Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/10 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za léta 2007 až 2010

Transkript

1 R Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum 17. listopadu 15/ Ostrava Poruba Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/10 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za léta 2007 až 2010 Název projektu: Ev. č. projektu: Program: Příjemce: Emise POP a těžkých kovů z malých zdrojů a jejich emisní faktory SP/1a2/116/07 Resortní program výzkumu v působnosti MŽP na léta Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrum Doba trvání projektu: Datum vypracování zprávy: Vypracoval: Jiří Horák, František Hopan Spolupracovali: za VŠB TU: Kamil Krpec, Milan Dej, Michal Kubačka, Michal Branc za ZÚ Ostrava: Tomáš Ocelka, Tomáš Tomšej za AV ČR: Michal Šyc, Vladimír Pekárek Ostrava, prosinec 2010

2 Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/ Obsah 1. Úvod Seznam provedených experimentů Souhrnné vyjádření naměřených dat Webové stránky projektu Seznam výstupů vytvořených v rámci řešení projektu za dobu jeho řešení Shrnutí Seznam zkratek a pojmů Použitá literatura...16 Seznam tabulek Tab. č. 1 Seznam experimentů uskutečněných v roce Tab. č. 2 Seznam experimentů uskutečněných v roce Tab. č. 3 Seznam experimentů uskutečněných v roce Tab. č. 4 Odhad počtu domácností, která jsou vytápěna spalováním tuhých paliv v malých spalovacích zařízeních (dle konstrukce zdroje a paliva)...5 Tab. č. 5 Návrh nových emisních faktorů část 1 (základní znečišťující látky, CO 2 a POP)...6 Tab. č. 6 Návrh nových emisních faktorů část 2 (těžké kovy)...7 Tab. č. 7 Porovnání emisních faktorů vztažených na hmotnost paliva...8 Tab. č. 8 Porovnání emisních faktorů vztažených na výhřevnost paliva...9 Tab. č. 9 Roční produkce prachu (TZL) z jednoho průměrného domu v ČR / 16

3 Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/ Úvod Cílem této zprávy je provést extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/10 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za léta 2007 až S ohledem na omezený rozsah stran, neobsahuje tato zpráva jednotlivé stanovené měrné emise sledovaných znečišťujících látek, které byly získány při rozsáhlé experimentální kampani. Z těchto měrných emisí jsou sestaveny obecné emisní faktory sledovaných znečišťujících látek, což byl také hlavní cíl tohoto projektu. 2. Seznam provedených experimentů Výsledky projektu vycházejí s výsledků rozsáhlé experimentální části. Experimenty byly uskutečněny na různých typech spalovacích zařízeních. Tato zařízení představují základní konstrukční typy, které se u nás pro spalování tuhých paliv používají. Dalším základním proměnlivým faktorem, který byl sledován, bylo použité palivo. Celkem bylo na zkušebně Výzkumného energetického centra provedeno 56 experimentů. Jejich podrobný přehled je uveden v Tab. č. 1 až Tab. č. 3. pořadí měření označení zkoušky série datum měření konstrukce spalovacího zařízení označení paliva druh, granulometrie a původ paliva režim zkoušky číslo zprávy automatický kotel HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. jmenovitý výkon / bukové dřevo, polena prohořívací kotel BUK (průměr 5 až 15 cm, délka jmenovitý výkon / cm) prohořívací kotel HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. jmenovitý výkon / bukové dřevo, polena odhořívací kotel BUK (průměr 5 až 15 cm, délka jmenovitý výkon / cm) odhořívací kotel HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. jmenovitý výkon / bukové dřevo, polena zplyňovací kotel 1 BUK (průměr 5 až 15 cm, délka jmenovitý výkon / cm) zplyňovací kotel 1 HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. jmenovitý výkon / bukové dřevo, polena krbová kamna BUK (průměr 5 až 15 cm, délka jmenovitý výkon / cm) plynový kotel ZP zemní plyn /08 Tab. č. 1 Seznam experimentů uskutečněných v roce / 16

4 Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/ pořadí měření označení zkoušky série datum měření konstrukce spalovacího zařízení automatický kotel automatický kotel automatický kotel prohořívací kotel odhořívací kotel automatický kotel automatický kotel označení paliva CU HU2 BIO CU CU HU1 HU1 druh, granulometrie a původ paliva černé uhlí, ořech 1, polské hnědé uhlí, ořech 2, SD a.s. kukuřičná sláma, peletky (průměr 5 mm, délka 9 mm) černé uhlí, ořech 1, polské černé uhlí, ořech 1, polské hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. režim zkoušky jmenovitý výkon jmenovitý výkon jmenovitý výkon jmenovitý výkon jmenovitý výkon 60 % jmenovitého výkonu 30 % jmenovitého výkonu Tab. č. 2 Seznam experimentů uskutečněných v roce 2009 číslo zprávy / / / / / / /09 pořadí měření označení zkoušky série datum měření konstrukce spalovacího zařízení označení paliva druh, granulometrie a původ paliva automatický kotel HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s automatický kotel HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. režim zkoušky 60 % jmenovitého výkonu, nízký přebytek vzduchu jmenovitý výkon, nízký přebytek vzduchu číslo zprávy 58/ automatický kotel HU1 hnědé uhlí, ořech1, SD a.s. jmenovitý výkon, vysoký přebytek vzduchu zplyňovací kotel 1 BUK bukové dřevo, polena (průměr 5 až 15 cm, délka 30 cm) přerušovaný provoz (30 min jm. výkon a 15 min stop stav) 59/ zplyňovací kotel 2 zplyňovací kotel 2 SMRK BUK SMRK bukové dřevo, polena (průměr 5 až 15 cm, délka 30 cm) jmenovitý výkon jmenovitý výkon Tab. č. 3 Seznam experimentů uskutečněných v roce /10 61/10 3. Souhrnné vyjádření naměřených dat V rámci měřicích kampaní byly stanovovány měrné emise (ME) vybraných znečišťujících látek vznikající při: spalování různých druhů paliv (hnědé uhlí, černé uhlí, dřevo, zemní plyn), v různých konstrukcích spalovacích zařízení (prohořívací, odhořívací, zplyňovací, automatické kotle na tuhá paliva, krbová kamna, plynový kotel), při různých provozních režimech. Veškeré naměřené hodnoty, které jsou uvedeny ve zprávách z měření, byly seskupeny do přehledných tabulek a zpracovány do databáze. Díky získané rozsáhlé databázi měrných emisí znečišťujících látek, vzniklé z výsledků těchto experimentů a odhadu zastoupení konstrukcí spalovacích zařízení v ČR byl vypracován návrh nových emisních faktorů. 4 / 16

5 Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/ Odhad zastoupení konstrukcí spalovacích zařízení v ČR V současné době nejsou k dispozici jednoznačná data, která hovoří o skladbě typů používaných spalovacích zařízení, včetně informací o spalovaných palivech. Proto byl proveden odhad tohoto rozdělení (viz Tab. č. 4), který pracuje s několika úvahami a zjednodušujícími předpoklady: v ČR je přibližně 722 tis. domácností spalujících tuhá paliva [2] dle údajů Asociace podniků topenářské techniky bylo za posledních 10 let (1999 až 2009) v ČR prodáno celkem 623 tis. malých spalovacích zařízení na tuhá paliva s výkonem do 50 kw (z toho cca 450 tis. kotlů), počet kotlů je dorovnán do počtu domácností prohořívacími a odhořívacími kotli na základě úvahy, že rozdíl mezi počtem domácností a počtem prodaných kotlů za poslední desetiletí představuje stará dosud provozovaná spalovací zařízení (prohořívací a odhořívací), krbová kamna nejsou používána jako hlavní zdroj tepla (roční produkce tepla je 5 GJ/zařízení), roční spotřeba tepla (pro vytápění) v jedné domácnosti je cca 81 GJ/rok (spotřeba fosilních paliv dle ČHMÚ, spotřeba dřeva dle MPO [3]). konstrukce fosilní paliva dřevo zařízení ks TJ/rok % dle TJ 10 3 t/rok ks TJ/rok % dle TJ 10 3 t/rok prohořívací , , odhořívací , , automatické , ,1 39 zplyňovací x x x x ,8 573 krbová kamna x x x x ,3 79 Tab. č. 4 Odhad počtu domácností, která jsou vytápěna spalováním tuhých paliv v malých spalovacích zařízeních (dle konstrukce zdroje a paliva) Dle hodnot z Tab. č. 4 byl sestaven graf č. 1, který vyjadřuje strukturu zastoupení konstrukcí malých spalovacích zařízení v ČR obecně na tuhá paliva dle vyrobeného tepla. zplyňovací kotle 10% krbová kamna 1% automatické kotle 3% odhořívací kotle 36% prohořívací kotle 50% graf č. 1 Odhad struktury používaných typů malých spalovacích zařízení pro spalování tuhých paliv (fosilní + biomasa) v ČR dle vyrobeného tepla 5 / 16

6 Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/ Zobecněné stanovené emisní faktory Pro bilanci znečišťujících látek z malých zdrojů znečišťování jsou v současné době používány EF, které jsou vyjádřeny pro jednotlivé druhy paliv (hnědé uhlí, černé uhlí, dřevo, koks, lehké topné oleje, propan butan a zemní plyn). Z tohoto důvodu byla věnována pozornost především emisním faktorům při spalování hnědého uhlí, černého uhlí a dřeva (biomasy) a experimenty byly koncipovány tak, aby jejich výsledky mohly být zpracovány do návrhu nových emisních faktorů. Stanovené měrné emise v Tab. č. 5 a Tab. č. 6 byly vyjádřeny jako vážené průměry, přičemž jako váha jsou použity odhady zastoupení spalovacích zařízení na tuhá paliva (viz. Tab. č. 4). hnědé uhlí černé uhlí dřevo TE kg/t g/kg 22,8 8,11 1,37 SO 2 kg/t g/kg 13,6 * Sp 13,6 * Sp x NO x kg/t g/kg 1,68 4,69 1,12 CO kg/t g/kg ,1 NMVOC kg/t g/kg 32,2 18,0 11,5 CO 2 t/t kg/kg 1,64 2,74 1,42 PCB mg/t µg/kg 0,0394 0,118 0,0412 PCDD/F mg/t µg/kg 0, ,0105 0,00037 HCB mg/t µg/kg 0, ,9 0,0637 Benzo(b)fluoranten mg/t µg/kg Benzo(k)fluoranten mg/t µg/kg Benzo(a)pyren mg/t µg/kg Indeno(1,2,3-cd)pyren mg/t µg/kg suma 4 PAU mg/t µg/kg Fluoranten mg/t µg/kg Pyren mg/t µg/kg Benzo(a)antracen mg/t µg/kg Chrysen mg/t µg/kg Benzo(g,h,i)perylen mg/t µg/kg Dibenzo(a,h)antracen mg/t µg/kg ,6 Tab. č. 5 Návrh nových emisních faktorů část 1 (základní znečišťující látky, CO 2 a POP) 6 / 16

7 Extrakt ze Závěrečné zprávy č. 90/ hnědé uhlí černé uhlí dřevo Cd mg/t µg/kg 6,41 6,36 17,1 Hg mg/t µg/kg 52,0 25,4 2,09 Pb mg/t µg/kg As mg/t µg/kg ,3 Cr mg/t µg/kg Cu mg/t µg/kg Ni mg/t µg/kg 53, ,6 Se mg/t µg/kg 40, ,5 Zn mg/t µg/kg Co mg/t µg/kg 50, ,7 Mn mg/t µg/kg Sb mg/t µg/kg 7,55 8,76 0,797 Tl mg/t µg/kg 7,77 8,18 1,71 V mg/t µg/kg 22,5 24,4 10,9 Tab. č. 6 Návrh nových emisních faktorů část 2 (těžké kovy) 3.3 Porovnání stanovených emisních faktorů s emisními faktory používanými v ČR a doporučovanými veu Stanovené emisní faktory byly porovnány se dvěmi sadami dostupných emisních faktorů. První porovnávací sadou jsou emisní faktory doporučované dle EMEP/EEA emission inventory guidebook Part B - 1. A.4. small combustion [1] a druhou porovnávací sadou jsou v současnosti užívané emisní faktory pro bilance emisí v ČR (REZZO 3). Hodnoty jsou uvedeny v Tab. č. 7 (vztaženo na hmotnost paliva) a v Tab. č. 8 (vztaženo na výhřevnost paliva). První sada (v Tab. č. 7 a v Tab. č. 8 označena jako EEA) je dle EEA vztažena na výhřevnost paliva. Pro možnost vzájemného porovnání byl proveden přepočet těchto faktorů na hmotnost paliva pomocí průměrných vážených výhřevností paliv v ČR (hnědé uhlí 18,0; černé uhlí 25,4; dřevo 14,6 MJ/kg) [4]. Druhá sada (v Tab. č. 7 a v Tab. č. 8 označena jako používané) je dle ČHMÚ vztažena k hmotnosti paliva. Pro možnost vzájemného porovnání byl proveden přepočet faktorů na hodnotu tepla v palivu (přes stejnou výhřevnost paliv jako u první sady). Třetí sada (v Tab. č. 7 a v Tab. č. 8 označena jako stanovené) jsou experimentálně stanovené emisní faktory, které jsou z jednoho vyjádření na druhý přepočítávány přes výhřevnosti spalovaných experimentálních paliv. Emisní faktor SO 2 je po vzoru používaných emisních faktorů stanoven bilančně ve vztahu k obsahu síry v palivu. Hodnota 13,6 pro emisní faktory vyjádřené na hmotnost paliva, resp pro emisní faktory vyjádřené na výhřevnost paliva byla stanovena z experimentálních dat metodou lineární regrese. 7 / 16

8 EF na palivo hnědé uhlí tříděné černé uhlí tříděné biomasa EEA používané stanovené EEA používané stanovené EEA používané stanovené Tuhé emise kg/t 7,99 1,0*Ap 1,0*Ap 22,8 11,3 (6,9) (18,9) 8,11 10,7 5,2 1,37 SO 2 kg/t 16,2 19,0 * Sp 13,6 * Sp 19,0 * Sp 13,6 * Sp 22,9 (14,1) (10,1) (10,0) (7,2) 0,292 1 x NO x kg/t 1,98 3 1,68 2,80 2 4,69 1,09 0,75 1,12 CO kg/t 82, ,4 1 64,1 NMVOC kg/t 8,71 8,9 32,2 12,3 8, ,5 0,89 11,5 CO 2 t/t x x 1,64 x x 2,74 x x 1,42 PCB mg/t 3,06 0,603 0,0394 4,33 4,77 0,118 0, ,6 0,0412 PCDD/F TEQ mg/t 0,0144 0,006 0, ,0204 0,004 0,0105 0,0102 0,005 0, HCB mg/t 0,0112 0,125 0,0162 0,0158 0,125 57,9 0,0876 0,06 0,0637 Benzo(b)fluoranten mg/t Benzo(k)fluoranten mg/t Benzo(a) pyren mg/t Indeno(1,2,3cd)pyren mg/t Ɖ4PAU mg/t Fluoranten mg/t x x x x x x Pyren mg/t x x x x x x Benzo(a)antracen mg/t x x x x x x Chrysen mg/t x x x x x x Benzo(g,h,i)perylen mg/t x x x x x x 727 Dibenzo(a,h)antracen mg/t x x 286 x x 435 x x 45,6 Cd mg/t 27,0 6 6,41 38,2 0,233 6,36 20,4 x 17,1 Hg mg/t 91, ,5 25,4 7,30 x 2,09 Pb mg/t , x 164 As mg/t 45, ,6 5, ,6 x 30,3 Cr mg/t , x ,3 x 317 Cu mg/t , , x 104 Ni mg/t ,8 53, , ,2 x 56,6 Se mg/t 18,0 51,3 40,8 25,4 19, ,30 x 18,5 Zn mg/t x 557 Co mg/t x x 50,8 x x 134 x x 53,7 Mn mg/t x x 115 x x 592 x x 430 Sb mg/t x x 7,55 x x 8,76 x x 0,797 Tl mg/t x x 7,77 x x 8,18 x x 1,71 V mg/t x x 22,5 x x 24,4 x x 10,9 Ap... obsah popele v původním vzorku paliva (%hm.) Sp... obsah síry v původním vzorku paliva (%hm.) Tab. č. 7 Porovnání emisních faktorů vztažených na hmotnost paliva 8 / 16

9 EF na příkon hnědé uhlí tříděné černé uhlí tříděné biomasa EEA používané stanovené EEA používané stanovené EEA používané stanovené Tuhé emise g/gj * Ap / Qi * Ap / Qi (382) (744) ,2 SO 2 g/gj * Sp / Qi * Sp / Qi * Sp / Qi * Sp / Qi 900 (782) (559) (395) (282) x NO x g/gj , , ,9 CO g/gj NMVOC g/gj CO 2 kg/gj x x 85,7 x x 83,9 x x 90,1 PCB µg/gj , ,61 0, ,63 PCDD/F TEQ ng/gj , ,3 HCB µg/gj 0,62 7 0,847 0,62 4, ,1 3,94 Benzo(b)fluoranten mg/gj Benzo(k)fluoranten mg/gj ,0 97, ,8 Benzo(a) pyren mg/gj ,1 Indeno(1,2,3cd)pyren mg/gj ,6 Ʃ4PAU mg/gj Fluoranten mg/gj x x 1760 x x 673 x x 488 Pyren mg/gj x x 1620 x x 380 x x 411 Benzo(a)antracen mg/gj x x 442 x x 129 x x 184 Chrysen mg/gj x x 315 x x 94 x x 76 Benzo(g,h,i)perylen mg/gj x x 253 x x 140 x x 46 Dibenzo(a,h)antracen mg/gj x x 15 x x 13 x x 3 Cd mg/gj 1,5 0,3 0,335 1,5 0,009 0,195 1,4 x 1,1 Hg mg/gj 5,1 7,0 2,72 5,1 0,7 0,779 0,5 x 0,135 Pb mg/gj , ,5 22,5 40 x 10,6 As mg/gj 2,5 9,5 8,78 2,5 0,2 3,41 1 x 1,99 Cr mg/gj 11,2 2,1 51,6 11,2 x 11,2 2,9 x 20,2 Cu mg/gj 22,3 4,5 8,47 22,3 2,0 5,18 8,6 x 6,66 Ni mg/gj 12,7 1,9 2,77 12,7 1,4 3,24 4,4 x 3,61 Se mg/gj 1 2,9 2,13 1 0,8 7,09 0,5 x 1,19 Zn mg/gj ,3 55, ,8 33,2 130 x 36,1 Co mg/gj x x 2,66 x x 4,12 x x 3,43 Mn mg/gj x x 6,01 x x 18,2 x x 27,5 Sb mg/gj x x 0,387 x x 0,269 x x 0,0529 Tl mg/gj x x 0,404 x x 0,251 x x 0,111 V mg/gj x x 1,17 x x 0,749 x x 0,699 Ap... obsah popele v původním vzorku paliva (%hm.) Sp... obsah síry v původním vzorku paliva (%hm.) Qi výhřevnost paliva MJ/kg Tab. č. 8 Porovnání emisních faktorů vztažených na výhřevnost paliva 9 / 16

10 4. Webové stránky projektu V rámci řešení projektu byly zřízeny webové stránky Na těchto stránkách jsou základní informace o projektu včetně seznamu uveřejněných publikací. 5. Seznam výstupů vytvořených v rámci řešení projektu za dobu jeho řešení 5.1 Vypracované zprávy Výsledky jednotlivých série měření byly zpracovány do samostatných zpráv. Seznam zpráv viz pravý sloupec v Tab. č. 1 až Tab. č Články Horák, Jiří; Machálek, Pavel; Hopan, František; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Pekárek, Vladimír; Ocelka, Tomáš; Šyc, Michal; Tomšej, Tomáš;. Emise POP a těžkých kovů z malých zdrojů znečišťování a jejich emisní faktory. Ochrana ovzduší, 2008, roč. 21, č. 5-6, s ISSN Paradiz, B.; Dilara, P.; Horák, Jiří; De Santi, G.; Christoph, E.H.; Umlauf, G.. An integrated approach to asses the PCDD/F emissions of the coal fired stoves combining emission measurements and ambient air levels modeling. Chemosphere, 2008, roč. 73, č. 1, s ISSN Hopan, František; Šyc, Michal; Horák, Jiří; Dej, Milan; Krpec, Kamil; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Pekárek, Vladimír. Emission factors of selected organic compounds from Domestic hardwood combustion. Sborník vědeckých prací VŠB-TU Ostrava, řada strojní, 2009, roč. LV, č. 3, s ISSN Horák, Jiří; Hopan, František. Může jedna vesnice vyprodukovat tolik dioxinů jako velká spalovna odpadů?. Topenářství - instalace, 2009, roč. 2009, č. 6, s ISSN Horák, Jiří; Hopan, František; Dej, Milan; Krpec, Kamil; Šyc, Michal; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Pekárek, Vladimír. Emisní faktory znečišťujících látek ze spalování hnědého uhlí ve spalovacích zařízeních malých výkonů. Zpravodaj Hnědé uhlí, 2009, roč. 2009, č. 4, s ISSN Horák, Jiří; Hopan, František; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Kubačka, Michal; Pekárek, Vladimír; Šyc, Michal; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Machálek, Pavel. Stanovení emisních faktorů pro spalování tuhých paliv ve spalovacích zařízeních provozovaných v domácnostech. Topenářství - instalace, 2009, roč. 2009, č. 7, s ISSN Horák, Jiří; Hopan, František; Kysučan, Zdeněk. Testovací trať stanovení TZL - prašná trať. Ochrana ovzduší, 2009, roč. 2009, č. 2, s ISSN Horák, Jiří; Krpec, Kamil; Hopan, František. Tvorba PAU při spalování dřeva a uhlí v malých zdrojích znečišťování. Technológ, 2009, roč. 1, č. mimořádné, s ISSN / 16

11 Juninen, H; Mønster, J; Rey, M; Cancelinha, J; Douglas, K; Duane, M; Forcina, V; Müller, A; Lagler, F; Marelli, L; Borowiak, A; Niedzialek, J; Paradiz, B; Mira- Salama, D; Jimenez, J; Hansen, U; Astorga, C; Stanczyk, K; Viana, M; Querol, X; Duvall, R.M.; Norris, G.A.; Tsakovski, S; Wåhlin, P; Horák, Jiří; Larsen, B.R.. Quantifying the Impact of Residential Heating on the Urban Air Quality in Typical European Coal Combustion Region. Environmental Science & Technology, 2009, roč. 43, č. 20, s ISSN Šyc, Michal; Horák, Jiří; Krpec, Kamil; Hopan, František; Ocelka, Tomáš; Stáňa, Michal. Effect of non-stationary combustion phases on emission factors of selected pollutants and PCDD/F from domestic combustion. Sborník vědeckých prací VŠB-TU Ostrava, řada strojní, 2010, roč. 2010, č. 2, ISSN Elektronická prezentace Horák, Jiří. Emise PM při spalování biomasy. Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, Kniha - celek odborná Horák, Jiří; Machálek, Pavel; Krpec, Kamil; Hopan, František; Dej, Milan; Kubačka, Michal; Branc, Michal; Ocelka, Tomáš; Šyc, Michal; Pekárek, Vladimír; Tomšej, Tomáš;. Emise POP a těžkých kovů z malých zdrojů a jejich emisní faktory - díl I.. 1.vyd. Ostrava : Vysoká škola báňská-technická univerzita Ostrava, s. ISBN Sborník-příspěvek Dej, Milan. Emise POPs z velkých stacionárních zdrojů. In Energie z biomasy VIII. Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, s ISBN Horák, Jiří; Hopan, František. Může jedna vesnice vyprodukovat tolik dioxinů jako velká spalovna odpadů?. In Ochrana ovzdušia Štrbské Pleso, Slovenská republika : Kongres management s.r.o., s ISBN Horák, Jiří; Hopan, František. Testovací trať stanovení TZL. In Energie z biomasy VIII. Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, s ISBN Horák, Jiří; Hopan, František; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Kubačka, Michal; Pekárek, Vladimír; Šyc, Michal; Ocelka, Tomáš; Machálek, PavelTomšej, Tomáš;. Determination of emission factor for combusting solid fuels in residental combustion appliances. In Organohalogen Compounds. Birmingham : DIOXIN 2008, s Hopan, František; Horák, Jiří; Dej, Milan; Krpec, Kamil; Šyc, Michal; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Pekárek, Vladimír. Emission factors of pollutants from the combustion of brown coal in domestic appliances. In Organohalogen Compounds. Beijing : Organohalogen Compounds DIOXIN 2009, s Hopan, František; Horák, Jiří; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Branc, Michal; Tomšej, Tomáš; Ocelka, Tomáš; Šyc, Michal; Pekárek, Vladimír. Srovnání produkce dioxinů a furanů pro různá paliva spalovaná v 25 kw automatickém kotli. In Zborník 11 / 16

12 konferencie OCHRANA OVZDUŠIA Bratislava : Kongres management s.r.o., s ISBN Horák, Jiří; Hopan, František; Kysučan, Zdeněk. Dílčí výsledky mezilaboratorního porovnání zkoušek - stanovení tuhých znečišťujících látek. In Zborník konferencie OCHRANA OVZDUŠIA Bratislava : Kongres management s.r.o., s ISBN Horák, Jiří; Hopan, František; Kysučan, Zdeněk. Nová testovací trať stanovení TZL, mezilaboratorní porovnání zkoušek. In Měření emisí tradiční mezinárodní konference. Hradec Králové : EMPLA, s ISBN Horák, Jiří; Krpec, Kamil; Hopan, František; Dej, Milan; Koloničný, Jan; Tomšej, Tomáš; Machálek, Pavel. Tvorba PAU při spalování dřeva a uhlí v malých zdrojích znečišťování. In Ovzduší Brno : Masarykova univerzita Brno, s ISBN Šyc, Michal; Horák, Jiří; Hopan, František; Dej, Milan; Krpec, Kamil; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Pekárek, Vladimír. Emission factors of selected organic compounds from domestic hardwood combustion. In Organohalogen Compounds. Beijing : Organohalogen Compounds DIOXIN 2009, s Hopan, František; Horák, Jiří; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Šyc, Michal; Tomšej, Tomáš; Ocelka, Tomáš. Vliv konstrukce spalovacích zařízení malých výkonů při spalování různých paliv na tvorbu emisí vybraných polyaromatických uhlovodíků. In Ochrana ovzdušia Bratislava : Kongres STUDIO, spol. s r.o., s ISBN Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Horák, Jiří; Šyc, Michal; Meloun, Milan; Krpec, Kamil; Hopan, František; Dej, Milan. Emission of PCDD/Fs from domestic combustion using various woods, biofuel and coals. In Halogenated Persistent Organic Pollutants, Dioxin San Antonio : DIOXIN 2010, s Šyc, Michal; Horák, Jiří; Krpec, Kamil; Hopan, František; Dej, Milan; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš. Effect of non-stationary combustion phases on emission factors of selected pollutants and PCDD/F from domestic combustion. In Halogenated Persistent Organic Pollutants, Dioxin San Antonio, USA : DIOXIN 2010, s Horák, Jiří; Hopan, František; Branc, Michal; Modlík, Miloslav. Problematika bilance emisí znečišťujících látek z malých spalovacích zdrojů - návrh emisních faktorů. In Ochrana ovzduší ve státní správě - teorie a praxe VI. Chrudim : Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s r.o., s ISBN Oponované zprávy Horák, Jiří; Hopan, František; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Kubačka, Michal; Branc, Michal; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Šyc, Michal; Pekárek, Vladimír; Machálek, Pavel. Závěrečná zpráva o realizaci projektu pro rok Závěrečná zpráva o realizaci projektu pro rok Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, 2007, Horák, Jiří; Hopan, František; Krpec, Kamil; Branc, Michal; Kubačka, Michal; Dej, Milan; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Šyc, Michal; Pekárek, Vladimír; Machálek, Pavel. Závěrečná zpráva č /08 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za rok Závěrečná zpráva č /08 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za rok Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, 2008, 12 / 16

13 Horák, Jiří; Hopan, František; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Branc, Michal; Kubačka, Michal; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Šyc, Michal; Pekárek, Vladimír. Závěrečná zpráva č /09 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za rok Závěrečná zpráva č /09 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za rok Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, Horák, Jiří; Hopan, František; Krpec, Kamil; Dej, Milan; Branc, Michal; Kubačka, Michal; Ocelka, Tomáš; Tomšej, Tomáš; Šyc, Michal; Pekárek, Vladimír. Závěrečná zpráva č /10 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za rok Závěrečná zpráva č /09 o řešení projektu SP/1a2/116/07 za rok Ostrava : VŠB-TUO, Výzkumné energetické centrum, Shrnutí Základním cílem projektu bylo vypracování návrhu obecných emisních faktorů pro spalování tuhých paliv v domácnostech ČR a tento cíl byl splněn viz kapitola 3.2. Český hydrometeorologický ústav je v souladu s 5, odst. 1 nařízení vlády č. 351/2002 Sb. právnickou osobou, pověřenou zajištěním emisní inventury pro znečišťující látky, pro které jsou v příloze č. 1 k tomuto nařízení stanoveny emisní stropy. Zároveň vykonává funkci Národního kontaktního místa pro vedení, zpracování a předávání emisních inventur podle mezinárodních závazků k Úmluvě o dálkovém znečišťování ovzduší přecházejícím hranice států (CLRTAP). Součástí prováděných emisních inventur je také bilance emisí z vytápění domácností, která je prováděna výhradně s využitím emisních faktorů, charakteristických pro spalování různých druhů paliv. Český hydrometeorologický ústav předpokládá, že získané výstupy budou částečně zapracovány do národní inventury emisí jako příspěvek ke zvýšení její přesnosti, reprezentativnosti a důvěryhodnosti. Výsledky experimentů ukázaly na dominantní vliv typu spalovacího zařízení na produkci znečišťujících látek. Spalování ve starších typech spalovacích zařízeních je výrazně horší než u modernějších typů. Dle odhadu více jak 50% používaných spalovacích zařízení je založeno na prohořívacím způsobu spalování, který představuje tu nejjednodušší konstrukci. Tato zařízení jsou tak rozšířená, protože jsou nejlevnější a dle uživatelských zvyklostí (při nerespektování doporučení výrobce) v nich shoří vše. Modernizace používaných spalovacích zařízení používaných v ČR pro vytápění domácností na základě spalování tuhých paliv představuje značný potenciál pro snížení emisí znečišťujících látek. Dotační programy jako Zelená úsporám mohou dobře motivovat uživatele ke koupi nových zařízení. Je na škodu, že tento dotační program není určen také pro moderní spalovací zařízení spalující uhlí, protože je zřejmé, že dobře spálené uhlí je o hodně lepší než špatně spálené dřevo (např. nejmenší produkce CO byla sledována při spalování hnědého uhlí na zplyňovacím kotli, emise SO 2 představují samostatnou kapitolu). Je samozřejmě otázkou jak bez kontrol u samotného uživatele bude vypadat vlastní realizace instalace nového zařízení a hlavně poté běžný provoz. Také provoz moderního spalovacího zařízení může být zásahem obsluhy velmi negativně ovlivněn. Navržené hodnoty EF byly stanoveny převážně při provozu kotle blízko jmenovitému výkonu, v případě potřeby bude nutné pozornost věnovat také provozním stavům se sníženým výkonem. Tato oblast u kotlů s jednorázovou dopravou paliva do kotle se ovšem potýká se základním problémem měřitelnosti. Vysoké koncentrace znečišťujících látek jsou mimo rozsah přístrojů a způsobují problém se samotným odběrem vzorku (blokace filtrů, kondenzace dehtů) 13 / 16

14 Bilance znečišťujících látek ze spalování tuhých paliv pro potřeby vytápění domácností představuje specifickou oblast, do které zasahuje mnoho faktorů a skutečností. Nejdůležitějšími parametry jsou spotřeba paliv a emisní faktor. Projekt se zabýval převážně emisními faktory, ale v závěru při pokusu o jejich zobecnění jsme museli pracovat také s odhadem spotřeby paliv. Základní čtyři parametry, které dominantně ovlivňují stanovený emisní faktor lze definovat takto: typ spalovacího zařízení (prohořívací, odhořívací, zplyňovací, automatické) typ paliva (fosilní, bio, obsah vody a popeloviny, granulometrie) kvalita obsluhy (nastavení provozních parametrů, klapky spalovacích vzduchů, dávka paliva, požadovaná teplota v místnosti) kvalita instalace a její údržba (spalovací zařízení + topný systém včetně jeho regulace + komín = představují jeden společný systém, čištění komínu a spalovacího zařízení) Každý z výše uvedených parametrů může naprosto zásadním způsobem ovlivnit kvalitu spalování a tím samozřejmě množství a skladbu vyprodukovaných znečišťujících látek. A to je právě kámen úhelný, se kterým se bilance emisí z malých spalovacích zařízení potýká. Z pohledu produkce PCDD/F není spalování českých tuhých paliv v malých spalovacích zařízeních tak velkým problémem jak se zdálo na počátku řešení tohoto projektu. Naměřené úrovně byly relativně nízké (ve srovnání s dosud používanými hodnotami) pro spalování dřeva a hnědého uhlí. Dle očekávání byly vyšší při spalování černého uhlí, kterého se spaluje výrazně méně a jeho použití souvisí spíše s daným regionem. pro hnědé uhlí 0,007 0,141 ng TEQ /m 3 N při 10 % O 2 (0,06 1,3 ng/kg paliva) pro dřevo (bez BIO): 0,007 0,056 ng TEQ /m 3 N při 10 % O 2, (0,06 0,39 ng/kg paliva) pro černé uhlí 0,3 5,0 ng TEQ /m 3 N při 10 % O 2 (4,4 71 ng/kg paliva) Výrazným problémem je produkce PAU, která dosahuje u starých typů spalovacích zařízení velmi vysokých hodnot (ve srovnání s dosud používanými hodnotami). Stanovené emisní faktory pro těžké kovy jsou dominantně ovlivněny obsahem těchto kovů ve spalovaném palivu, proto při aplikaci stanovených emisních faktorů musí být přistupováno obezřetně. Stanovené emisní faktory mohou sloužit pro rozbor a popularizaci dané problematiky a hlavně k úvahám o dalších krocích a řešeních neutěšeného stavu. Např. v Tab. č. 9 je uvedeno porovnání roční produkce emisí prachu při spalování různých paliv v různých typech spalovacích zařízeních pro jeden průměrný dům v ČR. Nad těmito hodnotami může být potom vedena odborná a také politická diskuze, která se bude např. zabývat tím zda je nutné nějakým způsobem řešit malý zdroj znečištění, který ročně vyprodukuje méně jak 10kg prachu. 14 / 16

15 Roční produkce prachu z jednoho domu [kg/(rok a dům)] konstrukce zařízení palivo HU1 HU2 CU BUK SMRK BIO automatický kotel prohořívací kotel odhořívací kotel zplyňovací kotel zplyňovací kotel krbová kamna 7 Tab. č. 9 Roční produkce prachu (TZL) z jednoho průměrného domu v ČR 7. Seznam zkratek a pojmů As arsen automatický kotel kotel s automatickým přísunem paliva a možností regulace přiváděného vzduchu BIO pelety z kukuřičné slámy BUK buková polena Cd kadmium Co kobalt CO oxid uhelnatý CO2 oxid uhličitý Cr chrom CU černé uhlí Cu měď EEA emisní faktory doporučované dle EMEP/EEA emission inventory guidebook Part B - 1. A.4. small combustion HCB hexachlorbenzen Hg rtuť HU1, HU2 hnědé uhlí krbová kamna moderní kamna Mn mangan Ni nikl NMVOC nemetanové těkavé organické látky NOx oxidy dusíku přepočtené na oxid dusičitý odhořívací kotel kotel staré konstrukce s periodickým přikládáním paliva Pb olovo PCB polychlorované bifenyly plynový kotel běžný plynový kotel 15 / 16

16 používané v současnosti užívané emisní faktory pro bilance emisí v ČR (REZZO 3) prohořívací kotel kotel staré konstrukce s periodickým přikládáním paliva Sb antimon Se selen SMRK smrková polena SO2 oxidy síry přepočtené na oxid siřičitý stanovené experimentálně stanovené emisní faktory suma 4 PAU Benzo(a)pyren, Benzo(b)fluoranten, Benzo(k)fluoranten, Indeno(1,2,3,-cd)pyren TEQ PCDD/F polychlorované dibenzodioxiny a furany vyjádřené jako ekvivalent toxicity Tl thalium TZL celkové tuhé látky v emisích V vanad Zn zinek ZP zemní plyn zplyňovací kotel 1 moderní kotel primárně určený pro uhlí zplyňovací kotel 2 moderní kotel primárně určený pro dřevo 8. Použitá literatura [1] EMEP/EEA emission inventory guidebook Part B - 1. A.4. small combustion, [cit ] Dostupné na www: < inventory-guidebook-2009/part-b-sectoral-guidance-chapters/1-energy/1-a-combustion/1-a-4- small-combustion-tfeip-endorsed-draft.pdf> [2] MACHÁLEK P., MACHART J., Emisní bilance vytápění bytů malými zdroji od roku 2001, ČHMÚ 2003, [cit ] Dostupné na www: < [3] BUFKA A., a kol: Obnovitelné zdroje energie v roce 2008, MPO 2009, [cit ] Dostupné na www: < [4] Ročenka ČHMÚ 16 / 16