Metodický pokn odboru ochran ovzduší Ministerstva životního prostředí ke způsobu stanovení specifických emisních limitů pro stacionární zdroje tepelně zpracovávající společně s palivem, jiné než spalovn u a cementářské pece. Komu je metodický pokn určen Metodický pokn je určen krajským úřadům, České inspekci životního prostředí a autorizovaným osobám a jako doporučení také provozovatelům stacionárních zdrojů. 2. Předmět a účel metodického poknu Předmětem tohoto metodického poknu je aplikace ustanovení bodu 2.2. části I příloh č. 4 vhlášk č. 45/202 Sb., o přípustné úrovni znečišťování a jejím zjišťování a o provedení některých dalších ustanovení zákona o ochraně ovzduší (dále jen vhláška), která stanovuje specifické emisní limit pro stacionární zdroje tepelně zpracovávající nebo paliva vrobená z u (odpovídající ČSN EN 5357 Tuhá alternativní paliva) společně s palivem, jiné než spalovn u a cementářské pece. 3. Zákonná ustanovení a vazb na předpis EU Způsob výpočtu emisních limitů vzorcem jakožto průměru mezi emisními limit stanovenými pro spalovn u a hodnotami C váženého podle objemu spalin vznikajících spalování u a paliva je transpozicí části 4 příloh VI směrnice Evropského parlamentu a Rad 200/75/EU ze dne 24. listopadu 200 o průmslových emisích (dále jen směrnice). 4. Způsob výpočtu emisních limitů Hodnot emisních limitů se vpočtou podle vzorce [] níže uvedeným postupem a jsou uveden v povolení provozu podle zákona č. 20/202 Sb., o ochraně ovzduší (dále jen zákon). Emisní limit pro spalovací stacionární zdroje tepelně zpracovávající jsou stanoven jako denní průměr. Postup výpočtem podle vzorce [] se uplatní při stanovení emisního limitu na úrovni denního průměru pro tto znečišťující látk: TZL, NO, SO 2, CO, HCl, HF, TOC. Dále se uplatní emisní limit minimálně na úrovni hodnot obsažených v bodě.2. části příloh č. 4 vhlášk. Základem výpočtu hodnot emisních limitů je vážený průměr: C (V C V opdad ) + (V + V C ) = [] Význam jednotlivých členů je popsán v části 2.2 příloh č. 4 vhlášk. Tam uvedený výklad členu V lze doplnit v tom smslu, že příslušnými podmínkami stanovenými v této vhlášce jsou mšlen:
normální stavové podmínk, suchý pln a referenční obsah kslíku 6 % v případě spalování pevných paliv a 3 % v případě spalování kapalných paliv. Jelikož hodnot C jsou stanoven na úrovni denních emisních limitů, také hodnot C jsou hodnotami emisních limitů na úrovni denních průměrů stanovenými v části. příloh č. 4 vhlášk. Pro výpočet teoretického objemu suchých spalin vznikajících spalováním hmotnostní jednotk paliva a u na základě jejich elementárního složení se použije vzorec: ( wo 2) wi wi V d = Vm[ + ] [2] wo 2 niari miari i= i= Vsvětlivk: V d teoretický objem suchých spalin vztažený na jednotku hmotnosti paliva či u (dm 3.g -, resp. m 3.kg - ) V m molární objem ideálního plnu (22,4 dm 3.mol - ) w O2 objemový zlomek kslíku ve vzduchu (0,2) /lze adekvátně upravit v případě spalování v prostředí obohaceném kslíkem/ w i hmotnostní zlomek i-tého prvku v palivu nebo u A ri relativní atomová hmotnost i-tého prvku n i faktor vcházející ze stechiometrie spalovací rovnice, odpovídá počtu atomů i-tého prvku reagujících s molekulou kslíku (pro konkrétní prvk nabývá hodnot C =, H = 4, N = 2, S =, O = -2) m i faktor vcházející ze stechiometrie spalovací rovnice, odpovídá počtu atomů i-tého prvku v plnné molekule produktu spalování (pro konkrétní prvk nabývá hodnot: C =, N =, S = ), pro suché spalin ted vžd nabývá hodnot, vodík není uvažován. První suma ve vzorci odpovídá teoretické spotřebě kslíku při spalování uhlíku, vodíku, dusíku a sír, záporné znaménko u kslíku vjadřuje náhradu spotřeb vzdušného kslíku. Druhá suma pak odpovídá objemu ních plnů vznikajících spalováním uhlíku, dusíku a sír. Uvažuje se spalování dusíku na oid dusnatý. Vznik případných dalších plnných produktů (např. HCl, HF, CO apod.) je zanedbán pro jejich malý význam. Zanedbán zůstává také nedopal spalitelných látek a spotřeba kslíku pro spalování látek, ze kterých nevznikají plnné produkt. V případech, kd je prokázáno, že vliv těchto faktorů je významný, je možné je do výpočtu zahrnout. Po dosazení všech konstant můžeme vzorec následně zkrátit: V d = 8,89 w C + 2, w H + 4,6 w N + 3,59 w S 2,63 w O [3] Výsledkem je teoretický objem spalin vztažený na jednotku hmotnosti paliva, ted v jednotkách dm 3 g - nebo m 3 kg -. Pokud je množství spalovaného u stanoveno nikoli jako hmotnostní podíl, ale jako podíl tepelného příkonu, je nutné provést přepočet podle výhřevnosti u a paliva. Jak je uvedeno ve vhlášce, uvažují se vžd minimální hodnot výhřevnosti daného u a jim odpovídající prvkové složení. Teoretický objem suchých spalin se před dosazením do vzorce [] přepočte na referenční obsah kslíku relevantní pro daný či palivo ( % pro tuhý, 6 % pro pevná paliva vč. biomas, pokud se vužijí hodnot C uvedené v části 2.2 příloh č. 4 vhlášk, 3 % pro kapalná paliva a ) s použitím vzorce [4]: 2
V = [4], V ve kterém V a V jsou hodnot objemu spalin při referenčním obsahu kslíku % a % (v tomto případě je ted rovno 0 a za V se dosadí hodnota teoretického objemu spalin V d vpočtená dříve). Do vzorce [] ted vstupují hodnot stanovené na základě rozdílných referenčních obsahů kslíku a stejně tak výsledkem je hodnota C vztažená na referenční obsah kslíku, který je průměrem těchto koncentrací váženým podle objemu ních plnů vzniklých ze spalování u a paliva. Identick se ted vpočte referenční obsah kslíku podle vzorce [], kam se za C a C dosadí příslušné referenční hodnot obsahu kslíku (v entech) pro palivo a. Následně je vhodné provést přepočet výsledné hodnot C na referenční obsah kslíku, který bude stanoven v povolení, a který doporučujeme stanovit shodně s referenčním obsahem kslíku použitým při spalování paliva, a to s vužitím vzorce: c = [5] c 5. Závěrečné poznámk Ze směrnice i z vhlášk vplývá, že b měla být uložena pouze jedna sada emisních limitů stanovených na základě vlastností u s nejnižší výhřevností. Pokud je při spalování paliva naměřená emisní koncentrace znečišťujících látek, u které není stanovena hodnota C, po přepočtu na referenční obsah kslíku % nižší než hodnota emisního limitu stanoveného pro tuto znečišťující látku pro spalovn u, stanoví se jako hodnota emisního limitu pro tepelné zpracování u hodnota emisního limitu určená pro spalovn u po přepočtu na příslušný referenční obsah kslíku pro spalování paliva. Nepoužije se ted výpočet, který b vedl k přísnějším emisním limitům než v případě spaloven u. Ing. Jan Kužel, v.r. ředitel odboru ochran ovzduší 3
Praktický příklad stanovení specifických emisních limitů pro tepelné zpracování u ve spalovacím stacionárním zdroji Příloha Ve spalovacím stacionárním zdroji o celkovém jmenovitém tepelném příkonu 50 MW spalujícím práškové hnědé uhlí bude spalována tuhá směs ů o minimální výhřevnosti 7,5 MJkg -, a to v množství nahrazujícím 8 % tepelného příkonu spalovacího stacionárního zdroje. Pro účel zjištění reprezentativního elementárního složení tohoto u, bl z celkového počtu provedených analýz vbrán t, které odpovídají nejnižší výhřevnosti například 7,5 8 MJkg -, ale tak, ab jejich počet zajišťoval reprezentativnost údajů. Z těchto vzorků bl stanoven průměrné hodnot prvkového složení směsi. Prvkové složení a výhřevnost uhlí odpovídá dlouhodobému průměru a jsou stanoven v původním stavu. Zjištěné elementární složení odpovídající výhřevnosti na spodní hranici: A r Jednotka Odpad Uhlí C 2 % hm. 39,39 36,6 hmotnostní zlomek w 0,3939 0,366 H % hm. 5,55 3,23 hmotnostní zlomek w 0,0555 0,0324 N 4 % hm.,47 0,57 hmotnostní zlomek w 0,047 0,0057 S 32, % hm. 0,06,7 hmotnostní zlomek w 0,0006 0,07 O 6 % hm. 4,46,85 hmotnostní zlomek w 0,446 0,85 Výhřevnost MJkg - > 7,5 4,5 Následuje dosazení uvedených hmotnostních zlomků do vzorce [2] nebo [3]. Objem suchých spalin (bez přebtku vzduchu) na jednotku hmotnosti je pro spalování u V d- = 3,65 m -3 kg - a pro spalování uhlí V d- = 3,69 m- 3 kg -. Po přepočtu na referenční obsah kslíku 6 % v případě spalování uhlí a % pro spalování u s vužitím vzorce [4], kde = 0 a A je hodnota V d je pro V d--ref = 7,67 m -3 kg - pro uhlí V d--ref = 5,7 m -3 kg -. Pokud bude zadáno množství spalovaného paliva v hmotnostním poměru k uhlí, je možné tto objem násobit poměrem jednotlivých paliv (např. 0,9 a 0,, pokud bude spalováno 90 % uhlí a 0 % paliva), jelikož v tomto případě je poměr spalovaného u 8 % tepelného příkonu, je nutné provést další přepočet se zahrnutím výhřevnosti. Vzhledem k tomu, že je nutné vcházet z nejméně výhřevného u, měla b být použita minimální hodnota výhřevnosti u garantovaná jeho dodavatelem. Q V = Vd..ref 0,08 V = Vd..ref Q 0,92 V = 4,76 m -3 a V = 0,508 m -3. Takto získané hodnot V a V lze použít ve vzorci []. 4
Pro uvažovaný spalovací stacionární zdroj se použijí hodnot C a C z příloh č. 4 a 2 vhlášk. Hodnot pro C pro TOC a HF vcházejí z měření prováděného při spalování uhlí, v tomto případě, kd tto zjištěné koncentrace leží po přepočtu na referenční obsah kslíku % pod hodnotou emisního limitu stanoveného pro spalovn u, hodnota C se nevpočte, ale za emisní limit se zvolí hodnota emisního limitu stanoveného pro spalovn u, která se však přepočte na referenční obsah kslíku 6 %. Současně se provede výpočet podle vzorce [] do kterého místo C a C vstupují referenční hodnot koncentrace O 2, výsledkem je referenční obsah kslíku který odpovídá vpočteným hodnotám C, které se s vužitím vzorce [4] přepočtou na hodnot C ref a to 6 %. Výsledk doporučujeme zaokrouhlit směrem nahoru na celé jednotk, v případě HF na desetin. Uvedený příklad z důvodu vsokého podílu kslíku v u a nízkého entuálního zastoupení u ve spalované směsi nevede k výrazné změně emisních limitů. Hodnot C, C, hodnot výsledných emisních limitů C při ref. obsahu O 2 6,48 %, hodnot C po přepočtu na 6 % O 2 a hodnot emisních limitů jsou uveden v tabulce: C C C (ref. O 2 6,48%) C (ref. O 2 6 %) Emisní limit TZL 30 0 28,07 29 29 NO 200 200 200 207 207 SO 2 200 50 85,5 92 92 TOC 4 0 5 5 CO 250 50 230,7 238 238 HCl 50 0 46,4 47,7 48 HF 0,4,5,5 5