Instacioner kazán füstgázemisszió mérése A légszennyezés jelentős részét teszik ki a háztartási tüzelőberendezések. A gázüzemű kombi kazán elsősorban CO, CO2, NOx és CxHy szennyezőanyagokat bocsát ki a légtérbe. Ezen füstgáz komponensek mindegyike káros: - CO: mérgező, már akár 700 ppm-es koncentrációban halálos - CO2: üvegházhatású - NOx: savas ülepedésben vesz részt, ózonbontó - CxHy: üvegházhatásúak A mértéktelen kibocsátásukat határértékekkel lehet kordában tartani. Két típusú határértéket különböztetünk meg: Technológiai határérték: adott berendezéshez megadja mennyi a maximálisan kibocsátható szennyezőanyag mennyisége, fajlagos érték (mg/kg, m3/Mj…). Ez környezetvédelmi szempontból nem elég, mivel csak az egyedi készülékekre szabja meg az emissziós határokat. Ha sok készülék üzemel a légszennyezettség nem elfogadható mértékű lehet. Területi határérték: egy területen egy adott időszak alatt összességében kibocsátható (minden berendezés, technológia által együttesen kibocsátott) szennyezőanyag mennyiségét szabja meg. A határértékek akkor jók, ha reálisak, vagyis betarthatók, de megfelelően ösztönzik a berendezések tényleges fejlesztését. Cél, hogy a határértékek betartásával az elfogadhatatlan környezetszennyezést elkerüljük, ami persze a különböző területeken elérő (iparterület, lakóövezet, üdülőövezet, tájvédelmi körzet…) Emisszió: adott berendezésből, technológiai folyamatból távozó szennyezőanyag. Immisszió: adott területen, közegben kialakuló szennyezőanyag koncentráció (levegőben, vízben, talajban). Mérés célja: Az instacioner üzemállapotú kombi kazán károsanyag emissziójának (CO, CO2, NOx – NO2 – ként, illetve CxHy – CH4-ként) meghatározása kg/negyedév-re vonatkoztatva. A kibocsátást indirekt módon határozzuk meg. A mérés megbízhatósága jó, körülbelül 10 %-os hibával terhelt. Kazán üzemállapotok: Stacioner: (a, b: általában erőművi kazánokra jellemző) a, állandósult állapot: a ki-be kapcsolás időtartama elhanyagolható az állandósult üzemállapothoz képest. A negyedéves emissziót akár egy jellemző mérési pontból is kiszámíthatjuk. terhelés emisszió
1 óra
idő
b, időben szakaszosan változó állandósult állapot: A tranziens állapotok elhanyagolhatók az állandósult állapotokhoz képest. A negyedéves emissziót az egyes üzemállapotokra jellemző mérési pontokból kiszámíthatjuk, hiszen az üzemidők és a terhelések ismertek. terhelés emisszió
idő Instacioner: c, folyamatosan változó terhelés: pl: vágóhidat, bútorgyárat, valamilyen technológiát kiszolgáló kazán. Mivel a terhelés folyamatosan változik, nem lehet jellemző állapotot meghatározni, azért itt általában 2-3 napos folyamatos emisszióméréssel határozzák meg a negyedéves károsanyag kibocsátást. terhelés emisszió
idő d-1, szakaszos terhelés: pl. melegvíz előállításra használt háztartási kazánnál a ki-be kapcsolások időtartama összemérhető az üzemidővel. Az üzemelés alatt a szennyezőanyag koncentráció folyamatosan nő, míg a kazán ki nem kapcsol. A kikapcsolás után már nem beszélhetünk emisszióról, hiszen akkor csak a kazántérben lévő szennyezőanyagot szívjuk el, újabb szennyezőanyag nem keletkezik. Az emisszió az üzemidő alatti kibocsátás átlaga. terhelés emisszió
E
E
be
ki
idő
5/2
d-2, szakaszos terhelés, modulációs kazán: A kazán a be-kikapcsolás ideje alatt leszabályoz, vagyis csökkenti a terhelést, mivel kevesebb tüzelőanyag bevezetéssel is biztosítani tudja ugyanazt a HMV vagy fűtésköri előremenő hőmérsékletet. Az emisszió az üzemidő alatti kibocsátás átlaga. terhelés emisszió
E
E
be
ki
idő
Károsanyag emisszió jellege instacioner üzemben (CO2, CO, CH4, NO és O2) CO2 [V/V%] O2 [V/V%] NO [ppm] CO [ppm] CH4 [ppm]
be
stabil égés kezdete
ki
5/3
idő
CO, CH4 [ppm] NO [ppm]
FGYH
λ=1
λNO,max≈1,1
AGYH
A károsanyag emisszió meghatározása: A keletkezett füstgáz mennyiségét indirekt módon az elfogyasztott gáz mennyiségéből számítjuk ki: V ahol:
V
fg
fg
V g V0,sz 1L0 ,
keletkezett füstgáz mennyisége [m3/h]
V g elfogyasztott gáz mennyisége [m3/h],
V 0, sz 8,52 [m3/m3], fajlagos száraz füstgáz mennyiség L0 = 9,52 [m3/ m3], elméleti fajlagos levegőmennyiség 21 [-], légfelesleg tényező 21 O 2,mért O2,mért = mért oxigén koncentráció [tf%]
Füstgázban lévő károsanyag mennyiségének kiszámítása: E V fg E mért / Q , ahol: E = terjesítményre vonatkoztatott emisszió [mg/kWh]
E mért mért, átlagos szennyezőanyag emisszió [ppm], illetve CO2 esetén [tf%] ρ = sűrűség[mg/ml]:
ρCO = 1,25 ρCO2 = 1,96*104 ρNOx = 2,05 (NO2-ként számolva) ρCH4 = 0,714 Q = tüzelési teljesítmény [kW]
5/4
Mérőrendszer felépítése: Tfg
Tk
minta
Füstgáz elemző
jel
PC
Tfv Tfe
kondenzátum
gázóra
Mérés menete: A kombi kazánok instacioner üzemállapotában 3 üzemelési ciklus (be-kikapcsolás) adatait rögzítjük. Az egyes üzemelési ciklusok idejét (kb. 2 perc) stopperrel, a ciklusok alatt fogyott gáz és víz mennyiségét térfogatáram mérővel mérjük. A kondenzátum mennyiségét mérőpohárral mérjük. idő [s]
Vgáz [m3]
Vv [m3]
Kondenzátum [ccm]
1 2 3 Átlag A káros anyag emissziót folyamatosan a teljes mérési idő alatt számítógépes adatrögzítéssel regisztráljuk. Az egyes komponensek emissziójának szélső értékeit kézzel is feljegyezzük. Kérdések: 1. Milyen szennyezőanyagok kerülnek ki a légtérbe gáztüzelés során? 2. Milyen típusú határértékeket ismer, milyen a jó határérték? 3. Milyen kazán üzemállapotokat ismer? 4. Számítsa ki a károsanyag emissziót negyed évre vonatkoztatva! 5. Vázolja a mérőrendszer felépítését!
5/5
