Konference „Problematika emisí z malých zdrojů znečišťování 2“ 7. – 8. března 2012 Malenovice, hotel Petr Bezruč
Porovnání emisních parametrů při spalování hnědého uhlí a dřeva v lokálním topeništi Jan Velíšek TESO Praha a.s.
[email protected] www.teso.cz
Projekt • projekt Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy 2B08040 – Výzkum původu znečištění – řešitel Technické služby ochrany ovzduší Praha a.s. – cílem návrh metodiky identifikace původců znečištění – nutné tzv. emisní podpisy zdrojů • • • •
malá topeniště doprava významné energetické zdroje významné technologické zdroje
Emise – použitá aparatura • využita emisní modifikace aparatury – VAPS (E) – v rámci jednoho odběru jsou exponovány matrice využitelné pro následné laboratorní analýzy • • • •
větev 1 – millipore – gravimetrické vyšetření, analýza TK větev 2 – quartz + PUF – analýza PAH, OC/EC větev 3 – sklovlákno – gravimetrické vyšetření evakuovaný kanystr – analýza VOC
Emise – VAPS (E)
Emise – VAPS (E)
Sledované znečišťující látky • • • • •
suspendované částice (frakce PM10 a PM2,5), těžké kovy (HMs), vázané na frakci PM2,5 polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU), organický /elementární uhlík (OC/EC). těkavé organické látky (VOC)
Kachlová kamna – dřevo
Kachlová kamna • vyrobena v roce 2007 • sedmicestný systém pro odvod spalin do sopouchu • výrobce udává „biologické“ hoření – hoření VOC uvolňujících se ze dřeva teplem před samotným spalováním „suché“ dřevní hmoty
Spalování dřeva – fáze hoření Na „kvalitě“ i kvantitě odpadních plynů se do značné míry podepisuje režim spalování, proto provedeny emisní podpisy pro různé „fáze“ hoření: • fáze 1 – rozhořívání –(otevřený přístup kyslíku, otevřený sopouch, spaliny proudí přímo do komína)
• fáze 2 – hoření s omezeným přístupem kyslíku –(snížený přístup kyslíku pro hoření simuluje mezi obyvatelstvem rozšířený způsob vytápění pro „co nejdelší hoření“)
• fáze 3 – dohoření –(otevřený přístup kyslíku, dohoření paliva)
Foto komína při odběru
Emise – malá topeniště
Spalování HU - kotel Parametr
Hodnota
Jednotky
Typ
EKOEFEKT 48
-
Druh
teplovodní kotel
-
2003
-
48
kW
10 - 48
kW
80
%
150 – 230
°C
hnědé uhlí – ořech 2
-
Rok výroby Jmenovitý tepelný výkon Optimální regulovaný výkon Účinnost Teplota spalin Palivo Třída kotle
3
Kotel Ekoefekt 48 - HU
Emise – malá topeniště
Spalování HU – fáze hoření • fáze 1 – rozhořívání – (spuštěný ventilátor, otevřený přístup kyslíku)
• fáze 2 – standardní provoz kotle – (ventilátor nastaven na režim AUTO)
• fáze 3 – dohoření – (vypnutý ventilátor, dohoření paliva)
Výsledky – prvková analýza Měkké dřevo F1 Měkké dřevo F2 Měkké dřevo F3 Tvrdé dřevo F1 Tvrdé dřevo F2 Tvrdé dřevo F3 Hnědé uhlí F1 Hnědé uhlí F2 Hnědé uhlí F3
Měkké dřevo F1 Měkké dřevo F2 Měkké dřevo F3 Tvrdé dřevo F1 Tvrdé dřevo F2 Tvrdé dřevo F3 Hnědé uhlí F1 Hnědé uhlí F2 Hnědé uhlí F3
Na µg/m3 159.4 94.6 37.6 47.7 27.2 28.3 78.7 573.5 18.5 Cu µg/m3 4.1 18.8 9.2 5.8 2.1 7.1 1.7 14.1 0.9
Mg µg/m3 19.0 64.5 35.4 29.9 17.9 10.4 12.6 9.7 7.0 Zn µg/m3 159.1 47.6 194.3 104.1 3.4 34.8 44.7 113.0 6.6
Si µg/m3 36.8 152.4 30.0 47.0 58.4 5.3 22.6 14.0 25.1 As µg/m3 1.3 3.8 1.8 1.7 1.4 0.4 19.8 6.4 4.6
K µg/m3 2 709 2 149 9 565 6 340 1 281 8 928 38.0 207.9 18.0 Cd µg/m3 18.0 11.9 0.4 5.5 1.9 0.6 0.4 0.3 0.0
Ca µg/m3 96.3 385.5 189.7 138.9 105.3 72.9 75.6 54.6 52.4 Hg µg/m3 1.2 0.8 0.2 0.3 0.1 0.0 2.6 1.7 0.7
Mn µg/m3 23.4 14.8 38.8 30.0 2.1 8.7 0.6 1.5 0.2 Pb µg/m3 15.2 10.7 15.0 45.3 8.7 18.9 19.7 31.6 4.4
Fe µg/m3 7.8 87.4 16.9 12.0 16.2 4.6 12.2 22.9 6.0
Výsledky – prvková analýza
Výsledky PAU Fl
FEN
A
FLU
PYR
BaP
BghiPRL
µg/m3
µg/m3
µg/m3
µg/m3
µg/m3
µg/m3
µg/m3
Měkké dřevo F1
104.2
286.8
52.2
94.5
104.4
16.8
12.6
Měkké dřevo F2
319.4
737.5
173.1
199.9
247.2
38.0
26.2
Měkké dřevo F3
36.7
151.4
27.6
38.3
43.8
7.7
5.3
Tvrdé dřevo F1
36.7
287.9
24.4
52.1
48.9
10.6
11.7
Tvrdé dřevo F2
159.1
329.3
45.1
99.4
119.9
8.7
8.5
Tvrdé dřevo F3
26.8
104.8
16.1
32.2
36.6
4.7
4.3
Hnědé uhlí F1
32.3
48.9
12.6
14.6
13.9
3.3
1.5
Hnědé uhlí F2
54.2
138.8
30.6
34.4
31.5
3.1
1.5
Hnědé uhlí F3
11.5
42.0
7.5
18.0
15.6
1.5
0.6
Výsledky PAU
Výsledky VOC Měkké dřevo F1 Měkké dřevo F2 Měkké dřevo F3 Tvrdé dřevo F1 Tvrdé dřevo F2 Tvrdé dřevo F3 Hnědé uhlí F1 Hnědé uhlí F2 Hnědé uhlí F3
Měkké dřevo F1 Měkké dřevo F2 Měkké dřevo F3 Tvrdé dřevo F1 Tvrdé dřevo F2 Tvrdé dřevo F3 Hnědé uhlí F1 Hnědé uhlí F2 Hnědé uhlí F3
ETAN µg/m3 1 100 5 027 11 792 2 866 105 288 17 318 5 260 353.4 2 577 AET µg/m3 9 553 156.1 2 727 61 503 41 598 8 065 7 827 16 584 10 624
ETEN µg/m3 10 156 20 671 12 761 27 449 65 805 24 258 9 428 3 131 5 470 BENZ µg/m3 3 510 52 147 5 923 31 511 39 530 9 692 2 503 2 232 1 613
PRPAN µg/m3 261.5 80 562 4 050 147.5 32 338 4 207 2 202 38.7 262.8 ETBEN µg/m3 128.3 4 653 411.9 221.5 2 257 365.7 247.0 15.5 33.7
PRPEN µg/m3 1 640 172 990 7 107 1 120 80 846 12 441 4 532 452.6 1 130 MPXYL µg/m3 296.6 13 708 1 175 226.8 4 841 658.3 674.7 97.5 84.4
IBUT µg/m3 20.8 14 364 116.8 19.0 1 180 174.4 230.5 15.5 31.9 OXYL µg/m3 91.8 4 559 417.3 80.3 1 850 248.8 241.5 34.6 32.3
NBUT µg/m3 20.8 14 301 671.4 19.0 4 841 542.7 603.7 15.5 86.8
Výsledky VOC
Výsledky PM PM2.5
PM10
OC
EC
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
Měkké dřevo F1
114.9
116.5
66.6
11.2
Měkké dřevo F2
1 900
1 900
1 220
11.4
Měkké dřevo F3
99.5
102.6
45.1
0.0
Tvrdé dřevo F1
47.2
47.7
10.7
12.4
Tvrdé dřevo F2
811.2
811.2
502.8
14.3
Tvrdé dřevo F3
114.0
114.0
57.4
3.5
Hnědé uhlí F1
52.0
52.0
42.2
2.2
Hnědé uhlí F2
26.0
26.2
16.0
3.3
Hnědé uhlí F3
12.1
12.1
8.8
3.9
Výsledky PM
Výsledky PM
Filtr TZL po 2 minutách odběru na malém topeništi
Filtr TZL po 6 hodinách odběru na „velkém“ zdroji
PM – Hmotnostní toky
Malá topeniště Pro fázi hoření 2 (omezený přístup kyslíku) se 12 těchto malých spalovacích zdrojů v případě PM2,5 emisně (z pohledu hmotnostního toku) zcela vyrovná spalovacímu zařízení o výkonu 410 MW, které je vybaveno elektrofiltrem!
Malá topeniště Odpadní plyny z prezentovaného velkého energetického zdroje jsou vypouštěny z komína o výšce 140 m, spaliny z lokálních topenišť jsou vypouštěny z komínů o výšce do 10 m.
Modelový příklad • • • • •
nejmenovaná obec v okolí Ostravy tři varianty zdrojů znečišťování aplikace dat do modelu SYMOS ´97 sledována modelovaná denní koncentrace PM10 zájmové území 3 x 3 km
Vstupní data Parametr / Varianta
Výška komína
Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Velký zdroj na HU Malé topeniště - HU Malé topeniště - dřevo EF + odsíření (dobré spalování) (špatné spalování) 140 m
7m
7m
Objemový tok spalin
130 m3/s
0,156 m3/s
0,021 m3/s
Hmotnostní tok PM10
0,309 g/s
0,004 g/s
0,0258 g/s
1
30
30
410 MW
48 kW
30 kW
Počet výduchů Výkon zdroje
Lokalita - obec
Varianta 1 – Velký zdroj
Maximální denní koncentrace PM10 0,56 ug/m3
Varianta 2 - 30x MT - HU
Maximální denní koncentrace PM10 9 ug/m3
Varianta 3 - 30x MT - Dřevo
Maximální denní koncentrace PM10 112 ug/m3
Průměrný podíl významných sektorů na národních emisích PAU
Průměrný podíl významných sektorů na národních emisích PM10
Závěr - doporučení • stanovit nové technické požadavky na spalovací zdroje do 200 kW (toto opatření, jakkoli užitečné, však neřeší problematiku starších zařízení provozovaných v domácnostech, rovněž cílové parametry, kterých je zařízení povinno dosáhnout, jsou výrobcem garantovány při správném způsobu užívání zdroje (spalování) a při nesprávné obsluze tyto dramaticky rostou) • preferovat malé spalovací zdroje s automatickým spalovacím režimem a minimální možností „nesprávného“ zásahu obsluhy • umožnit (alespoň základní, ale spíše důslednou) kontrolu malých spalovacích zdrojů • intenzivní osvěta mezi obyvatelstvem (říká někdo lidem jak a čím mají topit a proč?) • finančně zatraktivnit ekologičtější paliva (zemní plyn) případně sofistikovanější spalovací zařízení (kupní síla obyvatelstva klesá, jaké zařízení tak dostane přednost?)
Poděkování Emisní šetření na malých zdrojích vzniklo jako dílčí výstup etapy 2010 projektu vědy a výzkumu 2B08040 s podporou Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy – Výzkum původu znečištění. Řešitel projektu a autoři příspěvku děkují za poskytnutou podporu projektu.
Děkuji za pozornost.
Jan Velíšek TESO Praha a.s. email:
[email protected] tel: 602 647 118
