Какой должна быть современная промышленная компания? Должна ставить науку во главу всех своих решений, внедрять инновационные практики, сокращать выбросы, рационально использовать природные ресурсы.
Благодаря современным технологиям фабрики и заводы получают все больше данных о производстве, а промышленность становится все более прозрачной. Несовершенства и недочеты оптимизируются и модернизируются, а это позволяет снизить воздействие на окружающую среду.
Сегодня мы расскажем о системе мониторинга эмиссий. Всего один процесс, усовершенствованный индустриальным центром компетенций «Экология», позволит на государственном уровне эффективнее контролировать выбросы. Как это возможно? Сейчас расскажем!
Начнем с простого. Что такое «эмиссия»? Это выбросы и отходы , которые могут попасть в окружающую среду. Для того, чтобы снизить их количество, и был запущен проект мониторинга.
Как уследить за всем?
Все начинается с датчиков — от них на современном производстве зависит многое. Наблюдение за ходом работ, безопасность и ,конечно, контроль за выбросами.
На разных заводах разное оборудование, поэтому и приборы для сбора информации на них установлены в тех узлах и точках, которые лучше всего подходят для нужд местных инженеров и специалистов.
Поступающие данные позволяют им видеть всю картину производства, в том числе и выбросов. Но для масштабного поддержания экологии нашей страны установку таких датчиков необходимо регламентировать – и тут проявляются ограничения.
По требованиям законодательства для постоянного мониторинга на производствах должны быть вмонтированы автоматические системы контроля выбросов, состоящие примерно из дюжины регламентированных датчиков. Их задача — собирать данные с оборудования и передавать напрямую в надзорные органы. Но производства слишком разные.
Где-то сложно, а где-то вообще невозможно установить такие инструментальные системы, да еще и с площадками для обслуживания. Более того, в агрессивной среде такие датчики будут слишком быстро выходить из строя. На одном из заводов «Норникеля» в тестовом режиме установили такую систему, но даже не успели ввести в эксплуатацию – уже через месяц она засорилась. Датчики и средства измерения пришлось бы очень часто менять. Работать такая система не будет, ведь потребуется постоянное техобслуживание.
Но есть приборы, которые стоят на других узлах, благодаря им сотрудники получают полный объем данных. Нужно было лишь построить альтернативную систему измерения промышленных эмиссий, которая будет в режиме онлайн анализировать информацию с датчиков и вести мониторинг прогнозируемых выбросов.
В этом и заключалась идея проекта «Норникеля».
Как это работает?
Предиктивная, то есть связанный с прогнозированием будущего, система мониторинга эмиссий (PEMS) будет собирать данные, проверять их на отклонения, проводить через цифрового двойника технологического процесса и выдавать информацию о качестве и составе выбросов.
Данные
Их система будет собирать из нескольких источников:
- из лабораторной базы данных о сырье — его качестве, химическом составе и других характеристиках.
- с оборудования — это информация о температуре, давлении, расходе и других параметрах текущих производственных процессов.
- из прогноза погодных условий — о направлении и силе ветра, влажности, температуре, давлении и пр.
Проверка на валидаторе данных позволит сразу увидеть отклонения от ожидаемых значений и оперативно найти проблему: сбой программы или поломку датчика.
Цифровой двойник
Следующий этап — запуск цифрового двойника технологического процесса, в котором с помощью математических, физических и химических уравнений, а также с подключением нейронных моделей описывается вся работа конкретной производственной цепочки. Прозрачность работы алгоритма обеспечивает команда из математиков, физиков, технологов и химиков.
Прежде чем запускать такого двойника в эксплуатацию, его откалибруют и протестируют, сверят результаты расчетов с пробами выбросов, которые лаборатория продолжает постоянно собирать и анализировать.
На выходе система будет выдавать информацию об объеме и концентрации газов в выбросах (оксидов серы, азота и углерода), то есть об их количестве и качестве. Главное, она сможет моментально реагировать на изменения сырья или процессов и корректировать свои результаты — химики не могут собирать пробы каждую секунду.
Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева уже подтвердил допустимость такого подхода.
Прогноз погоды
Помимо онлайн-мониторинга, система PEMS позволит прогнозировать выбросы при различных параметрах сырья и производственных процессов с учетом погоды. В этом и заключается важный побочный результат ее внедрения — возможность подстраивать работу под неблагоприятные погодные условия, при которых выбросы идут на жилые районы.
В планах «Норникеля» делать более точный прогноз с учетом всех особенностей местности. И на его основе заранее регулировать технологический режим, снижая выбросы, которые могут осесть в жилых районах.
На сегодня тестовая система прошла проверку на целесообразность, сейчас идет работа над полноценным прототипом.
Уверены, что мы еще вернемся к обсуждению этого проекта. А «Норникель», как и всегда, продолжит рассказывать о всех ярких проектах и достижениях. Чтобы быть уверенным, что вы ничего не пропустите, подписывайтесь на наш канал в Дзен.
