Теплоэнергетика, 2021, № 10, стр. 5-13

С начала 2000-х годов переход к наилучшим доступным технологиям и технологическое нормирование негативного воздействия на окружающую среду задумывались и планировались в РФ как меры промышленной и экологической политики, направленные на отказ от использования устаревших и неэффективных технологий и повышение экологической и ресурсной эффективности ключевых отраслей экономики [1, 2]. В число 39 областей применения НДТ вошли тепловые электростанции (ТЭС) [3]. Более того, 44 крупные пылеугольные и газовые ТЭС первоначально были включены в перечень 300 объектов НВОС, вклад которых в суммарные выбросы и сбросы загрязняющих веществ в России составляет не менее 60% [4 ] .

При разработке проектов нормативных правовых актов и информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (ИТС НДТ) предполагалось, что первоочередное внимание промышленных предприятий и надзорных органов должно уделяться модернизации основных технологических процессов и контролю приоритетных факторов НВОС [5, 6]. С этой целью во всех отраслевых ИТС НДТ были определены перечни маркерных загрязняющих веществ (ЗВ), т.е. веществ, которые можно считать наиболее представительными, характерными для состава эмиссий, исходя из используемых технологий, сырья, реагентов и пр. Таким образом, маркерные вещества характеризуют экологическую и ресурсную эффективность применяемых технологий и особенности производственных процессов [7]. В нормативных документах стран Европейского союза наиболее близким к используемому в России понятию “маркерные вещества” является термин “key environmental issues” (ключевые экологические аспекты). Однако следует отметить, что кроме загрязняющих веществ к таким ключевым аспектам также относят удельное потребление ресурсов или коэффициент полезного действия объекта [8, 9 ] .

В ИТС 38-2017 [10] в качестве маркерных ЗВ для топлива разных видов определены следующие вещества:

оксиды азота NO_х = NO + NO₂ (в пересчете на NO₂), оксид углерода CO для ТЭС, работающих на угле, мазуте и газе;

диоксид серы SO₂ для ТЭС, работающих на угле и мазуте;

зола твердого топлива и зола мазутная (в пересчете на ванадий) для ТЭС, работающих соответственно на угле и мазуте.

Для всех указанных маркерных загрязняющих веществ ТЭС в России установлены технологические показатели НДТ (ТП) – максимальные (максимально допустимые) концентрации загрязняющего вещества, мг/м³, в отводимых в атмосферу дымовых газах, характеризующие технологические процессы и оборудование ТЭС [2, 10]. На их основе для каждого ЗВ рассчитывается технологический норматив НДТ (ТН) – норматив массового выброса загрязняющего маркерного вещества, т/год или г/с, в атмосферный воздух, устанавливаемый для технологических процессов основных производств и оборудования, отнесенных к областям применения наилучших доступных технологий, с применением технологического показателя выброса [11].

В ИТС 38-2017 [10] также подробно описаны технологические, технические и организационные решения, направленные на снижение негативного воздействия на водные объекты и обеспечивающие минимизацию негативного воздействия при обращении с золошлаковыми материалами, маслами и др. В соответствии с принятыми методическими подходами идентифицированы наилучшие доступные технологии, однако технологические показатели не установлены. Как показывает правоприменительная практика 2019–2021 гг., при актуализации ИТС 38-2017 [10] для упрощения порядка нормирования негативного воздействия ТЭС на окружающую среду целесообразно провести отраслевой бенчмаркинг (изучение и адаптацию наилучших методов других предприятий) и установить технологические показатели, характеризующие состав сточных вод.

В целом оптимизация системы технологического нормирования представляет собой научно-техническую задачу, решение которой требует междисциплинарного подхода и участия специалистов в области теплоэнергетики, промышленной экологии, состояния окружающей среды и др., при этом логично учитывать как отечественный, так и зарубежный опыт.

В странах Евросоюза обязательные требования к тепловым электростанциям предъявляются на основе отраслевых показателей эмиссии, соответствующих наилучшим доступным технологиям (Best Available Techniques) – BAT-Associated Emission Levels (BAT-AELs, мг/м³). Кроме справочников по НДТ в Европейском союзе выпускаются также Заключения по НДТ (BAT Conclusions – BATC) – особые документы, содержащие краткое (по сравнению с информационно-техническим справочником по НДТ) описание наилучших доступных технологий, показатели эмиссий (BAT-AELs) и требования к производственному экологическому контролю (environmental self-monitoring). Заключения по НДТ, включающие BAT-AELs, подлежат официальному утверждению специальным решением Европейской комиссии (Commission Implementing Decision) [12].

В 2017 г. после долгих дискуссий и согласований со всеми заинтересованными сторонами было опубликовано Решение Еврокомиссии [13], устанавливающее обязательное соблюдение требований Заключений по НДТ всеми крупными установками, на которых осуществляется сжигание топлива в целях производства энергии. Однако в 2021 г. Польша, Болгария и Венгрия оспорили порядок голосования, в результате чего Заключения по НДТ были аннулированы [14]. Это не отразилось на изменении требований (как качественных, так и количественных), так как большинство ТЭС в странах Европейского союза уже достигли соответствия НДТ. Поэтому предприятия и надзорные органы продолжают руководствоваться документом [13], выпущенным в 2017 г. Повторное голосование по данному вопросу будет проведено в течение 2021 г. В свою очередь в России ожидается выход приказа Министерства природных ресурсов и экологии, утверждающего технологические показатели НДТ для ТЭС [15]. Сопоставление перечней российских маркерных [10] и европейских ключевых [13] ЗВ для угольных и газовых теплоэлектростанций приведено в табл. 1.

Таким образом, перечни маркерных и ключевых загрязняющих веществ ТЭС, в отношении которых устанавливаются технологические показатели НДТ и рассчитываются технологические нормативы (или нормативы предельно допустимых выбросов для веществ 1–2-го классов опасности) и BAT-AELs, практически идентичны [6]. При этом первоочередное внимание уделяется основным источникам выбросов (топливосжигающим установкам) и факторам их негативного воздействия.

Кроме BAT-AELs, устанавливающих граничные условия к составу выбросов ЗВ, определены показатели сбросов сточных вод, образующихся в процессе очистки отходящих газов. Прежде всего речь идет об очистке выбросов угольных ТЭС от взвешенных частиц и оксидов серы. В сточных водах, поступающих в природные водные объекты, установлены следующие предельные концентрации [13]:

В России на ТЭС кроме основных источников выбросов ЗВ в атмосферу в настоящее время ведется учет многочисленных мелких организованных и неорганизованных источников побочных выбросов разных ЗВ, часто не являющихся маркерными для ТЭС: сварочных постов, металло- и деревообрабатывающего станочного оборудования, постов окраски, емкостей с химическими реагентами, нефтепродуктами и маслами, аппаратов очистки воды, аспирационных установок, вытяжных шкафов химических лабораторий, складов угля, автостоянок, гаражей и т.п. Нормирование и контроль ЗВ таких источников осуществляются с применением исключительно расчетных методов в соответствии с [16] и других методик в зависимости от специфики вспомогательных видов деятельности и производств, представленных на том или ином энергообъекте. Результаты этих расчетов затем включаются в проекты предельно допустимых выбросов (ПДВ) и приказы территориального органа Росприроднадзора об установлении ПДВ, которые уже в ближайшее время будут заменены комплексными экологическими разрешениями [2, 4 ] .

При проведении строительно-монтажных работ на промплощадке ТЭС, например, обычно считается, что сварочные работы сопровождаются выделением в атмосферу оксида железа, марганца и его соединений, диоксида азота, оксида углерода, плохо растворимых неорганических фторидов, фтористых газообразных соединений, неорганической пыли (с содержанием диоксида кремния 20–70%). Для окрасочных работ в список ЗВ, которые выделяются в атмосферу, включены ксилол, этилбензол, спирт н-бутиловый, пропанол, этанол, фенол, 1-метокси-2-пропанол, сольвент нафта и взвешенные вещества. В качестве примера далее приведены результаты расчетов состава выбросов ЗВ, %, поступивших в атмосферу при проведении строительно-монтажных работ на одной из российских ТЭС:

Суммарные выбросы этих ЗВ составили 1.272385 т/год, в том числе при проведении сварочных работ 0.682018 т/год и окрасочных работ 0.590367 т/год – примерно 0.001% общей массы загрязняющих веществ, ежегодно выбрасываемых в воздух (согласно с природоохранным разрешениям). Концентрации ЗВ рассчитаны по удельным показателям, утвержденным различными методиками 15–25 лет назад. Неопределенность таких расчетов довольно велика, но в соответствии с давно сложившейся практикой их результаты в отчетах ТЭС должны указываться с точностью до граммов.

Отсутствие в действующем российском законодательстве простых, но научно обоснованных требований к побочным источникам выбросов вредных веществ и правилам их учета приводит к значительному и необоснованному росту количества нормируемых и контролируемых ЗВ, не отнесенных к маркерным и выбрасываемых в пренебрежимо малых количествах [16]. При этом оценки количества выбросов ЗВ и результаты расчета их рассеяния на прилегающих территориях не оказывают влияния на разработку мероприятий по сокращению негативного воздействия ТЭС на окружающую среду, но требуют больших затрат человеческих и временных ресурсов экологических служб энергопредприятий. Тем самым внимание специалистов отвлекается от решения главной задачи – внедрения НДТ в целях эффективной модернизации основного производства. Ситуация в настоящее время дополнительно осложняется необходимостью инструментальной инвентаризации и измерения фактического количества выбрасываемых в атмосферный воздух загрязняющих веществ в случае отсутствия утвержденных в установленном порядке методик расчета их концентраций [17, 18 ] . Это уже вызвало многочисленные отказы территориальных органов Росприроднадзора в установлении ПДВ, разработанных с использованием ранее действовавших методик.

В международной практике в таких случаях используют общие обязательные (стандартные) правила, называемые нормами или правилами общего действия (GBRs – General Binding Rules) [19, 20]. В русскоязычной литературе чаще всего встречается термин “нормы общего действия” (НОД) [21]. Статья 29, изложенная в [2], устанавливает возможность для подготовки и утверждения подобных документов и в Российской Федерации. До настоящего времени в соответствии именно с этой статьей выпущены нормативные документы в области охраны окружающей среды, утверждающие технологические показатели наилучших доступных технологий для 39 областей их применения.

Согласно определению, данному в [19], НОД представляют собой набор минимальных стандартных требований, предъявляемых к порядку эксплуатации установки, закрепленных в нормативном документе и учитываемых природоохранными органами при определении условий экологического разрешения. Нормы общего действия включают в себя нормативы, основанные на передовых технических достижениях, требования к методам эксплуатации установок, а также условия их производственного экологического контроля. При этом нормы общего действия должны охватывать значительное число однотипных объектов со сходными факторами воздействия на окружающую среду и обычно разрабатываются в тех случаях, когда количество таких объектов значительно (не менее 100 на уровне государства или региона), а технологии и технические решения не меняются часто. Только в этих случаях разработка и ввод в действие НОД экономически целесообразны [19, 20].

В Великобритании, Норвегии, странах Евросоюза и других странах на основе НОД нормируются сотни тысяч однотипных установок (объектов) следующего назначения:

очистка коммунальных сточных вод (до нескольких кубических метров в сутки);

переработка отходов;

извлечение из отходов и вторичное использование материалов;

водоотведение в поверхностные водные объекты;

хранение и передача отходов;

малые котельные мощностью 0.2–5.0 МВт, работающие на биомассе, газе или жидком топливе.

Принципы НОД используют и при определении условий комплексных экологических разрешений для установок, нормируемых на основе НДТ (аналогичных российским объектам I категории), в состав которых входят однотипные второстепенные источники [21]. Фактически НОД представляют собой описания надлежащей (типовой) практики обслуживания таких объектов с указанием приоритетных экологических аспектов, подлежащих контролю. Многие НОД по структуре и содержанию подобны процедурам, разрабатываемым и поддерживаемым в рамках систем экологического менеджмента предприятий [22]. Аналогичные подходы могли бы найти применение и в России для снижения административной нагрузки и повышения эффективности экологического контроля и надзора. Нормы общего действия могут быть разработаны для оптимизации системы технологического нормирования в целом. При этом решения в части выбора источников и факторов воздействия на воздух, воду, почву, для которых такие документы следует готовить в первую очередь, целесообразно принимать в результате консультаций специалистов ТЭС с экспертами НДТ и представителями природоохранных органов.

В пользу такого подхода можно привести следующие аргументы. Так, например, 20–30 лет назад на российских тепловых электростанциях контролировали выбросы только шести-семи загрязняющих веществ: CO, оксидов азота в пересчете на NO₂, SO₂, золы, бенз(а)пирена от двух-трех основных источников (дымовых труб). В настоящее время на обычной угольной ТЭС должны нормироваться и включаться в экологическое разрешение на выбросы ЗВ сотни разнообразных основных и второстепенных источников и около 50 загрязняющих веществ. При этом на основные источники выбросов (дымовые трубы энергетических котлов) и четыре маркерных ЗВ (NO_х, SO₂, CO, зола твердого топлива) приходится более 99% всех выбросов ЗВ [10].

В свою очередь, на типичной газовой ТЭС нормируются и контролируются, как правило, более 20 разных источников выбросов и до 30 загрязняющих веществ. При этом 99.99% всех фактических выбросов приходится на два основных маркерных ЗВ (NO_х и СО), выбрасываемых в атмосферу через дымовые трубы с отходящими газами котельных установок. Вклад всех остальных второстепенных источников и загрязняющих веществ обычно не превышает 1.5–2.0 т/год или составляет в среднем по 72 кг/год. В табл. 2 приведены значения массовых выбросов ЗВ в атмосферный воздух от второстепенных источников для двух крупных российских ТЭС.

При разработке документов, подобных нормам общего действия, и утверждении их в соответствии с положениями Статьи 29, изложенной в [2], требования к второстепенным источникам НВОС получат отражение в процедурах сертифицированных систем экологического менеджмента, функционирующих на большинстве крупных ТЭС. Соблюдение таких процедур обязательно и является предметом внутреннего аудита. Подготовку таких документов необходимо организовать в технических рабочих группах, в составе которых должны быть представлены специалисты в области теплоэнергетики и промышленной экологии. При этом следует рассмотреть возможность проведения отраслевого бенчмаркинга для определения вклада типовых второстепенных источников, характерных для большинства электростанций.

Разумно также учесть опыт разработки национального стандарта [23], представляющего собой документ, подобный нормам общего действия. Данный стандарт распространяется на котельные общей выходной проектной тепловой мощностью менее 20 МВт с паровыми, водогрейными и пароводогрейными котлами, работающими на топливе любого вида. В нем описаны наилучшие экологические практики – технологические, технические и управленческие решения, применяемые при эксплуатации котельных и направленные на снижение уровня НВОС и соблюдение природоохранных требований нормативных правовых актов РФ. С этой целью в [23] рассмотрены все стадии технологического процесса: разгрузка, хранение и подготовка топлива, водоподготовка и конденсатоочистка, обращение с маслами, золошлакоудаление и др. При этом особое внимание уделено порядку обслуживания различных теплогенерирующих энергоустановок (котельные установки, а также газовые турбины, дизельные и газопоршневые двигатели с устройствами для утилизации тепла дымовых газов). Перечислены основные ЗВ, выбросы которых в атмосферный воздух подлежат учету: оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы и зола (при сжигании твердых топлив и мазута), а также сажа и бенз(а)пирен (для котлов паропроизводительностью менее 30 т/ч, работающих на твердом и жидком топливе).

Аналогично в странах Европейского союза работа котельных мощностью 1–50 МВт регулируется Директивой [24]. В приложении III к Директиве приведены численные значения предельных выбросов оксидов азота, диоксида серы и взвешенных веществ (табл. 3), которые считаются приоритетными для всех установок тепловой мощностью до 50 МВт, работающих на твердом и жидком топливе. При использовании природного газа в качестве топлива нормируются исключительно выбросы оксидов азота.

Подходы, изложенные в [23], близки к принципам, установленным Директивой [24]. Однако национальный стандарт РФ отличается гораздо бо́льшим вниманием ко всем процедурам на всех стадиях технологического процесса, обеспечивающим снижение НВОС в целом. В то же время численных показателей, подобных технологическим показателям для установок, нормируемых на основе НДТ, данный стандарт пока не содержит. В целом ГОСТ [23], разработанный с учетом существующей практики, получил положительные отзывы профессионального сообщества. Представляется, что этот документ может служить моделью для подготовки других норм общего действия (нормативных документов в сфере охраны окружающей среды), а также может быть дополнен численными (по сути, технологическими) показателями наилучших экологических практик. Нормирование предельных выбросов ЗВ малых котельных в этом случае стало бы гораздо более рациональным.