Назначение
Системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу АО «Искитимцемент» (далее - системы) предназначены для:
- непрерывных автоматических измерений содержания оксида углерода (СО), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), диоксида серы (SO2), взвешенных (твердых) частиц (далее -пыли), паров воды (H2O), кислорода (O2) в промышленных выбросах и параметров газового потока (температура, давление, скорость);
- приведения массовой концентрации (объемной доли) определяемых компонентов к нормальным (стандартным) условиям в соответствии с документом ГОСТ Р 70805-2023 «Автоматические измерительные системы для контроля выбросов загрязняющих веществ. Методика расчета массового выброса» и расчета массовых (г/с, кг/ч) и валовых (т/год) выбросов оксида углерода (СО), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), диоксида серы (SO2), пыли;
- расчета объемного расхода газового потока;
- сбора, обработки и хранения данных;
- визуализации, предоставления результатов в различных формах.
Описание
К средствам измерений данного типа относятся системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу АО «Искитимцемент», зав. № 9 и № 10.
Принцип действия и состав систем приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Принцип действия и состав систем
| Наименование измерительных каналов (ИК) системы | Принцип действия системы | Первичный измерительный преобразователь, входящий в состав ИК системы | Регистрационный номер ФИФ ОЕИ1) |
| ИК массовой концентрации SO2, NO, NO2 | Оптический (УФ-спектроскопия) | Г азоанализатор ОМА-2000 | - |
| ИК массовой концентрации CO | Оптический (ИК-спектроскопия) |
| Наименование измерительных каналов (ИК) системы | Принцип действия системы | Первичный измерительный преобразователь, входящий в состав ИК системы | Регистрационный номер ФИФ ОЕИ1) |
| ИК объемной доли O2 | Электрохимический (на основе циркониевого датчика) | | |
| ИК объемной доли паров воды | Спектроскопия однолинейного молекулярного излучения | Г азоанализатор LGA-4100 | - |
| ИК температуры | Терморезистивный | Измеритель параметров газового потока TPF-100 | - |
| ИК давления | Т ензорезистивный |
| ИК скорости газового потока | Ультразвуковой | Расходомер-счетчик газа ультразвуковой ВЗЛЕТ РГ | 80169-20 |
| ИК параметров пыли | Оптико-абсорбционный | Пылеизмеритель лазерный ЛИИ-05 | 47934-11 |
1) Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.
Системы состоят из газоаналитических измерительных каналов, каналов измерения параметров пыли и каналов измерений параметров газового потока.
Каждый измерительный канал системы состоит из измерительного блока или блоков и блока сбора и обработки данных. Информация от измерительных каналов поступает в вычислительный компонент (ВК) системы, выполняющий функции сбора, отображения, хранения и передачи информации. Измеренные данные от ИК передаются в ВК по токовому каналу связи от 4 до 20 мА или по цифровому каналу RS-485 по протоколу Modbus.
В состав газоаналитических измерительных каналов входит система пробоотбора, состоящая из пробоотборного зонда и обогреваемой линии для передачи пробы из дымовой трубы в шкаф газоанализа. На всем пути температура пробы поддерживается не ниже 120 °С для предотвращения образования конденсата и кислот. Обогреваемый пробоотборный зонд GSP100 осуществляет предварительную грубую фильтрацию и отбор пробы из дымовой трубы, а также оснащен системой обратной продувки.
Проба, поступившая в шкаф газоанализа, проходит фильтрацию от взвешенных частиц более 2 мкм и поступает в измерительную ячейку газоанализатора OMA-2000 для измерений массовой концентрации SO2, NO, NO2 (метод горячей экстракции). Данные процедуры проходят внутри обогреваемого бокса с автоматическим поддержанием температуры не ниже 120 оС. Далее проба поступает в две последовательные колбы осушителя, где конденсируется и удаляется влага и понижается температура пробы. Затем осушенная проба подается в ИК ячейку газоанализатора ОМА-2000, где происходит измерение массовой концентрации СО (метод холодной экстракции).
Газоанализатор LGA-4100 смонтирован на дымовой трубе на той же высотной отметке, что и пробоотборный зонд. Он используется в качестве анализатора объемной доли паров воды. Газоанализатор LGA-4100 состоит из блока излучателя и приемника. Принцип действия основан на технологии полупроводниковой лазерной абсорбционной спектроскопии (ПЛАС). Диодный лазер излучает луч света, проходящий через анализируемую среду и детектируемый модулем приемника. Длина волны лазерного луча настраивается на характерную линию поглощения определяемого компонента.
Измерительный канал температуры и давления дымовых газов представлен измерителем параметров газового потока TPF-100. Смонтирован на дымовой трубе на той же высотной отметке, что и пробоотборный зонд.
Измерительный канал скорости потока дымовых газов установлен на дымовой трубе и представлен расходомером-счетчиком газа ультразвуковым ВЗЛЕТ РГ. Расходомер состоит из блока вторичного преобразователя и двух врезных преобразователей электроакустических газовых с блоками электроники. По принципу работы расходомер относится к время-импульсным ультразвуковым расходомерам, которые реализуют акустический метод измерения скорости потока. Акустический метод измерения скорости потока основан на векторном сложении скорости распространения ультразвуковой волны и скорости потока. Акустический импульс, посланный вверх по течению, распространяется с меньшей скоростью, чем импульс, посланный вниз по течению. Измерение времени прохождения импульсов в двух направлениях позволяет определить среднее по длине акустического луча значение составляющей скорости газового потока.
Система выполняет следующие основные функции:
- принудительный отбор пробы отходящих газов с помощью обогреваемого зонда;
- очистка пробы от механических загрязнений с помощью первичного фильтра, установленного в пробоотборном зонде, и вторичными фильтрами тонкой очистки, установленными в шкафу газоанализа;
- транспортировка пробы с помощью обогреваемой линии с автоматическим контролем температуры;
- измерение температуры, давления, скорости газового потока и массовой концентрации взвешенных частиц непосредственно на площадке дымовой трубы на той же высотной отметке, где и происходит отбор пробы;
- приведение результатов измерений к нормальным условиям (0 °C и 101,3 кПа);
- усреднение результатов измерений за определенный интервал времени (например, за 20 мин);
- расчет массового выброса загрязняющих веществ в атмосферу в г/с;
- сбор, хранение, архивирование и передачу данных.
Система имеет следующие выходные сигналы:
- показания, выводимые на дисплей газоанализаторов;
- показания, выводимые на монитор ПК системы;
- показания, выводимые на дисплеи ИК скорости газового потока и ИК параметров пыли;
- цифровой выход LAN.
Заводской номер системы нанесен типографским способом на паспортную табличку, расположенную слева от двери в помещение газоанализа блок-бокса. Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено. Пломбирование систем не предусмотрено.
Общий вид оборудования системы представлен на рисунках 1 - 5.
Паспортная табличка с заводским номером и знаком утверждения типа
Рисунок 1 - Общий вид блок-бокса, в котором размещены газоанализатор OMA-2000 и информационно-вычислительный комплекс
Рисунок 2 - Общий вид газоанализатора ОМА-2000
Рисунок 3 - Общий вид газоанализатора LGA-4100
Рисунок 4 - Общий вид измерителя параметров газового потока TPF-100
Рисунок 5 - Общий вид информационно-вычислительного комплекса
Произведено в России
Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу АО «Искитимцемент»
Заводской номер:Год изготовления:
2023
ООО «ИНСАВТ»
Тел. +7 (351)218-11-23
Email: info@insavt.ru www.insavt.ru
Рисунок 6 - Паспортная табличка
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) системы выполняет следующие функции:
- приведение измеренных значений к нормальным условиям и к стандартной концентрации свободного кислорода в соответствии с документом ГОСТ Р 70805-2023 «Автоматические измерительные системы для контроля выбросов загрязняющих веществ. Методика расчета массового выброса»;
- расчёт массовой концентрации определяемых компонентов;
- автоматический расчет массовых (г/с) выбросов оксида углерода (СО), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), диоксида серы (SO2), окислов азота (NOx в пересчете на NO2), пыли;
- расчет объемного расхода газового потока (сухого и влажного), м3/ч;
- отображение результатов измерений на мониторе компьютера в цифровом и графическом виде;
- передачу результатов через интерфейс LAN;
- обработку и хранение не менее 10 лет полученных результатов измерений;
- предоставление доступа к архивным данным.
Уровень защиты ПО системы в соответствии с рекомендацией Р 50.2.077-2014 -«средний».
Система имеет защиту автономного ПО от преднамеренных или непреднамеренных изменений.
Идентификационные данные ПО приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Идентификационные данные ПО систем
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | CEMS-2000B |
| Номер версии ПО | CEMS2000B.P002.V01B.XXXR1) |
| 1) «Х» (арабская цифра от 0 до 9) описывает метрологически незначимые модификации ПО, которые не влияют на МХ СИ (интерфейс, устранение незначительных программных ошибок и т.п.). |
Технические характеристики
Таблица 3 - Метрологические характеристики газоаналитических каналов систем
| Определяемый компонент | Диапазон измерений1) массовой концентрации, мг/м3 (объемной доли, %) | Участок диапазона измерений массовой концентрации, мг/м3 (объемной доли, %) | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2), % |
| приведенной3) | относительной |
| Оксид углерода (СО) | от 0 до 3000 | от 0 до 300 включ. св. 300 до 3000 | ±25 | ±25 |
| Оксид азота (NO) | от 0 до 1300 | от 0 до 130 включ. св. 130 до 1300 | ±25 | ±25 |
| Диоксид азота | от 0 до 2000 | от 0 до 200 включ. | ±25 | |
| Опр еделяемый компонент | Диапазон измерений1) массовой концентрации, мг/м3 (объемной доли, %) | Участок диапазона измерений массовой концентрации, мг/м3 (объемной доли, %) | Пределы допускаемой погрешности в условиях эксплуатации2), % |
| приведенной3) | относительной |
| (NO2) | | св. 200 до 2000 | | ±25 |
| Диоксид серы (SO2) | от 0 до 270 | от 0 до 30 включ. св. 30 до 270 | ±25 | — ±25 |
| Пары воды (Н2О) | от 0 до 40 % | от 0 до 10 % включ. св. 10 % до 40 % | ±25 | ±25 |
| Кислород (О2) | от 0 до 30 % | от 0 до 5 % включ. св. 5 % до 30 % | ±15 | ±15 |
| 1) Номинальная цена единицы наименьшего разряда измерительных каналов: NO, NO2, SO2, CO, О2, Н2О, - 0,1 мг/м3 (%). 2) В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.11.2020 г. № 1847, п. 3.1.3. Участок диапазона измерений, в котором результаты измерений соответствуют обязательным метрологическим требованиям Постановления Правительства РФ № 1847 от 16.11.2020 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений» раздел 3, п. 3.1.3, от Cmin до Cmax , где Cmax - верхняя граница диапазона измерений, мг/м3, а C min, мг/м3, рассчитывается по формуле: _ Су •у Стт = $ , где Cy - верхняя граница участка диапазона измерений, в котором нормирована приведенная погрешность, мг/м3; 5max - наибольшее допустимое значение погрешности измерений согласно п. 3.1.3, раздела 3 Постановления Правительства РФ № 1847 от 16.11.2020, %; Y - пределы допускаемой приведенной погрешности, %. 3) Нормирующее значение - верхний предел участка диапазона измерений, в котором нормированы пределы допускаемой приведенной погрешности. |
Таблица 4 - Метрологические характеристики систем для газоаналитических каналов
| Наименование характеристики | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от пределов допускаемой погрешности | 0,5 |
| Предел допускаемого времени установления выходного сигнала (Т0,9) без учета времени транспортирования пробы, с | 300 |
Таблица 5 - Метрологические характеристики систем по измерительному каналу параметров пыли
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений массовой концентрации пыли, мг/м3 | от 20 до 10000 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массовой концентрации пыли,1) % | ±20 |
| Пределы допускаемой приведенной2) погрешности измерений спектрального коэффициента направленного пропускания, % | ±2 |
| Диапазон измерений спектрального коэффициента направленного пропускания, % Т3) | от 0,5 до 95 |
| 1) Результаты измерений представляются в единицах массовой концентрации пыли (мг/м3) после проведения градуировки на месте эксплуатации с целью определения поправочного коэффициента (например, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9096-2006 «Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твёрдых частиц ручным гравиметрическим методом»). 2) Нормирующее значение - верхняя граница диапазона измерений. 3) Т - спектральный коэффициент направленного пропускания. |
Таблица 6 - Метрологические характеристики измерительного канала температуры и давления газового потока (при использовании измерителя параметров газового потока TPF-100)
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений температуры1), °С | от 0 до +250 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры, °C | ±2,0 |
| Диапазон измерений давления2), кПа | от -10,0 до +10,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений давления, кПа | ±0,2 |
| 1) Температура дымовых газов. 2) Разности давлений (дифференциального давления). |
Таблица 7 - Метрологические характеристики систем по измерительному каналу скорости газового потока
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений скорости газового потока, м/с | от 0,05 до 40 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении скорости газового потока в рабочих условиях, м/с | ±(0,03+0,03^)1) |
| Пределы допускаемой приведенной к ВПИ погрешности при преобразовании измеренного значения скорости газового потока в сигнал постоянного электрического тока, % | ±0,1 |
| 1) v - скорость газового потока, м/с |
Таблица 8 - Технические характеристики систем
| Наименование характеристики | Значение |
| Время прогрева, мин, не более | 60 |
| Напряжение питания, В | от 342 до 418 |
| Частота сети, Г ц | 50 |
| Потребляемая мощность, кВт, не более | 25 |
| Условия эксплуатации: - диапазон температуры окружающего воздуха (при установке в блок-контейнере с микроклиматом), С - относительная влажность, %, не более - диапазон атмосферного давления, кПа | от -50 до +50 90 от 84 до 106,7 |
Таблица 9 - Показатели надежности
| Наименование характеристики | Значение |
| Наработка до отказа, ч, не менее | 24000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
Таблица 10 - Габаритные размеры и масса измерительных блоков и элементов систем
| Наименование блока или элемента систем | Г абаритные размеры, мм, не более | Масса, кг, не более |
| Высота | Ширина | Длина |
| Специализированный шкаф для размещения газоанализатора и ПК | 2000 | 700 | 700 | 100 |
| TPF-100 | 300 | 300 | 1700 | 25 |
| LGA-4100: |
| Излучатель | 188 | 305 | 340 | 20 |
| Приемник | 188 | 305 | 390 | 20 |
Знак утверждения типа
наносится типографским методом на паспортную табличку, расположенную слева от двери в помещение газоанализа блок-бокса, и на титульный лист Руководства по эксплуатации.
Комплектность
Таблица 11 - Комплектность системы
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Система автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу АО «Искитимцемент» в составе: | - | 1 шт. |
| Г азоанализатор | ОМА-2000 | 1 шт. |
| Г азоанализатор | LGA-4100 | 1 шт. |
| Измеритель параметров газового потока | TPF-100 | 1 шт. |
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Расходомер-счетчик газа ультразвуковой | ВЗЛЕТ РГ | 1 шт. |
| Пылеизмеритель лазерный | ЛПИ-05 | 1 шт. |
| Система сбора, обработки и передачи данных | ССОД | 1 шт. |
| АРМ оператора на базе SCADA-системы | - | 1 шт. |
| Блок подачи пробы CEMS-2000 | - | 1 шт. |
| Документация: | | |
| Системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу АО «Искитимцемент». Руководство по эксплуатации | ИТ012-2021.001 РЭ | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 5 «Принцип действия» документа ИТ012-2021.001 РЭ «Системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу АО «Искитимцемент». Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 31 декабря 2020 г. № 2315 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»;
Приказ Росстандарта от 10 марта 2025 г. № 472 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений разности давлений до 1405 Па»;
Приказ Росстандарта от 25 ноября 2019 г. № 2815 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений скорости воздушного потока»;
Приказ Росстандарта от 30 декабря 2021 г. № 3105 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов»;
Приказ Росстандарта от 27 ноября 2018 г. № 2517 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений спектральных, интегральных, редуцированных коэффициентов направленного пропускания, диффузного и зеркального отражений и оптической плотности в диапазоне длин волн от 0,2 до 20,0 мкм»;
Приказ Росстандарта от 19 ноября 2024 г. № 2712 «Об утверждении 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.
