Автоматический мониторинг как неизбежность

Изменения в Федеральные законы № 7-ФЗ, 96-ФЗ, 219-ФЗ «Об охране окружающей среды», которые вступили в силу в декабре 2019 — январе 2020 года, обязывают 300 предприятий, чьи суммарные выбросы вредных вещество в атмосферу составляют 60% от общей массы, оснастить источники выбросов автоматическими средствами измерения и  чета их объема или массы к 2022 году. Информация о показателях выбросов должна независимо от предприятия передаваться непосредственно в государственный реестр.

Проблема контроля

В 2018 году российские предприятия совместно выбросили в атмосферу 17 млн тонн загрязняющих веществ. Федеральный проект «Чистый воздух» ставит задачу до 2024 года  уменьшить количество вредных веществ вокруг промышленных центров на 20% — со значения «очень высокое», как сейчас, хотя бы до «повышенного», что говорит о насущности проблемы. Обычно, когда на одной промышленной площадке находится несколько предприятий, нормативы загрязнения воздуха вокруг превышены. При этом аудит показывает,  что у каждого из предприятий по отдельности все хорошо — нет превышения ни оксида азота, ни аммиака, ни хлороводорода! На самом деле это означает, что действенной системы государственного надзора за сбросами-выбросами пока нет. Приходится признать, что основной объем статистической информации по-прежнему складывается из отчетов самих  предприятий. Независимый автоматический мониторинг выбросов — действенная мера, о чем говорят результаты в регионах, где этот процесс уже идет. Например, в соответствии с  законом Москвы от 20.10.2004 № 65 «Об экологическом мониторинге в городе Москве», к апрелю 2015 года были установлены датчики на 57 предприятиях: 11 ТЭЦ, 42 районных тепловых станциях, трех мусоросжигательных заводах и одной табачной фабрике. Сейчас каждые 20 минут в Единый городской фонд данных экологического мониторинга  (ЕГФДЭМ) поступают около трех тысяч параметров. По мере внедрения датчиков количество выбросов с превышением нормативных значений снижалось и сейчас положение выглядит гораздо лучше. Так, в 2010 году на этих предприятиях было зафиксировано 338 превышений предельно допустимых концентраций оксидов и диоксидов азота, а в 2016 — 0;  452 превышений по оксиду углерода против 4 в 2016; 22 превышения хлористого водорода в 2010 году и ноль в 2016.

Система контроля как неотделимая часть технологии

Требование оснащения источников выбросов автоматическими системами контроля не случайно вызывает такой ажиотаж: в нашей стране таких систем очень мало, а если и есть, то на иностранных технологических установках, как неотделимая часть технологии. В Австрии еще в 80-х годах прошлого века экологический контроль осуществляется непосредственно на источниках выбросов в атмосферный воздух. С 90-х годов значимые источники загрязнения в Германии должны подключаться к общеземельной системе  удаленного мониторинга выбросов (EFÜ, УМВ), при этом результаты измерений не подлежат содержанию в тайне. Итак, в Минприроды РФ составили Перечень объектов,  оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, относящихся к I категории, то есть тех, которые в первую очередь должны будут оснастить свои источники загрязнений  средствами автоматического контроля. Для подавляющего большинства объектов перечень загрязняющих веществ включает в себя CO, NO, NO2, SO2 и др., а также взвешенные  вещества и, в соответствии с правилами, наличие в выбросах превышения показателей хотя бы по одному из них требует необходимости оснащении объекта автоматическими  системами контроля выбросов.

Выполнение

Как устроена система сбора, хранения и передачи данных, можно рассмотреть на примере решения компании «Сименс», как лидера по системам автоматического мониторинга и  автоматизации технологических процессов в целом. Основа системы — сбор и хранение данных, их обработка и передача, а также интеграция с системой контролирующей  организации, в нашем случае — Росприроднадзора. Также есть и решение по формированию системы верхнего уровня (базы данных, мнемосхемы, кнопки отображения,  визуализация и т.д.) — облачные сервисы, в котором все инструменты обработки уже доступны и стандартные схемы отображения данных уже развернуты. Предусмотрены моменты,  связанные с уязвимостью в существующих требованиях к системам мониторинга, есть решения по защите данных и их шифрованию. Ввиду отсутствия на данный момент требований  к формату и протоколу взаимодействия с приемной стороной, компания «Сименс» разработала собственное решение для обеспечения безопасности при передаче данных. Ее структурная схема представлена на рис. 1

Рис. 1: Система, объединяющая станцию непрерывного анализа газов, российскую операционную систему KasperskyOS для защиты передаваемых данных облачную платформу  Siemens MindSphere, кроме собственно мониторинга выбросов, может быть полезна в решении задач по предиктивной аналитике бизнес-процессов предприятия.

Остальные требования, предъявляемые к системе мониторинга, сведены в правила создания и эксплуатации системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ, утвержденных Правительством РФ 13 марта 2019 года. Приборы, которые контролируют выбросы определенных элементов — анализаторы, расходомеры, датчики, способы их  размещения и монтажа подбираются под технологию предприятия. Перечень компонентов, контролируемых автоматической системой, и состав системы зависит от экологического  паспорта предприятия, в котором перечислены ПДК (предельно допустимая концентрация) веществ, выбрасываемых им в атмосферу. В настоящее время единственным  сертифицирующим центром этих систем является Всероссийский НИИ им. Менделеева. А поскольку система уникальна для каждого предприятия, ее нельзя утвердить, как типовое  серийно выпускаемое средство измерения. Каждый раз нужно проходить двойные испытания: на полигоне в НИИ им. Менделеева и затем на предприятии, на этапе наладки. Лишь  после этого систему анализа для конкретного предприятия вносят в Госреестр.

Стоимость

В решении, предложенном компанией «Сименс», структура измерительного комплекса разработана с применением контроллерного оборудования для распределения функций сбора  и обработки информации. Система подачи горячих газовых проб к анализатору — разработка одного из партнеров компании. Есть различные производители анализаторов.  Есть различные варианты конфигурации системы в зависимости от особенностей производства и требований заказчика. По заявлению вендора, стоимость их решения зависит в  основном от количества и разнообразия выбросов предприятия. В любом случае, это несколько десятков миллионов рублей. Так, одно из российских химических предприятий,  установившее у себя систему экологического мониторинга, заплатило свыше 90 миллионов рублей, а вот решения для угольных ТЭС обошлось владельцам в 50 миллионов.

Как сэкономить

Один из системных интеграторов, работающий в области автоматизации мониторинга выбросов предприятий, АО «МПО КЛАССИКА». Ее эксперт, Заместитель начальника  технического департамента Николай Морозов видит возможность сократить расходы в гибком подходе к элементам структуры системы и использовании российских компонентов — приборов и анализаторов. «Мы рассматриваем и внимательно изучаем все продукты, которые существуют на рынке. Вполне возможно, что наиболее выгодным окажется  интегрированные решения, состоящие из платформы «Сименс» и продуктов российских и иностранных производителей. Задача «Классики» создать надежное и экономичное  решение, которое наилучшим образом будет выполнять задачу клиента» — говорит он. В любом случае, стоимость системы контроля над выбросами в несколько раз ниже, чем  стоимость систем очистки. Давайте признаем очевидный факт: да, современные системы очистки помогают минимизировать выбросы до весьма скромных значений, но чем они  совершеннее, тем дороже. Оптимальным решением видится контроль выбросов и удержание их в пределах ПДК, заявляемых государством. А это значит — постоянный контроль  выбросов предприятия в условиях строгого выполнения норм и правил становится элементом экономии.