Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на производстве сложных минеральных удобрений Азотного комплекса АО «Апатит» в г. Череповец
Назначение
Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на производстве сложных минеральных удобрений Азотного комплекса АО «Апатит» в г. Череповец (далее - система) предназначена для:
- непрерывных автоматических измерений массовой концентрации аммиака (NH3), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2) и параметров отходящих газов (температура, абсолютное давление, скорость и объемный расход);
- приведения к нормальным условиям измеренного расхода дымовых газов и массовой концентрации аммиака, оксида азота, диоксида азота в соответствии с документом ГОСТ Р 70805-2023 «Автоматические измерительные системы для контроля выбросов загрязняющих веществ. Методика расчета массового выброса»;
- измерений массового, разового и валового выбросов аммиака и суммы оксидов азота (NOx);
- непрерывной обработки и анализа поступающей от средств измерений информации, ее архивирования и систематизирования;
- представления операторам получаемой информации по составу и расходу дымовых газов;
- передачи информации в автоматизированные системы более высокого уровня заказчика, а также передачи информации о показателях выбросов загрязняющих веществ в государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду;
- формирования статистической отчетности, связанной с выбросами.
Описание
К данному типу средств измерений относится система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на производстве сложных минеральных удобрений Азотного комплекса АО «Апатит» в г. Череповец, зав. № 0019.
Перечень измерительных каналов (далее - ИК) системы, принципов измерений и первичных измерительных преобразователей (далее - ПИП), входящих в состав ИК, приведен в таблице 1.
аблица 1 - Перечень ИК системы, принципов измерений и НИИ
| Наименование ИК системы | Нринцип измерений | НИН, входящие в состав ИК системы | Регистрационный номер в ФИФ ОЕИ1) |
| ИК массовой концентрации аммиака (NH3), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2) | Хемилюминесцентный | Газоанализаторы ЕТ-909 | 18663-15 |
| ИК температуры дымовых газов | Терморезистивный | Термопреобразователи универсальные ТНУ 0304 | 50519-17 |
| ИК абсолютного давления дымовых газов | Тензорезистивный | Нреобразователи давления измерительные АИР-20/М2 | 63044-16 |
| ИК скорости/объемного расхода дымовых газов | Ультразвуковой | Расходомеры-счетчики ультразвуковые ВЗЛЕТ РГ | 80169-20 |
| 1) ФИФ ОЕИ - Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. | |||
Основное оборудование измерительных и вычислительных компонентов системы располагается в блоке-контейнере. В блоке-контейнере предусмотрены системы поддержания микроклимата и вентиляции. На дымовой трубе монтируются НИН и газоотборное устройство (зонд). Зонд смонтирован внутри обогреваемого пробоотборного шкафа.
Отобранная проба поступает по обогреваемому трубопроводу к аналитическому блоку, расположенному в блоке-контейнере.
Принцип работы системы основан на получении измерительной информации о состоянии одного или нескольких НИН с помощью измерительных компонентов и последующей передаче результатов измерений по связующим компонентам в вычислительные компоненты (ВК), выполняющие функции сбора, расчета и отображения данных.
В рабочем режиме НИН передают данные по каналам связи на вычислительный уровень. В ВК происходит преобразование измеренных значений параметров отходящего газа в цифровой код.
ВК выполняют функции сбора, расчета, отображения и приведения результатов измерений к нормальным условиям. Обмен информации внутри ВК, от контроллера к панели оператора, происходит по технологическому сегменту локальной вычислительной сети.
ВК также обеспечивают обмен информацией с автоматизированной системой управления технологическим процессом объекта.
В случае отказа какого-либо из элементов системы фиксируется событие отказа в журнале событий системы.
Нервичная подготовка пробы производится с помощью фильтра газоотборного устройства. Анализируемый газ по пробоотборной трубе поступает в обогреваемую камеру зонда. Затем через фильтр, через штуцер на крышке корпуса фильтра и блок клапана поступает в обогреваемый трубопровод.
Трубопровод обогреваемый саморегулируемый служит для подачи анализируемого газа, имеющего температуру выше температуры окружающей среды, к аналитическому блоку. Внутри наружной оболочки и теплоизоляции трубопровода размещены нагревательный элемент (греющий кабель саморегулируемый), термометр сопротивления и две трубки для транспортирования анализируемого газа и контрольной поверочной газовой смеси (НГС).
Для измерений скорости потока и объемного расхода газа используется ультразвуковой расходомер-счетчик ВЗЛЕТ-РГ. Данные с расходомера передаются на вычислительный контроллер посредством аналогового сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА.
Для измерений давления в газоходе используется преобразователь давления измерительный АИР-20/М. Данные с преобразователя давления передаются на вычислительный контроллер посредством аналогового сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА.
Для измерений температуры в газоходе используется термопреобразователь универсальный ТПУ 0304. Данные с термопреобразователя универсального передаются на вычислительный контроллер посредством аналогового сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА.
Результаты анализа пробы (массовой концентрации NH3, NO, NO2) передаются в контроллер АБАК. Контроллер осуществляет расчет массового, разового и валового выбросов, исходя из результатов измерений массовой концентрации загрязняющих веществ, текущего расхода сухого газа, давления и температуры.
Рассчитанные значения передаются на сервер, где осуществляется отображение и архивация данных.
Ограничение доступа осуществляется с помощью механических замков.
Заводской номер в формате четырех арабских цифр нанесен типографским методом на паспортную табличку, расположенную с внешней стороны (в правом верхнем углу) дверцы шкафа, в котором размещены газоанализаторы ЕТ-909. Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено. Пломбирование системы не предусмотрено.
Общий вид основного оборудования системы представлен на рисунках 1 - 3.
Общий вид паспортной таблички с заводским номером представлен на рисунке 4.
Ограничение доступа к газоанализаторам с помощью механического замка
Рисунок 1 - Общий вид шкафа с газоанализаторами ЕТ-909
Рисунок 2 - Общий вид газоанализаторов ЕТ-909
Рисунок 3 - Общий вид обогреваемого пробоотборного шкафа с газоотборным устройством
Рисунок 4 - Общий вид паспортной таблички с заводским номером
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) системы состоит из встроенного ПО ПИП, входящих в состав системы (таблица 1), и прикладного ПО (далее - ППО).
Функции встроенного ПО ПИП представлены в описании типа соответствующих средств измерений.
В ППО производится преобразование электрических сигналов измеренных параметров, поступающих от газоаналитического оборудования на модули ввода контроллера, в физические величины.
После преобразования производятся расчеты объемного расхода, массовой концентрации загрязняющего вещества дымовых газов, приведенных к нормальным условиям, а также валовых, массовых и разовых выбросов аммиака (NH3), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), суммы оксидов азота (NOx) в пересчете на NO2.
Все результаты расчетов передаются на автоматизированное рабочее место оператора (АРМ) для отображения и архивации, в системы Заказчика более высокого уровня, а также в Федеральную службу по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор).
Уровень защиты ПО системы в соответствии с Рекомендацией Р 50.2.077-2014 -«средний».
Идентификационные данные ПО приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Идентификационные данные ПО системы
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | PLC |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.Х.ХХ1) |
| 1) Первый символ номера версии ПО указывает на метрологически значимую часть ПО (неизменяемую), а «Х» (арабская цифра от 0 до 9) описывает метрологически незначимые модификации ПО, которые не влияют на метрологические характеристики средства измерений (интерфейс, устранение незначительных программных ошибок и т.п.). | |
Технические характеристики
Таблица 3 - Метрологические характеристики газоаналитических ИК системы
| Определяемый компонент | Диапазон измерений1) массовой концентрации, мг/м3 | Участок диапазона измерений массовой концентрации, мг/м3 | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2), % | |
| приведенной3) | относительной | |||
| Аммиак (NH3) | от 0 до 87 | от 0 до 10 включ. св. 10 до 87 | ±25 - | - ±25 |
| Оксид азота (NO) | от 0 до 84 | от 0 до 12 включ. св. 12 до 84 | ±25 - | - ±25 |
| Диоксид азота (NO2) | от 0 до 206 | от 0 до 17,5 включ. св. 17,5 до 206 | ±25 - | - ±25 |
| Сумма оксидов азота (NOx)4) в пересчете на NO2 | от 0 до 335 | от 0 до 17,5 включ. св. 17,5 до 335 | ±25 - | - ±25 |
Продолжение таблицы 3
| Определяемый компонент | Диапазон измерений1) массовой концентрации, мг/м3 | Участок диапазона измерений массовой концентрации, мг/м3 | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2), % | |
| приведенной3) | относительной | |||
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК массовой концентрации аммиака (NH3), оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2) 0,1 мг/м3. 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 683 от 02.06.2026 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений», раздел 3, п. 3.1.3. Участок диапазона измерений, в котором результаты измерений соответствуют обязательным метрологическим требованиям Постановления Правительства РФ № 683 от 02.06.2026 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений», раздел 3, п. 3.1.3, от Cmin до Стах, где Стах - верхняя граница диапазона измерений, мг/м3, а Cmin, мг/м3, рассчитывается по формуле _ Су •у cmin = g , где Cy - верхняя граница участка диапазона измерений, в котором нормирована приведенная погрешность, мг/м3; Smax - наибольшее допустимое значение погрешности измерений согласно п. 3.1.3, раздела 3 Постановления Правительства РФ № 683 от 02.06.2026, %; Y - пределы допускаемой приведенной погрешности в условиях эксплуатации, %. 3) Нормирующее значение - верхний предел участка диапазона измерений, в котором нормированы пределы допускаемой приведенной погрешности. 4) Сумма оксидов азота NOx (в пересчете на NO2) является расчетной величиной. Массовая концентрация оксидов азота (С\ох) в пересчете на NO2 рассчитывается по формуле С\ох С NO2 ■ 1,53- Cno, где Cno2 и Cno — измеренные значения массовой концентрации диоксида азота и оксида азота, мг/м3, соответственно. | ||||
Таблица 4 - Дополнительные метрологические характеристики газоаналитических ИК
| Наименование характеристики | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от пределов допускаемой погрешности | 0,5 |
| Пределы допускаемого изменения выходного сигнала за 24 ч непрерывной работы, в долях от пределов допускаемой погрешности | ±0,5 |
| Таблица 5 - Метрологические характеристики ИК скорости и объемного | расхода дымовых газов | ||
| Измеряемая величина | Единицы величины | Диапазон измерений1) | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2) |
| Скорость газового потока при рабочих условиях | м/с | от 0,05 до 40 | ±(0,03+0,03-V3)) (абс.) |
| Объемный расход при рабочих условиях | м3/с | от 0,3 до 2464) | ±3 % (прив.5)) |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК скорости дымовых газов 0,01 м/с, объемного расхода дымовых газов 1 м3/ч. 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 683 от 02.06.2026 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений», раздел 3, п. 3.10. Участок диапазона измерений, в котором результаты измерений соответствуют обязательным метрологическим требованиям Постановления Правительства РФ № 683 от 02.06.2026 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений», раздел 3, п. 3.10, от Vmin до Vmax, где Vmax- верхняя граница диапазона измерений, м/с, а Vmin, м/с, рассчитывается по формуле V ■ = —3— Vmin 8тах-3 где 6max - наибольшее допустимое значение погрешности измерений согласно п. 3.10, раздела 3 Постановления Правительства РФ № 683 от 02.06.2026, %. 3) V - скорость дымовых газов, м/с. 4) При площади сечения газохода 6,1544 м2. 5) Нормирующее значение - верхний предел диапазона измерений. | |||
Таблица 6 - Метрологические характеристики ИК температуры дымовых газов
| Измеряемая величина | Единицы величины | Диапазон измерений1) | Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерительного канала в условиях эксплуатации2) |
| Температура | °С | от -50 до +200 | ±2 |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК температуры дымовых газов 1 °С. 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 683 от 02.06.2026 г., п. 3.9. | |||
Таблица 7 - Метрологические характеристики ИК абсолютного давления дымовых газов
| Измеряемая величина | Единицы величины | Диапазон измерений1) | Пределы допускаемой приведенной2) погрешности измерительного канала в условиях эксплуатации3), % |
| Абсолютное давление | кПа | от 0 до 160 | ±1,5 |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда ИК абсолютного давления дымовых газов 1 кПа. 2) Нормирующее значение - верхний предел диапазона измерений. 3) В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 683 от 02.06.2026 г., п. 3.13. | |||
Таблица 8 - Метрологические характеристики ИК показателей выбросов
| Определяемый компонент | Диапазон измерений разового выброса, г/с | Диапазон измерений массового выброса, кг/ч | Диапазон измерений валового выброса, т/г | Пределы допускаемой относительной погрешности в условиях эксплуатации, % |
| NH3 | от 0,003 до 21,4 | от 0,01 до 77 | от 2,4-10’4 до 676 | ±1,1•J5С2 + (УQ • %)2 1) |
| NO | от 0,004 до 20,7 | от 0,01 до 75 | от 2,4-10-4 до 659 | |
| NO2 | от 0,005 до 50,7 | от 0,02 до 183 | от 4,840-4 до 1608 | |
| NOx | от 0,005 до 92,4 | от 0,02 до 333 | от 4,840-4 до 2925 | |
| 1) Где ЗС - пределы допускаемой относительной погрешности измерений массовой концентрации аммиака (NH3), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), суммы оксидов азота (NOx) %; Yq - пределы допускаемой приведенной погрешности измерений объемного расхода дымовых газов, %; Qb - верхняя граница диапазона измерений объемного расхода дымовых газов, м3/с; Qi - измеренное значение объемного расхода дымовых газов, м3/с. | ||||
Таблица 9 - Технические характеристики системы
| Наименование характеристики | Значение |
| Время прогрева без учета прогрева обогреваемой линии, мин, не более | 60 |
| Потребляемая мощность с учетом обогреваемой линии, Вт, не более | 7700 |
| Напряжение питания переменным током частотой (50±1) Гц, В | 380 |
| Температура зонда и линии отбора пробы, °C, не менее | 120 |
| Масса блок-контейнера системы, кг, не более | 5000 |
| Габаритные размеры блока-контейнера системы, мм, не более: - длина - ширина - высота | 5000 2400 3000 |
| Условия эксплуатации: - диапазон температуры окружающей среды (при установке в обогреваемом блоке-контейнере), °С - диапазон относительной влажности, % - диапазон атмосферного давления, кПа | от -50 до +40 от 10 до 95 от 84 до 106,7 |
| Условия эксплуатации газоаналитического оборудования: - диапазон температуры окружающей среды, °C - диапазон атмосферного давления, кПа - относительная влажность окружающего воздуха, %, не более | от +5 до +40 от 84 до 106,7 95 |
| Условия эксплуатации обогреваемой линии и пробоотборного зонда: - диапазон температуры окружающей среды, °C - диапазон атмосферного давления, кПа - диапазон относительной влажности окружающего воздуха, % | от -45 до +50 от 84 до 106,7 от 10 до 95 |
Таблица 10 - Показатели надежности
| Наименование характеристики | Значение |
| Средний срок службы, лет | 6 |
| Наработка до отказа, ч, не менее | 10000 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским методом.
Комплектность
Таблица 11 - Комплектность системы
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на производстве сложных минеральных удобрений Азотного комплекса АО «Апатит» в г. Череповец | - | 1 шт. |
| Документация: | ||
| Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на производстве сложных минеральных удобрений Азотного комплекса АО «Апатит» в г. Череповец. Руководство по эксплуатации | А-2028-4-РЭ | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 4 «Технологическая инструкция» документа А-2028-4-РЭ «Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ на производстве сложных минеральных удобрений Азотного комплекса АО «Апатит» в г. Череповец. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 31.12.2020 № 2315 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»;
Приказ Росстандарта от 25.11.2019 № 2815 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений скорости воздушного потока»;
Приказ Росстандарта от 05.12.2025 № 2667 «Об утверждении Государственного первичного эталона единицы давления для области абсолютного давления в диапазоне от V10-2 до 1-107 Па и Государственной поверочной схемы для средств измерений абсолютного давления»;
Приказ Росстандарта от 29.01.2026 № 147 «Об утверждении Государственного первичного эталона единицы температуры - кельвина в диапазоне от 0,3 до 273,16 К и Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;
ГОСТ Р 8.958-2019 Государственная система обеспечения единства измерений. Наилучшие доступные технологии. Автоматические измерительные системы для контроля вредных промышленных выбросов. Методы и средства испытаний.