Posouzení možnosti použití filtrace v tunelu Blanka

SATRA, spol. s r. o. Sokolská 32, 120 00 Praha 2 T 296 337 111 | F 296 337 100 | [email protected] | www.satra.cz objednatel Hlavní město Praha odbor městského investora MHMP zakázkové číslo 435/08-100 studie 03.2008

technicko-ekonomická studie

Posouzení možnosti použití filtrace v tunelu Blanka

P o s o u z e n í m o žn o st í v y u ži t í f i l t r a c e vět r a c í h o v z d u ch u v t u n e l u B l a n k a technicko-ekonomická studie městský okruh, stavba ev. č. 9515 Myslbekova – Prašný most

Na základě připomínek občanského sdružení „Životní prostředí Střešovice – Ořechovka“ a požadavku „Výboru životního prostředí zastupitelstva hlavního města Prahy“, specifikovanými na 7. zasedání konaném dne 12.9.2007 upřesněným „Komisí Rady HMP pro implementaci Integrovaného programu snižování emisí a zlepšení kontroly ovzduší“, Odbor městského investora Magistrátu hlavního města Prahy pověřil společnost Satra spol. s r.o., k vypracování studie, která posoudí možnost využití systému filtrace větracího vzduchu tunelu Blanka.

Podle zadání předmětem studie bude:

a.

rešerše použitých a již provozovaných systému filtrace větracího vzduchu v silničních tunelech včetně získaných zkušeností s jejich provozem

b.

posouzení jednotlivých systémů filtrování škodlivin z odvodního vzduchu.

c.

posouzení účinnosti jednotlivých zařízení od různých výrobců

d.

posouzení způsobu filtrace vzduchu (vnitřní cirkulace, odvodní vzduch, atd.)

e.

aplikace pro tunel Blanka

f.

dopady na změny stavby z hlediska prostorových a energetických nároků, způsobu likvidace odpadů, provozní náročnosti, investičních a provozních nákladů

g.

vliv implementace systému filtrace větracího vzduchu do tunelového komplexu Blanka na případné změny územního rozhodnutí, stavebního povolení, nebo změny stavby před dokončením.

h.

vliv implementace systému na harmonogram výstavby

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

1/47


1. Úvod 1.1 Identifikační údaje

akce:

Městský okruh v úseku Myslbekova – Pelc-Tyrolka stavba evidenční číslo 9515 Myslbekova – Prašný most

název:

Posouzení možnosti využití systému filtrace větracího vzduchu v tunelu Blanka technicko-ekonomická studie

objednatel:

Hlavní město Praha Magistrát hlavního města Prahy odbor městského investora Mariánské náměstí 2, Praha 1

zpracovatel

SATRA, spol. s r. o. Sokolská 32, Praha 2 telefon 296 337 111 fax 296 337 100

ing. Ludvík Šajtar ředitel společnosti

……………………………

ing. Jiří Zápařka …………………………… specialista – větrací systémy

zakázkové číslo

435/08-100

datum

březen 2008

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

2/47


1.2 Předmluva ke studii Motorová vozidla vypouští celou řadu polutantů škodlivých lidskému zdraví a životnímu prostředí, jako: oxid uhelnatý CO, oxidy dusíku NOx skládající se z oxidu dusnatého NO a oxidu dusičitého NO2. Dále potom pevné částice PM10, uhlovodíky včetně benzenu, olovo a příspěvek k fotochemickému smogu, jehož hlavní součástí je ozon a sekundární aerosoly. Studie je zaměřena na odlučovací technologie instalované v praxi v silničních tunelech a bude se přednostně zabývat pevnými částicemi frakce do 10 μm - PM10 a oxidem dusičitým NO2. Tunelové stavby jsou pro potřebu běžného provozu vybaveny systémem odvětrání, který zajistí, aby nebyly v tunelu překročeny přípustné expoziční limity a zákonem stanovené imisní limity v blízkosti portálů a výdechů. Postupem času se zaváděním emisních limitů snížily e m i s e v o z i d e l n a t a k o v o u m í r u , ž e j e u vě t š i n y t u n e l ů d o s a h o v á n o podlimitních koncentrací uvnitř tunelu přirozeným prouděním, které vyvíjí projíždějící vozidla. Vzduchotechnika tak nemusí být při běžném provozu v chodu. U městských tunelů v oblastech s vysokým znečištěním pozadí, v případě obytné zástavby v blízkosti portálů, mohou emise z tunelu zhoršit imisní situaci nad přípustné hodnoty. Takováto situace se řeší příčným odvodem znečištěného vzduchu z tunelu před výjezdovým portálem a odvodem mimo tunel výdechem. Tímto způsobem jsou polutanty nuceně vypouštěny do takové výše, aby byl zajištěn dostatečný rozptyl a splnění zákonem stanovených imisních limitů. V okolí portálu, kde dochází k výnosu v úrovni komunikace je výnos polutantů minimalizován. Přestože se kvalita motorových vozidel zvyšuje, roste i tlak společnosti na ochranu životního prostředí a zkoumají se další možnosti snížení jednotlivých druhů emisí. V současnosti se zkoumají možnosti využití odlučování prachových částic frakce do 10 μm značené jako PM10 pomocí elektrostatických odlučovačů a využití denitrifikačních filtrů, které zachytávají většinou pomocí aktivního uhlí primárně NO2 a částečně i oxid dusnatý NO a uhlovodíky. Technologie pro odlučování prachu nebo oxidu dusičitého se začaly nejprve používat v Japonsku, v důsledku špatné viditelnosti . v tunelech s velkým podílem nákladní dopravy (až 30%), která ohrožovala bezpečnost provozu. Cílem instalace elektrostatických odlučovačů bylo tuto situaci zlepšit bez nutnosti příčného odvodu s výdechem, který by byl zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

3/47


komplikovaně realizovatelný, například u podmořských tunelů nebo u tunelů v horách. Také první instalace odlučovačů oxidu dusičitého NO2 byly z důvodu zlepšení prostředí v tunelu. V Norsku je například vybaven filtrací oxidu dusičitého NO2 nejdelší silniční tunel – 24 km dlouhý tunel Laerdal. Tyto instalace převážně z 90. let začaly být později doplňovány instalacemi, jejichž účelem bylo snížení vnější imisní zátěže odlučováním polutantů z odváděného znečištěného vzduchu z tunelu. V Evropě kromě sedmi instalací filtračních zařízení v Norsku, byla nedávno dokončená instalace prachových odlučovačů v Itálii v tunelu Cessena a v současnosti největší evropský podzemní silniční projekt Calle M30 v Madridu byl vybaven třemi filtarčními stanicemi od různých dodavatelů. Studie nejprve podrobně zpracovává problematiku filtrace obecně. Popisuje jednotlivé technologie, způsoby instalace a jejich výrobce. V druhé části se věnuje emisní a imisní zátěži na území Prahy. Ve třetí části je zpracován výběr a návrh řešení filtračního zařízení pro tunel Blanka, včetně rozboru jaký by mohl být přínos filtrace vzduchu v tunelových stavbách na celkové imisní zatížení hl. m.Prahy. Na závěr jsou shrnuty nejpodstatnější poznatky o efektivnost řešení vnější imisní zátěže pomocí filtrace vzduchu získané na základě zkušeností jejich provozovatelů. Součástí studie jsou přílohy 1-3 s návrhem prostorového řešení jednotlivých strojoven vzduchotechniky: Střešovice, Letná, Trója vyplývající z instalace filtračního zařízení. V příloze 4 je porovnána změna imisní zátěže v blízkosti tunelu vlivem PM10 v okolí výdechů v případě instalace filtračního zařízení a bez něho.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

4/47


1.3 Obsah studie 1. Úvod........................................................................................ 2 1.1 Identifikační údaje ................................................................. 2 1.2 Předmluva ke studii ................................................................ 3 1.3 Obsah studie ......................................................................... 5 2. Rešerše technologií, způsobu instalace a výrobců ............................. 6 2.1 Umístění odlučovačů z hlediska jejich funkce............................... 6 2.2 Způsoby odlučování PM10 a NO2 v silničních tunelech .................... 8 2.3 Výrobci technologií využívaných k čištění vzduchu v tunelu ........... 10 2.4 Technologie v tunelech pouze zkoušené .................................... 23 2.5 Alternativní technologie čištění vzduchu .................................... 23 2.5 Zhodnocení systémů .............................................................. 25 3 . E m i s n í a i m i s n í s i t u a c e u p o l u t a n tů P M 1 0 a N O 2 v P r a z e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3.1 Imisní limity......................................................................... 25 3.2 Emise v Praze ....................................................................... 26 3.3 Imise v Praze ....................................................................... 29 4. Návrh řešení pro tunel Blanka ..................................................... 31 4.1 Popis systému větrání tunelu Blanka ......................................... 31 4.2 Posouzení filtrace PM10 a NO2 ze znečištěného vzduchu v tunelu Blanka ...................................................................................... 33 4.3 Navržené řešení .................................................................... 35 6. Použitá literatura ...................................................................... 45 7. Přílohy .................................................................................... 47

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

5/47


2. Rešerše technologií, způsobu instalace a výrobců 2.1 Umístění odlučovačů z hlediska jejich funkce Odlučovače prachu nebo denitrifikační jednotky jsou vždy součástí větracího systému a vhodnost řešení se promítá do celkové účinnosti instalace. Následující příklady filtračních jednotek.

ukazují

základní

možnosti

pro

umístění

2.1.1 Filtrace vzduchu v tunelu Cílem tohoto řešení je zlepšit kvalitu prostředí uvnitř tunelu Znečištěný vzduch je nasáván přes odlučovací a filtrační zařízení ventilátory a vracen zpět do tunelu. Odlučovací a filtrační zařízení společně s ventilátory se umisťuje do samostatného tunelu - by-passu nebo zálivu. Kromě toho jeden výrobce nabízí též přímou montáž odlučovacího a filtračního zařízení přímo na proudové ventilátory. 2.1.1.1 Umístění v by-passu Způsoby filtrace se liší, podle toho s jakou rychlostí znečištěného vzduchu pracují. U umístění v by-passu (obr. 1) je rychlost okolo 4-7 (případně až 12) m/s. Alternativním řešením může být umístění filtrů v zálivech, kde pracují obvykle s rychlostí proudícího vzduchu do 10 m/s.

Obr. 1: Umístění by-pass

2.1.1.2 Filtry na proudových ventilátorech (jet fan filter) Zvláštní instalací jsou filtry na proudových ventilátorech, které pracují s rychlostí media 30 m/s. Filtry jsou umístěny přímo na proudových zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

6/47


ventilátorech a při provozu ventilátoru filtrují protékající vzduch (firma KGD Developments Ltd., obr. 2 a 3). Zpracovateli studie se nepodařilo zjistit jakým způsobem jsou zachycené prachová částice shromažďovány a odstraňovány.

Obr. 2, 3: KGD Developments Ltd.

2.1.2 Filtrace odvodního vzduchu Cílem tohoto systému je snížení množství pevných částic ve vzduchu odváděného z tunelu a tím snížení imisní zátěže v okolí portálu nebo v okolí výdechového objektu . V tomto případě se umísťují odlučovače do výdechového objektu, nebo do šachty mezi tunel a výdechový objekt (obr. 4Ventilátory odsávají vzduch z tunelu přes odlučovací jednotky a výdechem odvádí do okolního prostředí.

Obr. 4: Filtrace odvodního vzduchu ve výdechovém objektu

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

7/47


2.2 Způsoby odlučování PM 1 0 a NO 2 v silničních tunelech 2 . 2 . 1 E l ek t r o s t a t i ck é o d l u čo v ače p ev n ý c h část i c PM 1 0 Elektrostatické odlučovače jsou užívány přes 90 let v různých průmyslových podobách. Jejich funkce spočívá ve třech základních krocích. Nejprve se pevné částice pomocí vysokého napětí ionizují.( Ionizace je proces, při kterém se z elektricky neutrálního atomu nebo molekuly stává

poté jsou zachyceny na opačně nabité elektrodě (obr. 4) a na závěr odstraněny do zásobníku. Podle způsobu odstraňování částic se dělí na odlučovače suché a mokré. kladný nebo záporný

iont),

Obr. 5: Schéma elektrostatického odlučovače

2.2.1.1 Suché elektrostatické odlučovače pevných částic PM10 U typického suchého odlučovače se ionizátor nabíjí stejnosměrným napětím několik set voltů, vytvoří tak elektrickou koronu, která uvolňuje elektrony do proudícího vzduchu. Elektrony nabijí negativně pevné částice. Sběrné desky jsou uzemněné a přitahují tak nabité částice. Sběrné desky se zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

8/47


opakovaně protřepávají nebo profukují vysokotlakým vzduchem, aby se nashromážděné prachové částice uvolnily a byly odstraněny. Konvenční elektrostatické filtry odstraňují pevné částice PM od 1-10 μm. 2.2.1.2 Mokré elektrostatické odlučovače pevných částic PM10 M o k r é o d l u č o v a č e s e o d s u c h ý c h o d l i š u j í z pů s o b e m č i š t ě n í s b ě r n ý c h elektrod. Místo protřepávání nebo odstraňovaní stlačeným vzduchem, jsou zachycené částice smývány. Voda je následně recyklována a znovu použita.

2 . 2 . 2 D en i t r i f i k a ce – a b s o r p c e Denitrifikace je proces, při kterém je ze vzduchu odstraňován oxid dusičitý NO2. Systémy pracují buď na principu chemické absorpce, nebo katalytického procesu. Chemická absorpce odstraňuje polutant tím, že ho na sebe naváže. Například uhličitan draselný, který je zásaditý, absorbuje kyselý oxid d u s i č i t ý N O 2 . Č a s t o j e u ž í v á n o a k t i v ní u h l í , k t e r é a b s o r b u j e ř a d u p l y n ů . Katalytický proces využívá katalyzátoru jako je např. platina, který nastartuje přeměnu škodlivých plynů na neškodlivé.

2.2.3 Další možnosti způ so b u odlu čo v á n í 2.2.3.1 Biofiltrace Biofiltrace zahrnuje procesy při kterých znečištěný vzduch prochází skrze medium obsahující mikroorganismy, které jsou schopny přeměnit, či jinak odstranit obsažené polutanty. Částečky jsou zachyceny, když přijdou do kontaktu s nosným médiem, plyny se ve vodním filmu rozpustí a rozloží na neškodné produkty mikroorganismů, jako oxid uhličitý CO2, vodu a dusičnany. 2.2.3.2 Seskupování Seskupování (agglomeration), je elektrostatický proces, při kterém jsou velice jemné částice nabity opačným nábojem, čímž začne proces seskupování, slučování do větších celků, které potom již lze lehce odfiltrovat. 2.2.3.3 Čištění Čištění je celá škála procesů při kterých je znečištěný vzduch proháněn sprchou a polutanty jsou buď splachovány nebo rozpouštěny.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

9/47


2.2.3.4 Spalovací turbína Technologie spalování polutantů pomocí vysoce účinných malých mikro turbín. Znečištěný vzduch prochází turbínou a nečistoty jsou spalovány vysokoteplotním spalováním a přeměňovány na neškodné látky. Nevýhodou je, že turbíny potřebují přívod paliva jako je např. metan. Generují množství tepla a jako výsledek spalování produkují oxidy dusíku.

2.3 Výrobci technologií využívaných k čištění vzduchu v tunelu Výrobci elektrostatických odlučovačů prachu PM a uhlíkových odlučovačů NO2:

2.3.1 Aigner ECCO (Rakousko) PM + NO 2 ECCO – Electrostatically Charged COntact systém byl vyvinut v Rakousku firmou Aigner Tunnel Technology a představuje kombinaci elektrostatického ionizátoru a prachového filtru. Systém byl testován ve spojení s místní Technickou univerzitou v roce 2002 v tunelu Plabutch u Grazu.

Obr. 6: Princip odlučovače

Odlučovač kombinuje elektrostatický odlučovač a mechanickou filtraci (Obr. 6). Znečištěný vzduch po vstupu do elektrostatického odlučovače prochází ionizátorem, tvořeným „zubatými“ plechy (Obr. 7) mezi uzemněnými elektrodami. Stejnosměrný proud vytváří vysoké napětí, ve kterém se prolétávající pevné částice nabíjí. Nabité částice poté v další sekci prochází v kolektoru přes posuvný filtrační materiál (Obr. 8) krytý perforovaným plechem (Obr. 9), ve kterém se zachytávají. Filtrační materiál je ve tvaru pásu, a je cyklicky posouván a ve spodní části filtrů je

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

10 / 4 7


Obr. 7: „Zubaté“ plechy ionizátoru

Obr. 8: Kolektor – schéma

Obr. 9: Kolektor – složený

Obr. 10: Kolektor – rozebraný

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

11 / 4 7


automaticky čištěn vysokotlakým profukováním (Obr. 10). Čištění probíhá suchou cestou. Pouze ionizátory se musí umývat vodou. V ionizátorech se zachytává pouze nepatrná část pevných částic a nemusí se mýt tak často. Voda je čištěna a znovu používána. Řídící jednotka je spojena s řídicím systémem tunelu. Filtrační systém se spouští v okamžiku, kdy se otevřou klapky na sání ventilátorů o d v o d n í h o v z d u c h u z t u n e l u . Ř í d í c í j e d n o t k a s i g n a l i z u j e p o tř e b u v ý m ě n y filtračního materiálu nebo míru naplnění barelu odloučenými pevnými částicemi. Odpad je odsáván radiálním ventilátorem v barelech. Následně je odpad odvážen a spalován.

Obr. 11: Technické centrum

Parametry:

v

TC

a

skladován

Obr. 12: Modul ECCO 5-2400

Účinnost odlučování 94% podle EN 779 ASHRAE 52.2-1999 test dust. Tlaková ztráta do 250 Pa. Maximální teplota vzduchu 120 ºC. Napájení 400/50 V/Hz Rychlost proudění 5 m/s

Ionizátor:

jednotka 2120 x 2400 mm Stejnosměrné napájení ionizátorů 14 kV 4,8 m3 na jedno umytí

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

12 / 4 7


Kolektor:

Modul 4200 x 2400 mm

Měřená účinnost při zkouškách v tunelu Plabutch Červenec 2002 (Rakousko) tabulka 1 Velikost PM <2,5 µm 2,5 - 10 µm >10 µm

• • • • •

Podíl (množství) 30 % 60 % 10 %

Účinnost ECCO 54 - 91 % 94 - 99 % >99 %

Účinnost měřená v tunelu Plabutch v r 2002. Účinnost měřená v prostředí tunelu se pohybuje mezi 85 a 90 %. Oproti EN 779 ASHRAE 52.2-1999 test dust, je skutečná účinnost v tunelu v průměru o 6,5 % nižší. První instalace byla provedena v roce 2004 v Cessena v Itálii. V současnosti jsou odlučovače instalovány v Madridu Calle M-30.

Obr. 13: Graf účinnosti

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

13 / 4 7


2.3.2 CTA – Clean Tunnel Air In t e r n a t i o n a l ( N o r s k o ) P M + N O 2 CTA International je dodavatel elektrostatických odlučovačů s dlouhou historií. V současnosti jsou odlučovače CTA instalovány v Norsku (Stromsas tunel), Německu (Elbe Tunnel) a v Jižní Korei (tunel Hinbu); CTA nabízí různé instalace. Technické řešení však obecně zahrnuje pre-filtr k odstranění velkých pevných částic a po nabití a zachycení, následně mokrou cestu odstraňování zachycených částic (obr. 14). Účinnost zachycování pevných částic podle CTA je u PM 0,3-10 μm až 8595% (obr. 15). Na dalším obrázku je znázorněna na ose x velikost frakce pevných částic PM v souvislosti s původem částic a metodou pozorování (obr. 16).

Obr. 14: Příklad instalace

Obr. 15: Účinnost

Obr. 16: Vztah frakce PM s původem částic a metodou pozorování

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

14 / 4 7


Realizované instalace CTA Festning (Oslo, Norsko) 3 pruhy, 1800 metrů dlouhý tunel v Oslu, Norsku. CTA započala instalaci v r. 1989 a dokončila v r. 1990. Instalace s výdechem. Celkové čištěné množství 600 m3/s. (Obr. 17)

Granfoss (Oslo, Norsko) 3 pruhy, 2340 metrů dlouhý tunel v Oslu v Norsku. Instalace započala v 1991 a byla dokončena v 1992. Instalace v by-passu. Celkové čištěné množství 200 m3/s. (Obr. 18)

Ekeberg I/II (Oslo, Norsko) 2 pruhy, každý 1400 metrů poblíž Osla, Norsko. Instalace započala v 1993 a byla dokončena v 1995. Instalace v by-passu. Celkové čištěné množství 500 m3/s. (Obr. 19)

Elbe Tunnel (Hamburg, Německo) 5ti pruhový v tunel. CTA instalovala zkušební jednotku v Labském tunelu, Hamburg, Německo. Instalace započala a byla dokončena v r. 1994. (Obr. 20)

Hell Tunnel I/II/III (Trondheim, Norsko) 2 pruhy, 3900 metrů dlouhý tunel v Trondheimu, Norsku. CTA započala a dokončila instalaci v r. 1995. Instalace ve stropě. Celkové čištěné množství 95 m3/s. (Obr. 21)

Nygårdtunnel (Bergen, Norsko) 2 pruhy, 900 metrů dlouhý tunel v Bergen, Norsku. CTA započala a dokončila instalaci v r. 1998 a dokončila 1999. Instalace ve stropě. Celkové čištěné množství 250 m3/s. (obr. 22)

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

15 / 4 7


Strømsås Tunnel (Drammen, Norsko) 2 pruhy, 3600 metrů dlouhý tunel v Drammen, Norsku. Instalace započala v r. 2000 a skončila 2001. Instalace ve stropě. Celkové čištěné množství 160 m3/s. (Obr. 23)

Chunbu Tunnel (Jižní Korea) 2 pruhy, 2800 metrů dlouhý tunel v Chinbu, Jižní Korea. Instalace započala v r. 1998 a skončila 1999. Celkové čištěné množství 285 m3/s. (Obr. 24)

Ze všech norských tunelů, které měly instalovány odlučovače, jsou v provozu pouze v tunelu Ekeberg (Obr. 19) a to v časovém režimu 4 hodiny v pracovních dnech ve špičce.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

16 / 4 7


2 . 3 . 3 K GD D e v e l o p m e n t s L t d . ( J i žn í K o r e a ) PM + N O 2 KGD Developments Ltd. Provedla dvě instalace v Soulu na tunelech. Tunel Gyungju (2005) Čištěný objem 110m3/s, čištění vzduchu od pevných částic. Sestava obsahuje pre-filtr, elektrostatický odlučovač, plně automatický mokrý systém odstraňování prachových částic s recyklací vody, účinnost 87,5% (82-97% podle velikosti frakce pevných částic PM);

Obr. 25, 26, 27: Instalace v tunelu Gyungju

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

17 / 4 7


Tunel Soorak Yong Pong Expressway tunnel; délka 2950m; čištěný objem 203 m3/s; čištění vzduchu od pevných částic v by-passu. Sestava obsahuje pre-filtr, elektrostatický odlučovač, plně automatický mokrý systém odstraňování prachových částic s recyklací vody, účinnost 87,2%

Obr. 28, 29, 30, 31: Instalace v tunelu Soorak

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

18 / 4 7


2 . 3 . 4 M a t s u s h i t a / P a n a s o nic (Japonsko) PM + NO 2 Dodavatel elektrostatických odlučovačů a denitrifikačních systémů hlavně v Japonsku. Nabízí denitrifikační systém o stálém výkonu s proměnlivým průtokem. •

Oxid dusičitý je odstraňován systémem absorpce.

•

Systém je plně automatický, voda je recyklována a znovu využívána.

Odstraňování prachu filtrací (obr. 30, 31) •

Pokud se filtr ucpe nečistotami, prachem a sazemi, filtr se automaticky regeneruje profouknutím stlačeným vzduchem.

•

Filtrační jednotky, ke kterým jsou filtry připevněny, jsou začleněny do kolektoru. Kolektor je vybaven zvláštním mechanismem, který umožňuje posun filtračních jednotek k regenerační části.

Obr. 32, 33: Filtrační jednotky

Nejvýznamnější realizace •

M30 Motorway (Madrid) Panasonic obdržel objednávku na elektrostatické odlučovače do tunelu M30 v Madridu.

•

Haivan Pass Tunnel Construction Project (Vietnam) Celý systém větrání a filtrace byl dokončen v r. 2004.

•

Tokyo AquaLine (Tokyo) Jeden z největších projektů v Japonsku p r o t í n a j í c í T o k i j s k o u z á t o k u – 1 0 k m d l o u h ý p o d m oř s k ý t u n e l vybavený elektrostatickými filtry byl dokončen v r. 2000 (obr. 34)

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

19 / 4 7


Obr. 34: Tunel Tokyo AquaLine

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

20 / 4 7


2.3.5 Xtor (Norsko) odlučo v á n í p o u ze P M 1 0 Xtor je systém založený na elektrostatickém odlučování. Filtry jsou k dispozici v různých velikostech od 1500- 30000 m3/hod. Jednotky mohou být použity v sérii pro zvýšení výkonu. Sestava obsahuje pre-filtr pro zachycení větších částic v proudícím vzduchu. Systém obsahuje plně automatické omývání sběrných desek horkou vodou s rozpouštědlem. Podle výrobce systém dosahuje účinnosti 99%.

2 . 3 . 6 A l st o n ( N o r sk o ) o d l učování pouze NO 2 Alstom Power vyvinul systém odlučování oxidu dusičitého NO2 pomocí katalytického filtru, který rozloží NO2 na dusík N2 a oxid dusnatý NO a oxid uhličitý CO2. Denitrifikační systém předpokládá, že vzduch projde nejprve odlučovačem prachu, který odstraní pevné částice, které by mohly zanést denitrifikační jednotku. Alstom byl nejprve testován v tunelu Festing (Oslo), a po více než 24 000 hodin Norská správa veřejných komunikací vybrala Alstom k instalaci v tunelu Laerdal. Hlavní šachta (obr. 35) obsahuje strojovnu vzduchotechniky – dva ventilátory 480 m3/s. K tomu je v tunelu osazeno 32 proudových ventilátorů v pěti skupinách o celkovém tahu 1740N.

Obr. 35: Tunel Laerdal zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

21 / 4 7


2.3.7 Filtrontec GmbH Systém Filtrontec obsahuje dva stupně čištění vzduchu (obr. 36). První oddělí pevné částice, a druhý zachycuje plynné polutanty jako NOx, nespálené uhlovodíky, benzol.

Obr. 36: Schéma systému Filtrontec

Obr. 37: Sestava pro 380 m3/s

Obr. 38: Zázemí pro čištění vody

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

22 / 4 7


Elektrostatický odlučovač byl vyvinut, aby separoval jak velké tak malé frakce pevných částic. Pre-filtr odděluje velké předměty, jako listí nebo hmyz, které by mohly vést ke zkratování ionizátoru. V závislosti na průtoku je udávaná účinnost 80-95%. Prach z kolektorů je odstraňován mokrou cestou. Voda je čištěna a znovu používána. Denitrifikační jednotka obsahuje aktivní uhlí v peletách v kontejnerech tvarovaných do V. Poté, co aktivní uhlí vyčerpá svou kapacitu, může být znovu aktivováno a opětovně použito až 3x.

2.4 Technologie v tunelech pouze zkoušené 2. 4. 1 W a n d l un g e systém – D e us Energie (test Elbe tunel) Systém je založen na kombinaci elektrostatických odlučovačů s biologickým čištěním vzduchu po 800-1000 m pod stropem tunelu. Elektrostatické odlučovače mají za úkol odstranit pevné částice a bioproces zase celou škálu plynů. Účinnost odlučování pevných částic 95 %.

2.4.2 Kawasaki test Kawasaki vyvinulo systém odstraňování oxidu dusičitého, chemickou absorpcí. Pro využití s pre-odlučovačem prachu, který odstraňuje velké částice s účinností 80%. Dosahovaná účinnost NO2 90%.

2.5 Alternativní technologie čištění vzduchu Úspěch technologie Fujita EAP v oboru nebyl očekáván. Před tím, než byla instalována zkušební stanice, probíhalo testování v laboratoři Technického institutu firmy Fujita.

Obr. 39: Laboratorní test

Obr. 40: Laboratorní systém

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

23 / 4 7


Průměr plexisklových válců je 18 cm a tloušťka zeminy 50 cm (obr. 39). Znečištěný vzduch je vháněn dnem rychlostí 10-30mm/sec a celkový průtok je 60-180 l/min. Schéma ukazuje monitorovací jednotku v laboratoři, která byla použita pro testování různých složení půdy. S nárůstem intenzity dopravy se zhoršuje kvalita vzduchu hlavně podél hlavních silnic, dálnic a křižovatek. EAP Earth Air Purifier nabízí nové inovativní řešení. Fujita's EAP Systems EAP je šetrný k životnímu prostředí, zlepšuje kvalitu ovzduší ve městě, využitím biologických a chemických procesů, vyskytujících se běžně v přírodě. Pomocí ventilátorů EAP tlačí znečištěný vzduch pod speciálně upravené zahrádky. Jak vzduch prochází půdou a kořenovým systémem, fyzické, biochemické a biologické procesy v kombinaci odstraňují ze vzduchu polutanty. tabulka 2 Stávající EAP instalace Adachi Ward Ashiya City Seishin City Suita City Hanna Tunnel Itabashi Ward Kawasaki City Fujisawa City Itabashi Ward

Typ

Plocha [m2]

U U U R T R R R R

110 80 200 500 400 40 500 280 700

Čištěný vzduch [m3/h] 8000 5760 14400 36000 28800 2800 72000 20600 100000

Typ: U= podzemní parkoviště; R= silniční instalace; T= silniční tunel

Obr. 41: Schéma EAP zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

24 / 4 7


Účinnost EAP je velmi příznivá. Během roku osm japonských zkušebních stanic prokázalo více než 80% účinnost odstranění oxidů dusíku, více než 90% oxidu uhlíku, oxidu siřičitého a suspendovaných pevných částic a více než 75% uhlovodíků.

2.5 Zhodnocení systémů Řada výše uvedených filtračních systémů je ve fázi teoretických a experimentálních návrhů, další systémy jsou ve fázi prototypových zkoušek. Průmyslově vyráběny jsou v současné době pouze systémy pro odlučování prachových částic PM a NO2 . Z tohoto hlediska a po zvážení funkčních,technických, provozních a ekonomických parametrů všech výše uvedených filtračních systémů se pro posouzení možnosti, účinnosti a efektivnosti filtrace větracího vzduchu tunelového komplexu Blanka uvažovalo pouze s filtračním zařízením na odstranění prachových částic PM. Ke stanovení potřebných prostorových, energetických a provozních nároků se ve studii uvažuje s instalací systému ECCO.

3. Emisní a imisní situace u polutantů PM 1 0 a NO 2 v Praze 3.1 Imisní limity tabulka 3 Zákon č.350/2002 Sb. a jeho novelizace 429/2005 stanoví imisní limity v ČR od roku 2010 PM10 Zdraví lidí Aritmetický průměr / 24 hod 50 μg PM10/m3 nesmí být překročeno > 35x/rok Zdraví lidí Aritmetický průměr / kalendářní rok 40 μg PM10/m3 NO2 Zdraví lidí Aritmetický průměr / 1 hodina 200 μg NO2/m3 nesmí být překročeno > 18x/rok Zdraví lidí Aritmetický průměr / kalendářní rok 40 μg NO2/m3 Ekosystém Aritmetický průměr / kalendářní rok 30 μg NOx/m3

U v e d e n é i m i s n í l i m i t y j s o u v s o u l a d u s n ař í z e n í m E v r o p s k é k o m i s e a usnesením Výboru na ochranu životního prostředí (Air Qality Framework Directive – Enviromental Protection Agency Act 1992; Regulations 1999 (SI33 of 1999)). Cílem opatření je řešit snížení emisí plošně, nařízeními optimalizujícími dopad silničních tunelů na životní prostředí regulaci emisí

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

25 / 4 7


u zdroje – tj. požadavky na motory, katalyzátory, pneumatiky, brzdová obložení… Zavedení standardů Euro 4 a (2006-2009) je zaměřeno na snížení produkovaných těžkými nákladními nákladní doprava se podílí na emisích Atem].

Euro 5 pro těžká nákladní vozidla emisí oxidů dusíku a pevných částic vozidly. Na území Prahy se těžká pevných částic PM10 ze 40 % [zdroj:

3.2 Emise v Praze Podle zákona č. 309/91 Sb. ve znění zákona č. 211/94 Sb. o ochraně ovzduší před znečišťujícími látkami se zdroje znečišťování člení na zdroje stacionární a mobilní. Zdroje stacionární jsou dále členěny podle tepelného výkonu, míry vlivu technologického procesu na znečišťování ovzduší nebo rozsahu znečišťování. Zdroje emitující do ovzduší znečišťující látky jsou celostátně sledovány v rámci tzv. Registru emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). Stacionární zdroje jsou zahrnuty v dílčích souborech REZZO 1 – 3, mobilní zdroje jsou začleněny v dílčím souboru REZZO 4. Výdech tunelu Blanka spadá pod REZZO 4. Bod (1) o povinnosti omezování a předcházení znečišťování je u mobilních zdrojů naplňován primárně zaváděním emisních limitů motorových vozidel EURO 1-5.

3. 2. 1 E m ise zákl ad ní ch zneči šť ujících látek ze stacionárn ích zdrojů R E Z Z O 1-3 , P r aha, 2 0 0 5 tabulka 4 kategorie Velké zdroje Střední zdroje Malé zdroje Celkem Zdroj: ČHMÚ, ČIŽP, MHM

Tuhé látky t.rok-1 t.m-2 95,5 56,4 391,1 543,0 1,1

NOx t.rok-1 2696,8 172,5 573,6 3442,9

t.m-2

6,9

3 . 2 . 2 E m ise z d o p ra v y n a ú z e m í P r a h y [ t . ro k - 1 ] REZZO 4 Výpočty emisí z dopravy byly provedeny v rámci pravidelné aktualizace projektu „Modelové hodnocení kvality ovzduší na území hl. m. Prahy“. Pro výpočty emisí z automobilové dopravy se používá metodika ATEM a emisní model MEFA 06, zpracovaný na základě této metodiky, zohledňuje při výpočtech emisí působení jednotlivých faktorů (typ vozidla, skladba

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

26 / 4 7


dopravního proudu, rychlost, sklon apod.) pomocí soustavy provázaných rovnic. Jsou hodnoceny tyto skupiny zdrojů:

vzájemně

•

Liniové zdroje – síť městských komunikací. Celkem byly emisní výpočty provedeny pro 4178 liniových zdrojů (z toho 34 linií v tunelech).

•

Portály a výdechy tunelů – v případech, kdy jsou liniové úseky vedeny v tunelech, jsou emise z těchto úseků modelovány pomocí portálů (vjezdů) tunelů a výdechů větracích šachet. Na území hl. m. se v roce 2005 nacházelo 5 významných tunelů pro silniční dopravu: Strahovský, Letenský, Těšnovský, Zlíchovský a v srpnu 2004 otevřený tunel Mrázovka, který je součástí jihozápadní části Městského okruhu.

•

Křižovatky – do výpočtů emisní bilance křižovatek bylo zahrnuto celkem 480 křižovatek, z toho 426 úrovňových a 54 mimoúrovňových.

•

Speciální zdroje – terminály MHD a zdrojů); nově jsou vlivů významných zohledněny emise parkovišť)

stacionární plošné zdroje, (autobusová nádraží, čerpací stanice pohonných hmot, celkem 158 na základě zpracovaného projektu „Vyhodnocení parkovišť a garáží na kvalitu ovzduší v Praze“ z 355 parkovacích ploch (164 garáží a 191

Obr. 42: Graf dopravních zdrojů

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

27 / 4 7


Oxid uhelnatý

uhlovodíky

Liniové zdroje celkem z toho Osobní automobily Lehké nákladní Těžké nákladní Autobusy Tunely Křižovatky Nádraží a terminály BUS Čerpací stanice PHM Parkovací plochy Celkem Zdroj: ATEM v t.rok-1 *včetně sekundární prašnosti

88,2

16202,9

32577,1

17912,8

4033,8 592,2 5739,3 3471,2 5,7 6,2 3,1 0,4 5,7 13893,7

61,6 5,6 12,3 8,6 0,8 4,2 0,1 0,1 0,4 93,7

7970,2 881,7 5571,1 1779,9 128,6 302,5 28,9 10,9 84,3 16758,0

27835,9 682,2 3044,9 1014,1 269,5 2495,4 15,3 17,8 95,5 35470,7

16732,8 153,6 733,4 293,0 134,0 166,5 4,2 7,7 59,9 18285,1

Oxid siřičitý

*13836,5

MP10

Oxidy dusíku

tabulka 5

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

28 / 4 7


3.3 Imise v Praze 3.3.1 Koncentrace susp end o vanýc h částic PM 1 0 Mezi nejvýznamnější problémy ochrany ovzduší v Praze patří v současné době vysoké koncentrace suspendovaných částic PM10Hodnocení provedené se zahrnutím sekundární prašnosti ukázalo, že imisní limit je překročen v podstatné části centra města, v okolí hlavních dopravních tahů mimo centrum a také u významných zdrojů sekundární prašnosti (lomy apod.). Na většině zástavby Prahy se průměrné roční koncentrace PM10 pohybují mezi 30 a 50 µg.m-3, nejvyšší hodnoty dosahují 60 – 70 µg.m-3, lokálně i přes 70 µg.m-3.

Obr. 43: Mapa koncentrace PM10 (zdroj: ATEM)

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

29 / 4 7


3.3.2 Koncentrace oxidu dusi čitého NO 2 Plošný nárůst koncentrací NO2 je částečně způsoben zvýšením imisního příspěvku dálkového přenosu, výraznější zhoršení imisní zátěže se pak projevuje v okolí hlavních dopravních tahů, kde došlo k podstatnému nárůstu intenzit dopravy. V okolí nejvíce dopravně zatížených komunikací (Barrandovský most, Jižní spojka, magistrála, Ječná, Žitná a další) a také u cementárny v Radotíně byly vypočteny hodnoty překračující imisní limit 52 µg.m-3.

Obr. 44: Mapa koncentrace NO2 (zdroj: ATEM)

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

30 / 4 7


4. Návrh řešení pro tunel Blanka 4.1 Popis systému větrání tunelu Blanka Stávající systém větrání je navržen tak, aby splňoval požadavky při proměnných provozních stavech běžného silničního provozu i při mimořádných situacích (např. při kongesci, při požáru) a zároveň, aby byl minimalizován výnos znečištěného vzduchu z portálů páteřního tunelu a portálů paralelních výjezdových ramp. Ochrana proti výnosu exhalací u výjezdní rampy je zajištěna plynulou regulací podélné rychlosti proudění pomocí proudových ventilátorů v kombinaci s příčným odvodem a přívodem vzduchu strojovnami. Větrání tunelu je z hlediska funkce rozděleno na dva režimy:

POŽÁRNÍ VĚTRÁNÍ Při požárním režimu je kouř odváděn strojovnami příslušejícími ke stavbám 0079 (Letná, Trója,) 9515 (Střešovice).

PROVOZNÍ VĚTRÁNÍ Větrací systém pro účely provozního větrání byl navržen jako podélný pro o b a t u n e l y v k o m b i n a c i s l o k á l n í m ( př í č n ý m ) o d v o d e m z n e č i š t ě n é h o a přívodem čerstvého vzduchu strojovnami příslušejících ke stavbám 0079 (Letná, Trója,) 9515 (Střešovice) a 0065 (Malovanka) (obr. 45). Každý tunel je větraný jedním směrem, souhlasně se směrem projíždějících vozidel, využívajíc tak energii pístového efektu vozidel pro větrání. Čerstvý vzduch je do této stavby přiváděn vjezdovým a částečně také výjezdním portálem příslušné rampy. Emitované exhalace vozidly při průjezdu tunelem jsou dopravovány přirozeným nebo vynucený prouděním k nejbližšímu lokálnímu odvodnímu místu, odkud jsou jednosměrnými axiálními ventilátory nasávány z tunelu a vyfukovány příslušným výdechovým objektem do ovzduší. V závislosti na míře celkového odsávaného průtoku vzduchu a velikosti referenční koncentrace měřené v příslušném vzduchotechnickém úseku je v patřičné vzdálenosti za sacím uzlem přiváděn čerstvý vzduch, za pomoci kterého je snižován ukazatel míry znečištění (koncentrace sledované škodliviny) a zajišťována tlaková i bilanční rovnováha prostředí uvnitř tunelu. zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

31 / 4 7


Trója

Letná

Střešovice

Obr. 45: Schéma provozního větrání tunelu Blanka

Podélný pohyb vzduchu tunelem ovlivňují proudové ventilátory umístěné nad průjezdným profilem vybavené možností reverzace. Reverzace je navržena pro využití při regulaci průtoku tunelem a taktéž udržení portálů, výjezdních a vjezdních úseků paralelně napojených ramp, v podtlaku vůči okolí před portály.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

32 / 4 7


4.2 Posouzení filtrace PM 1 0 a NO 2 ze znečištěného vzduchu v tunelu Blanka Provoz odlučovačů se uvažuje vždy, když bude provozována vzduchotechnika tj. 14 hodin/den, 261 dní/rok (bez sobot a nedělí). Charakteristický průběh variace intenzity dopravy během pracovního dne (obr. 46) s barevným vyznačením doby provozování vzduchotechniky (od 6:00 do 20:00).

Obr. 46: Rozložení intenzity dopravy během typického dne s vyznačením provozu Var A: Špičkový provoz Var B: Denní provoz Var C: Noční provoz

V následujících dvou tabulkách jsou uvedena množství, která by bylo možné odloučit z odváděného vzduchu ve strojovnách Střešovice, Letná, Trója a veškerý vzduch je filtrovaný. Do výpočtu je zahrnuta účinnost odlučovačů podle skutečně naměřených účinností u odlučovačů Aigner ECCO. Účinnost filtrů jiných výrobců je uváděna na stejné úrovni.

4.2.1 Maximální m n o ž s t v í o d lo u čeného PM 1 0 Úroveň koncentrací suspendovaných částic závisí nejen na emisích ze spalovacích a technologických zdrojů v zájmovém území a přenosu z okolních oblastí, ale také na množství prachu zvířeného větrem, dopravou, při výstavbě apod. – jedná se o tzv. sekundární prašnost. Množství zvířeného prachu se v území výrazně mění v závislosti na velkém množství lokálních podmínek, jako je typ povrchu, způsob využití dané zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

33 / 4 7


plochy, údržba pozemků, čištění komunikací, rychlosti větru atd. U významných zdrojů sekundární prašnosti pak mohou být koncentrace PM10 podstatně vyšší, než udávají klasické modelové výpočty.

[g/s]

[μg/m3]

ST JT

Střešovice

390 300

ST JT

Letná

320 380

JT

Trója 300 Maximální odloučené

Odloučené množství

[m3/s]

Odváděné množství

Koncentrace

Strojovna


Tunel

Množství vzduchu

tabulka 6 Primární tuhé částice PM10 maximálně možné odloučené množství (vzniklé spalováním nafty)

[kg/den]

[t/rok]

η=87,5 %

0,14 0,05 0,19 9,8 2,6 2,2 tuny 0,09 0,09 0,18 8,9 2,3 2,0 tuny 0,08 4,2 1,1 1 tuna množství primárního PM10 = 5,2 tuny/rok

Celkové množství prachu je dáno součtem primárního prachu (emisní faktory podle MEFA http://www.atem.cz/mefa.htm) a sekundárního prachu, který je dle Ročenky Praha Životní prostředí 2005 v poměru až 10% primární prach ku 90% sekundární prach.

4.2.2 Maximální m n o ž s t v í o d lo u čeného NO 2 tabulka 7

ST JT ST JT JT

[g/s]

[μg/m3]

390 300

Odloučené množství

[m3/s]


Koncentrace

Strojovna


Tunel

Množství vzduchu

NO2 maximálně možné odloučené množství

[kg/den]

0,110 Střešovice 0,036 0,146 320 0,064 Letná 380 0,048 0,112 Trója 300 0,049 Maximální odloučené množství primárního

[t/rok]

η=80 %

7,3 1,9 1,5 5,6 1,5 1,2 2,5 0,7 0,5 NO2 = 3,2 tuny/rok

-

tuny tuny tuny

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

34 / 4 7


4.3 Navržené řešení Podíl tunelu Blanka na emisích v Praze z mobilní dopravy je 6 tun primárních pevných částic PM10/rok a 4,1 tuny NO2/rok, z čehož je možné odloučit 5,2 tuny primárních pevných částic PM10/rok a 3,2 tuny NO2/rok. Z celkové situace plyne, že řešení imisní situace v oblasti tunelu myslí se tím v tunelu nebo okolo portálů a výdechů?? pomocí filtrace vzduchu z tunelu je technicky možné a z krátkodobého měření účinnosti vykazují odlučovače účinnost nad 80%. Podle zkušeností z Norska nelze z dlouhodobého hlediska u odlučovačů pevných částic očekávat měřitelné výsledky. 5,2t odloučených pevných částic představuje 0,4 ‰ z celkových emisí z dopravy v Praze. S dlouhodobým vlivem filtrace oxidů dusičitého na imisní zátěž dosud (březen ‘08) není žádná zkušenost. Podíl oxidu dusičitého NO2 v celkovém množství oxidů dusíku NOx v znečištěném vzduchu v tunelu je 7-10%. K přeměně NO na NO2 dochází z větší části až mimo tunel, a tím je omezena účinnost tohoto řešení snížení imisí v určité oblasti. Pokud by přesto padlo rozhodnutí odlučovače instalovat, byly by navrženy pouze elektrostatické odlučovače pevných částic. Kromě výše uvedených důvodů denitrifikační jednotky představují dvojnásobnou tlakovou ztrátu (přibližně 500 Pa) oproti elektrostatickým odlučovačům (přibližně 250 Pa). Aby mohl být vzduch filtrován, jeho rychlost je okolo 0,2 m/s. Vznikají tak velké nároky na prostor pro umístění filtrů a na výkon ventilátorů. To by vedlo k zásadnímu přeřešení stávajícího projektu bez zjevného efektu. U navrženého řešení veškerý vzduch odváděný z tunelu Blanka je filtrován elektrostatickými odlučovači k zachycení pevných částic PM10 Ve strojovně Střešovicích je odvod filtrován jak ze Severního tunelu tak z Jižního, a stejně tak ve strojovně Letná. Ve strojovně Trója je odvod pouze z Jižního tunelu. Celkové množství filtrovaného vzduchu je 1690 m3/s. Požadavky na prostor, cenu a nárůst příkonu pro filtraci v tunelu Blanka, byly určeny na základě realizované dodávky elektrostatických odlučovačů pevných částic PM10, Aigner ECCO pro tunel Calle M-30 v Madridu o výkonu 600 m3/s.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

35 / 4 7


4 . 3 . 1 P o tř e b n é p ro s t o r y p ro in s t a l aci o d l učovačů PM 1 0 Strojovnou Střešovice se odvádí 690 m3/s •

140 m2 čelní plochy odlučovačů

•

nové potřebné prostory pro odlučovače a by-pass

•

včetně TC - technického centra 3300 m3 v hloubeném úseku.

•

(viz Příloha 1) prostory pro filtry i strojovna jsou umístěny v hloubeném objektu TGC1 strojovny Střešovice, kde je potřeba posunout zvýšený prostor pro manipulaci s ventilátory a rozšířit podzemní prostory nad odvodní šachtou

Strojovnou Letná se odvádí 700 m3/s •

140 m2 čelní plochy odlučovačů

•

nové potřebné prostory pro odlučovače a by-pass

•

včetně TC - technického centra 8700 m3

•

nové potřebné prostory pro komunikační chodbu 1400 m3

•

celkem 10100 m3 v raženém úseku

•

(viz Příloha 2)prostory pro filtraci jsou řešeny rozšířením odvodního kanálu v části mezi tunely a strojovnou. Součástí tohoto raženého objektu je i strojovna. Pro přístupové cesty a dopravu odloučeného odpadu je třeba vyrazit komunikační štolu

Strojovnou Trója se odvádí 300 m3/s •

60 m2 čelní plochy odlučovačů;

•

existující prostory: 1800 m3

•

nové potřebné prostory pro technické centrum a zázemí: 700 m3

•

(viz Příloha 3) Prostory pro filtraci jsou součástí TGC6 strojovna Trója. Pro strojovnu filtrace byl využit zasypaný prostor mezi raženým portálem a TGC6

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

36 / 4 7


4.3.2 Náklady na stavební úpravy tabulka 8 Střešovice Odlučovače, strojovna Letná Odlučovače, strojovna komunikační chodba Trója odlučovače, strojovna

3300 m3

11 200,-/m3

8700 m3 1400 m3 700 m3

36 960 000,25 000 000,4 900 000,-

11 200,-/m3

CELKEM

7 840 000,74 700 000,-

4 . 3 . 3 E l ek t r o s t a t i ck é o d l u čo v ače PM 1 0 Střešovice

Letná

Trója

ST

8 jednotek (40 modulů)

JT


ST


JT


JT


celkem

34 jednotek 17 mio EU 425.000.000,- Kč

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

37 / 4 7


4.3.4 Náklady na energie a provoz tabulka 9

St ř ešovice Průtok Celkový tlak Příkon Doba chodu Spotřeba/den Spotřeba/rok při ceně 1 Kč za 1 kW

3

m /s Pa kW H MWh GWh Kč/rok

bez filtrů 690 1000 1035 14 14,5 3,8

s filtry 690 1250 1294 14 18,1 4,7

narůst o 250 259 3,6 0,95 950 000,-

bez filtrů 700 1050 1103 14 15,4 4,0

s filtry 700 1300 1365 14 19,1 5,0

narůst o 250 263 3,7 1,0 1 000 000,-

bez filtrů 300 600 270 14 3,8 0,99

s filtry 300 850 383 14 5,4 1,41

narůst o 250 113 1,6 0,42 420 000,-

tabulka 10

Letná Průtok Celkový tlak Příkon Doba chodu Spotřeba/den Spotřeba/rok při ceně 1 Kč za 1 kW

3


tabulka 11

Trója Průtok Celkový tlak Příkon Doba chodu Spotřeba/den Spotřeba/rok při ceně 1 Kč za 1 kW

nárůst příkonu při ceně 1 Kč za 1 kW za 25 let

3


+ 2,37 GWh/rok 2 370 000,- Kč/rok 5 9 2 5 0 0 0 0 . - Kč

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

38 / 4 7


4 . 3 . 5 N á k l a d y n a ú d r ž b u a l i k vi d a c i o d p ad u V případě plného provozu a maximálního možného zachycení pevných částic, by se jednalo ročně o spálení 5 tun odpadu. S tím spojené vyprazdňování zásobníku se zachyceným prachem a odvoz odpadu. Dále je třeba čistit filtr u systému mytí ionizátorů (4x ročně). Údržba vysokonapěťového zařízení (2x ročně).

4 . 3 . 6 Dop a d y do s c h v a l o va c í h o p r oc e s u a v liv n a h a rm o n og r am výstavb y Jak je zřejmé z Příloh č. 1 až 3. instalace filtračního zařízení pro prachové částice by si vyžádala zvětšení prostor ve všech strojovnách vzduchotechniky. V rámci těchto úpravy by nedošlo k nutnosti plošného rozšíření objektů technologických center ve kterých jsou strojovny vzduchu umístěny. Uvedené úpravy by bylo možno, z hlediska schvalovacích a procesů, legalizovat změnou stavby před dokončením. Dle současného harmonogramu jsou termíny realizaci a z nich vyplývající termíny dokončení realizační dokumentace objektů TGC, ve kterých by měly být změny provedeny následující: SO 5020.01 Tunely hloubené Myslbekova TGC 1

II.Q.2009

SO 9025.03 Technologické centrum Trója – TGC 6

II.Q.2009

SO 9021.03 – 10 Strojovna vzduchotechniky – TGC 4

31.7.2008

Vzhledem k době zpracování RDS cca 3 měsíce je nezbytné, aby k rozhodnutí o implementaci filtračního zařízení do tunelového komplexu Blanka došlo nejdéle do 06.2008.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

39 / 4 7


4 . 3 . 7 C e lk o v é n á k la d y

Investiční náklady Stavební část

tis. Kč 74 700

Technologická část

425 000

Celkem

499 700

Provozní náklady

tis. Kč

Elektrická energie

2 370

Údržba, opravy, likvidace odpadu

1 500

Celkem

3 870

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

40 / 4 7


5 . Z á věr V průběhu posledního desetiletí se zvedl velký zájem o filtraci větracího vzduchu silničních tunelů z hlediska ochrany životního prostředí. Bylo vyzkoušeno mnoho přístupů a v současnosti je zřejmý posun od hledání nových způsobů řešení k praktické využitelnosti.

Obr. 47: Madrid M-30 – pětipruhový tunel

Obr. 48: Madrid M-30 – prostory pod vozovkou

Ve zprávě bylo prezentováno široké spektrum technických řešení odlučování emisí. V Evropských tunelech byly instalovány a praxí odzkoušeny zejména elektrostatické odlučovače PM10. Z důvodu snížení NO2 byly instalovány filtry v tunelu Laerdal a v tunelu Calle M-30. Filtry v tunelu Laerdal nejsou zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

41 / 4 7


provozovány, protože vnitřní prostředí to nevyžaduje. Tunel v Madridu Calle M-30 (obr. 47 a 48) byl otevřen nedávno a k dispozici jsou pouze prozatím dílčí měření. Technologie k odstraňování emisí ze vzduchu v silničních tunelech bývá instalována z následujících dvou důvodů: 1.

Dodržení PEL (přípustných expozičních limitů) a bezpečnosti (viditelnost) v tunelu

V Japonsku ze 45 tunelů (v r.2006) vybavených elektrostatickými odlučovači prachu, bylo 33 z důvodu špatné viditelnosti v tunelu a 7 z důvodu snížení znečištění na portálech. Druhou zemí v pořadí se sedmi tunely s filtračním zařízením je Norsko. Tunel Laerdal je vybaven filtrací NO2 , která není provozována. Je používán pouze odvod šachtou. M5 East Tunnel v Austrálii je další projekt, kde jsou elektrostatické odlučovače zvažovány z důvodu snahy o řešení špatné viditelnosti v tunelu. 2.

Snížení imisního zatížení mimo tunel

V Evropě bylo z tohoto důvodu instalována filtrační zařízení v Norsku v šesti tunelech. Systém je provozován pouze v jednom tunelu – Ekeberg a je provozován v časovém režimu 4 hodiny denně v dopravní špičce. V hodnotící zprávě Silničního a dopravního úřadu Nového Jižního Walesu (Roads and Traffics Authority of New South Wales, Australia) v Norsku, aurotizované Norskou veřejnou zprávou silnic (Norwegian Public Roads Administration) se píše:

„ E S P s - E l e c t r o s t a t i c p r e c i p i t a t o r s h a v e p r o d u ce d p r o m i s i n g r e s u l t s i n s h o r t - t e r m t e s t s u n d e r o p t i m a l c o n di t i o n s . M e a s u r e m e n t s i m m e d i a t e l y before and after EPS plate have shown a reduction in particles of 80-95%. While these tests produce an operational guarantee standard for the ESPs, they do not show a practical filtration effect in road tunnels or outcomes over a medium to longer term.“ „Při krátkodobých zkouškách v optimálních podmínkách vykazují elektrostatické odlučovače slibné výsledky. Měření před a za sběrnými deskami ukázaly snížení podílu pevných částic o 80-95%. Praktický efekt filtrace ovšem oproti těmto zkouškám, které vykazují garantovaný s t a n d a r d n í v ý k o n , n e n í p o z n a t e l n ý v e s tř e d n ě d o b é m n e b o d l o u h o d o b é m výhledu.“

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

42 / 4 7


Dalším místem, kde byly elektrostatické odlučovače společně s denitrifikačními jednotkami instalovány v Evropě ve větším měřítku, je Madrid Calle M30. První souhrnné vyhodnocení účinnosti filtrace tří systémů od různých dodavatelů: ECCO Aigner/Alstrom, Filtrontec a National Panasonic/ Matsushita, a CTA/Alstom, se očekává koncem tohoto roku. Vyhodnocení bude provádět Madridská univerzita. Dosavadní krátkodobá měření potvrdila účinnost jak elektrostatických odlučovačů, tak denitrifikačních filtrů. Denitrifikační jednotky s aktivním uhlím představují dvojnásobnou tlakovou ztrátu (přibližně 500 Pa) oproti elektrostatickým odlučovačům (přibližně 250 Pa). Aby mohl být vzduch filtrován, jeho rychlost je okolo 0,2 m/s, z čehož vznikají také velké nároky na prostor. Poslední kapitola studie rozpracovává řešení s instalovanými odlučovači prachu pro tunel Blanka. Řešení denitrifikace nebylo zahrnuto nejen z důvodu malé ověřenosti v praxi, ale také z hlediska rozpracovanosti projektu. Instalace denitrifikace by vyžadovala zásadní přepracování projektu z důvodu náročnosti jak na prostor pro umístění, tak na zvýšení příkonu. Na území Prahy se (podle výpočtů metodikou ATEM) doprava podílí ročně 13 893,7 tunami PM10, z čehož 5,7 tunami se podílí pražské tunely a 16 758,0 tunami NOx z čehož na tunely připadá 128,6 tun. Filtrace vzduchu byla porovnána s celkovými emisemi a imisemi na území města Prahy. Takové srovnání je zatíženo velkou nepřesností, ale umožní alespoň hrubou představu o potenciální efektivnosti opatření, při provozu 14 hod/den, 261 dní/rok (v pracovní dny): Emise v Praze

PM10

Stacionární zdroje Mobilní zdroje Celkem

543,0

t/rok

13 836,5

t/rok

14 379,5

t/rok

Produkce tunelů v Praze bez Blanky (Strahovský, Letenský, Těšnovský, Zlíchovský, Mrázovka)

5,7

t/rok

Produkce tunelu Blanka celkem

6,0

t/rok

Odloučené množství filtrován všechen vzduch z tunelu odváděný strojovnami

5,2

t/rok

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

43 / 4 7


Z uvedeného je zřejmé, že odfiltrované množství PM10 z tunelu Blanka představuje z hlediska celkových emisí v Praze okolo 0,4 ‰. Z tohoto pohledu je pochopitelná uvedená zkušenost z Norska, kdy se filtrování vynášeného vzduchu z tunelu ve středně a dlouhodobém výhledu na poklesu imisí neprojevilo měřitelnou veličinou.

Odloučený PM10

PM10= 5,2 t/rok

Cena za odlučovače

425 000 000,- Kč

Stavební náklady

7 4 7 0 0 0 0 0 . - Kč

Nárůst příkonu

+ 2,37 GWh/rok

Účinnost filtrace PM10 na míru imisního zatížení je názorná na grafických výstupech z modelování rozptylu z výdechu Octárna pomocí modelu SYMOS RNDr. Maňákem – Příloha č. 4, obrázky 4a – 4d. Příloha 4a ukazuje koncentrační pole z výnosu pouze výdechem Octárna a pohybuje se od 0,3-3 ng/m3. (Příloha 4b) ukazuje opět znečištění pouze výdechem Octárna, tentokrát s filtrací odváděného vzduchu z tunelu. S výjimkou křižovatky Sibéliova - Na Hubálce, koncentrace nepřesahuje 0,5 ng/m3. Filtrací lze dosáhnout snížení imisního zatížení z výdechu Octárna během nejvyšší denní koncentrace o 2 ng/m3 . Příloha 4c ukazuje situaci, kdy jsou kromě emisí z výdechu Octárna, zahrnuty i emise z povrchové dopravy a z portálu – mobilní zdroje. Koncentrace v oblasti ulice Sibeliova dosahuje 3 μg/m3. Zlepšení situace vlivem filtrace o 0,002 μg/m3 se ve výsledku neprojeví, proto je uveden jen jeden obrázek. Na posledním obrázku (Příloha 4d) jsou znázorněny průměrné roční koncentrace PM10 z mobilních zdrojů. Zde také nelze zaznamenat měřitelnou změnu způsobenou případnou filtrací odváděného vzduchu, proto je prezentován opět pouze jeden obrázek. Přírůstek primární prašnosti k roční koncentraci v oblasti ulice Sibeliova vlivem mobilní dopravy, se pohybuje okolo 0,2 μg/m3.Na celkové prašnosti se z větší míry podílí sekundární prašnost, proto větší důraz na údržbu komunikací a častější mytí může mít okamžitý vliv na imise v Praze za podstatně nižší investiční a provozní náklady.

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

44 / 4 7


6. Použitá literatura [1]

M5 East Freeway: A Review of Emission treatment technologies, systems and applications (Child & Associates for The Roads and Traffic Authoritz of NSW); September 2004;

[2]

Tunnels Routiers“ Un Guide pour l’optimisation de la zalité de l’air sur l’enviroment Road tunnels: A guide to Optimising the Air Qualitz Impact upon the Enviroment Technical Committee C3.3 Tunnel Operations; Working Group No.6 Ventilation and Fire Control (Dix , Ferro, Kabuya, Hujben, Sandman, Sturm); June 2006;

[3]

Road tunnel ventilation in Norway; September 2001;

[4]

Terchnical report: Efficiency test of high velocity electrostatic precipitator cell; HiST Department of Mechanical Engineering; March 2003;

[5]

Terchnical report: Efficiency test of the dust clearing system in the Chinbu tunnel – South Korea based; February 2000;

[6]

An Overview of Current Air Treatment Technologies and Aplications Relevance to Sydney Road Tunnels; Child&Associates; June 2006;

[7]

The Efficiencz of Particle Cleaning in Norwegian Tunnels; J.E. Henning; June 1997;

[8]

Air filtration in the M5 East Tunnel` RTA fact sheet bub. 06.309

[9]

http://panasonic.co.jp/mesc/products/en/product/tunnel%20fan/F1.tunnelfrontpageFINAL.htm

[10]

http://cta.no/efficiency.html

[11]

http://kgddevelopments.com/products.html

[12]

http://www.filtrontec.com/

[13]

http://www.aigner.at/

[14]

http://www.fujita.com/products/eap.html

[15]

http://www.deus-systeme.de/

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

45 / 4 7


[16]

http://envis.prahamesto.cz/(klou0v45gax0qr3w44z2mm45)/default.aspx?ido=5632&sh= 603971803

[17]

http://www.atem.cz/

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

46 / 4 7


7. Přílohy číslo

název přílohy

1

Strojovna Střešovice

1

2

Strojovna Letná

1

3

Strojovna Trója

1

4a

Nejvyšší denní koncentrace prachu PM10 pouze z výdechu Octárna bez filtrace

1

Nejvyšší denní koncentrace prachu PM10 pouze z výdechu Octárna s filtrací

1

Nejvyšší denní koncentrace prachu PM10 z veškeré dopravy bez filtrace

1

Průměrná roční koncentrace prachu PM10 z veškeré dopravy

1

Tabulky vypočtených hodnot imisního zatížení dané lokality

8

4b 4c 4d 4e

počet formátů A4

zakázka 435/08-100

SATRA ,

spol. s r. o.

47 / 4 7

příloha 4e

příloha 4e

příloha 4e

příloha 4e

příloha 4e

příloha 4e

příloha 4e

příloha 4e

2008 © SATRA, spol. s r.o.

Posouzení možnosti použití filtrace v tunelu Blanka

Recommend Documents