Emise z kotelen a ochrana ovzduší (III)

Datum: 3.1.2005  |  Autor: doc. Ing. Jiří Hemerka, CSc., prof. Ing. František Hrdlička, CSc.  |  Organizace: ČVUT v Praze, Fakulta strojní

6. PŘIBLIŽNÉ STANOVENÍ EMISÍ A KONCENTRACÍ VYBRANÝCH ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK VÝPOČTEM

Emise ze zvláště velkých, velkých a středních zdrojů se dle zákona o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb. stanovují především měřením. Měřením se zjišťuje emise těch látek, pro které má zdroj stanoveny emisní limity. Měření emisí slouží jednak ke kontrole stanovených emisních limitů, jednak pro účely zpoplatnění ke stanovení množství emisí. Podrobnosti o zjišťování znečišťujících látek uvádí nařízení vlády č. 352/2002 Sb. v § 9 a vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb.

Podle uvedeného § 9, čl. 6 a 7 lze u spalovacích zdrojů ve vybraných případech, kdy se nemusí provádět měření (TZL při spalování výlučně plynného paliva nebo SO2 při spalování kapalného paliva se zaručeným obsahem síry, který zaručuje splnění emisního limitu), stanovit emise výpočtem použitím tzv. emisních faktorů. Výpočtem se dále stanovují emise hlavních zpoplatněných látek v těch případech, kdy u zdroje nejsou předepsány emisní limity. Jedná se o SO2 u středních zdrojů spalujících kapalná paliva s obsahem síry max. 1 % a o organické látky u spalovacích zdrojů mimo spalování dřeva a biomasy.

Emisních faktorů lze u zdrojů s výhodou použít k přibližnému stanovení emisí a koncentrací vybraných znečišťujících látek výpočtem.

Emisní faktor je střední měrná výrobní emise dané znečišťující látky typická pro určitou skupinu zdrojů a představuje poměr hmotnosti do ovzduší přecházející znečišťující látky ke vztažné veličině, kterou u spalovacích zdrojů je hmotnost paliva u tuhých a kapalných paliv nebo objem paliva u plynných paliv. Emisní faktory se stanovují buď měřením na zdrojích daného typu nebo výpočtem v případech, kde lze aplikovat tzv. bilanční metodu. Typickým případem aplikace bilanční metody je stanovení emisních faktorů TZL a SO2 při spalování tuhých paliv, kde výchozí veličinou je obsah popela, resp. obsah síry v původním palivu.

6.1 Emisní faktory spalovacích zdrojů
Hodnoty emisních faktorů u spalovacích zdrojů jsou podle druhu paliva a druhu topeniště uvedeny v Příloze č. 5 nařízení vlády č. 352/2002 Sb. a zde jsou uvedeny v tab. 11 až 13.

Druh paliva Druh topeniště Tepelný výkon kotle Emisní faktor
(kg/t spáleného paliva)
TZL SO2 NOx CO Org. látky
(jako ΣC)
všechna tuhá p. mimo černé uhlí a koks pevný rošt jakýkoliv 1,0.Ap 19,0.Sp 3,0 45,0 8,90
černé uhlí a koks jakýkoliv 1,0.Ap 19,0.Sp 1,5 45,0 8,90
hnědé uhlí, proplástek, lignit, brikety pásový rošt ≤ 3 MW 1,9.Ap 19,0.Sp 3,0 5,0 1,29
> 3 MW 1,9.Ap 19,0.Sp 3,0 1,0 0,43
černé uhlí tříděné a prachové, jiná tuhá paliva ≤ 3 MW 1,7.Ap 19,0.Sp 3,0 5,0 1,29
> 3 MW 1,7.Ap 19,0.Sp 7,5 1,0 0,43
všechna tuhá paliva mimo černé uhlí a koks pásový rošt s pohazovačem jakýkoliv 5,0.Ap 19,0.Sp 3,0 1,0 0,40
pohyblivý rošt 3,5.Ap 19,0.Sp 3,0 1,0 0,40
granulační 8,5.Ap 19,0.Sp 6,0 0,5 0,14
výtavné 5,5.Ap 19,0.Sp 15,0 0,5 0,14
cyklonové 1,5.Ap 19,0.Sp 27,5 1,0 0,40
černé uhlí a koks pásový rošt s pohazovačem jakýkoliv 5,0.Ap 19,0.Sp 7,5 1,0 0,42
pohyblivý rošt 3,5.Ap 19,0.Sp 7,5 1,0 0,40
granulační 8,5.Ap 19,0.Sp 9,0 0,5 0,14
tavicí 5,5.Ap 19,0.Sp 15,0 0,5 0,14
cyklonové 1,5.Ap 19,0.Sp 27,5 0,5 0,40
dřevo jakékoliv ≤ 3 MW 12,5 1,0 3,0 1,0 0,89
> 3 MW 15,0 1,5 3,0 1,0 0,89
Tab. 11 - Emisní faktory při spalování tuhých paliv

Pozn: Ap a Sp značí obsah popela a síry v původním palivu (%)

Druh
paliva
Druh
topeniště
Tepelný
výkon kotle
Emisní faktor
(kg/t spáleného paliva)
TZL SO2 NOx CO Org. látky
(jako ΣC)
těžký a střední topný olej jakékoliv ≤ 100 MW 2,91 20.S 10,0 0,53 0,29
> 100 MW 1,06 20.S 13,4 0,42 0,20
lehký topný olej jakékoliv jakýkoliv 2,13 20.S 10,0 0,59 0,34
nafta a pod. paliva jakékoliv jakýkoliv 1,42 20.S 5,0 0,71 0,34
propan a butan jakékoliv ≤ 3 MW 0,45 0,02.S
(0,004)
2,4 0,46 0,09
> 3 MW 0,42 0,02.S
(0,004)
2,8 0,37 0,04
Tab. 12 - Emisní faktory při spalování kapalných paliv

Pozn: S značí obsah síry v původním vzorku paliva v (g.kg-1) u propan-butanu a v (% hmot.) u ostatních kapalných paliv. Pokud není znám obsah síry S, používají se hodnoty v závorkách.

Druh
paliva
Druh
topeniště
Tepelný
výkon kotle
Emisní faktor
(kg/106 m3 spáleného paliva)
TZL SO2 NOx CO Org. látky
(jako ΣC)
zemní plyn jakékoliv ≤ 0,2 MW 20 2,0.S
(9,6)
1600 320 64
> 0,2 MW
až do 5 MW včetně
20 2,0.S
(9,6)
1920 320 64
> 5 MW
až do 50 MW včetně
20 2,0.S
(9,6)
3300 270 24
> 50 MW
až do 100 MW včetně
20 2,0.S
(9,6)
4200 270 24
> 100 MW 20 2,0.S
(9,6)
5000 270 8
Tab. 13 - Emisní faktory při spalování plynných paliv (výběr)

Pozn: S značí obsah síry v původním vzorku paliva v (mg.m-3). Pokud není znám obsah síry S, používají se hodnoty v závorkách.

6.2 Emise znečišťujících látek
S použitím uvedených emisních faktorů lze u daného spalovacího zdroje s předpokládanou hodinovou, resp. roční spotřebou paliva jednoduše přibližně stanovit hodinové, resp. roční emitované množství příslušné znečišťující látky a poplatky za znečišťování.

Jako názorný příklad jsou uvedeny roční emise a poplatky u tří hlavních znečišťujících látek TZL, SO2 a NOx u parního středotlakého kotle s pásovým pohazovačem o jmenovitém parním výkonu 8 t.h-1, který spaluje směs hnědouhelných hruboprachů s výhřevností QN = 15,01 MJ.kg-1. Prvkové složení paliva je dáno v následující tab. 14.

Ap (%) Wp (%) Sp (%) Cp (%) Hp (%) Np (%) Op (%)
10,77 35,28 0,60 38,97 3,04 0,51 10,83
Tab. 14 - Prvkové složení paliva

Roční spotřeba paliva s uvažováním skutečného výkonu kotle a letní odstávky je 5,87.106 kg. Emisní faktory pro uvedené znečišťující látky a daný typ kotle s použitým palivem jsou uvedeny v tab. 15.

Druh paliva Druh topeniště Tepelný
výkon kotle
Emisní faktor (kg/t)
TZL SO2 NOx
všechna tuhá paliva
mimo černé uhlí a koks
pásový rošt
s pohazovačem
jakýkoliv 5,0.Ap 19,0.Sp 3,0
53,85
(0,269)
11,4 3,0
Tab. 15 - Emisní faktory pro TZL, SO2 a NOx u parního kotle s pásovým pohazovačem

Kotel je vybaven suchým mechanickým odlučovačem a elektrickým odlučovačem s dosahovanou účinností odlučování 99,5 %, takže výsledný emisní faktor zdroje pro TZL je pouze 0,269 kg.t-1. Předpokládané roční emise uvažovaných znečišťujících látek jsou potom následující: Mr,TZL = 1 570 kg, Mr,SO2 = 66 918 kg, Mr,NOx = 17 610 kg. Odpovídající poplatky za znečišťování dosahují hodnot 4 737,- Kč u TZL, 66 918,- Kč u SO2 a 14 088,- Kč u NOx, tedy celkem 85 743,- Kč/rok.

6.3 Koncentrace znečišťujících látek a jejich porovnání s emisními limity
Přibližné stanovení koncentrace znečišťující látky a posouzení, zda je možno předpokládat splnění emisních limitů, je mnohem komplikovanější. Výpočet vychází ze skutečnosti, že hmotnostní tok emisí dané znečišťující látky je dán součinem objemového průtoku plynu (spalin) a hmotnostní koncentrace znečišťující látky, vztažené na podmínky, při kterých je objemový průtok plynu vyjádřen (např. suchý plyn, normální podmínky nebo suchý plyn, normální podmínky a referenční obsah kyslíku). Výpočet koncentrace předpokládá proto nejenom znalost hmotnostního toku dané znečišťující látky, ale i objemového průtoku spalin za definovaných podmínek. Při stanovení koncentrace znečišťující látky lze s výhodou pracovat pouze s emisemi a objemy spalin vztaženými na jednotku množství použitého paliva, např. kg u tuhých a kapalných paliv a m3 u plynných paliv. Cílem výpočtu je stanovení koncentrace znečišťující látky za podmínek, při kterých je stanoven příslušný specifický emisní limit a její porovnání s hodnotou emisního limitu. V následujícím textu jsou jednotlivé kroky výpočtu blíže popsány.

Přepočet koncentrací na vztažné podmínky

Podle stavu plynu lze koncentraci znečišťující látky obecně vyjádřit jako:
  • C (mg.m-3) ... koncentrace za skutečného stavu plynu (teplota T (K), tlak p (Pa), vlhký plyn),
  • CN (mg.m-3) ... koncentrace ve vlhkém plynu za normálních podmínek (TN = 273,15 K, pN = 101325 Pa),
  • Cs,N (mg.m-3) ... koncentrace v suchém plynu za normálních podmínek,
  • Cs,NR (mg.m-3)... koncentrace v suchém plynu za normálních podmínek, přepočtená na referenční obsah kyslíku.

Pro jednotlivé přepočty lze z bilanční rovnice pro hmotnostní tok emise znečišťující látky psát:

(4)
(5)
(6)
(7)

kde ωH2O (%) značí objemový podíl vodní páry v plynu, ωO2 (%) skutečný obsah O2 v plynu a ωO2R (%) referenční obsah O2 v plynu. Obsah vodní páry v plynu ωH2O lze vyjádřit různým způsobem - pomocí parciálního tlaku vodní páry pp (Pa), měrné vlhkosti plynu x (kg.kg-1) nebo s použitím tzv. fiktivní vlhkosti fN (kg.m-3). Ze vztahu (6) např. vyplývá, že známe-li koncentraci v suchém plynu za normálních podmínek Cs,N (mg.m-3), potom k vyjádření koncentrace Cs,NR (mg.m-3), kterou již můžeme porovnat s emisním limitem, postačí pouze znalost hodnot skutečného obsahu O2 v plynu ωO2 (%) a referenčního obsahu O2 v plynu ωO2R (%).

Stanovení spotřeby spalovacího vzduchu a objemu vzniklých spalin

Pro potřeby výpočtů objemů spotřebovaného spalovacího vzduchu a vzniklého objemu spalin po spálení jednotkového množství paliva jsou udávány jednak:
  • objemy minimální za normálních podmínek, tj. teoretická nejmenší spotřeba spalovacího vzduchu a teoretický (nejmenší) objem vzniklých spalin,
  • objemy skutečné za normálních podmínek, tj. objem spalovacího vzduchu při součiniteli přebytku spalovacího vzduchu α a objem vzniklých spalin při součiniteli přebytku spalovacího vzduchu α.
Součinitel přebytku spalovacího vzduchu je zjednodušeně odvozen pro dokonalé spalování z objemu volného kyslíku ve spalinách ωO2, který lze stanovit měřením této hodnoty vhodným kyslíkovým analyzátorem spalin. Mezi α a ωO2 platí jednoduchý vztah:

(8)

Při výpočtu objemů spotřebovaného spalovacího vzduchu a vzniklého objemu spalin po spálení jednotkového množství paliva se pracuje s následujícími objemy vzduchu a spalin:

  • Vvs min [m3/kg] minimální objem suchého vzduchu potřebný pro spálení 1 kg paliva,
  • Vvv min [m3/kg] minimální objem vlhkého vzduchu potřebný pro spálení 1 kg paliva,
  • Vss min [m3/kg] minimální objem suchých spalin vzniklých spálením 1 kg paliva,
  • Vsv min [m3/kg] minimální objem vlhkých spalin vzniklých spálením 1 kg paliva.

Pro přepočet minimálního objemu suchého vzduchu na vlhký vzduch lze použít vztah:

Vvv min = ø . Vvs min                             (9)

kde součinitel ø je přibližně 1,016 (pro vzduch s relativní vlhkostí 60 % a teplotou 20 °C).

Dále obecně platí:

Vsvmin = Vssmin + V H2O                      (10)

Vssmin = VN2 + VCO2 + VSO2 + VAr      (11)

kde značí:
VN2 - objem N2 ve spalinách [m3.kg-1, nebo m3.m-3],
VH2O - objem vodních par ve spalinách [m3.kg-1, nebo m3.m-3],
VCO2 - maximální objem CO2 ve spalinách [m3.kg-1, nebo m3.m-3],
VSO2 - maximální objem SO2 ve spalinách [m3.kg-1, nebo m3.m-3],
VAr - objem Ar ve spalinách [m3.kg-1, nebo m3.m-3].

K přesnému stanovení minimálních objemů suchých a vlhkých spalin dle vztahů (10) a (11), ale i výpočtu minimálního objemu suchého vzduchu potřebného ke spálení 1 kg paliva, je nutná znalost prvkového složení paliva a výpočet jednotlivých složek vychází z příslušných rovnic pro spalování prvků hořlaviny a ze složení vzduchu pro spalování.

Pro objem vlhkého a suchého vzduchu Vvv a Vvs při spalování s přebytkem vzduchu α platí:

Vvv = Vvvmin α      [m3.kg-1, nebo m3.m-3]     (12)

a obdobně:

Vvs = Vvsmin α      [m3.kg-1, nebo m3.m-3]     (13)

Skutečný objem vlhkých spalin při teplotě spalin tS [°C] a absolutním tlaku pS [Pa] a při dokonalém spalování s přebytkem vzduchu α můžeme určit dle vztahu:

     [m3.kg-1, nebo m3.m-3]     (14)

Pro objem suchých spalin za normálních podmínek a při dokonalém spalování s přebytkem vzduchu α platí vztah:

Vss = Vssmin + (α - 1) Vvsmin      [m3.kg-1, nebo m3.m-3]     (15)


Vztahy pro přibližné určení spotřeby spalovacího vzduchu a množství spalin

V mnoha případech neznáme přesné složení paliva, pro které chceme přibližně určit spotřebu spalovacího vzduchu a množství vzniklých spalin. Pokud známe výhřevnost paliva, můžeme použít přibližných vztahů.

Všechny dále uváděné vztahy pro výpočet spotřeby spalovacího vzduchu a pro výpočet objemu vzniklých spalin jsou přibližné, protože jsou odvozeny pro výhřevnost paliva o průměrném prvkovém složení a průměrném obsahu vody a popelovin v palivu. Výsledné vztahy jsou tedy platné pro 1 kg paliva (1 m3 plynného paliva za normálních podmínek) a udávané objemy jsou všechny platné pro normální podmínky.

Pro paliva s výhřevností QN [MJ.kg-1 pro pevná a kapalná paliva nebo MJ.m-3 pro plynná paliva] můžeme použít pro dokonalé spalování a α = 1 Rosin - Fehlingovy vztahy:

     [m3.kg-1, nebo m3.m-3]     (16)

     [m3.kg-1, nebo m3.m-3]     (17)

kde jsou K1K4 konstanty, jejichž hodnoty jsou uvedeny v tab. 16.

PALIVA K1 K2 K3 K4
všechna pevná paliva s výjimkou odpadů 1,012 0,5 0,95 1,375
kapalná paliva 0,85 2,0 1,11 0
plynná paliva s QN < 12,6 MJ.m-3 0,92 -0,08 0,76 0,87
plynná paliva s QN > 12,6 MJ.m-3 1,07 0 1,09 0,47
Tab. 16 - Hodnoty konstant K1 až K4 pro přibližné určení Vvs min a Vsv min

Pro uhlí platí přibližný vztah:

Vssmin = Vvvmin      [m3.kg-1]     (18)

Pro ropné lehké topné oleje platí přibližná hodnota:

Vssmin = Vsvmin - 1,46      [m3.kg-1]     (19)

Pro metanový zemní plyn platí přibližná hodnota:

Vssmin = Vsvmin - 2,11      [m3.m-3]     (20)

Uvedené vztahy umožňují přibližné stanovení objemu suchých spalin za normálních podmínek při dokonalém spalování s přebytkem vzduchu α, tj. hodnoty Vss [m3.kg-1, nebo m3.m-3] dle vztahu (15). Postup při výpočtu je následující.

Pro kapalná a plynná paliva se hodnota Vvs min [m3.kg-1, nebo m3.m-3] stanoví dle vztahu (16) a hodnota Vss min [m3.kg-1, nebo m3.m-3] podle druhu paliva dle vztahu (19) nebo (20). Hodnota Vsv min [m3.kg-1, nebo m3.m-3] v těchto vztazích se stanoví dle vztahu (17).

U spalování tuhých paliv je postup stanovení hodnoty Vss [m3.kg-1] dle vztahu (15) poněkud odlišný. Nejprve se stanoví hodnota Vvs min [m3.kg-1] dle vztahu (16) a hodnota Vss min [m3.kg-1] dle přibližného vztahu (18) jako Vvv min [m3.kg-1]. Hodnota Vvv min [m3.kg-1] se pak stanoví s použitím vztahů (9) a opět (16). Další postup je stejný jako u kapalných a plynných paliv. S ohledem na použití vztahu (18) ke stanovení objemu Vss min [m3.kg-1] je uvedený postup velmi přibližný.

Pro česká hnědá i černá tržní uhlí lze s výhodou použít pro výpočet objemu spalovacího vzduchu a vzniklých spalin s dostatečnou přesností vztahy dle Dlouhého [L2]. Tyto vztahy lze použít i pro dokonalé spalování s přebytkem vzduchu α. Pro všechny teoretické objemy vzduchu a spalin (suché i vlhké) platí jediný regresní vztah:

Vxxmin = a QN + b     [m3.kg-1]     (21)

kde konstanty a a b mají hodnoty uvedené v tab. 17.

Vxx min a b průměrná
chyba [%]
suchý vzduch Vvs min [m3.kg-1] 0,2607 0,1380 3,42
vlhký vzduch Vvv min [m3.kg-1] 0,2649 0,1402 3,42
suché spaliny Vss min [m3.kg-1] 0,2533 0,1474 3,26
vlhké spaliny Vsv min [m3.kg-1] 0,2500 0,9190 3,18
Tab. 17 - Hodnoty konstant a a b pro přibližné vztahy dle [L2]

S využitím vztahů dle (21) lze úpravou vztahů (15) a (14) odvodit pro objem suchých a vlhkých spalin při součiniteli přebytku spalovacího vzduchu α pro česká uhlí aproximační vztahy:

Vss = (0,2607 α - 0,0074) QN + 0,138 α + 0,0094      [m3.kg-1]     (22)

a

Vsv = (0,2649 α - 0,0149) QN + 0,1402 α + 0,7788      [m3.kg-1]     (23)

Stanovení předpokládané koncentrace znečišťující látky a její porovnání s emisním limitem

Jak již bylo naznačeno v úvodu části 6.3, výpočet koncentrace znečišťující látky předpokládá znalost hmotnostního toku dané znečišťující látky a objemového průtoku spalin za definovaných podmínek.

Známe-li proto objem suchých spalin za normálních podmínek Vss [m3.kg-1, nebo m3.m-3] a měrnou emisi znečišťující látky MZL [kg.t-1, nebo kg.10-6m-3], stanovenou s využitím emisních faktorů, můžeme jednoduše stanovit Cs,N (mg.m-3) - předpokládanou koncentraci znečišťující látky v suchém plynu za normálních podmínek. Protože známe přebytek vzduchu α a s využitím vztahu (8) i objem volného kyslíku ve spalinách ωO2, můžeme koncentraci Cs,N (mg.m-3) přepočítat s využitím vztahu (6) na koncentraci Cs,NR (mg.m-3) a tuto koncentraci přímo porovnat s příslušným emisním limitem.

Nutno zdůraznit, že jediným vstupem do výpočtů předpokládaných koncentrací je výhřevnost paliva QN [MJ.kg-1 pro pevná a kapalná paliva nebo MJ.m-3 pro plynná paliva], přebytek spalovacího vzduchu α a měrné výrobní emise, stanovené s použitím emisních faktorů příslušných znečišťujících látek.


Příklady výpočtu předpokládané koncentrace

Jako názorný příklad 1 je uveden výpočet předpokládané koncentrace SO2 u parního středotlakého kotle s pásovým pohazovačem o jmenovitém parním výkonu 8 t.h-1, který s přebytkem spalovacího vzduchu α = 1,6 spaluje směs hnědouhelných hruboprachů s výhřevností QN = 15,01 MJ.kg-1 a obsahem síry Sp = 0,6 %.

Pro výpočet objemu spalin Vss [m3.kg-1] použijeme vztah (22). Dosazením do tohoto vztahu dostaneme Vss = 6,3801 m3.kg-1.

Emisní faktor pro SO2 se dle tab. 11 stanoví jako fSO2 = 19.Sp kg.t-1, kde Sp je sirnatost v původním palivu v %. Dosazením za Sp = 0,6 dostaneme fSO2 = 11,4 kg.t-1 = 11 400 mg.kg-1. Spálením 1 kg původního paliva vznikne hmotnostní množství SO2, MSO2 = 11 400 mg. Koncentrace SO2 v suchém plynu za normálních podmínek CSO2,s,N je potom rovna:

CSO2,s,N = MSO2 / Vss = 1787 mg.m-3

Ze vztahu (8) vyplývá, že přebytku spalovacího vzduchu α = 1,6 odpovídá obsah O2 ve spalinách ωO2 = 7,875 %.

Koncentraci SO2 v suchém plynu za normálních podmínek a referenčním obsahu kyslíku ve spalinách CSO2,s,NR stanovíme výpočtem dle (6), kde za referenční obsah O2 v plynu ωO2R dosazujeme 6 % (viz Příloha č. 4 k nařízení vlády č. 352/2002 Sb., zde tab. 3). Výpočtem vyplývá CSO2,s,NR = 2 042 mg.m-3, což je hodnota, která je nižší než hodnota emisního limitu SO2 pro velké a střední zdroje spalující tuhá paliva 2 500 mg.m-3 (tab. 3). Lze proto předpokládat, že při provozu uvedeného spalovacího zdroje bude s dostatečnou rezervou dodržen emisní limit pro SO2.

Jako příklad 2 jsme vybrali výpočty předpokládaných koncentrací NOx a CO pro pravděpodobně nejvíce se vyskytující aplikace v současné praxi - plynový kotel na zemní plyn s atmosférickým hořákem. Pro tento typ kotle o výkonu 300 kW jsou "emisní" výpočty následující.

Pro výpočet objemu spalin předpokládáme výhřevnost zemního plynu (tranzitní plynovod) QN = 35,87 MJ.m-3. Minimální objem suchého vzduchu pro spalování Vvs min [m3.m-3] se stanoví dle vztahu (16) a minimální objem vzniklých vlhkých spalin Vsv min [m3.m-3] dle vztahu (17), kde za konstanty K1 až K4 použijeme hodnoty z tab. 16 (K1 = 1,07, K2 = 0, K3 = 1,09 a K4 = 0,47). Výpočtem vycházejí objemy Vvs min = 9,167 m3.m-3 a Vsv min = 9,808 m3.m-3. Pro stanovení minimálního objemu suchých spalin Vss min [m3.m-3] použijeme vztah (20), odkud výpočtem vyplývá Vss min = 7,698 m3.m-3. Při výpočtu objemu suchých spalin za normálních podmínek Vss [m3.m-3] uvažujeme reálnou hodnotu přebytku spalovacího vzduchu α = 1,2. S použitím vztahu (15) vyplývá Vss = 9,531 m3.m-3.

Emisní faktory pro NOx a CO u plynového kotle s jmenovitým výkonem 300 kW jsou dle hodnot v tab. 13 následující: fNOx = 1920 kg.10-6m-3 a fCO = 320 kg.10-6m-3. Spálením 1 m3 zemního plynu tedy průměrně vzniká MNOx = 1 920 mg NOx a MCO = 320 mg CO.

Koncentrace NOx v suchém plynu za normálních podmínek CNOx,s,N je potom rovna:

CNOx,s,N = MNOx / Vss = 201 mg.m-3

a koncentrace CO v suchém plynu za normálních podmínek CCO,s,N je:

CCO,s,N = MCO / Vss = 33,6 mg.m-3.

Přebytku spalovacího vzduchu α = 1,2 odpovídá dle vztahu (8) hodnota obsahu kyslíku ve spalinách ωO2 = 3,5 %. Koncentrace NOx a CO v suchém plynu za normálních podmínek a referenčním obsahu kyslíku ve spalinách CNOx,s,NR a CCO,s,NR stanovíme výpočtem dle (6), kde za referenční obsah kyslíku v plynu ωO2R dosazujeme u spalovacích zařízení spalujících plynná paliva hodnotu 3 % (viz Příloha č. 4 k nařízení vlády č. 352/2002 Sb. a zde tab. 6). Výpočtem vyplývá CNOx,s,NR = 206,7 mg.m-3 a CCO,s,NR = 34,6 mg.m-3. Z výpočtu předpokládaných koncentrací a porovnání s odpovídajícími hodnotami emisních limitů vyplývá zjištění, že u NOx se mírně překračuje hodnota emisního limitu pro kotle spalující plynná paliva 200 mg.m-3 (tab. 6) a u CO je hodnota předpokládané koncentrace nižší než hodnota emisního limitu 100 mg.m-3. "Překvapující" zjištění u NOx je způsobeno skutečností, že na jedné straně je hodnota emisního limitu pro NOx relativně nízká a na druhé straně je použitý emisní faktor pro NOx, jako střední hodnota měrných výrobních emisí u podobných zdrojů, relativně vysoký. Lze tedy očekávat, že u daného plynového kotle se mohou bez náležitého seřízení spalovacího procesu vyskytovat z hlediska splnění emisních limitů NOx určité problémy.


7. ZÁVĚR

V příspěvku jsou objasněny základní pojmy při spalování paliv, objasněny mechanismy vzniku základních znečišťujících látek při spalování fosilních paliv, dřeva a biomasy a jejich působení v ovzduší zejména na lidský organismus. Blíže je popsána nová legislativa v ochraně ovzduší se zaměřením na spalovací zdroje. Jsou vysvětleny základní pojmy v ochraně ovzduší, uvedena kategorizace spalovacích zdrojů a shrnuty základní povinnosti provozovatelů těchto zdrojů. Je podána informace o zjišťování emisí znečišťujících látek, poplatcích za znečišťování. Velká pozornost je věnována stanoveným emisním limitům pro velké a střední spalovací zdroje. Stručně jsou shrnuty i povinnosti provozovatelů malých spalovacích zdrojů. Zvláštní pozornost je věnována přibližnému stanovení emisí a koncentrací základních znečišťujících látek výpočtem. Pro tyto účely jsou u jednotlivých druhů paliv a topenišť uvedeny hodnoty emisních faktorů těchto látek. Je uveden příklad výpočtu ročních emisí tří hlavních znečišťujících látek - TZL, SO2 a NOx. Pro účely přibližného stanovení koncentrací znečišťujících látek a jejich porovnání s emisními limity jsou uvedeny přepočítávací vztahy pro koncentrace znečišťující látky, je naznačen přesný postup stanovení spotřeby spalovacího vzduchu a objemu vzniklých spalin a jsou uvedeny přibližné vztahy pro stanovení těchto objemů při spalování, které vyžadují pouze znalost výhřevnosti paliva, přebytku spalovacího vzduchu. Závěrem jsou uvedeny příklady výpočtů předpokládaných koncentrací vybraných znečišťujících látek u dvou typů spalovacích zdrojů (kotlů) a jejich porovnání s platnými emisními limity.


Literatura
[L1] Indoor Pollutants, National Research Council, NAP 1981, pp. 354-358.
[L2] Dlouhý, T: Výpočet objemů vzduchu a spalin z výhřevnosti uhlí. Energetika, 2000, roč. 50, č. 10, str. 320-321.

 

Hodnotit:  

Datum: 3.1.2005
Autor: doc. Ing. Jiří Hemerka, CSc.   všechny články autoraprof. Ing. František Hrdlička, CSc.   všechny články autora Organizace: ČVUT v Praze, Fakulta strojní



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Projekty 2017

Partneři - Vytápění

logo THERMONA
logo FV PLAST
logo DANFOSS
logo FENIX
logo GEMINOX
logo ENBRA

Spolupracujeme

logo Asociace odborných velkoobchodů

 
 

Aktuální články na ESTAV.czVodní elektrárnu staví již přes 45 let. Stavbu dokončí čínská firmaAirbnb omezí v Paříži pronájmy na 120 dní v roce pouze v bytech v centruCez zimu si dajte urobiť ponuku na zariadenia OZE a na jar máte energie takmer zadarmoMěsta s nejvíce znečištěným ovzduším na světě