Съвременни системи за мониторинг и контрол на емисии и имисии

Eдин от най-сериозните и трудни за овладяване причинители на замърсяване на въздуха е транспортът. Вредните емисии от енергетиката, индустриите и производствените предприятия са друга основна причина за влошаването на качеството на атмосферния въздух.

Най-честите замърсители на атмосферата в глобален план са въглеродният диоксид и въглеродният оксид. В България основни замърсители са прах, серен диоксид, азотни оксиди, оловни аерозоли, амоняк, фенол, сероводород и други. Концентрацията им във въздуха може да бъде измерена посредством различни системи и инструменти за мониторинг и контрол на емисии и имисии.

Емисии и имисии
Според действащия у нас Закон за опазване на околната среда, емисия е прякото или непрякото изпускане на вещества, вибрации, топлинни лъчения или шумове в атмосферния въздух, водите или почвите от организирани или неорганизирани източници в рамките на дадена инсталация.

Точката или повърхността, откъдето се осъществява изпускането, се нарича източник. Всяка емисия има като последица имисия – образуваната концентрация на отделяните в околната среда вещества в непосредствена близост до обекта, върху който те въздействат – до 1,5 м височина над земната повърхност или над горните части на растенията или до 1,5 м отдалеченост от сградите и съоръженията.

С развитието на технологиите на пазара стават достъпни множество технически решения за наблюдение и измерване на емисиите, чрез които на глобално и локално ниво да се осъществяват мониторинг и контрол на вредните вещества и при необходимост да се инициират необходимите мероприятия за предотвратяване или ограничаване на възможните въздействия на атмосферните замърсители върху околната среда, както и на свързаните с тях потенциални рискове за човешкото здраве.

Ролята на индустрията
С годините световната индустрия вложи огромни усилия, за да намали отделянето на вредни вещества в атмосферата и да покрие екологичните си задължения. Голяма част от тези задължения са свързани с измерване на различни параметри на въздуха в заводите или фабриките и осигуряването на съответствие с пределно допустимите концентрации на вредни вещества.

Първа стъпка при всеки анализ на качеството на въздуха, свързан с регулаторните изисквания, е да се идентифицират всички видове вредни вещества, отделяни от даден източник или съоръжение, както и тяхната концентрация. Правилното идентифициране и измерване показва на какви нормативни изисквания подлежи дейността на съоръжението и какви мерки за контрол на замърсяването трябва да бъдат предприети.

Емисиите обикновено се изчисляват посредством константни параметри като емисионни фактори на инсталациите, чиито стойности могат да бъдат открити в специални регистри или в техническата документация. Важна роля при определянето на емисионните фактори играят техническите средства за измерване на замърсяването на въздуха.

Технически средства за мониторинг и контрол на въздуха
Нормативните изисквания по отношение на качеството на атмосферния въздух в много страни налагат осъществяване на мониторинг на околния въздух преди и след конструирането на дадено индустриално съоръжение, както и изготвяне на предварителни прогнозни планове на емисиите според емисионните фактори.

Всички тези дейности изискват измерването на дадени параметри на атмосферния въздух и на замърсяването в съоръжението и около него. Достъпните технически решения за осъществяване на такива измервания се поделят основно в четири категории: инструменти за измерване на концентрацията на вредни вещества, включително инструменти за вземане на газообразни и прахообразни проби; системи за непрекъснат мониторинг на емисии, базирани на технологии за мониторинг в реално време на газовете, излизащи от комините на индустриалните съоръжения; устройства за измерване параметрите на въздуха, включително инструменти за измерване на обем, разход и скорост в газоходи и комини; метеорологични инструменти, в т.ч. основни устройства, използвани за измерване на атмосферните променливи, метеорологични сензори и станции.
 
Инструменти за измер-ване концентрацията на вредни вещества в атмосферата
Измерването на концентрацията на замърсители е важен аспект в поддържането на качеството на атмосферния въздух и въздуха в затворени помещения в допустимите граници. Достъпните на пазара решения измерват концентрацията както на газообразните замърсители, така и на праховите частици.

В зависимост от размера на устройствата и системите, те условно се поделят в две групи: преносими и стационарни. Към преносимите устройства спадат портативните газови монитори, газанализаторите за H2S, CO, CO2, CH4, NOx, O2,  и др., детекторите за въглероден диоксид, пробовземните апарати за аерозоли, прах и газове, устройствата за мониторинг на въздуха в затворени помещения, персоналните уреди и помпи за прах и параметри на работна среда и др.

Към стационарните инструменти се причисляват цялостните системи за комплексен емисионен, имисионен и метеорологичен мониторинг, газдетекторните и газсигнализаторни системи, калибрационните системи, системите за зонов мониторинг на опасни газове и изпарения и др. Едни от най-разпространените решения за емисионен мониторинг и контрол в индустриалните предприятия са системите за непрекъснат емисионен мониторинг и контрол.

Непрекъснат мониторинг на емисии (НМЕ)
Съществуват различни подходи за измерването на емисии и имисии. Безспорно един от най-надеждните и широко използвани методи е непрекъснатият мониторинг на емисии. Устройствата, използвани за такъв тип мониторинг и контрол, най-често директно измерват емисиите и приравняват стойностите на вредните вещества към действащите стандарти и регулации.

Най-разпространената технология за НМЕ е монтирането на измервателни устройства на изходите на газоходите и комините на индустриалните съоръжения, като мониторингът и контролът се осъществяват в реално време и е възможна адекватна съпоставка на стойностите във времето. Фабриките и заводите, които използват такива системи, могат да модифицират производствените процеси така, че да сведат до минимум вредните емисии.

Системи за непрекъснат мониторинг на емисии
Системите за непрекъснат мониторинг на емисии представляват цялото необходимо оборудване за определяне концентрацията на даден вреден газ или прахови частици или скоростта, с която емисиите биват освобождавани в атмосферата. Тези системи използват инструменти за измерване и анализ на замърсителите и инструменти за визуализиране на резултатите, като ги приравняват към стандартните измервателни скали и мерни единици.

Една система за непрекъснат мониторинг обикновено включва множество различни елементи като газанализатори, пробовземни инструменти, монитори за температура, дебит и прозрачност на емисиите, както и система за събиране на данни, софтуер за събиране, предаване и управление на данни в съответствие с нормативните изисквания, анализ, графична визуализация и др.

Разпространено решение са и т.нар. екстракционни системи за непрекъснат мониторинг на емисии. При тях газова проба се взима от точката на изпускане на емисии през определени интервали във времето и се филтрира, транспортира и тества чрез стационарна газанализаторна система. Концентрациите на вредни вещества в газа се измерват, записват и съхраняват в архив.

В последствие данните се използват за генериране на справки и доклади, задаване на аларми, контрол на процеси и пр. Екстракционните системи позволяват избор на най-подходящата техника за анализ, както и гъвкаво и лесно разширяване или свиване на обхвата на емисионния анализ. Системите за непрекъснат емисионен мониторинг са важни инструменти за оценяването на екологичната пригодност на дадено производство.

Системи за предсказващ мониторинг на емисиите (СПМЕ)
Представляват съвкупността от оборудване, необходимо за определяне на нивото на концентрация на газа или на емисиите с помощта на контролно-измервателни уреди и получаването на резултати в мерните единици на приложимите стандарти за ограничаване на емисии.

Системите за предсказващ мониторинг на емисиите (СПМЕ) са софтуерно базирани системи за събиране на данни с цел постоянен мониторинг на емисиите с помощта на данни от производството. СПМЕ е свързана със системата за управление на производството. Тя използва данни от процесите на горене или контрол на замърсяването, за да определи нивата на емисиите от различните замърсители, които са регулирани. Системата за предсказващ мониторинг на емисиите не се нуждае от газанализатори.

Чрез използване на серия от данни за емисиите и за избрани производствени процеси (например състав на горивото, дебит, налягане и температура, условия на околната среда, настройки на турбини и котли или характеристики на системата за намаляване на отработените газове) се генерира модел, който дава възможност за определяне на действителните емисии на предприятието с цел привеждане в съответствие с нормите.

СПМЕ може да се използва като алтернатива на системите за непрекъснат мониторинг на емисии във всички предприятия, използващи газ или нафта (турбини, котли, нагреватели и т. н.) за компоненти като NOx, SO2, CO, O2, CO2, а също така и за NH3, H2S, HC, VOC.