Ing. David Kupka, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

Ing. David Kupka, Ph.D.

Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

Cíle studie Provést emisní bilanci vybrané obce Analyzovat dopad vytápění domácností na kvalitu ovzduší Definovat problematické činitele Identifikovat faktory mající vliv na emise Kvantifikovat potenciál pro omezení produkce znečišťujících látek Navrhnout opatření pro zlepšení situace Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

2

Hodnocená obec - Metylovice  1700 obyvatel.  V uzavřeném údolí na úpatí Beskyd.  Střední nadmořská výška 370 m.n.m.

Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

3

Zdroje znečištění  1 zdroj kategorie

REZZO 2 (spalován ZP)  Slabý vliv liniových zdrojů (doprava)  Významný vliv plošných zdrojů (vytápění domácností)

Metylovice Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

4

Které ZL sledovat?  Nadlimitní koncentrace PM10 na většině území MSK.  Data za rok 2013 pro celou ČR. Lokální vytápění domácností Veřejná energetika

Silniční doprava Ostatní

Zemědělství a lesnictví

100%

80%

60%

40%

20%

0%

TZL

VOC

NOx

SO2


B(a)P 5

Bytový fond  Vytápěná plocha cca 54 000 m2  Průměr na byt 95 m2 Zateplený

Částečně zateplený

575 domů

Nezateplený 16%

36%

565 domácností 48%

545 v RD

20 v BD


6

Vytápění domácností  Z tuhých paliv převažuje hnědé uhlí

Uhlí

Litinové (prohořívací)

 Vyšší podíl automatických kotlů

78,5% Ocelové (odhořívací)

14,4%

2,8% 0,4%

Uhlí a koks

9,7%

Biomasa 31,0%

Zemní plyn

13,1%

Elektřina

Automatické na uhlí

7,2%

Biomasa Litinové (prohořívací)

55,7%

Ocelové (odhořívací)

Propan-butan 31,0%

12,0%

9,8%

Energie z TČ 9,8%

Ostatní

24,6%


Automatické na dřevo

Zplyňovací na dřevo

7

Spotřeba paliv  27% rozdíl mezi topnými sezónami 2010/2011 a 2014/2015.  Data za období 2010/2011.

32%

Potřeba tepla [GJ]

Spotřeba paliva [kg]

Spotřeba paliva [m3]

Černé uhlí

3 788

216 988

-

Hnědé uhlí

8 492

791 074

-

Biomasa

4 582

477 117

-

Zemní plyn

11 698

-

375 466

Celkem

28 681

1 488 011

375 466

Palivo

Černé uhlí

15% Hnědé uhlí

5,4%

5,5%

5 000

D21

4 000 3 000

4 081 3 845

3 978

28,7%

4216 3 492

Biomasa

53%

2 996

Prohořívací Odhořívací

2 000

Automatický

1 000

60,3%

0

Zplyňovací

2010/2011 2011/2012 2012/2013 2013/2014 2014/2015


8

Emisní faktory tradičních paliv  Nejvíce problematické látky - TZL a PAU Černé uhlí

Hnědé uhlí

Biomasa

6000 5000 4000 3000

2000 1000 0 TZL [g/MJ]

TOC [g/MJ]

NOx [g/MJ]

CO [g/MJ]

SO2 [g/MJ]

SPAU [mg/MJ]

B(a)P [mg/MJ]

PCB [ng/MJ] PCDD/F TEQ [ng/MJ]


9

Emisní bilance obce  Produkce znečišťujících látek z vytápění domácností Palivo

TZL [t]

TOC [t]

NOX [t]

CO [t]

SO2 [t]

PAU [kg]

B(a)P [kg]

PCB [g]

PCDD/F [g]

Celkem

8,3

13,9

3,2

122,0

8,1

14,9

5,2

73,3

3,5

Topná sezóna 2011/2012.

 Pro srovnání Elektrárna Třebovice:  Teplo pro 86 tisíc domácností.  93 tun TZL za celý rok 2011.


10

Příspěvek k emisi ZL dle paliva TZL

SO2

ΣPAU 1%

9%

19% Černé uhlí

13% 20% 77% 71%

15%

Č er n é u hl í

27%

Biomasa Zemní plyn

41%

10%

27%

6%

Hnědé uhlí

22%

5% 3%

Černé uhlí Hnědé uhlí

31%

48%

Biomasa

31% 42%

Zemní plyn

82%

NOX

PCB

PCDD/F


11

Příspěvek k emisi ZL dle typu kotle TZL

SO2

ΣPAU

1%

0%

7%

1% 55%

13%

Prohořívací

62%

Odhořívací Automatický

43%

9%

38%

80%

Zplyňovací

9%

4%

25%

1%

0%

12% 20%

Prohořívací Odhořívací

58%

32%

Automatický

67%

Zplyňovací 63%

NOX

PCB

PCDD/F


12

Co ovlivňuje emisní bilanci obce? Skladba vytápěcích systémů • elektrické topné systémy nezpůsobují lokální emise

Konstrukční řešení spalovacího zařízení • jednoduché koncepce kotlů mají omezenou schopnost záchytu TZL a nižší účinnost

Druh paliva a jeho parametry • obsah vody, popelovin, síry, chloru a jiných prvků má přímý vliv na množství emisí

Přístup obsluhy • dávkování paliva, regulace vzduchu, požadovaná teplota v místnosti

Instalace a údržba • spolupráce topného systému se zdrojem, odvod spalin

Klimatické podmínky • určují potřebu tepla na vytápění Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

13

Měrné emise paliv s odpady


14

Dopad spoluspalování na kvalitu ovzduší  Roční potřeba tepla na vytápění 60 GJ.  Prohořívací kotel spalující dobře vysušené dřevo.  Nižší spotřeba paliva při spoluspalování PET. Samotné dřevo

Dřevo s PE sáčky

+52% 0%

1000

-33% +59%

+88% +70%

100 10

Dřevo s PET lahvemi

+98% +38%

+63% +39%

+65% +6%

+1% -9%

+28%

1

-68%

0,1 TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SPAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]


PCDD/F [mg] 15

Změna složení ZL ve skupině PAU  V ovzduší kolem 500 látek skupiny PAU  Sledovaných je 16.  Měřeny obvykle 4 jako PAU. Měrná emise [mg/kg]

30 25

Dřevo

Dřevo + PET

Dřevo + PE

20 15

PAU

10 5 0


16

Vliv výkonu kotle  Hypotetická domácnost (60 GJ, prohořívací kotel).  Uvažováno s 56 % jmenovitého výkonu kotle.  O 150°C nižší teplota odcházejících spalin při sníženém výkonu.  O 11 % vyšší účinnost při sníženém výkonu.  O 800 kg nižší spotřeba paliva při sníženém výkonu. TZL [kg]

TOC [kg]

NOX [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

PAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]

PCDD/F [mg]

Jmenovitý

4,6

42,0

4,8

316,9

-

16,3

4,2

113,3

0,8

Snížený

26,8

139,3

3,0

512,3

-

12,3

3,3

113,8

0,3

Změna v %

+481

+232

-36

+62

-

-25

-22

+1

-59

Výkon



17

Vliv spalovacího zařízení  Hypotetická domácnost (60 GJ, automatický kotel).  Moderní kotel na pelety vs. starší (výroba kolem roku 2000).  10% rozdíl v účinnosti. O řád nižší jednotka, než v případě prohořívacího kotle.

Typ

TZL [kg]

TOC [g]

NOX [kg]

CO [kg]

Automatický, emisní třída 5

0,8

3,8

5,1

3,7

Automatický, emisní třída 3

3,2

17,0

6,4

11,5

+301

+348

+25

+214

Změna v % Topná sezóna 2011/2012.


18

Vliv obsluhy  Hypotetická domácnost (60 GJ, automatický, palivo HU).  Zejména u kotlů s ručním přikládáním (mimo zplyňovacích).  Znázorněno prostřednictvím přívodu spalovacího vzduchu.

Provoz

TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

PAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]

PCDD/F [mg]

Normální provoz

2,0

1,5

14,3

45,9

38,6

0,2

0,0

336,4

1,1

Omezený přívod vzduchu

14,4

19,5

8,6

506,4

48,9

135,9

47,1

60,7

1,1

Změna v %

+612

+1 170

-39

+1 004

+27

+104

+105

-82

0



19

Opatření pro zlepšení situace Snížení potřeby tepla na vytápění • zateplení objektu, nižší teplota v interiéru

Používání kvalitního paliva • vysušené dřevo, málo sirnaté uhlí, zemní plyn

Instalace moderního spalovacího zařízení • automatický, zplyňovací nebo odhořívací kotel s vyšší emisní třidou

Vhodný provozní režim • přikládání paliva, přísun spalovacího vzduchu, údržba


20

Zateplení budov  Realizované u 10 % dosud nezateplených objektů (17).  Pokles potřeby tepla na vytápění domu z 240 na 120 W/m2.  Snížení spotřeby hnědého uhlí v obci o cca 75 tun. 9000

Prohořívací

8000

Odhořívací

7000 6000 5000 4000

22% úbytek prachu 10% úbytek PAU

3000 2000 1000 0 TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

SPAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]


PCDD/F TEQ [mg]

21

Kvalitní palivo (ZP)  20 domů dosud vytápěných hnědým uhlím.  Nově/opětovně zemní plyn.  Snížení spotřeby tuhých paliv o 10 % (cca 150 tun HU). 18000

Prohořívací

Odhořívací

16000 14000 12000 10000 8000


6000 4000 2000 0 TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

SPAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]


PCDD/F TEQ [mg]

22

Kvalitní palivo (vysušené dřevo)  20 domů dosud vytápěných hnědým uhlím.  Přechod na spalování dřeva.  Zvýšení spotřeby tuhých paliv o 20 tun (+ dřevo, - HU). 6000

Prohořívací

40% úbytek prachu

Odhořívací

17% úbytek PAU

4000 2000

0 TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

SPAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]

-2000

PCDD/F TEQ [mg]

-4000 -6000

14% nárůst produkce těkavých látek

-8000 -10000

10% nárůst produkce bifenylů Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

23

Moderní kotel (biomasa)  20 domů spalujících dřevo v kotli s ručním přikládáním.  Pořízen nový zplyňovací kotel na dřevo.  Snížení spotřeby dřeva o cca 40 tun. 12000

9% úbytek CO

Prohořívací

Odhořívací

10000

8000 6000

6% úbytek PAU 4000

3% úbytek prachu 2000

0 TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

SPAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]

-2000


PCDD/F TEQ [mg]

24

Moderní kotel (hnědé uhlí)  20 domů spalujících HU v kotli s ručním přikládáním.  Pořízen nový automatický kotel.  Snížení spotřeby paliva o cca 45 tun. 18000

9% úbytek CO

16000

Prohořívací

Odhořívací

14000 12000 10000 8000 6000


43% úbytek prachu 3% úbytek prachu

4000 2000 0 -2000

TZL [kg]

TOC [kg]

NOx [kg]

CO [kg]

SO2 [kg]

SPAU [g]

B(a)P [g]

PCB [mg]

4% nárůst produkce NOx Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

PCDD/F TEQ [mg]

25

Závěr Spoluspalování plastů • prokazatelně vyšší emise u všech škodlivin – očekávání více pesimistická • při sníženém výkonu se rozdíly poněkud stírají

Palivo určující činitel zejména v případě TZL a SO2 • ale uhlí spálené v moderním kotli bude lepší, než dřevo ve starém kotli • vysoká vlhkost paliva = vyšší spotřeba = vyšší emise

Provoz kotle • vyšší emise při sníženém výkonu zejména u kotlů s ručním přikládáním

• násobně vyšší emise při omezení přísunu vzduchu

Znečišťující látky • potíže způsobují hlavně prachové částice a PAU

• dioxiny se nejeví jako problém Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

26

Děkuji za pozornost

Projekt je realizován v rámci OP Slovenská republika – Česká republika, který je spolufinancován z Evropského fondu pro regionální rozvoj

Ing. David Kupka, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

Recommend Documents