Movchan

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ КИЕВСКОГО МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНОГО ЗАВОДА "ЭНЕРГИЯ"

Мовчан Н. М, Безрук З. Д., Государственное управление экологии и природных ресурсов в г. Киеве (г. Киев, Украина)
Дашковский А. А., Примиский В. Ф., АО "Украналит" (г. Киев, Украина)

Из 15 мусоросжигательных заводов, приобретенных в свое время СССР в Чехословакии для строительства в разных городах страны, пять было запланировано построить в Украине - в городах Киеве, Харькове, Севастополе, Днепропетровске и Донецке. В силу различных причин, преимущественно экономических, приобретенные заводы в основном или не были введены в эксплуатацию, или находятся в стадии реконструкции.
В г. Киеве мусоросжигательный завод "Энергия" работает с 1987 г. Проектная мощность завода составляет 350,0 тыс. т твердых бытовых отходов (ТБО) в год, реальная мощность сейчас - 170,0-190,0 тыс. т/год. Отходы сжигаются в 4-х мусоросжигательных котлоагрегатах с цилиндрическими валковыми решетками мощностью до 15 т сжигаемых отходов в час.
Одной из актуальных проблем эксплуатации завода является контроль за выбросами токсичных газов в атмосферу. Типичный состав компонентов при сжигании ТБО в котлоагрегатах ЧКД-ДУКЛА приведен в таблице.

Компонент	Концентрация, г/м³		Индекс токсичности, T=C/(ПДК_м.р)
Компонент	средняя	максимальная	средний	максимальный
Оксид углерода	0,5	2,5	100	500
Оксид азота	0,14	0,16	1647	1882
Диоксид серы	0,018	0,095	36	190
Бензол	1,32	3,0	880	2000
Толуол	1,86	6,0	3100	6000
Ацетон	0,7	0,8	2000	2285
Твердые частицы	–	0,056	–	373
Хлорсодержащие (HCl)	0,385	0,648	1925	3215
Фторсодержащие (HF)	0,0037	0,005	185	250

По заданию Государственного управления экологии и природных ресурсов в г. Киеве АО "Украналит" разработало и с 2001 г. внедрило в промышленную эксплуатацию на заводе "Энергия" многоканальную, эколого-технологическую, компьютеризированную газоаналитическую систему оптимизации процессов горения и экологического мониторинга отходящих дымовых газов с использованием новейших достижений в области высоких технологий газоаналитических сенсоров и компьютерной обработки информации. Для непрерывного инструментального контроля состава дымовых газов на каждом из котлов установлены технологический (ТК-1) и экологический (ЭК-1) газоаналитические комплексы.
Комплекс ТК-1 измеряет концентрацию дымовых газов в каждом из котлоагарегатов как в зоне горения (контроль О₂), так и на отходящих газоходах. Основой комплекса служит инфракрасный многоканальный газоанализатор 325ФА01, с помощью которого измеряется концентрация СО (0 - 0,5%), СО₂ (0 - 15%), СН₄(0 - 2,0 мг/м³). Особенностью газоанализатора 325ФА01 является оригинальная оптическая схема с применением оптического нулевого (реперного) канала. Прибор полностью автоматизирован, рассчитан на длительный (до 10 лет) срок службы. Для повышения надежности применены резервирование основных функций и самодиагностика неисправностей. В состав комплеса ТК-1 также входит высокочувствительный газоанализатор 151ЭХ01, который измеряет концентрацию О₂ (0 - 20%) в зоне продуктов горения каждого из котлоагергатов. Высокотемпературный зонд газоанализатора с датчиком-сенсором на двуокиси циркония (ZiO₂) вводится в камеру сгорания и проводит измерения концентрации О₂ в зоне высоких температур 600 - 800°С. Конструктивное исполнение прибора позволяет исключить сложные устройства пробоотбора и пробоподготовки и обеспечивает длительный (до пяти лет) режим эксплуатации в экстремальных условиях.
Информационные измерительные сигналы с газоанализаторов, помимо индикации на цифровом табло каждого из приборов, передаются на компьютер в диспетчерскую. Таким образом, комплекс ТК-1 в реальном времени позволяет измерять состав газов в зоне горения и корректировать соотношение "воздух - топливо" для оптимизации процессов горения и уменьшения токсичных выбросов в атмосферу.
Комплексы ЭК-1 установлены на выходных газоходах каждого из котлоагрегатов после электрофильтров и измеряют концентрации СО (0 - 0,5 г/м³), NO (0 - 5,0 г/м³), NO₂ (0 - 0,5 г/м³), SO₂ (0 - 0,5 г/м³) перед их сбросом в общую дымовую трубу высотой 130 м. Основой комплекса ЭК-1 является многоканальный инфракрасный газоанализатор "СПЕКТР-4", в котором реализована многоканальная кювета для одновременного измерения СО, NO, NO₂, SO₂.
Комплексы ТК-1 и ЭК-1 конструктивно выполнены в термостатированных шкафах, в которых установлены газоанализаторы, многоступенчатые системы пробоподготовки и очистки, микропроцессоры, блоки терморегуляции. В комплексах ТК-1 и ЭК-1 реализована система с двумя уровнями интерфейса управления потоками круглосуточного сбора и передачи измерительной информации. Измерительная информация от ТК-1 и ЭК-1 по 32 каналам передается на компьютер в диспетчерскую. Результаты измерений каждые три минуты фиксируются в виде цифры, графика, таблицы. Разработанное прикладное программное обеспечение комплексов ТК-1 и ЭК-1 дает возможность реализовать эффективные алгоритмы обработки информации, а оптимальный интерфейс позволяет оператору установить простую и гибкую процедуру выбора режимов представления, архивации и регистрации текущей информации. В состав общей системы мониторинга помимо четырех штук ТК-1 и ЭК-1 входит переносной пылемер, который позволяет измерять запыленность газовых потоков в диапазоне 0 - 1,0 г/м³.
Разработаны также алгоритм и аппаратные средства для автоматической передачи измерительной информации из диспетчерской завода по телефонной линии на компьютер, установленный в Госуправлении экологии г. Киева.
Созданная система инструментального контроля круглосуточно в непрерывном режиме осуществляет как экологический мониторинг завода, который является одним из наиболее опасных промышленных объектов в г. Киеве, так и контролирует процесс горения мусора за счет изменения соотношения "топливо - воздух" по результатам газоаналитических измерений в зоне горения. Газоаналитические комплексы позволили улучшить технологические процессы на заводе, уменьшить вредные выбросы в атмосферу, оптимизировать потребление энергоресурсов. Компьютерная обработка измерительной информации позволила архивировать результаты измерений и тем самым отслеживать отклонения технологического процесса по результатам газоаналитического контроля.
Количество переработанного мусора на единицу энергоносителя возросло на 6 - 8%, снизились уровни экологических платежей завода. К проблемам, требующим дальнейшего решения, следует отнести необходимость создания замкнутой системы автоматического регулирования на основе разработанной системы, доработки и внедрения ее для других энергетических объектов (ТЭЦ, котельные), где сжигаются значительные объемы топлива, необходимо улучшить их технико-экономические показатели и снизить уровни вредных выбросов в окружающую среду.
Технические решения реализованные в системе мониторинга защищены патентами Украины.

Movchan N. M, Bezruk Z. D., State Department of Ecology in Kiev, Kiev, Ukraine
Dashkovsky A. A., Primisky V. F., JSC "Ukranalyt", Kiev, Ukraine

The computerized gas analytical system for monitoring the waste gas is developed and applied. The system enables the specialists to optimize the burning process. The structure and characteristics of the system are considered.