Раздел 5. Создание и эксплуатации систем автоматического контроля выбросов (сбросов) в рамках производственного экологического контроля в России и принятие на их основе управленческих решений

Раздел 5 Создание и эксплуатации систем автоматического контроля выбросов (сбросов) в рамках производственного экологического контроля в России и принятие на их основе управленческих решений

Промышленные предприятия в рамках ПЭК используют несколько подходов к снижению воздействия на окружающую среду. В общем эти подходы можно условно разделить на два.

Первый:

- предотвращение сверхнормативных выбросов (сбросов) за счет замены сырья или усовершенствования методов управления технологическим процессом;

- замена технологического оборудования на более совершенные варианты.

Второй:

- сокращение выбросов достигается с помощью оборудования, которое улавливает или разрушает загрязняющие вещества.

Зачастую ответственные природопользователи используют оба подхода.

При этом прямая оценка выбросов (сбросов) возможна только методом прямых и непрерывных измерений. Цель проведения ПЭК не ограничивается только оценкой выбросов (сбросов). Фактически задач у промышленных предприятий в области охраны окружающей среды несколько, и каждая из них является критически важной:

1. Минимизация воздействия производственных процессов на окружающую среду и здоровье человека.

2. Повышение эффективности использования природных ресурсов и энергии на промышленном предприятии.

3. Обеспечение соблюдения законодательства в области охраны окружающей среды.

4. Принятие предупредительных мер для предотвращения загрязнения окружающей среды.

5. Получение информации для совершенствования экологической политики предприятия и системы экологического менеджмента.

6. Предотвращение чрезвычайных ситуаций и устранение их последствий.

7. Повышение экологической осведомленности руководства предприятия и рабочих.

8. Информирование населения об экологических показателях промышленных объектов.

9. Повышение эффективности управления окружающей средой.

10. Прогнозирование экологических рисков при привлечении инвестиций и кредитов.

Создание в рамках ПЭК Систем автоматического контроля выбросов (сбросов) и проведение периодических замеров качества атмосферного воздуха и воды на территории предприятия и границах СЗЗ не представляет значительных сложностей при наличии желания со стороны предприятия.

Периодический контроль в рамках ПЭК в отличие от создания автоматических систем контроля выбросов (сбросов), которые являются новой темой для большинства предприятий, проводится на каждом предприятии практически с момента ввода в эксплуатацию промышленных установок.

Создание Системы автоматического контроля выбросов (сбросов) в рамках ПЭК может проводиться в соответствии с общей схемой, включающей в себя:

1. Определение списка и параметров, подлежащих непрерывному контролю.

2. Определение продолжительности и частоты измерений, а также подход к качеству измерений.

3. Описание методов измерений и определение контрольных точек отбора проб и установки измерительного оборудования.

4. Сбор данных по выбросам (сбросам), анализ данных и отчетность.

5. Оптимизация технологических процессов и повышение ресурсоэффективности производств.

Опыт создания систем автоматического контроля насчитывает в Российской Федерации уже два десятилетия. За это время операторами данных Систем накоплен значительный опыт в отличие от региональных контрольных органов (за исключением Москвы, Башкирии и Татарстана) в регионах. Этот опыт может и должен использоваться.

В Российской Федерации впервые Система контроля промышленных выбросов была создана в 1998 году на ТЭЦ-1 в городе Казани при активной поддержке Московского энергетического института. Нельзя сказать, что этот эксперимент был полностью удачным. При его реализации вскрылись различные проблемы, которые не позволили получать данные высокого качества. Среди них оказалась такая проблема, как неоднородность потока газа в дымовой трубе и трудности, связанные с измерением такого потока. С учетом опыта города Москвы в дальнейшем выявились и другие значительные проблемы, потребовавшие решения. Среди таких проблем стоит выделить применение пробоотборных зондов из недостаточно химически инертных материалов, невозможность измерить скорость потока определенными типами приборов, невозможность поддержания стабильной температуры в линиях отбора пробы и т.п.

При этом стоит отметить, что именно предприятия электроэнергетики стали первыми внедрять подобные системы первоначальными целями, которых служил не учет выбросов, а оптимизация процессов горения. Как оказалось, данные системы можно использовать и для контроля выбросов.

В городе Москве Системы контроля промышленных выбросов системы получили наибольшее развитие среди субъектов Федерации и стали создаваться в массовом порядке на основании законодательных актов субъекта Федерации.

Так постановлением Правительства Москвы от 22.02.2000 N 144 "Об организации Единой системы экологического мониторинга города Москвы" [115] была утверждена программа работ по созданию и вводу в эксплуатацию системы экологического мониторинга и обозначены основные проблемы внедрения программы.

Сформирована законодательная база, регламентирующая создание и функционирование систем контроля промышленных выбросов и устанавливающая ответственность за отказ в создании таких систем, фальсификацию или не предоставление результатов измерений.

Закон города Москвы от 20.10.2004 N 65 "Об экологическом мониторинге в городе Москве" [116] определил основания для создания перечня промышленных предприятий, на которых в обязательном порядке должны быть созданы автоматические системы контроля промышленных выбросов:

1) неоднократное нарушение промышленным объектом нормативов допустимых выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в окружающую среду (по заключению уполномоченного органа);

2) преобладающий вклад выбросов (сбросов) загрязняющих веществ от промышленного объекта в окружающую среду либо физическое воздействие антропогенного объекта на окружающую среду с превышением установленных нормативов качества окружающей среды;

3) условия, определенные в заключении уполномоченного органа о соответствии предпроектной и проектной документации экологическим требованиям;

4) наличие на промышленном объекте сверхнормативных (временно согласованных) выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в окружающую среду;

5) наличие на промышленном объекте валовых выбросов в атмосферу, превышающих 100 тонн в год;

6) наличие на промышленном объекте 10 и более единиц пылегазоочистного оборудования.

Постановлением Правительства Москвы от 08.11.2005 N 866-ПП "О функционировании Единой системы экологического мониторинга города Москвы и практическом использовании данных экологического мониторинга" [117] был определен и утвержден перечень промышленных предприятий, на которых должны быть созданы системы автоматического контроля.

На основе сведений из разрешительной документации (количественные и качественные характеристики выбросов по источникам, параметры выбросов и т.д.) подведомственным Департаменту природопользования и охраны окружающей среды города Москвы учреждением - ГПБУ "Мосэкомониторинг" - были сформированы технические требования к создаваемым на предприятиях системам контроля, которые включали:

- перечень дымовых труб или газоходов, которыми должны быть оборудованы системами контроля;

- диапазоны и погрешности измерения по каждому контролируемому параметру;

- формат передачи данных в Единый городской фонд данных экологического мониторинга (ЕГФДЭМ).

Реализация технических требований осуществлялась предприятиями самостоятельно. В целях предотвращения ошибок при создании систем контроля и минимизации капитальных затрат было предусмотрено согласование проектной документации с ГПБУ "Мосэкомониторинг". Согласование носило и носит добровольный характер и осуществляется на безвозмездной основе.

По окончании монтажных и пусконаладочных работ предприятие направляет в Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы уведомление о готовности к проведению приемочных испытаний. В рамках проведения приемочных испытаний проводятся параллельные замеры с привлечением специализированной лаборатории, а также проверяется соответствие технической документации требованиям законодательства в области обеспечения единства измерений (сертификаты, свидетельства о поверки, анализ соответствия области применения паспортным данным и т.д.).

При расхождении данных, не превышающих величину + 25 % по каждому контролируемому параметру (объектом сравнения является мощность выброса, выраженная в г/с), а также соответствия технической документации требованиям законодательства, система контроля промышленных выбросов принимается в промышленную эксплуатацию.

Результатом создания законодательной и нормативной базы стало то, что уже через три года (в 2007 г.) были созданы первые автоматические системы контроля промышленных выбросов на районных теплостанциях ОАО "МОЭК". Системы контроля промышленных выбросов предприятий электроэнергетики к моменту передачи данных в ЕГФДЭМ фактически функционировали, как указывалось выше, в составе АСУ ТП для контроля режима работы котельного оборудования, и потребовались минимальные капитальные вложения на их доработку и организацию передачи данных.

В настоящий момент практически все крупные предприятия в Москве имеют подобные системы выбросов.

Независимо от опыта города Москвы решения по оснащению промышленных предприятий системами автоматического контроля также стали приниматься в регионах.

Так, Республика Башкортостан (РБ), являясь одним из крупнейших индустриальных центров Российской Федерации с развитой нефтяной отраслью, топливно-энергетическим комплексом, химической, машиностроительной и горнодобывающей промышленностью, стала решать вопросы в области создания систем автоматического контроля с 2009 года.

По инициативе Министерства природопользования и экологии РБ, поддержанной администрацией города Стерлитамака, в 2008 году было подписано Соглашение с крупнейшими предприятиями города Стерлитамака о развитии автоматизированной системы мониторинга атмосферного воздуха в городе, согласно которому источники выбросов предприятий, вносящих наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха, были оснащены автоматизированными приборами контроля.

Выбор источников выбросов, которые необходимо оснастить системами контроля, производило Государственное бюджетное учреждение Республики Башкортостан Управление государственного аналитического контроля совместно со специалистами предприятий с учетом маркерных соединений, характерных для каждого предприятия, метеорологических параметров, расчетов рассеивания. Основой выбора источников для оснащения приборами контроля и контролируемых соединений являлась инструментальная инвентаризация источников выбросов. По результатам инвентаризации промышленных выбросов предприятий были выбраны компоненты, которые в наибольшей мере характеризуют степень опасности выброса и принадлежность к конкретному производству.

В городе Стерлитамаке приборы контроля на источниках выбросов были установлены на высотах до 50 м. Несмотря на трудности при запуске оборудования, которые создавала агрессивная среда выбросов на всех источниках, системы автоматического контроля удалось адаптировать под требуемые условия.

Также между Правительством Республики Башкортостан и ПАО АНК "Башнефть" в марте 2013 года было заключено двустороннее Соглашение, которое в частности касалось оснащения промышленных предприятий системами автоматического контроля.

В 2015 году в рамках реализации положений данного Соглашения уфимские нефтеперерабатывающие заводы и ПАО "Уфаоргсинтез" оснастили автоматизированными средствами контроля основные стационарные источники выбросов.

В 2019 году ПАО "Нижнекамскнефтехим" - одна из крупнейших нефтехимических компаний Европы, занимающая лидирующие позиции по производству синтетических каучуков и пластиков в Российской Федерации, - в рамках своей экологической программы внедрило автоматизированный контроль качества сточных вод.

Первые системы автоматического контроля выбросов стали вноситься в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений еще в 2010-2011 гг. (системы на ПАО "НЛМК" и ПГУ-420 ТЭЦ-26 филиала ПАО "Мосэнерго"), а с 2019 года такая практика стала массовой.

Опыт создания автоматических систем контроля промышленных выбросов в Москве продемонстрировал их эффективность по сравнению с периодическим производственным контролем и получил свое развитие на уровне Федерального законодательства.

Несмотря на различие подходов регионов к созданию автоматических систем, этот опыт стал фактической основой при внесении изменений в Федеральное законодательство.

В то же время, по результатам многолетнего опыта эксплуатации выявлен ряд проблем, которые препятствуют принятию окончательных управляющих решений на основе данных только автоматических систем контроля именно промышленных выбросов.

В случае если на предприятии имеется большое количество источников выбросов или крупные промышленные объекты расположены относительно близко друг от друга, а также наличие значительных по объемам неорганизованных источников выбросов на промышленных объектах ставит под сомнение результаты автоматического контроля на организованных источниках выбросов.

Периодический контроль в рамках ПЭК также зачастую не решает подобной задачи.

Единственно возможным решением, из опыта города Москвы, Республики Башкортостан и Республики Татарстан, является не только оснащение системами автоматического контроля стационарных источников предприятия, но и создание сети наблюдения на основе автоматических станций контроля на прилегающей к предприятию жилой застройке.

В качестве вариантов решения проблемы можно привести два примера.

АО "Газпромнефть - Московский нефтеперерабатывающий завод", на промплощадке которого расположено более сотни организованных и большое количество неорганизованных источников выбросов. В целях организации автоматического контроля выбросов были выбраны девять стационарных источников, на которые приходится > 30 % всех выбросов завода. Кроме этого, предприятие установило в прилегающей к заводу жилой застройке две автоматические станции контроля загрязнения атмосферного воздуха (ул. Головачева и район Капотня) в дополнение к имеющимся городским станциям (рисунок 5.1 и 5.2). Сочетание систем контроля на источниках выбросов и автоматических станций контроля загрязнения атмосферного воздуха позволило обеспечить требуемый уровень контроля деятельности предприятия и способствовало также развитию открытой экологической отчетности.

Рисунок 5.1. - Схема расположения автоматических станций контроля загрязнения атмосферного воздуха на территориях, находящихся под влиянием Московского нефтеперерабатывающего завода

Рисунок 5.2. - Схема расположения автоматических станций контроля загрязнения атмосферного воздуха в городе Уфе на жилых территориях, находящихся под влиянием Северного промышленного узла

В городе Уфе ПАО АНК "Башнефть" профинансировало строительство двух автоматизированных станций контроля загрязнения атмосферного воздуха (АСКЗА) на границе Северного промышленного узла города (ул. Новочеркасская, западнее здания N 7 и ул. Калинина, территория ПКиО "Нефтехимиков" в Орджоникидзевском районе города Уфы). Аналогичный пример можно привести и для другого города Республики Башкортостан - Стерлитамака, где установлены две автоматизированные станции контроля загрязнения атмосферного воздуха (АСКЗА) по ул. Фурманова и ул. Менделеева, в приобретении которых принимали участие и наиболее крупные промышленные предприятия города.

Также в качестве примера можно указать город Нижнекамск (Республика Татарстан), где посты контроля на границе СЗЗ предприятий появились в 2008 году и были созданы на средства промышленных предприятий.

Эксплуатация и проверка работы Систем контроля выброса (сброса)

Если вопросы контроля периодических измерений в рамках ПЭК как-то решаются на уровне аккредитации лабораторий, осуществляющих периодический контроль, то процесс контроля автоматических Систем контроля выбросов (сбросов) пока является новой процедурой, которая фактически не имеет под собой отдельной законодательной основы, и этот контроль фактически приходится проводить только на основе действующих нормативных документов.

По причине отсутствия должного контроля работы Систем наблюдается и неудовлетворительная организация процесса эксплуатации внедряемых автоматических измерительных систем. Техническое обслуживание автоматических измерительных систем, как правило, проводится только в случае выхода из строя какого-либо компонента или системы в целом, а обязательные регламентные работы зачастую игнорируются.

Эксплуатация автоматических систем контроля промышленных выбросов требует наличия высококвалифицированных специалистов в области технического обслуживания. Вопрос создания специально уполномоченных организаций, которые будут осуществлять установку, настройку и последующее обслуживание систем контроля, может решить эту проблему. При этом такие организации желательно должны быть независимы от предприятия в целях предотвращения некорректной работы или намеренной фальсификации результатов измерений.

У пользователей пока еще не сформировалось понимание того, что надежность и работоспособность автоматических измерительных систем - это единый комплекс технических и организационных мероприятий по их техническому обслуживанию.

По большей части показателей с одной стороны имеет место неплохая сопоставимость результатов измерений, проведенных лабораториями предприятий с результатами измерений государственных лабораторий, однако зачастую встречаются и системные расхождения. При этом некоторые химико-биологические лаборатории допускают системные ошибки при осуществлении определений ряда показателей.

Такое отношение к процессу эксплуатации автоматических измерительных систем и проведению измерений загрязнителей в рамках ПЭК вызвано тем, что важность построения правильного процесса эксплуатации и технического обслуживания системы мониторинга фактически не регламентируется и не регулируется.

Описанное выше положение вещей существенно влияет на процессы проектирования и внедрения, а также и на конструкционные особенности внедряемых в РФ автоматических измерительных систем, что приводит к следующим результатам:

- отсутствие должного внимания к выбору и качеству компонентов, входящих в состав систем мониторинга;

- отсутствие организационных процедур постоянного контроля работоспособности системы и выполнения технического обслуживания (ТО), процедуры ТО могут отсутствовать даже на отдельные компоненты, а не только на систему в целом;

- отсутствие обязательных технических процедур для контроля работоспособности системы и качества выдаваемых данных по аналогии с процедурами, существующими в европейском сообществе;

- морально устаревший подход к гарантированию качества выдаваемых системами контроля выбросов, выражаемых в однократной ежегодной поверке.

При этом создание механизмов проверки корректности показаний автоматических измерительных систем контроля и учета промышленных выбросов в атмосферу мотивируют природопользователей к поддержанию надлежащего качества работы систем мониторинга.

В дополнение к вышеперечисленным факторам самым значимым является то, что генерируемые системой данные будут прямо влиять на размер уплаты сборов за негативное воздействие на окружающую среду. Это будет привлекать самое серьезное внимание к корректности работы систем мониторинга (например, контроль за недопущением занижения показаний) со стороны регулирующих органов.

Все это подводит к необходимости наличия у пользователей процедур, касающихся организационных и технических мероприятий по гарантированию качества данных.

Указанные выше предпосылки необходимы для создания и развития отсутствующей на данный момент культуры построения, внедрения, эксплуатации и обслуживания автоматических измерительных систем.

В свою очередь надежность и качество работы любой системы - это комплекс организационных и технических мероприятий.

При этом проверка данных от систем становится критически необходимым мероприятием. По существу, такая проверка состоит из аналитических процедур, проверки данных и оценки правильности применения методов измерений для выявления некорректных результатов измерений и несоответствий. Степень, в которой выполняется оценка данных, зависит от результатов анализа рисков получения неверных значений и оценки качества данных.

Предприятию необходимы определенные мероприятия, направленные на контроль качества данных, среди которых необходимо выделить:

- организационные мероприятия, направленные на своевременное техническое обслуживание и эффективную эксплуатацию (графики ТО и эксплуатации системы, план обучение персонала, контроль со стороны регулирующих органов выполнения детального плана эксплуатации системы);

- периодическую сверку результатов работы автоматических систем с данными, полученными при помощи лабораторного анализа;

- ежегодную сверку результатов работы автоматической системы с результатами измерений, полученных независимой аккредитованной лабораторией;

- выполнение ряда плановых проверок качества измерительной системы (оценка относительной погрешности системы, оценка постоянной ошибки системы, дрейф нуля и т.п.);

- внутреннюю автоматическую программную маркировку данных - система автоматически маркирует входные данные как корректные и пригодные для дальнейших расчетов либо как некорректные и не пригодные для генерации результатов измерений.

В свою очередь со стороны контролирующих органов мероприятия по контролю Систем не должны сводиться только к проверке документации на Систему, а включать, по меньшей мере, но не ограничиваясь ими, следующие действия:

- проверка требований нормативной документации, а в случае применения стандартов - оценка соблюдения требований стандартов;

- контроль плана эксплуатации системы;

- полнота 20-30-минутных данных и оценка причин пробелов в данных;

- проверка точности измерений расчетными методами или методами прямых измерений в контрольных точках с использованием эквивалентных методов измерения;

- проверка сведений о регулярности поверок, калибровок и сервисного обслуживания оборудования;

- визуальная проверка состояния Систем, включая проверку наличия ошибок на сложном измерительном оборудовании.

В дополнение к общим требованиям по проверке со стороны контролирующих органов проверяющий должен, например, проверить:

- существуют ли различия между временем на системе контроля выбросов (сбросов) и временем на принимающей данные стороне. При выявлении таких различий необходима оперативная синхронизация времени и учет часовых поясов в случае необходимости;

- существуют ли различия между измеренными значениями на передающей и принимающей стороне и могут ли они быть объяснены неточностью измерительных систем;

- в отчетах о выбросах передающей и принимающей установки использовалось правильное среднее арифметическое измеренных значений.

Если разницу в измеренных значениях на передающей и принимающей установке нельзя объяснить неопределенностью измерительных систем, проверяющий должен выяснить:

- внесены ли корректировки (какие?) для выравнивания разницы между измеренными значениями;

- эти корректировки являются необходимыми и не приводят ли к недооценке выбросов или переоценке выбросов промышленной установки;

- имеется ли заключение на данные корректировки в работе систем от контролирующего органа или аккредитованной лаборатории;

- причины, по которым, несмотря на наличие официально утвержденных корректировок, данные имеют отличия.

К сожалению, данный перечень контрольных мероприятий не полный и может иметь особенности в зависимости от отрасли промышленности.

Необходимость внедрения таких процедур контроля качества данных в автоматических измерительных системах контроля и учета промышленных выбросов продиктована на основании требований выполнения пп. 4б постановления Правительства N 262 от 13.03.2019 года "Об утверждении правил создания и эксплуатации систем автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ и (или) сбросов загрязняющих веществ" [83].

Отдельно стоит вопрос выбора мест оперативного инструментального контроля Систем. На практике предприятия нередко формально относятся к выбору мест инструментального контроля на источниках выброса (сброса), при этом контролирующий орган, как правило, соглашается с предложением предприятия без проверки на соответствие мест отбора проб требованиям руководящих документов по измерению выбросов (сбросов) загрязняющих веществ. Также нередки случаи обратных ситуаций, когда точку инструментального контроля выбирает произвольно контролирующий орган, а предприятие не хочет или не может отстоять свою позицию. Добиться в этом случае сходимости результатов измерения между замерами в точках производственного контроля и данными систем контроля промышленных выбросов (сбросов) представляет значительные трудности, что приводит к неоднозначности трактовки результатов измерений.

Точки производственного экологического контроля, для максимальной сходимости результатов, должны совпадать с измерительными сечениями систем контроля выбросов (сбросов).

Отдельно от вышеназванного стоит вопрос "внешнего" контроля систем автоматического контроля выбросов (сбросов), а именно для крупных промышленных объектов, занимающих значительную территорию или расположенных на территориях промышленных зон Системы должны дополняться автоматическими станциями загрязнения атмосферы и в случае необходимости автоматическими станциями контроля загрязнения вод. Это позволит не только увидеть полную картину экологического вреда, возникающего от работы предприятия, привести к более быстрой реакции по устранению негативного влияния на окружающую среду, дать возможность предприятиям оперативно оценивать соблюдение технологического режима того или иного производства и принимать своевременные корректирующие меры, но и оградить их от необоснованных обвинений в нарушениях природоохранного законодательства.

Рекомендации по принятию управленческих решений на основе данных систем контроля выбросов (сбросов)

Вопросы обеспечения экологической безопасности должны решаться совместно с внедрением современных инновационных технологий, модернизацией существующих производств и т.д. При этом интенсификация производства, крайне необходимая России, будет проходить на фоне негативных последствий, оставшихся от деятельности промышленных предприятий прошлых лет.

Избыточные выбросы (сбросы) из-за неисправности промышленной установки или сбоя в ее работе могут значительно увеличить годовой объем выбросов (сбросов) источника, даже если сбой был замечен и ликвидирован за небольшой промежуток рабочего времени. Эти выбросы (сбросы) может быть трудно определить количественно при отсутствии на предприятии действующей и корректно работающей системы контроля выбросов (сбросов). При этом оценка этих сверхнормативных выбросов (сбросов) на общее состояние окружающей среды района функционирования предприятия трудно выполнима без принятия специальных мер вроде создания сети автоматических станций контроля загрязнения на границах СЗЗ. Влияние таких сбоев в работе промышленной установки, как и залповых выбросов (сбросов), не всегда анализируется или учитывается при оценке выбросов (сбросов) и составлении кадастров.

По этой причине о любых сбоях в работе промышленной установке необходимо немедленно информировать местные и (или) федеральные органы контроля.

Несколько часов в месяц избыточных выбросов (сбросов) могут быстро достичь 50 и более процентов ожидаемых выбросов (сбросов) за весь год, если инвентаризация выбросов учитывается только на основе заданных уровней.

Процесс взаимодействия промышленного предприятия, имеющего автоматическую систему контроля выбросов (сброса), и контролирующих органов в случае появления сверхнормативных выбросов, вызванных сбоями в работе промышленной установки, нарушением технологии и т.п., достаточно прост и описан на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3. - Взаимодействие промышленного предприятия, эксплуатирующего автоматическую систему контроля выбросов (сброса), и контролирующих органов в случае появления сверхнормативных выбросов

Данные измерений поступают напрямую в федеральный или региональный контрольный орган одновременно с уведомлением предприятия о появлении сверхнормативных выбросов (сбросов) и требованием указать причину превышений. Одновременно контрольный орган уведомляет прокуратуру с целью принятия решения о проведении внеплановой проверки на соблюдение требований природоохранного законодательства.