода от металлического алюминия [16].

Основными источниками выделения ЗВ на алюминиевых заводах, использующих электролизеры с предварительно спеченными анодами, являются печи для спекания углерода и электролизные ванны [7]. Отходящие газы от печей для спекания электродов могут содержать до 1000 мг/м³ сконденсированных углеводородов и до 100 мг/м³ соединений фтора.

При получении алюминия электролизным путем газы, выделяющиеся из ванн, содержат газообразные примеси - HF, СО, сернистый газ, смолистые вещества, концентрация которых зависит от типа электролизера, вида анодов, способа загрузки глинозема, режима работы электролизных ванн, состава электролита т.д. Содержание ЗВ в газах, отходящих от электролизеров, приведено в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Концентрации ЗВ в газах, отходящих от электролизеров, мг/м³

В производстве алюминия газы очищаются с помощью сухих скрубберов. Большинство систем сухих скрубберов при удалении, например, фтористых соединений имеют эффективность очистки более 99 %. Входящие газы, содержащие 100 мг/м³ фторидов, имеют после очистки концентрацию менее 1 мг/м³. Запыленность воздуха 100 - 200 мг/м³ уменьшается до такого же значения. Выбросы из сухих скрубберов, как правило, менее 10 % общего выброса завода.

При электролизе криолитглиноземного расплава в основном образуются окись алюминия, продукты перегонки смолы, соединения фтора, угольная пыль, окислы серы, сернистый водород, сероуглерод, четырехфтористый кремний и водяной пар.

На медеплавильных заводах выплавляют медь из первичного сырья (руды, концентраты) и вторичного сырья (латунный, бронзовый лом и т.д.) [17].

При выплавке меди из первичного сырья используют обжиговые печи (многоподовые и кипящего слоя), шахтные печи, электропечи, печи взвешенной (факельной) плавки на подогретом воздушном дутье и техническом кислороде, отражательные печи, конвертеры. При выплавке меди из вторичного сырья используют шахтные печи и конвертеры.

Характеристики основных видов технологических газов медеплавильных заводов приведены в табл. 3.8.

3.3. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВЫХ ИЗА ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

3.3.1. ИЗА СУЛЬФАТНО-ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Общая схема производства сульфатной целлюлозы из древесины показана на черт. 3.4.

Таблица 3.8

Характеристика основных видов технологических газов медеплавильных заводов

Основными ИЗА сульфат-целлюлозного производства являются нарочно-промывной, содорегенерационный, известерегенерационный, отбельный цехи, окислительная установка и цех приготовления отбельных растворов [14, 23].

Газовые выбросы сернистых соединений поступают в атмосферу со сдувочными газами. Ориентировочные выбросы основных источников выделения сульфатно-целлюлозного производства приведены в табл. 3.9 и 3.10.

Черт. 3.4. Общая схема производства сульфатной целлюлозы

3.3.2. ИЗА СУЛЬФИТНО-ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Основными выбросами сульфитно-целлюлозного производства являются сернистые соединения, хлор и его соединения. Основными ИЗА сульфитно-целлюлозного производства являются варочные, кислотные и отбельные цеха.

Варочный цех. В газах, образующихся при выдувке сваренной целлюлозы, содержится большое количество SO₂. Количество и концентрация SO₂ в парогазовой смеси, образующейся при выдувке, зависят от объема котла, выхода целлюлозы, конечного давления перед выдувкой и концентрации SO₂ в растворе.

Таблица 3.9

Ориентировочные выбросы варочного и выпарного цехов сульфатно-целлюлозного производства, г/т целлюлозы

Таблица 3.10

Ориентировочные выбросы ЗВ содорегенерационного котлоагрегата, растворителя плава и известерегенерационной печи (числитель - выброс, г/т целлюлозы; знаменатель - концентрация ЗВ, г/м³)

Кислотный цех. Объем выбросов кислотного цеха зависит от его производительности, которая в свою очередь определяется производительностью варочного цеха. Концентрация SO₂ может колебаться от 0,05 - 0,1 до 0,5 % объема (при нарушении режима) Выбросы кислотного цеха могут содержать аэрозоль H₂SO₄, так как при избытке кислорода SO₂ может окисляться до SO₃, который, растворяясь в парах воды, образует аэрозоль H₂SO₄.

Цех приготовления белильных растворов и отбельный цех. Основными ЗВ являются хлор, двуокись хлора, хлористый водород, SO₂ и аэрозоль щелочи.

3.4. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ИЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИИ

При производстве минеральных удобрений в атмосферу выбрасываются в основном NO_х, NH₃, CO, SO₂, соединения фтора и пыль [13], максимальные концентрации которых колеблются в широких пределах в зависимости от типа производства. Например, концентрация NO_х изменяется от 10 до 50 ppm в производстве капролактама и слабой НNО₃ соответственно, концентрация NH₃ от 5 до 100 ppm в производстве карбамида и аммиачной селитры соответственно. Наибольшие значения имеют концентрации СО, изменяющиеся от 1000 до 21000 ppm в производстве аммиака и капролактама соответственно. Данные по максимальным значениям концентрации NH₃ и соединений фтора (в пересчете на фтор) в выбросах для различных типов производств минеральных удобрений приведены в табл. 3.11.

Таблица 3.11

Максимальные концентрации NH₃ (числитель) и соединений F (знаменатель), %

3.5. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВЫХ ИЗА В АВТОТРАНСПОРТЕ

3.5.1. СОСТАВ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА БЕНЗИНЕ

Состав отходящих газов автотранспорта зависит от ряда факторов: типа двигателя, режима работы и нагрузки, технического состояния и качества топлива.

Выбросы ЗВ от двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа, работающих на бензине, содержат С_хН_х, СО и NO_х.

Основной причиной неполного сгорания углеводородов у хорошо отрегулированного двигателя карбюраторного типа является охлаждение топливной смеси стенками камеры сгорания. При этом в атмосферу поступают более 400 видов углеводородных соединений.

Поверхностный эффект переохлаждения на стенках камеры сгорания приводит к появлению продукта неполного сгорания топлива - СО. Оксид углерода в камере сгорания образуется в обогащенной смеси из-за недостатка кислорода, а в сильно обедненной - из-за неполного распространения пламени.

Окислы азота образуются в камере сгорания при газофазных реакциях, и их количество зависит от температуры, времени и соотношения топливо-воздух. Обедненные топливно-воздушные смеси дают наивысшие концентрации NO_х, поскольку в них имеется некоторое количество избыточного кислорода при относительно высоких значениях температуры горения.

На черт. 3.5 приведена зависимость содержания СО, NО_х, С_хН_х в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа от состава горючей смеси. Из приведенных зависимостей видно, что оптимальным режимом работы двигателя следует считать такой, когда коэффициент избытка воздуха a → 1,2.

Черт. 3.5. Характеристики выбросов карбюраторного двигателя

При использовании этилированных сортов бензина в атмосферу попадают соединения свинца (тетраэтилсвинец и др.), являющиеся сильнодействующими токсичными веществами, обладающими кумулятивным действием.

3.5.2. СОСТАВ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Дизельные двигатели, как и карбюраторные, выбрасывают в атмосферу углеводороды, СО и NO_х, однако к этим веществам добавляется сажевый аэрозоль. Так как дизельные двигатели работают при больших коэффициентах избытка воздуха (a = 1,4 ... 1,7), содержание СО и углеводородов в отходящих газах дизельных двигателей существенно меньше, чем карбюраторных.

Основной причиной образования углеводородов в дизельных двигателях является неравномерное смешивание топлива и воздуха во время впрыска и сгорания. Из-за низкой летучести дизельного топлива испарение углеводородов из топливной системы мало.

Оксид углерода формируется в обогащенных частях объема топливной смеси. С увеличением количества впрыскиваемого топлива увеличиваются концентрации СО и С_хН_х в отходящих газах дизельных двигателей.

Окислы азота в дизельных двигателях образуются в продуктах реакции после воспламенения смеси. Основным фактором, влияющим на образование NO_х, является температура внутри двигателя.

Сажевый аэрозоль состоит из частиц углерода и тяжелых (жидких) углеводородов. При больших нагрузках на двигатель сажевый аэрозоль в основном составляют частицы углерода, при малых - увеличивается количество тяжелых углеводородов. Токсичность выбросов дизельных двигателей обусловлена адсорбированными на поверхности частиц углерода полициклическими ароматическими углеводородами, из которых многие канцерогенны.

Работа дизельных двигателей сопровождается также выбросом SО₂, что обусловлено довольно высоким содержанием серы в топливе. Сера, содержащаяся в дизельном топливе, окисляется до SО₂ и сульфатов в процессе сгорания с дальнейшим образованием H₂SO₄ и солей металлов. Сульфаты занимают 5 - 10 % суммы твердых частиц в отработанных газах дизельных двигателей. Примерный состав отработанных газов карбюраторных и дизельных двигателей приведен в табл. 3.12.

Таблица 3.12

Ориентировочный состав отходящих газов карбюраторных (числитель) и дизельных (знаменатель) двигателей, об. %

Азот......................................................... 74,0 - 77,0/76,0 - 78,0

Кислород................................................ 0,3 - 8,0/2,0 - 18,0

Пары воды.............................................. 3,0 - 5,5/0,5 - 4,0

Диоксид углерода.................................. 5,0 - 12,0/1,0 - 10,0

Оксид углерода...................................... 0,5 - 12,0/0,01 - 0,5

Оксид азота............................................ 0,0 - 0,8/0,002 - 0,5

Углеводороды не канцерогенные........ 0,2 - 3,0/0,009 - 0,5

Альдегиды.............................................. До 0,2/0,001 - 0,009

Бенз(а)пирен.......................................... 10 - 20 мкг/м³/До 10 мкг/м³

Сажевый аэрозоль................................. До 0,4 г/м³/0,01 - 1,1 г/м³

4. СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АТМОСФЕРООХРАННЫХ РАБОТ

4.1. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗВ В АТМОСФЕРУ

4.1.1. Комплекс атмосфероохранных мероприятий содержит следующие направления [27]:

а) разработку нормативов предельно допустимых выбросов ЗВ в атмосферу;

б) разработку перспективных и годовых планов мероприятий, направленных на снижение выбросов ЗВ в атмосферу;

в) осуществление государственного контроля за соблюдением промышленными предприятиями установленных норм выбросов и законодательства в области охраны окружающей среды;

г) составление территориальных комплексных схем охраны природы;

д) регулирование выбросов ЗВ в атмосферу при неблагоприятных метеорологических условиях;

е) размещение и проектирование объектов, влияющих на состояние атмосферного воздуха;

ж) размещение и развитие городов и других населенных пунктов;

з) прогнозирование изменений качества атмосферного воздуха.

Проведение указанных работ требует большого объема сведений о состоянии природной среды, в том числе о выбросах ЗВ в атмосферу промышленными объектами и транспортом, о затратах на природоохранные работы и эффективности проводимых мероприятий и т.д. Эти сведения предоставляет система государственного учета вредных воздействий на атмосферный воздух, задачей которой является определение объектов, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух, видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, а также видов и размеров вредных физических воздействий на нее.

Государственный учет осуществляют Министерство природопользования и охраны окружающей среды СССР (в дальнейшем - Министерство природопользования СССР), Минздрав СССР и Госкомстат СССР в соответствии с «Положением о государственном учете вредных воздействий на атмосферный воздух», утвержденным постановлением Совмина СССР от 12.08.82 г. (Собрание постановлений правительства СССР, 1982, № 22, статья 115)

4.1.2. Территориальные подразделения Министерства природопользования СССР осуществляют:

а) регистрацию предприятий, учреждений и организаций, объекты которых оказывают вредное воздействие на атмосферный воздух;

б) контроль за правильностью ведения на предприятиях, в учреждениях и организациях первичного учета вредных воздействий на атмосферный воздух, за наличием и состоянием оборудования и аппаратуры для учета указанных воздействий и за соблюдением установленных сроков государственной аттестации этого оборудования и аппаратуры;

в) учет на основе данных государственной статистической отчетности объектов, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух, видов и количества выбрасываемых в атмосферу ЗВ, а также видов и размеров вредных физических воздействий на нее;

г) аналитическую обработку совместно с Госкомстатом СССР данных государственной статистической отчетности о вредных воздействиях на атмосферный воздух.

4.1.3. Министерства, государственные комитеты и ведомства осуществляют:

а) организацию на подведомственных предприятиях, в учреждениях и организациях ведения первичного учета вредных воздействий на атмосферный воздух и контроль за его достоверностью;

б) создание на подведомственных предприятиях, в учреждениях и организациях лабораторий и оснащение их необходимым оборудованием и аппаратурой для контроля за вредными воздействиями на атмосферный воздух;

в) разработку по согласованию с Госкомстатом СССР, Министерством природопользования СССР и Минздравом СССР и утверждение отраслевых дополнений к инструкциям по заполнению форм государственной статистической отчетности о вредных воздействиях на атмосферный воздух и отраслевых форм и инструкций по ведению первичного учета таких воздействий.

4.1.4. Государственные, кооперативные и другие общественные предприятия, учреждения и организации, объекты которых оказывают вредное воздействие на атмосферный воздух, осуществляют:

а) первичный учет видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, и видов и размеров вредных физических воздействий на нее в порядке и в сроки, утверждаемые Госкомстатом СССР по согласованию с Министерством природопользования СССР;

б) инструментальное определение видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, и видов и размеров вредных физических воздействий на нее. При отсутствии утвержденных методов для инструментального определения можно использовать расчетные методы;

в) отчетность о вредных воздействиях на атмосферу в соответствии с инструкциями, утвержденными Госкомстатом СССР.

Первичным источником информации о выбросах ЗВ в атмосферу является промышленное предприятие, а первичным документом - ежегодная статистическая отчетность по форме № 2-тп (воздух). На основании этого документа обобщаются данные об объемах выбросов для города, области, республики и страны в целом и для отдельных отраслей промышленности. Эти обобщения проводят территориальные подразделения Госкомстата и Министерства природопользования СССР.

Информационными документами, содержащими обобщенные данные о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу, являются статистические отчеты территориальных подразделений Госкомстата СССР и ежегодные обзоры состояния выбросов ЗВ в атмосферу, выпускаемые территориальными подразделениями Министерства природопользования СССР.

4.2. СИСТЕМА ДОКУМЕНТАЛЬНОГО УЧЕТА ВЫБРОСОВ НА ПРОМЫШЛЕННОМ ПРЕДПРИЯТИИ

Первичный учет выбросов ЗВ в атмосферу включает в себя определение ИЗА, номенклатуры и объемов выбросов ЗВ на предприятии.

При отсутствии данных о выбросах на предприятии проводят инвентаризацию по инструкции [12].

В дальнейшем при проведении работ по разработке нормативов ПДВ и их пересмотру (периодичность этих работ по ГОСТ 17.2.3.02-78 не реже 1 раза в 5 лет) уточняются характеристики этих источников.

Результаты первичного учета выбросов ЗВ на предприятиях фиксируют в журналах ПОД-1, ПОД-2 и ПОД-3, типовые формы которых утверждены приказом ЦСУ № 329 от 09.06.81 г.

Журнал по форме ПОД-1 является первичным документом учета стационарных ИЗА и их характеристик по каждому цеху (участку) предприятия. Записи в журнале ведут на основании и по мере проведения замеров параметров ИЗА и данных обработки результатов лабораторного анализа отобранных проб. При этом надо учитывать все ЗВ, выбрасываемые как неорганизованными, так и организованными ИЗА.

По источникам, оборудованным газопылеулавливающими установками, приводят данные измерений, проведенных на входе и выходе очистных установок. При необходимости приводят данные замеров характеристик по каждому источнику выделения, входящему в группу источников, а для газопылеулавливающих установок - данные замеров после каждой ступени очистки.

Журнал по форме ПОД-2 применяют для учета выполнения мероприятий, разработанных для обеспечения выполнения заданий государственного плана и других мероприятий по сокращению количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу. Здесь же отражают объем затрат на мероприятия по охране атмосферного воздуха.

Журнал по форме ПОД-3 используют для учета работы газоочистных и пылеулавливающих установок.

Журналы ПОД-1, ПОД-2, ПОД-3 используют, составляя годовой отчет предприятия по форме № 2-тп (воздух).

Форма ежегодной статистической отчетности № 2-тп (воздух) является официальным документом, на основании которого организациями Министерства природопользования СССР производится государственный учет выбросов ЗВ в атмосферу, а также разрабатываются статистические отчеты организациями Госкомстата СССР. Полнота и достоверность данных, приведенных в форме № 2-тп (воздух), значительно зависят от добросовестности и компетентности природоохранной службы предприятия, осуществляющей первичный учет выбросов ЗВ в атмосферу.

Форма № 2-тп (воздух) содержит 4 раздела. Данные о количественном и качественном составе выбросов ЗВ от предприятия в целом содержатся в разделах 1 и 2.

В разделе 3 содержатся сведения о числе ИЗА на предприятии, в том числе с установленными нормативами ПДВ и ВСВ.

В разделе 4 содержатся сведения о выполнении мероприятий по уменьшению выбросов ЗВ в атмосферу, затратах на них и достигаемом при этом результате.

Документом, в котором приведены сведения о степени влияния предприятия на окружающую территорию, является «Проект нормативов предельно допустимых выбросов для предприятия». Этот документ содержит:

а) общие сведения о предприятии;

б) характеристику предприятия как ИЗА, краткую характеристику технологии производства и технологического оборудования (описание выпускаемой продукции, основного исходного сырья, расход основного и резервного топлива), краткую характеристику существующих установок очистки газа и сведения об их техническом состоянии и эффективности работы;

в) перспективу развития предприятия;

г) количественную характеристику выбрасываемых в атмосферу ЗВ, характеристику аварийных и залповых выбросов;

д) результаты расчетов нормативов ПДВ;

е) план мероприятий по снижению выбросов ЗВ в атмосферу в целях достижения нормативов ПДВ;

ж) план мероприятий по сокращению выбросов ЗВ в атмосферу при неблагоприятных метеорологических условиях;

з) организацию контроля за соблюдением нормативов ПДВ на предприятии.

С 1990 г. Министерством природопользования СССР введен ГОСТ 17.0.0.04-90 «Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения». Этот информационный документ содержит:

1) разделы, в которых показана вся цепь производства от сырья до конечной продукции. В качестве характеристик рационального природопользования и ресурсосбережения использованы удельные показатели потребления сырья, топливных и энергетических ресурсов на единицу выпускаемой продукции;

2) разделы, в которых приведены сведения о номенклатуре и объемах выбрасываемых ЗВ, о характеристиках стационарных источников выделения и загрязнения атмосферы, о выбросах ЗВ автотранспортом предприятия.

4.3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Первичные данные о выбросах ЗВ в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, представляемые в виде ежегодных статистических отчетов, анализируют и обобщают в городских (областных) организациях Госкомприроды и Госкомстата СССР. В ежегодных обзорах приводятся более полные характеристики атмосфероохранной деятельности предприятий и оценка объемов выбросов вредных веществ в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, включая выбросы специфических веществ.

В обзорах содержится также анализ причин, определяющих высокие уровни загрязненности атмосферы на рассматриваемых территориях. Обзоры разрабатываются областными и республиканскими комитетами охраны природы.

По результатам обзоров головная научно-методическая организация Госкомприроды СССР по охране атмосферного воздуха разрабатывает «Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и промышленных центров страны», который рассылается заинтересованным предприятиям. Этот документ имеется в каждом областном (республиканском) комитете охраны природы. В нем приводятся сведения о состоянии загрязнения атмосферы и выбросах ЗВ во всех основных промышленных центрах страны и тенденции их изменения и сведения о выполнении мероприятий по охране воздушного бассейна и их эффективности.

Перечисленные документы являются основными официальными источниками информации о загрязненности атмосферы и объемах выбросов ЗВ в городах и на отдельных территориях.

5. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ИЗА

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ЗАДАЧИ И ВИДЫ КОНТРОЛЯ

Система контроля ИЗА представляет собой совокупность организационных, технических и методических мероприятий, направленных на выполнение требований законодательства в области охраны атмосферного воздуха, в том числе на обеспечение действенного контроля за соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов [31].

Система контроля ИЗА функционирует на трех уровнях: государственном, отраслевом (ведомственном) и производственном.

Государственный контроль ИЗА обеспечивают органы республиканских, региональных, областных и городских комитетов по охране природы.

В министерстве (отрасли) контроль за охраной атмосферного воздуха осуществляет головная отраслевая организация, на которую возложены задачи охраны природы.

Производственный контроль за охраной природы осуществляют специализированные подразделения предприятий или централизованных внутриведомственных служб на основе нормативно-технической документации, разработанной предприятием, утвержденной министерствами и ведомствами и согласованной с Госкомприродой СССР.

Основными задачами государственного контроля ИЗА являются:

- получение достоверных данных о значениях массовых выбросов ЗВ в атмосферу;

- контроль достоверности данных, полученных службой контроля ИЗА предприятия;

- сравнение данных, полученных при контроле ИЗА, с нормативными значениями и принятие решения о соответствии значений выбросов из ИЗА нормативным значениям;

- анализ причин превышения нормативных значений выбросов;

- принятие решения о необходимых мерах по устранению превышений нормативных значений выбросов.

Виды контроля ИЗА классифицируются по следующим признакам:

- по способу определения контролируемого параметра: инструментальный, инструментально-лабораторный, индикаторный и расчетный;

- по месту контроля: источник выделения, источник загрязнения;

- по объему проведения контроля: полный и выборочный (по номенклатуре источников или контролируемых параметров);

- по частоте измерений: эпизодический и систематический;

- по форме проведения: плановый и экстренный.

5.2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ ИЗА

Система государственного контроля ИЗА состоит из следующих подсистем:

- разработки нормативно-технической документации;

- разработки методов и технических средств контроля;

- контроля за выбросами ЗВ в атмосферу и соблюдением нормативов ПДВ;

- сбора, обобщения, анализа и хранения информации о выбросах.

Подсистема разработки нормативно-технической документации определяет:

- цели и задачи системы государственного контроля ИЗА;

- структуру и порядок функционирования подразделений, выполняющих задачи контроля;

- методы и средства контроля;

- порядок координации работ по контролю выбросов и взаимодействие ее с органами контроля выбросов предприятия.

Подсистема разработки методов и средств контроля осуществляет разработку технических средств и методического обеспечения работ по контролю ИЗА и проводит работы по стандартизации, унификации и метрологическому обеспечению методов и средств контроля.

Подсистема контроля за выбросами предприятий в атмосферу и за соблюдением нормативов ПДВ решает следующие задачи:

- определяет объекты контроля;

- определяет метод контроля для каждого ИЗА и источника выделения;

- определяет периодичность, продолжительность и сроки проведения контроля каждого источника;

- определяет номенклатуру ЗВ, подлежащих контролю в каждом из контролируемых источников;

- определяет места размещения и необходимое оборудование точек контроля (замерных сечений);

- обеспечивает применение методов и средств контроля за выбросами;

- производит контроль за использованием технических средств контроля ИЗА предприятия.

Подсистема сбора, обобщения, анализа и хранения информации о выбросах обеспечивает данными контроля параметров выбросов соответствующие организации в установленном порядке.

5.3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ ПРИ ГОСУДАРСТВЕННОМ (ИНСПЕКЦИОННОМ) КОНТРОЛЕ ИЗА

Государственный (инспекционный) контроль ИЗА осуществляют инспекционные службы территориальных комитетов совместно со специализированными подразделениями этих комитетов, на которые возложен инструментальный и инструментально-лабораторный контроль ИЗА.

При контроле ИЗА в общем случае выполняют следующие работы:

- принятие решения об инспекционном контроле предприятия в соответствии с планом контроля;

- проведение общеознакомительных работ;

- составление программ контроля;

- ознакомление предприятий с программой контроля;

- переезд на контролируемые предприятия;

- контрольный осмотр пробоотборных узлов;

- подключение электрических и пневматических магистралей контрольной аппаратуры;

- расконсервация, прогрев, настройка и калибровка аппаратуры;

- измерение концентраций ЗВ в ИЗА в соответствии с программой контроля;

- измерение параметров потоков газов в газоходах;

- отбор проб для лабораторного анализа;

- анализ отобранных проб;

- контроль за работой технических средств контроля ИЗА предприятия;

- составление акта результатов контроля;

- анализ причин нарушения норм выбросов и определение мероприятий по снижению выбросов;

- отключение электрических и пневматических магистралей,

- консервация аппаратуры;

- переезд к месту дислокации измерительного комплекса;

- составление отчетных документов.

Основой проведения инспекционного контроля является программа инспекционного контроля предприятия, разрабатываемая в соответствии с планом инспекционных работ. Программа должна содержать сроки контроля предприятия; перечень источников, подлежащих контролю; сроки контроля по каждому источнику с учетом времени на вспомогательные работы; перечень данных, представляемых предприятием; перечень экспериментальных данных; перечень расчетных данных с указанием методики расчета; перечень приборов и оборудования, используемых при измерениях.

Все материалы предприятия, используемые для расчета или обработки результатов контроля, должен подписать начальник службы охраны окружающей среды предприятия или лицо, его замещающее.

Руководство предприятия надо ознакомить с программой инспекционного контроля не менее чем за 14 сут до начала работ по контролю. Один экземпляр программы передают контролируемому предприятию.

Перед началом контроля представители инспекционной службы территориальных комитетов должны проверить готовность предприятия к проведению контроля. Результаты проверки оформляют протоколом, содержащим сведения о сроке контроля и готовности предприятия к проведению контроля. При неподготовленности предприятия копии протокола направляют в вышестоящие административные и советские организации по подчиненности контролируемого предприятия.

При проверке готовности предприятия определяют готовность мест отбора проб, наличие необходимой технической документации и возможности получения необходимых исходных данных.

Все работы по инспекционному контролю надо производить в присутствии представителя контролируемого предприятия.

При контроле предприятия в период неблагоприятных метеорологических условий работы производят без предварительного уведомления предприятия о проведении инспекционного контроля и предварительного ознакомления с программой контроля.

Результаты инспекционного контроля оформляют актом, в котором указывают время проведения, объекты и результаты контроля и выводы.

5.4. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ ИЗА

Пространственно-временные параметры государственного контроля ИЗА включают в себя:

- перечень ЗВ, подлежащих контролю;

- приоритетный перечень предприятий, подлежащих систематическому контролю;

- частоту (период) контроля для контролируемых предприятий;

- перечень источников, подлежащих контролю на предприятии;

- методы контроля ЗВ в источниках;

- продолжительность и время проведения контроля;

- места размещения и оборудование мест контроля (замерных сечений).

5.4.1. Перечень ЗВ, подлежащих контролю, составляют следующим образом:

1) составляют общий перечень ЗВ, выбрасываемых предприятиями на контролируемой территории;

2) определяют критерий опасности i-го ЗВ (КОВ_i):

КОВ_i = (М_i/ПДК_ссi)a_i,                                                     (5.1)

где M_i - суммарный выброс i-го ЗВ на контролируемой территории (город, район, область и т.д.), т/год;

ПДК_ссi - среднесуточная предельно допустимая концентрация i-гo ЗВ, мг/м³;

a_i - постоянная, учитывающая класс опасности i-го ЗВ (табл. 5.1).

Значение ПДК_ссi определяют по Списку предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест № 3086-84, утвержденному 27.08.84 г., и по работе [24].

Таблица 5.1

Класс опасности ЗВ

Класс............................. 1        2         3         4

a_i.................................... 1,7     1,3      1,0      0,9

Класс опасности i-го ЗВ определяют по работам [24, 31].

Категорию опасности ЗВ на контролируемой территории определяют исходя из полученных значений КОВ_i (табл. 5.2):

Таблица 5.2

Категории опасности ЗВ

Категория..................... 1                    2                    3

КОВ_i.............................. ³10⁵               10³ - 10⁵        <10³

Составляют перечень наиболее опасных ЗВ на контролируемой территории, содержащей:

1) основные ЗВ (СО, NO_х, SO₂, пыль);

2) вещества 1-й категории опасности¹;

¹ При отсутствии на контролируемой территории веществ 1-й категории опасности перечень формируют на основе веществ 2-й категории опасности.

3) вещества, для которых по данным наблюдений на контролируемой территории зарегистрирована концентрация более 5 ПДК.

Для каждого ЗВ из составленного перечня определяют поправочный коэффициент К

K_i = (l + g/100)(l + 5g_i/100),                                                   (5.2)

где g и g_i - повторяемости концентраций больше ПДК и 5 ПДК, %.

Данные о загрязненности атмосферного воздуха приведены в Ежегодниках загрязнения атмосферного воздуха на территории деятельности Управлений гидрометеорологии, величина g - в таблицах «Характеристика загрязнения воздуха».

Результаты расчета записывают в форме табл. 5.3.

Таблица 5.3

Поправочный коэффициент К

Вещество.......................... SO₂                                                  NO₂

K_i....................................... По соотношению 5.2                    По соотношению 5.2

5.4.2. Приоритетный перечень предприятий, подлежащих систематическому контролю, определяют следующим образом:

1) составляют перечень предприятий, выбрасывающих наиболее опасные ЗВ (см. п. 5.4.1), используя «Разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу»;

2) для каждого предприятия составляют таблицу приоритетности (табл. 5.4) значений массовых выбросов по веществам, включенным в перечень наиболее опасных веществ, значения M_i берут из «Разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу»;

3) для каждого предприятия по веществам, обладающим эффектом суммирования¹, суммируют значения в графах 4 и 8 табл. 5.4 и записывают результат в графы 5 и 9 одного из этих веществ;

¹ Перечень веществ, обладающих эффектом суммирования, приведен в списке предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест № 3086-84, утвержденном 27.08.81 г., и в работе [27].

4) для каждого предприятия находят максимальное значение в графах 4, 5 и 8, 9 табл. 5.4;

5) полученное максимальное значение записывают в графы 10 - 13 табл. 5.4 для каждого предприятия;

6) для предприятий, находящихся на границе или вне зоны жилой застройки города, корректируют значение в графах 10 - 13 табл. 5.4 в зависимости от преобладающего направления ветра следующим образом.

По данным о повторяемости направлений ветра, приведенным в ежегодниках загрязнения атмосферного воздуха, выделяют направление с максимальной повторяемостью ветра и определяют корректировочный коэффициент

K_макс = r_макс/12,5,                                                     (5.3)

где r_макс - максимальная повторяемость ветра, %.

Значения, приведенные в графе 6 табл. 5.4, для каждого предприятия умножают:

1) на коэффициент K_макс = 2 для предприятий, находящихся внутри зоны жилой застройки;

2) на коэффициент K_макс = r_макс/12,5 для предприятий, находящихся на направлении максимальной повторяемости ветра по отношению к жилой застройке.

В остальных случаях корректировочный коэффициент для графы 6 табл. 5.4 принимают равным 1.

Откорректированные значения для каждого предприятия (индекс приоритетности предприятия И_п) записывают в графу 7 табл. 5.4.

5.4.3. Частоту (период) планового контроля предприятий определяют в зависимости от категории опасности и индекса приоритетности:

Категория......................... 1                                   2                                 3

И_п...................................... >10⁴                             10⁴ - 10³                     <10³

Период контроля............. 1 раз в 6 мес.              1 раз в год                 1 раз в 3 года

5.4.4. На основе данных нормативов ПДВ и данных статистической отчетности отбирают источники, подлежащие инспекционному контролю. В их число входят ИЗА, выбросы которых по ингредиентам, выделенным в п. 5.4.1 настоящего Руководства, составляют 90 и 70 % для предприятий 1-й и 2-й категорий опасности соответственно.

Таблица 5.4

Сводная таблица приоритетности предприятий

Примечание. Графы 2 - 4 и 6 - 8 заполняют для каждого ЗВ по перечню (см. п. 5.4.1).

В число источников, подлежащих контролю, могут входить дополнительные источники в следующих случаях:

1) технологические установки, агрегаты или пылегазоочистное оборудование, связанное с ИЗА, работают в неоптимальном режиме либо при несоблюдении технологических условий производства (нестационарное сырье, топливо и т.п.);

2) при ознакомлении с технической документацией вызывает сомнение эффективность метода пылегазоочистки;

3) в период контроля возможен залповый выброс из источника по условиям технологического цикла;

4) по данным актов предыдущих проверок или результатам измерений, проведенных другими организациями, зарегистрировано превышение нормативов ПДВ;

5) данные о контроле выбросов источника инструментальными или инструментально-лабораторными методами отсутствуют;

6) в момент обследования наблюдается повышенная загрязненность атмосферы вредными веществами, характерными для выбросов данных ИЗА.

5.4.5. Для стационарных технологических процессов время непрерывного контроля концентраций выбрасываемых веществ должно составлять не менее 1 ч.

Для циклических технологических процессов время непрерывного контроля должно составлять не менее трех периодов цикличности процесса, но не менее 1 ч.

Для определения времени проведения контроля предприятиями составляют характеристику изменения во времени мощности источников выбросов, подлежащих контролю, указывая ожидаемый максимальный выброс как в пределах суток, так и в течение года. При этом учитывают специфику технологических процессов, вид используемого сырья, топливо и режим работы предприятия.

Время проведения контроля выбирают по возможности в момент ожидаемого максимального выброса из источника.

5.4.6. При контроле выбросов в атмосферу используются следующие методы.

1. Инструментальный метод. Основан на применении автоматических газоанализаторов, непрерывно измеряющих концентрации ЗВ в выбросах контролируемых источников. Инструментальным методом целесообразно контролировать основные ЗВ (пыль, SO₂, NO_х, CO) и наиболее распространенные специфические ЗВ (ΣС_хН_х, NH₃, Cl₂, HF и др.).

2. Инструментально-лабораторный метод. Основан на отборе проб отходящих газов из контролируемых источников с последующим их анализом в химических лабораториях и на автоматических и полуавтоматических приборах. Метод применяют для контроля широкого спектра специфических ЗВ, не обеспеченных средствами инструментального контроля.

3. Индикаторный метод. Основан на использовании селективных индикаторных элементов (колористических трубок), изменяющих свою окраску в зависимости от концентрации ЗВ в отбираемой пробе газа. Метод применяют для экспресс-анализа и предварительной оценки концентрации ЗВ в ИЗА.

4. Расчетный метод. Основан на определении массовых выбросов ЗВ по данным о составе исходного сырья и топлива, технологическом режиме и т.п. Метод применяют для предварительной оценки и при невозможности или экономической нецелесообразности прямых измерений.

5. Метод контроля выбросов по результатам анализа фактического загрязнения атмосферы. Основан на определении фактических уровней загрязненности воздуха выбросами предприятия за его пределами и последующем их сравнении с эталонными (с учетом направления и скорости ветра). Метод применяют для контроля большого числа мелких источников, в том числе неорганизованных, рассредоточенных по территории предприятия. Результаты контроля оформляют для предприятия (промышленной площадки) в целом и сравнивают с нормативами, установленными для предприятия (промышленной площадки) в целом.

5.5. ОРГАНИЗАЦИЯ ОТРАСЛЕВОГО (ВЕДОМСТВЕННОГО) КОНТРОЛЯ ИЗА

5.5.1. Отраслевой (ведомственный) контроль за охраной атмосферного воздуха и соблюдением установленных нормативов на выбросы ЗВ в атмосферу (ПДВ) осуществляют отраслевые организации (институты), на которые возложены функции охраны природы. В соответствии с Положением о государственном учете вредных воздействий на атмосферный воздух (постановление Совмина СССР от 12.08.82 г. № 746) министерства и ведомства осуществляют:

1) организацию на подведомственных предприятиях, в учреждениях и организациях первичного учета вредных воздействий на атмосферный воздух и контроль за его достоверностью;

2) создание на подведомственных предприятиях (учреждениях, организациях) лабораторий и оснащение их необходимым оборудованием и аппаратурой для контроля за вредными воздействиями на атмосферный воздух.

5.5.2. Отраслевые организации (институты) осуществляют:

1) разработку отраслевых методик контроля промышленных выбросов;

2) совместно с предприятиями максимально полное использование методов и средств технологического контроля и локальных автоматических систем регулирования в целях оперативного контроля и регулирования промышленных выбросов;

3) классификацию источников выбросов по работе [31] и определение необходимой частоты и метода контроля источников.

5.5.3. Все отраслевые документы по вопросам контроля выбросов согласовывают с Министерством природопользования СССР.

5.6. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ ИЗА

5.6.1. Производственный контроль ИЗА осуществляют службы предприятия в соответствии с методическими документами, разработанными в отрасли (подотрасли) на основании Положения о государственном учете вредных воздействий на атмосферный воздух.

Государственные, кооперативные и другие общественные предприятия, учреждения и организации, объекты которых оказывают вредное воздействие на атмосферный воздух, осуществляют:

1) первичный учет видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, в порядке и в сроки, утвержденные Госкомприродой ССР и Минздравом СССР;

2) определение номенклатуры и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, с помощью инструментальных или инструментально-лабораторных методов¹;

¹ При отсутствии оборудования и аппаратуры для инструментального или инструментально-лабораторного определения видов и количества ЗВ, выбрасываемых в атмосферу, органы Министерства природопользования СССР могут разрешать предприятиям, учреждениям и организациям временно проводить учет выбросов с использованием расчетных методов.

3) отчетность о вредных воздействиях на атмосферный воздух по формам и в соответствии с инструкциями, утверждаемыми Госкомстатом СССР по согласованию с Министерством природопользования СССР, Министерства природопользования и Минздравом СССР;

4) передачу органам Министерства природопользования СССР и Минздрава СССР экстренной информации о превышении в результате аварийных ситуаций установленных нормативов вредных воздействий на атмосферный воздух.

Предприятие обеспечивает контроль ИЗА с установленной периодичностью для каждого источника в соответствии с отраслевой методикой по организации системы контроля промышленных выбросов на предприятиях данной отрасли.

Графики контроля ИЗА и планы мероприятий по сокращению выбросов ЗВ в атмосферу подготавливаются предприятиями совместно с отраслевой организацией (институтом), на которую возложены функции охраны природы, и согласовываются с местными органами Госкомприроды СССР.

5.6.2. Выбросы предприятий, учитываемые только в рамках государственного учета выбросов, подлежат проверке методами инструментального или инструментально-лабораторного анализа 1 раз в 5 лет.

Выбросы предприятий, для которых нормативы предельно допустимых выбросов установлены на уровне фактических при условии нормальной работы технологического и газоочистного оборудования, контролируются не реже 1 раза в год. К этому классу относятся источники предприятий перечня № 1 (Ф £ 0,01) и № 2 (Ф > 0,01) в соответствии с Методическим письмом ГГО им. А.И. Воейкова № 23/919 от 04.02.87 г. по вопросам ускорения и упрощения разработок нормативов ПДВ в 12-й пятилетке. Все остальные источники, входящие в перечень № 1 (Ф > 0,01), делят на две категории.

5.6.3. Ведомственная организация разделяет источники на 1-ю и 2-ю категории, используя рассчитанную по работам [5, 18] максимальную разовую концентрацию ЗВ при неблагоприятных метеорологических условиях C_макс (в миллиграммах на 1 м³).

К 1-й категории относятся источники, для которых при C_макс/ПДК_p > 0,5 выполняется неравенство

М/(ПДК_РH) > 0,01,                                                     (5.4)

а также источники, на которых установлена пылегазоочистная аппаратура с КПД > 75 % при одновременном выполнении для них условий:

(C_макс/ПДК_p)[100/(100 - КПД)] > 0,5                                      (5.5)

[М/(ПДК_РH)][100/(100 - КПД)] > 0,01,

где М - максимальный массовый выброс ЗВ из источника, г/с; H - высота источника, м; КПД - коэффициент полезного действия газоочистного оборудования, %.

При H < 10 м левые части соотношений (5.4) и (5.5) вычисляют для Н = 10 м.

5.6.4. Следует отметить принципиальную разницу между критериями категорийности, используемыми при организации государственного и производственного контроля ИЗА.

При организации государственного контроля основной задачей является установление приоритетности контроля предприятий, для чего используют критерии разделения предприятий на три категории в зависимости от их степени опасности (см. п. 5.4.1). В этом случае кроме значений валовых выбросов в целом по предприятию используют информацию о состоянии воздушного бассейна по городу (величины g и g_i) и расположение предприятия относительно зоны жилой застройки. При организации производственного контроля основной задачей является выбор конкретных источников, подлежащих систематическому контролю. При этом используют дополнительную информацию о расчетной максимальной разовой концентрации C_макс и данных об эффективности пылегазоочистного оборудования, установленного на ИЗА (см. п. 5.6.3). Таким образом, для определения временных параметров государственного и производственного контроля используют соотношение М/ПДК, однако порядок определения периодичности контроля зависит от уровня контроля: для государственного контроля периодичность определяют для предприятий в целом, а для производственного контроля - для конкретных ИЗА.

5.6.5. Необходимое число плановых измерений на источнике и метод контроля отраслевая организация определяет, исходя из мощности источника и стабильности уровня его выброса.

Плановые измерения на источниках первой категории, выбросы которых не имеют систематических изменений по времени, можно производить периодически в течение года (1 раз в 3 мес). При наличии систематических колебаний объема выбросов за время технологического цикла необходимо получить достоверные данные о характере этих изменений в целях определения интервала времени, в течение которого имеет место максимальный выброс ЗВ в атмосферу с учетом принятой продолжительности отбора проб 20 мин.

Отраслевые головные организации совместно с предприятиями определяют такие периоды на основании анализа технологических процессов, изменения качества используемого сырья и прочих систематических и случайных факторов, влияющих на объем выбросов.

Отраслевой институт составляет для предприятия или группы однотипных предприятий методические указания по проведению планового контроля максимальных и годовых выбросов. В указаниях следует приводить получаемую при их использовании погрешность определения максимальных и годовых выбросов. По этим указаниям предприятие составляет годовой план, который согласует с территориальными подразделениями Министерства Природопользования СССР.

5.6.6. Для реализации на предприятиях отрасли можно рекомендовать следующие подходы по организации контроля ИЗА и определению необходимой периодичности проведения измерений:

1) организация непрерывного контроля (прямого или косвенного) выбрасываемого ЗВ из источника с периодической калибровкой измерительных средств. Такой подход отвечает всем основным задачам контроля, в том числе полностью обеспечивает проверку соблюдения установленных годовых (в тоннах в год) и контрольных (в граммах в секунду) нормативов на выбросы;

2) организация дискретных измерений на источнике в целях определения среднегодового выброса М (в граммах в секунду) после проведения N дискретных измерений.

Среднегодовой массовый выброс определяют путем статистического анализа ряда дискретных измеренных значений, полученных за контрольный период (год). Периодичность контроля устанавливают, исходя из необходимости обеспечения заданной погрешности определения среднегодового выброса. При этом учитывают погрешность метода измерения и случайные колебания выброса во времени. С этой целью определяют относительное среднеквадратическое отклонение уровня выброса при 20-минутных отборах проб путем проведения не менее 20 измерений. Эти определения делаются в разные дни при среднем режиме работы предприятия. Относительное среднеквадратическое отклонение J_N (в процентах) определяется по соотношению

                                      (5.6)

где M_i - измеренные выбросы,

 - среднее арифметическое всех результатов измерений,

N - число измерений.

Если полученное значение J_N > 20 %, то можно определить ориентировочное число измерений в год по формуле

N = t_a²J_N/e²,                                                            (5.7)

где t_a - коэффициент Стьюдента (t_a = 2 для a = 0,95 и t_a = 1,05 для a = 0,90);

e - заданная погрешность определения среднегодового выброса, %.

Валовый выброс можно определить по соотношению

                                                           (5.8)

где М_г - валовый выброс загрязняющего вещества из источника, т/год;

t - продолжительность работы ИЗА в течение года, доля года.

Если относительное среднеквадратическое отклонение не превышает 20 %, то измерения на источнике первой категории проводят 1 раз в 3 мес.

5.7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИСТЕМ ГОСУДАРСТВЕННОГО И ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ ИЗА

5.7.1. Система государственного контроля ИЗА при взаимодействии с системой ведомственного контроля осуществляет:

1) проверку достоверности результатов автоматизированного контроля выбросов предприятиями;

2) проверку полного контроля ЗВ и источников ведомственными автоматизированными средствами и системами;

3) проверку правильности оборудования замерных сечений;

4) использование ведомственной информации о числовых значениях выбросов.

5.7.2. При проверке достоверности результатов ведомственного контроля ИЗА инспектор должен убедиться в работоспособности ведомственных газоаналитических приборов, наличии метрологически аттестованных и поверенных средств измерения, провести анализ данных инструментальных измерений, выборочно проверить с помощью измерительных средств государственного контроля правильность результатов измерений ведомственных служб контроля ИЗА.

5.7.3. Полноту контроля ЗВ и источников ведомственными автоматизированными средствами проверяют в соответствии с работой [31] и п. 5.4 настоящего Руководства.

5.7.4. Правильность оборудования замерных сечений проверяют на соответствие требованиям раздела 7 настоящего Руководства.

5.7.5. Информацию, поступающую от ведомственной системы контроля ИЗА, используют в системе государственного контроля для следующих целей:

1) оценки соответствия реальных выбросов утвержденным нормативным значениям и статистической отчетности предприятия;

2) формирования планов и заданий предприятию по охране атмосферного воздуха;

3) контроля за соблюдением требований по охране атмосферного воздуха и при вводе в эксплуатацию нового оборудования на предприятии;

4) контроля за правильностью ведения первичного учета на предприятии;

5) передачи соответствующей информации заинтересованным организациям.

5.7.6. Следует обеспечить совместимость измерительных средств и систем государственного контроля ИЗА с измерительными средствами и системами ведомственного контроля, позволяющую автоматически вводить информацию от ведомственных автоматизированных средств и систем контроля ИЗА в технические средства государственной системы контроля ИЗА и осуществлять обработку, хранение и предоставление этой информации.

6. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ИЗА

6.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ВЫБРОСОВ

Для инструментального анализа состава газовых смесей применяют ряд физико-химических методов газового анализа, наиболее же распространены электрохимические, оптические, хроматографический и пламенно-ионизационный методы [6].

Электрохимические методы подразделяют на кондуктометрический и кулонометрический.

Работа кондуктометрических анализаторов заключается в регистрации изменений электропроводности раствора, возникающих в результате поглощения газовой смеси. Кондуктометрический метод не требует применения сложной аппаратуры, приборы обладают высокой чувствительностью, быстродействием и компактностью. Недостатком метода является то, что все растворяющиеся в реактиве с образованием ионов газы сильно влияют на электропроводность электролита, на точность показаний влияет температура внешней среды, прибор нуждается в частой смене электролита и имеет нелинейную шкалу.

Кулонометрический метод состоит в непрерывном автоматическом титровании вещества реагентом, электрохимически генерируемым на одном из электродов в реакционной схеме. При этом ток электродной реакции служит мерой содержания определяемого вещества в реакционной среде. Кулонометрический метод анализа обладает высокой чувствительностью и широким динамическим диапазоном. Современные кулонометрические анализаторы имеют сравнительно простое устройство, небольшие габариты и массу, сравнительно низкую стоимость. К недостаткам кулонометрических приборов можно отнести низкую селективность и необходимость периодической смены электролита.

Оптические методы анализа включают в себя абсорбционные и эмиссионные методы.

Абсорбционные методы анализа основаны на способности веществ избирательно поглощать лучистую энергию в характерных участках спектрального диапазона. В свою очередь абсорбционные методы делят на недисперсионные и дисперсионные.

Недисперсионный метод анализа основан на выделении нужной спектральной области без разложения излучения в спектр. Для такого выделения чаще всего используют газовые фильтры.

Дисперсионный метод основан на выделении нужной спектральной области путем разложения излучения в спектр.

Существует множество вариантов построения газоанализаторов: однолучевые, многолучевые, одноканальные, многоканальные и т.д. В качестве диспергирующего элемента, разлагающего излучение в спектр, можно использовать призмы, решетки и интерферометры. Метод является в настоящее время одним из высокочувствительных, однако приборы, основанные на этом методе, пока существенно дороже и сложнее недисперсионных.

Среди абсорбционных методов в отдельную группу выделяют лазерные методы. Перспективность метода обусловлена специфическими особенностями лазерного излучения - монохроматичностью, высокой энергетической плотностью, направленностью и др. При этом анализируется поглощение не во всей полосе, а на отдельной линии поглощения, что существенно повышает избирательность и чувствительность газового анализа. Идея лазерного контроля состоит в следующем: проходя через газовую среду, импульс лазерного излучения взаимодействует с последней, оставляя за собой след в виде света, рассеянного по определенному закону, или потерянной энергии вследствие ее поглощения, или поглощенной атомами и молекулами и тут же обратно излученной ими световой энергии, или частоты излучения на основе эффекта комбинационного рассеяния света. Метод требует применения сложной аппаратуры, и чаще всего его применяют при оценке содержания ЗВ в атмосфере в пределах значительных площадей.

Фотоколориметрические методы анализа - одна из разновидностей абсорбционного оптического анализа. Принцип действия фотоколориметрических газоанализаторов основан на измерении интенсивности окраски цветного соединения, образующегося при взаимодействии измеряемого компонента со вспомогательным реагентом. В зависимости от среды, где происходит эта реакция, фотоколориметры делят на жидкостные и ленточные. Чувствительность фотоколориметрических анализаторов может быть очень высокой, особенно при использовании метода накопления анализируемого вещества в растворе или на ленте. Существенными недостатками ленточных фотоколориметров являются большая погрешность, вызванная неравномерностью протяжки ленты и ее старением, а также сильная зависимость показаний от температуры. В жидкостных фотоколориметрах анализируемую газовую смесь барботируют через раствор вспомогательного реагента. Интенсивность окраски, пропорциональная концентрации измеряемого компонента, измеряется фильтровым фотометром. Фотометрические приборы имеют высокую чувствительность, подбором соответствующих реагентов можно добиться хорошей селективности, однако точность и избирательность этих приборов достигаются путем их значительного усложнения.

Эмиссионные методы анализа основаны на измерении интенсивности излучения анализируемой газовой смеси. Для анализа используют как спектры теплового излучения, так и молекулярную люминесценцию. Сущность метода состоит в том, что исследуемые молекулы тем или иным способом приводят в состояние оптического возбуждения и затем регистрируют интенсивность люминесценции или флуоресценции, возникающей при возвращении их в равновесное состояние.

Хемилюминесцентный метод в настоящее время является одним из основных эмиссионных методов измерения, используемых при контроле окислов азота. Метод основан на свойстве NO выделять квант света при взаимодействии с атомарным кислородом. Реакция окисления NO до NО₂ сопровождается люминесцентным свечением в диапазоне длин волн 590 - 2500 нм с максимумом свечения при 1200 нм.

В хемилюминесцентных газоанализаторах NО, реагируя с избыточным количеством озона, превращается в NO₂, причем часть молекул NO₂ находится в возбужденном состоянии. Переходя в основное состояние, они выделяют энергию - свечение хемилюминесценции, интенсивность которого пропорциональна содержанию NO в потоке поступающего газа. Свечение хемилюминесценции выделяется оптическими фильтрами, усиливается фотоэлектронным умножителем и поступает на регистрирующий прибор. Этим методом можно определить и концентрацию NO₂, восстанавливая ее с помощью специальных катализаторов до NO. Реакция восстановления проходит при температуре 300 - 600 °С. При наличии в пробе NH₃ он также окисляется и превращается в NO, что вносит погрешность в измерения содержания NO_х.

Пламенно-ионизационный метод применяют при контроле углеводородов. Он основан на измерении изменения тока ионизации, полученного при введении в пламя водорода органических веществ. В отсутствие органических примесей ток ионизации, возникающий в чистом водородном пламени, ничтожно мал. Молекулы органических веществ, вводимые в водородное пламя, легко ионизируются, в результате чего электропроводность пламени резко возрастает. Если такое пламя поместить между электродами, к которым приложено постоянное напряжение, то между ними появится ионизационный ток, который усиливается и подастся на регистрирующий прибор.

Пламенно-ионизационный метод обладает высокой чувствительностью к органическим веществам, линейной характеристикой преобразования, нечувствительностью к большинству примесей неорганического происхождения.

6.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТБОРА, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПОДГОТОВКИ ГАЗОВЫХ ПРОБ

При контроле ИЗА, как правило, пробы газов из газоходов отбирают в потоке с высокой температурой, влажностью, запыленностью и химической агрессивностью. В связи с этими факторами необходимо применять специальные устройства подготовки пробы к анализу и ее транспортировки до места установки аналитического прибора. К этим устройствам относятся [15]:

- пробоотборные зонды;

- фильтрующие элементы;

- устройства охлаждения пробы;

- материалы транспортировки пробы;

- средства аспирации пробы (побудители расхода газа).

6.2.1. ПРОБООТБОРНЫЕ ЗОНДЫ И ФИЛЬТРЫ

Пробу отбирают из газохода с помощью зонда, представляющего собой трубку из нержавеющей стали диаметром 10 - 30 мм и длиной 0,5 - 2,5 м. Первичная очистка газа от пыли происходит с помощью металлокерамического фильтра, устанавливаемого на зонде либо внутри газохода (способ внутренней фильтрации), либо снаружи (способ внешней фильтрации). При использовании внутренней фильтрации не надо дополнительно подогревать фильтр для предотвращения выпадения на нем конденсата, но в этом случае на фильтр воздействуют частицы пыли, движущиеся с большими скоростями (до 30 м/с), что приводит к быстрому выходу его из строя. При внешней фильтрации фильтр более долговечен, однако этот способ требует дополнительного обогрева фильтра, что значительно усложняет конструкцию зонда.

В качестве фильтрующих материалов можно использовать стеклотканевые и волокнистые фильтры. Для очистки пробы от пыли можно использовать устройства, не связанные конструктивно с зондом. Технические средства очистки газовой пробы от пыли, выпускаемые отечественной промышленностью, приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Устройства очистки пробы от пыли

6.2.2. МАГИСТРАЛИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПРОБЫ

Для предотвращения выпадения конденсата вместе с легкорастворимыми ЗВ при транспортировке пробы необходимо поддерживать температуру пробы выше температуры точки росы (для горячих газовых потоков). В этом случае необходимо использование обогреваемых газовых магистралей. Отечественной промышленностью выпускается гибкая линия транспортирования пробы с устройством пробоподготовки (ТПП), обеспечивающая отбор газа из газохода, грубую и тонкую очистку пробы от пыли и поддержание постоянной температуры газа до 200 °С при транспортировке на расстояние до 20 м. Питание устройства осуществляется переменным однофазным током напряжением 220 В, потребляемая мощность составляет 90 Вт на 1 м линии транспортирования.

6.2.3. УСТРОЙСТВА ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОБЫ

Горячую пробу, доставленную к газоанализатору, надо охладить перед подачей в прибор. В выпавшем при охлаждении конденсате методами лабораторного анализа можно определить содержание легкорастворимых ЗВ. По данным о расходе воздуха через газоанализатор, времени анализа, количестве конденсата и содержании в нем ЗВ можно рассчитать поправку к показанию газоанализатора, учитывающую искажение пробы при ее охлаждении.

Отечественной промышленностью выпускаются холодильники типа ХГ, обеспечивающие охлаждение газа с 200 до 20 °С при расходе газа до 4 дм³/мин, а также сборники конденсата типа СК вместимостью 0,1 до 0,5 дм³. Охлаждение пробы и сбор конденсата обеспечивает также устройство транспортировки и подготовки пробы (ТПП), имеющее в своем составе блок охлаждения пробы.

При использовании для охлаждения смеси компрессорных или термоэлектрических холодильников удается понизить температуру до 2 ± 1 °С, что обеспечивает эффективность влагоотделения 95 - 96 % при концентрации влаги на выходе 5 - 7 г/м³.

6.2.4. СРЕДСТВА АСПИРАЦИИ ПРОБЫ (побудители расхода газа)

Побудитель расхода газа является необходимой составной частью системы подготовки газовой пробы. Он обеспечивает подачу газа от точки отбора до первичного измерительного преобразователя и создает при этом определенный перепад давления, необходимый для преодоления пневматического сопротивления устройств пробоподготовки, установленных в пробоотборной магистрали. Побудитель обеспечивает расход газа, необходимый для работы газоаналитической системы. Применяемые в настоящее время в газоаналитической технике мембранные, ротационные и эжекторные побудители обеспечивают относительно малые перепады давления и расходы газа. Основные характеристики отечественных побудителей расхода газа приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Основные характеристики отечественных побудителей расхода газа

6.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗВ

В настоящее время отечественной промышленностью выпускается ряд инструментальных средств (газоанализаторов) для контроля концентраций в отходящих газах ИЗА.

6.3.1. ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ГИАМ-10

Газоанализатор ГИАМ-10 предназначен для измерения концентраций СО, SO₂ и NO в газовых потоках со следующими газодинамическими параметрами:

- температура не выше 300 °С,

- влажность до 240 г/м³,

- запыленность до 40 г/м³,

- давление 3,9 - 4,4 кПа,

- скорость потока до 40 м/с,

- расход газа через рабочую камеру 1 ± 0,5 л/мин.

Пределы измерения концентраций СО, NО и SО₂ и содержание неизмеряемых компонентов в пробе приведены в табл. 6.3.

Газоанализатор представляет собой стационарный автоматический прибор, основанный на оптико-акустическом методе измерения и построенный по дифференциальной двухлучевой схеме. Одна кювета является измерительной, через нее прокачивается анализируемая газовая смесь, вторая кювета (сравнительная) заполнена не поглощающим инфракрасное излучение газом. В качестве источника инфракрасного излучения применяют тепловые излучатели на основе нихромовой спирали. Для повышения селективности прибор содержит дополнительные кюветы, заполненные газами, влияние которых на результат измерения необходимо уменьшить.

Таблица 6.3

Пределы измерения концентраций СО, NО и SО₂ и содержание неизмеряемых компонентов

Газоанализатор состоит из следующих частей:

- газоаналитического преобразователя,

- блока управления и коррекции,

- блока пробоподготовки,

- пробоотборника,

- блока регулятора температуры,

- регуляторов расхода и давления.

Масса газоанализатора в зависимости от исполнения и комплекта поставки составляет 31 - 240 кг.

6.3.2. ПЛАМЕННО-ИОНИЗАЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР 323-ИН02

Газоанализатор 323-ИН02 предназначен для определения концентраций ΣC_xH_x при следующих условиях эксплуатации:

- температура окружающей среды 10 - 35 °С,

- относительная влажность до 90 %,

- атмосферное давление 631 - 800 мм рт. ст.,

- температура анализируемой газовой среды до 150 °С,

- содержание пыли в пробе до 10 мг/м³.

Диапазон измерения концентраций ΣC_хH_х составляет 0 - 250 мг/м³.

В состав газоанализатора входят:

- блок аналитический - ПА 207, состоящий из элементов электрического питания и электронных устройств, обеспечивающих автоматическую работу всего газоанализатора;

- блок подготовки газов БПГ-002, состоящий из устройств, обеспечивающих подачу потоков анализируемого воздуха, водорода и воздуха;

- устройство пробоподготовки.

6.3.3. ПЛАМЕННО-ИОНИЗАЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР 334-КПИ03

Газоанализатор 334-КПИ03 предназначен для определения концентрации суммы углеводородов в выбросах промышленных предприятий.

Прибор имеет четыре диапазона измерения: 0 - 90, 0 - 200, 0 - 2000 и 0 - 20000 мг/м³. Предельно допустимые значения погрешности в реальных условиях эксплуатации 10 %. Масса прибора 30 кг. Потребляемая мощность 300 Вт.

6.3.4. ХИМИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР 344-ХЛ02

Газоанализатор служит для контроля содержания суммы окислов азота (NO + NО₂) в технологических линиях по производству слабой HNO₃ и NН₃.

В состав газоанализатора входят устройство для подготовки газовой пробы (УПП) в одной из двух модификаций - для отбора при избыточном давлении и при разрежении, а также газоаналитический измерительный прибор (ГИП).

Устройство подготовки пробы содержит заборный зонд и блок формирования газовой пробы, имеющий каталитический конвертор для преобразования NO₂ в NO. Длина линии транспортирования не должна превышать 100 м. Поставку и монтаж трубопроводов для линий транспортирования осуществляет потребитель.

Газоаналитический измерительный, преобразователь состоит из блока детектора, генератора озона, каталитического конвертора, блока терморегулятора, показывающего прибора, блоков питания и формирования унифицированного сигнала.

Газоанализатор имеет следующие диапазоны измерения содержания NO + NO₂: 0 - 0,02, 0 - 0,05 и 0 - 0,15 % объема.

Предел допускаемой основной приведенной погрешности газоанализатора на всех диапазонах составляет не более ±15 %.

Время прогрева газоанализатора не превышает 3 ч.

Параметры газовой смеси на выходе УПП: температура 5 - 50 °С, избыточное давление 10 - 50 кПа, содержание влаги до 35 г/м³, содержание твердых частиц не более 5 мг/м³.

6.3.5. ФОТОАБСОРБЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР 305-ФА01

Газоанализатор 305-ФА01 предназначен для определения концентраций СО, NO, NО₂, SO₂, NH₃ в отходящих газах промышленных предприятий и основан на фотоабсорбционном методе анализа в инфракрасной области спектра. В качестве диспергирующих элементов использованы интерференционные фильтры. Газоанализатор имеет следующие диапазоны измерения:

Вещество................................... СО         NO        NO₂       SO₂        NH₃

Диапазон измерения, г/м³........ 0 - 15     0 - 2       0 - 0,5    0 - 10     0 - 5

Основная погрешность газоанализатора 10 %.

Газоанализатор работает в режимах прогрева, измерения и корректировки.

Из одного режима работы в другой газоанализатор переходит автоматически по заданной программе и со световой индикацией. В режиме корректировки газоанализатор обеспечивает с помощью встроенного устройства автоматическую проверку и корректировку «нуля» и «чувствительности».

Раздельное измерение концентрации компонентов в многокомпонентной газовой пробе осуществляют с помощью блока светофильтров путем последовательного введения в оптический канал интерференционных фильтров и одновременной выработки соответствующих кодированных синхронизирующих сигналов для их распознавания.

6.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-ЛАБОРАТОРНОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

При отборе проб выбросов для последующего инструментально-лабораторного анализа преимущественно используют электроаспираторы, предназначенные для контроля загрязнения воздуха рабочей зоны. Наиболее широко применяют аспираторы ЭА-1, М-822 и ЭА-1А, из которых наиболее подходят к условиям работы на источниках выбросов два последних прибора. Аспиратор ЭА-1А имеет автономное питание от аккумуляторов, что позволяет отбирать пробы при отсутствии электропитания вблизи от точки отбора, однако вследствие ряда конструктивных недостатков эффективность его использования относительно невелика.

При отборе проб во взрыво- и пожароопасной атмосфере практически исключено использование электроприборов в обычном исполнении. Безопасную работу в этих условиях можно обеспечить, применяя эжекционные аспираторы, например, типа АЭРА, способного работать автономно за счет потока воздуха из баллончика.

При анализе отобранных проб выбросов используют универсальные приборы, применяемые в лабораторной практике: фотоэлектроколориметры, спектрофотометры, иономеры, полярографы, хроматографы и др. [15, 22]. Поскольку большинство методик контроля выбросов, применяемых в настоящее время, являются фотометрическими или спектрофотометрическими, наиболее широко используют фотометрические приборы. Самыми массовыми из них являются фотоэлектроколориметры типа КФК-2 или более ранние модели ФЭК-56, ФЭК-60 и т.п. Прибор КФО из-за ряда конструктивных недостатков менее пригоден для этих целей.

Для спектрофотометрических измерений можно применять спектрофотометры отечественного производства СФ-26, СФ-39 и др., а также импортные приборы подобного класса, из которых наиболее часто встречаются спектрофотометры «Спекол» различных модификаций производства ГДР.

Спектрофотометры СФ-46 и «Спекол-220» имеют встроенный микропроцессор для автоматизированной обработки результатов, что существенно повышает производительность анализа.

При потенциометрическом анализе поглотительных сред широко применяют универсальные ионометры И-115, И-120, И-130, а также pH-метры (рН-673 и аналогичные им отечественные и импортные приборы). Ионометры по сравнению с pH-метрами удобнее в работе, так как выдают показания не в единицах потенциала, а в единицах рХ, где X - концентрация (активность) определяемого иона. Следует предпочитать цифровые приборы (И-120, И-130), позволяющие исключить грубые ошибки при снятии показаний. Технические характеристики основных типов отечественных фотометрических приборов приведены в табл. 6.4.

Среди инструментально-лабораторных методов контроля особое место занимает хроматографический анализ.

Хроматография - это физико-химический метод разделения смеси веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна. Неподвижная фаза может быть твердым адсорбентом или жидкостью, нанесенной на поверхность твердого носителя. Подвижная фаза (газ или жидкость) перемещает анализируемую смесь вдоль слоя неподвижной фазы, на поверхности которой происходит многократный процесс перераспределения веществ.

Существуют несколько вариантов хроматографического разделения, основными из которых являются газовая и жидкостная хроматография. В газовой хроматографии подвижная фаза газообразна, в жидкостной - жидкая.

Таблица 6.4

Технические характеристики отечественных фотометрических приборов

Различают два варианта газовой хроматографии - газоадсорбционную и газожидкостную. В газоадсорбционной хроматографии неподвижной фазой является адсорбент (активизированный уголь, силикагель, графитированная сажа, полимерные сорбенты). В газожидкостной хроматографии в качестве неподвижной фазы используют слой жидкости, нанесенной на поверхность твердого инертного носителя. Из-за различной сорбируемости компоненты смеси будут продвигаться через слой неподвижной фазы, помещенной в хроматографическую колонку, с разной скоростью. Если на выходе из колонки регистрировать с помощью детектора какое-либо физическое свойство вещества, то выходная хроматографическая кривая (хроматограмма), записанная на ленте регистрирующего устройства, будет представлять собой ряд пиков над нулевой (базовой) линией. Оба варианта газовой хроматографии позволяют выполнять качественный и количественный анализ компонентов смесей любых органических и неорганических газов, жидкостей и твердых тел, имеющих при температуре анализа достаточную упругость паров. Принципиальная схема газового хроматографа приведена на черт. 6.1.

Система подготовки газов 1 служит для стабилизации и очистки потоков газа-носителя и дополнительных газов для питания детектора. В качестве газа-носителя используют азот, гелий, аргон, иногда водород. Выбор газа-носителя определяется в основном типом используемого детектора. Для питания, например, ионизационно-пламенного детектора нужны дополнительные газы - водород и воздух.

Дозирующее устройство 2 позволяет вводить в хроматографическую колонку 3 газовую или жидкую пробу, которая в газообразном состоянии вместе с потоком газа-носителя поступает в колонку, где смесь веществ разделяется на отдельные компоненты. Для ввода газообразных проб применяют газовый кран-дозатор, имеющий калиброванную газовую петлю определенного объема, или используют обычный стеклянный медицинский шприц объемом 1 - 5 мл. Жидкую пробу вводят специальными микрошприцами объемом 1 или 10 мкл в испаритель, который термостатируют при температуре, достаточной для быстрого испарения жидкости и перехода ее в газообразное состояние.

Черт. 6.1. Принципиальная схема газового хроматографа:

1 - система подготовки газов, 2 - дозирующее устройство, 3 - хроматографическая колонка, 4 - детектор, 5 - блок питания детектора, 6 - усилитель, 7 - регистратор, 8 - система обработки сигнала детектора, 9 - термостат, 10 - терморегулятор

Хроматографические колонки 3 бывают трех основных типов - насадочные, микронасадочные и капиллярные. Ввиду простоты изготовления наиболее распространены насадочные колонки, представляющие собой трубки длиной 0,5 - 3,0 м (иногда до 5 м), внутренним диаметром 2 - 6 мм, изготовленные из нержавеющей стали, стекла, фторопласта и имеющие спиральную или U-образную форму. Микронасадочные колонки отличаются от насадочных меньшим диаметром трубки, равным 0,8 - 1,0 мм, и длиной обычно до 2 м. Капиллярные колонки изготавливают из трубки (нержавеющая сталь, стекло или кварц) внутренним диаметром 0,25 - 0,5 мм и длиной 10 - 20 и 100 - 200 м. Насадочные и микронасадочные колонки заполняют насадкой: адсорбентом или инертным твердым носителем с нанесенным на его поверхность тонким слоем неподвижной жидкой фазы. При приготовлении капиллярных колонок на их внутреннюю поверхность также наносят тонкий слой жидкой фазы.

На выходе из колонки анализируемые вещества поступают вместе с потоком газа-носителя в детектор 4. Современный хроматограф, как правило, имеет несколько типов детекторов, из которых надо отметить два наиболее универсальных - катарометр (или детектор по теплопроводности) и пламенно-ионизационный детектор, а также селективные детекторы: электронно-захватный, термоионный, пламенно-фотометрический и др.

Сигнал детектора, зависящий от физико-химических свойств компонента и его содержания в смеси, усиливается и регистрируется автоматическим регистратором 7 в виде хроматограммы. Время выхода компонента (или расстояние на хроматограмме от момента ввода пробы до максимума хроматографического пика) является характеристикой удерживания вещества данной фазой и служит основой для его качественной идентификации. Площадь или высота пика на хроматограмме пропорциональна количеству анализируемого вещества в смеси. Количественную обработку хроматограммы можно выполнять вручную или с помощью специальных систем обработки сигнала детектора 8 на основе ЭВМ или интегратора.

Хроматографические колонки, детекторы и дозирующие устройства термостатируются с помощью терморегуляторов 10. Система термостатирования позволяет устанавливать, изменять по заданной программе и поддерживать необходимую температуру термостата хроматографа 9.

Технические характеристики основных типов отечественных газовых хроматографов приведены в табл. 6.5.

Таблица 6.5

Технические характеристики отечественных газовых хроматографов

Примечание. ДИП - детектор ионизации пламени, ДТП - детектор теплопроводности, ДЭЗ - детектор электронного захвата, ДПФ - детектор пламенно-фотометрический, ТАД - термоаэрозольный детектор.

6.5. ИНДИКАТОРНЫЕ ТРУБКИ (ИТ)

Для повышения эффективности контроля ИЗА используют газоопределители колориметрического типа и индикаторные трубки, основанные на химических реакциях определяемых компонентов с нанесенными на твердый сорбент реагентами, в результате которых образуются окрашенные продукты.

Если для контроля содержания примесей в атмосфере создано много рецептов индикаторных масс на широкий класс ЗВ: СО, СО₂, H₂S, (NO + NO₂), СН₂О и т.д., то приборы на основе ИТ для контроля ИЗА разработаны лишь на ограниченное число ЗВ. К ним относятся приборы ГХ-4 с ИТ ТИСО-0,2 и ГХСО-5 с ИТ ТИСО-5, определяющие концентрацию СО в диапазоне 0,25 - 62500 мг/м³ (0,005 - 5 % объема). Оба прибора выпускает Донецкое ПО «Респиратор».

Прибор ГХПВ-1 SО₂-10 с ИТ ТИ-SO₂-10 определяет концентрацию SO₂ и отходящих газах предприятий в диапазоне 0,5 - 10,0 г/м³. Прибор ГХПВ-1 NO_x-1 определяет концентрацию NO + NO₂ в пересчете на NO₂ в диапазоне 0,1 - 1,0 г/м³. Оба прибора выпускает ВНИИОСуголь в г. Перми.

Отдел контроля атмосферы и НПК «Экотест» разработали ИТ для определения NH₃ и H₂S. Диапазон измеряемых концентраций NH₃ 0,02 - 1,0 г/м³, H₂S - 0,01 - 1,5 г/м³. Комплекты ИТ выпускаются НПК «Экотест» с маркой ГХПВ-2. Приборы аттестованы с погрешностью 25 %.

Все ИТ конструктивно унифицированы и могут использоваться с аспиратором сильфонного типа АМ-5. Необходимый для определения измеряемого компонента объем пробы меняют от 100 до 1000 см³ в зависимости от применяемой индикаторной трубки и концентрации загрязняющего вещества.

Необходимое для анализа время колеблется от 15 с до 4 мин и зависит от объема пробы и плотности набивки индикаторной массы.

В соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78, все индикаторные средства имеют основную приведенную погрешность не более 25 %.

Диапазон температур анализируемого газа на входе в индикаторные трубки 0 - 35 °С.

Требования к влажности анализируемой газовой смеси менее жесткие, однако капельно-жидкая фаза должна отсутствовать.

6.6. ЭЛАСТИЧНЫЕ ПРОБООТБОРНЫЕ ЕМКОСТИ

Перспективным направлением в развитии средств контроля ИЗА является применение эластичных пробоотборных емкостей, совмещающее принципы инструментально-лабораторного анализа, в части отбора проб газа, и инструментального анализа в части определения концентраций в отобранной пробе.

Эластичные пробоотборные емкости используют для отбора, хранения и транспортировки проб газов с последующим анализом концентраций загрязняющих веществ в пробе с помощью инструментальных средств (газоанализаторов). При необходимости для анализа пробы газа можно применять инструментально-лабораторные средства анализа.

Эластичные емкости представляют собой мешки из полимерной пленки различных объемов (1 - 10 дм³), снабженные одним или двумя герметичными штуцерами. Интерес к такого рода пробоотборным устройствам связан с простотой отбора, транспортировки и хранения проб и с возможностью отбора любого необходимого для анализа количества газовой смеси непосредственно из мешка.

Основным критерием при выборе полимерного материала должна быть его устойчивость к воздействию отбираемого компонента или компонентов, обеспечивающая сохранность качественного состава и концентрации отдельных газов в течение заданного промежутка времени.

За рубежом для изготовления эластичных емкостей используют полимерные «Tedlar», «Mailar», «Teflon» и многослойные композиционные пленки. Из номенклатуры выпускаемых отечественной промышленностью пленок наиболее подходят для изготовления мешков фторопластовые пленки Ф-20А.

Использовать эластичные емкости для отбора газовых проб из ИЗА можно только на предприятиях теплоэнергетики.

Эластичные емкости предназначены для отбора, хранения и транспортировки проб СО, NO_х и SO₂. Для обеспечения достоверности отобранной пробы эластичные емкости используют только совместно с устройством отбора и подготовки газовой пробы.

6.7. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, ВЛАЖНОСТИ, ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ПОТОКА

При определении значений массовых выбросов ЗВ в атмосферу необходимо определять температуру газового потока и в ряде случаев - влажность отходящих газов.

Основными средствами измерения температуры являются ртутные термометры, термометры сопротивления и термопары. Технические характеристики средств измерения температуры приведены в табл. 6.6. Кроме этого в ряде случаев, например при измерении температуры газовых потоков в градирнях и брызгальных бассейнах, можно использовать спиртовые термометры.

Для всех средств измерения температуры характерна некоторая инерционность. Для жидкостных термометров время выдержки в газовом потоке рассчитывают по формуле.

t = eln[t - t₀)/Dt],                                                          (6.1)

где t - время выдержки; e - константа отставания для движущегося газа, e = 50; t₀ - показания термометра до измерения; °С; t - температура газа в газоходе, °С; Dt - заданная погрешность измерения температуры, °С.

Таблица 6.6

Технические характеристики средств измерений температуры

Технические характеристики некоторых типов приборов для измерения влажности приведены в табл. 6.7.

Таблица 6.7

Технические характеристики средств измерения влажности в зависимости от рабочей температуры исследуемого газа

Данные измерений избыточного давления (разрежения) используют для определения объема отходящих газов, а также в ряде методик инструментально-лабораторного анализа.

Основным средством измерения являются микроманометры, например, типа ММ-240 (разность давления до 0,2 кПа (до 200 мм вод. ст.), рабочая жидкость - этиловый спирт) или МКВ-250 (разность давления до 0,2 кПа, рабочая жидкость - вода дистиллированная). При больших разностях давления можно использовать U-образные манометры, заполненные водой или этиловым спиртом, или манометры (вакуумметры) показывающие с классом точности 1.5. Кроме того, необходимо измерять атмосферное давление, чтобы привести объем газа к нормальным условиям, для чего используют барометр, например МВ-3-1-04 по ГОСТ 23696-79.

Скорость потока в газоходах измеряют в основном с помощью трубок Пито-Прандтля, а также пневмометрических трубок, разработанных институтами Гинцветмет и НИИОГаз. Определение скорости потока основано на измерении разности полного и статического давления потока и расчета скорости с учетом температуры и плотности газа, образующего поток.

Кроме указанных технических средств применяют термоанемометры с диапазоном измеряемых скоростей 4 - 32 м/с, разработанные ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского. В стадии разработки находится термоанемометр с диапазоном измеряемых скоростей 0,5 - 5 м/с. Однако применение термоанемометров ограничено диапазоном температуры отходящих газов, и обычно их используют для определения скоростей газовых потоков при температуре 80 - 100 °С и не более.

6.8. ПЕРЕДВИЖНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ КОНТРОЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

Передвижная лаборатория контроля промышленных выбросов в атмосферу является комплексным техническим средством, совмещающим в своей структуре инструментальные, инструментально-лабораторные, индикаторные и расчетные методы контроля ИЗА.

6.8.1. НАЗНАЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРИИ

Передвижная лаборатория контроля промышленных выбросов (в дальнейшем - лаборатория), предназначена для инспекционного контроля ИЗА в целях измерения фактических значений выбросов ЗВ из них и установления соответствия фактических значений выбросов нормативным значениям.

Лабораторию можно применять для ведомственного и производственного контроля и для научных исследований по проблеме охраны атмосферного воздуха.

6.8.2. технические данные

Лаборатория обеспечивает:

1) непрерывный (до 3 сут) отбор проб из контролируемого ИЗА,

2) автоматическое определение в газовом потоке концентрации шести ЗВ,

3) измерение трех термодинамических параметров газового потока,

4) вычисление массового расхода выбросов автоматически или с помощью оператора,

5) вывод информации на цифропечатающее устройство,

6) дозированный отбор проб для определения концентраций до 10 ЗВ инструментально-лабораторным методом и методами экспресс-анализа.

Диапазон и погрешность измерений концентраций ЗВ и термодинамических параметров газового потока указаны в табл. 6.8 и 6.9.

Таблица 6.8

Технические характеристики средств инструментального контроля

Таблица 6.9

Технические характеристики средств контроля параметров потока

Технические характеристики средств контроля параметров потока:

- основная приведенная погрешность определения массовых выбросов не более 20 %,

- автономность работы лаборатории не менее 2 сут,

- электрическое питание приборов и оборудования лаборатории осуществляется пофазно переменным однофазным током напряжением 220 В,

- электрическое питание лаборатории осуществляется переменным трехфазным током напряжением 380 В с нулевым проводом,

- частота переменного тока 50 ± 1 Гц,

- потребляемая мощность не более 10 кВт,

- масса лаборатории не более 12000 кг,

- время выхода лаборатории на рабочий режим не более 4 ч.

6.8.3. СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

Приборы и оборудование лаборатории размещаются в кузове-фургоне типа ПМ 4310 на шасси автомобиля КАМАЗ-4310. В их состав входят:

- электроаспиратор ЭА-1А;

- колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП;

- иономер И-130;

- лабораторное оборудование (вытяжной шкаф, холодильник и т.д.);

- блок питания 22ВП-36;

- преобразователь измерительный Сапфир-22ДА;

- зонд заборный;

- термошланг;

- устройство ТПП;

- газоанализатор 305-ФА-01;

- газоанализатор Э34 КПИ 03;

- генератор водорода ШГС 03;

- термопреобразователь сопротивления ТСП-0879;

- преобразователь измерительный 111 703-26;

- измеритель скорости газовых потоков ГАС-60-Б;

- преобразователь акустический ГАС-АП;

- блок электронный ГАС-ВЭ;

- устройство сбора и обработки информации УСОИ-ПВП;

- диалоговычислительный комплекс ДВК-3;

- ЭВМ «Электроника МС 0507»;

- дисплей;

- блок клавиатуры;

- накопитель МГМД-6021;

- печатающее устройство Robotron CM 6329.02-М;

- батарея аккумуляторная 6 СТ-132 ЭН;

- источник постоянного тока 55-21;

- щит питания;

- блок жизнеобеспечения (кондиционер, печи и т.д.).

Составные части лаборатории собраны в последовательно соединенные функциональные блоки.

6.8.4. НАЗНАЧЕНИЕ БЛОКОВ

Блок отбора проб предназначен для отбора проб пыли и газообразных ЗВ в целях их последующего лабораторного анализа.

Блок физико-химического анализа служит для измерения концентраций ЗВ, которые нельзя определить инструментальными средствами.

Блок измерений концентраций загрязняющих веществ предназначен для отбора пробы газа из контролируемого участка газохода, транспортировки, подготовки и анализа пробы в газоанализаторах.

Блок формирует аналоговые сигналы, пропорциональные измеренным значениям концентраций ЗВ и передает их на вход УСОИ-ПВП.

Блок измерения термодинамических параметров газового потока формирует аналоговые сигналы, пропорциональные измеренным значениям давления, температуры и скорости газового потока, которые поступают на соответствующие входы УСОИ-ПВП;

Блок обработки результатов измерений производит вычисление и отработку поступающей информации и формирует следующие выходные документы:

- результаты инструментального контроля,

- результаты инструментально-лабораторного контроля,

- протокол обследования предприятия.

Блок хранения проб предназначен для хранения проб в течение 3 сут при их дальнейшей обработке в стационарной аналитической лаборатории.

Блок жизнеобеспечения служит для поддержания температуры воздуха внутри лаборатории в пределах 10 - 30 °С.

Блок-схема передвижной лаборатории приведена на черт. 6.2.

Блок-схема организации измерительно-вычислительного комплекса лаборатории приведена на черт. 6.3.

Черт. 6.2. Блок-схема передвижной лаборатории:

1 - устройство отбора и транспортировки газовой пробы, 2 - измеритель средней скорости потока, 3 - автоматические газоанализаторы, 4 - устройства для отбора и хранения газовой пробы, 5 - блок физико-химического анализа, 6 - устройство определения содержания пыли, 7 - устройство сбора и обработки информации, 8 - переносные автоматические газоанализаторы, 9 - блок клавиатуры, 10 - ЭВМ, 11 - измеритель атмосферного давления, 12 - измеритель температуры наружного воздуха, 13 - цифропечатающее устройство, 14 - дисплей, 15 - графопостроитель

Черт. 6.3. Схема организации информационно-вычислительного комплекса лаборатории:

ГМД - гибкие магнитные диски, ППЗУ - постоянное запоминающее устройство, УПП - устройство отбора и транспортировки газовой пробы, ГА - газоанализаторы, ИСП - измеритель скорости потока

6.9. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ АВТОТРАНСПОРТА

6.9.1. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ

Для определения содержания в отходящих газах автотранспорта СО и С_хН_х используют спектрофотометрический метод, основанный на измерении поглощаемой доли энергии излучения, проходящего через отходящие газы.

Анализаторы на СО и С_хН_х построены по структурной схеме спектрофотометра (черт. 6.4) и содержат пробозаборники 1, блок пробоподготовки 2, побудитель расхода газа 3, источник излучения 4, рабочую кювету 5, приемник 6, блок усилителя сигнала 7, измерительный прибор 8, реперное устройство 9, блок питания 10.

Черт. 6.4. Структурная схема спектрофотометрического анализатора отработавших газов

Отходящие газы через пробозаборник и устройство пробоподготовки прокачивают через рабочую кювету, в которой поглощается излучение. Изменение мощности излучения регистрируется приемником излучения, усиливается и регистрируется на шкале измерительного прибора, проградуированной в единицах концентрации СО и ΣC_xH_x.

Для проверки чувствительности анализаторов используют реперные устройства, ослабляющие поток излучения для имитации поглощения.

Для определения содержания в отходящих газах автотранспорта сажевого аэрозоля используют единицы дымности. Дымность - показатель, характеризующий степень поглощения светового потока, проходящего через отходящие газы двигателя автомобиля. На черт. 6.5 показана связь дымности с концентрацией сажевого аэрозоля в отходящих газах автомобилей.

Черт. 6.5. Зависимость между дымностью (N) и содержанием сажевого аэрозоля в отходящих газах (С)

В приборах для измерения дымности (дымомерах) используют спектрофотометрический метод. Измерение производят в широком спектральном диапазоне. Источником света служит лампа накаливания с температурой 2800 - 3250 К. Приемником служит фотоэлемент со спектральной характеристикой, аналогичной фотооптической кривой глаза человека (максимальное соответствие при диапазоне 550 - 570 мм, с уменьшением до 4 % этого максимума соответствия при значениях меньше 430 мм и больше 680 мм).

Дымомеры построены по структурной схеме спектрофотометра (см. черт. 6.4). Реперным устройством служат светофильтры.

6.9.2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ КОНТРОЛЕ АВТОТРАНСПОРТА

При контроле отходящих газов автомобилей с карбюраторными двигателями, работающих на бензине, используют следующие приборы:

1) газоанализатор СО с диапазонами измерения 0 - 5 и 0 - 10 об. %,

2) газоанализатор ΣC_xH_x с диапазонами измерения 0 - 1000 млн^-1 и 0 - 10000 млн^-1 ΣC_xH_x (в гексановом эквиваленте),

3) тахометр с диапазоном 0 - 1000 млн^-1 и 0 - 10000 млн^-1 с основной приведенной погрешностью ±2,5 %.

При контроле отходящих газов автомобилей с дизельными двигателями используют дымомеры с диапазоном измерения 0 - 100 % и с возможностью считывания значения дымности с погрешностью не более 1 %. Для калибровки дымомеров используют нейтральные светофильтры, поступающие в комплекте с приборами. В табл. 6.10 и 6.11 приведены технические характеристики и условия эксплуатации приборов контроля выбросов от автотранспорта.

7. МЕТОДОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗВ В ОРГАНИЗОВАННЫХ ИЗА

7.1. МЕТОДОЛОГИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗВ

7.1.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ПРОБООТБОРА И ПРОБОПОДГОТОВКИ

Процесс инструментального контроля концентраций ЗВ в ИЗА можно разделить на следующие этапы:

- отбор пробы из газохода,

- транспортировка пробы,

- подготовка пробы к анализу,

- автоматическое измерение концентраций ЗВ с применением газоаналитических приборов.

В зависимости от принципов построения системы пробоотбора и пробоподготовки различают контроль ИЗА методами непосредственного (прямого) измерения газовой пробы и разбавления [6].

Схема контроля ИЗА методом непосредственного измерения приведена на черт. 7.1.

Черт. 7.1. Схема контроля ИЗА методом непосредственного измерения

Таблица 6.10

Технические характеристики приборов для контроля выбросов от автотранспорта