Měření emisí kotlů: Oxid uhelnatý a platné normy v České republice

Spaliny, které se vypouštějí z různých zdrojů jako jsou průmyslové procesy, plynové a parní kotle, kotle na tuhá paliva obsahují složky jako jsou CO2, CO, oxidy nebo částice. Tyto látky negativně ovlivňují životní prostředí a zdraví lidí a přispívají ke změnám klimatu.

Obyvatelé a jejich kotle se nemalým dílem podílejí na znečištění ovzduší. Dlouhodobá imisní data získaná v oblastech zasažených znečištěním z velkých průmyslových zdrojů, vykazují v průběhu topné sezóny pozoruhodné změny, které ukazují na nezanedbatelný podíl malých spalovacích zařízení na zhoršené kvalitě ovzduší. Spalování tuhých paliv je vždy doprovázeno produkcí znečišťujících látek a obecným cílem by mělo být jejich množství snížit na přijatelnou úroveň.

Každé spalovací zařízení určené k vytápění prochází certifikací v autorizované zkušebně, která ověřuje jeho základní tepelné, technické a bezpečnostní parametry, mezi které patří také úroveň produkovaných škodlivin.

Legislativa ochrany ovzduší

Zásadní důležitost má pravidlo uvedené v § 4, čl. 6 v zákonu č. Obdobné pravidlo platí podle § 4, čl.

5. Legislativa vychází ze zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a navazujících právních prováděcích předpisů (nařízení vlády a vyhlášky MŽP) č. 350/2002 Sb. až č. 358/2002 Sb. Stacionárních spalovacích zdrojů znečišťování se bezprostředně dotýkají nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší a vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb., která mimo jiné uvádí seznam znečišťujících látek, požadavky na vedení provozní evidence, metody zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek aj. Imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší jsou uvedeny v nařízení vlády č.

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Podle míry vlivu na kvalitu ovzduší se stacionární zdroje znečišťování dělí na zvláště velké, velké, střední a malé. Z technologického hlediska nejpočetnější skupinou jsou spalovací zdroje, ve kterých se paliva oxidují za účelem využití uvolněného tepla (například kotle).

Jak již bylo řečeno v části 3, přípustnou úroveň znečišťování ovzduší určují v legislativě emisní limity. Tzv. obecné emisní limity jsou určeny pro jednotlivé znečišťující látky nebo jejich stanovené skupiny u těch zdrojů, které nejsou zařazeny mezi tzv. Stacionární spalovací zdroje však patří mezi jmenovitě určené technologie, pro které jsou stanoveny tzv. specifické emisní limity.

Zákon o ochraně ovzduší nově zavádí pojmy "emisní stropy" a "redukční cíle", které mohou být stanoveny pro vybrané znečišťující látky nebo skupiny látek pro vybraná území, pro skupiny nebo jednotlivé stacionární zdroje a lhůty pro jejich dosažení podle národního programu snižování emisí znečišťujících látek za účelem dosažení přípustné úrovně znečištění. Tato omezení souvisí s ochranou klimatického systému Země a týkají se SO2, NOx, VOC (těkavé organické látky) a NH3.

Emisní třídy kotlů na tuhá paliva

Každý kotel na tuhá paliva spadá do jedné z emisních tříd. Ta říká, kolik škodlivých látek daný kotel vypouští a jak moc je při práci účinný. Emisních tříd je celkem pět.

Emisní třídy byly zavedeny v roce 2000 a detailněji je definuje norma ČSN EN 303-5. Ta rozděluje kotle na tuhá paliva do pěti emisních tříd - podle toho, jakou mají účinnost a kolik škodlivých látek produkují.

Čtěte také: Postupy měření emisí 2T

Měření probíhá při plném (100%) a při sníženém (obvykle 30%) výkonu a sledují se emise oxidu uhelnatého (CO), organicky vázaného uhlíku (OGC) a prachu. Rozdíly mezi jednotlivými emisními třídami v produkci škodlivých látek jsou obrovské.

To je také důvod, proč se v zákoně o ochraně ovzduší v roce 2012 rozhodlo, že nejstarší kotle první a druhé emisní třídy (případně bez emisní třídy) bude nutné zakázat. Původní termín byl rok 2022, nakonec se kvůli energetické krizi zákaz posunul září 2024.

Kotle první a druhé emisní třídy jsou nejčastěji kotle na uhlí vyrobené před rokem 2012. Od ledna roku 2014 se nesmějí vyrábět, legislativa jen umožnila obchodníkům doprodat skladové zásoby. Tyto kotle mají nízkou účinnost pohybující se kolem 60-70 %. Množství emisí oxidu uhelnatého při výkonu kotle do 50 kW může být až 25 000 mg/m3 (15 000 při samočinném plnění).

Od 1. září 2024 jsou kotle první a druhé emisní třídy zakázané a nesmějí se používat. Emisní třídu svého kotle vyčtete z výrobního štítku na zadní straně přístroje, případně z produktové dokumentace. Pokud štítek nemůžete najít, kontaktujte výrobce kotle.

Kotle emisní třídy 3 byla v roce 2000 při zavádění tříd tou nejčistší a nejvíce ekologickou. Technologie však od té doby výrazně pokročily a dnes už je „trojka“ naopak poslední přípustnou variantou. Účinnost těchto kotlů je kolem 75-80 %. Množství emisí oxidu uhelnatého při výkonu kotle do 50 kW může být maximálně 5 000 mg/m3 (3 000 při samočinném plnění).

Čtěte také: LPG emise Zlín a Fryšták

Kotle emisní třídy 3 se od ledna 2018 nesmějí vyrábět (prodejci opět mohli jen doprodat skladové zásoby), ale navzdory četným spekulacím se jejich úplný zákaz nechystá.

Nejnovější emisní třídy 4 a 5 byly zavedeny novelizací normy ČSN EN 303-5 v roce 2013. Kromě nízkých emisí mají také vyšší účinnost, která se pohybuje v rozmezí 82-90 %, moderní kotle mívají dokonce účinnost i 95 %. Přípustné množství emisí oxidu uhelnatého při výkonu kotle do 50 kW je u čtvrté třídy 1 200 mg/m3 (1 000 při samočinném plnění).

Rychlé porovnání kotlů první a páté emisní třídy: zatímco nejméně ekologický (a od září 2024 zakázaný) kotel s výkonem do 50 kW mohl vypouštět až 25 000 mg/m3 oxidu uhelnatého, kotel páté emisní třídy má toto maximum stanoveno na 700 mg/m3.

V souvislosti s emisními třídami kotlů jde ruku v ruce také Ekodesign. Jde o nařízení Evropské komise 2015/1189, které stanovuje požadavky na fungování kotlů na tuhá paliva. Na rozdíl od emisních tříd se kromě emisí hodnotí i sezónní a celoroční účinnost kotle. Nařízení o Ekodesignu je platné od 1. ledna 2020.

Porovnání emisních limitů pro různé třídy kotlů

Současné limity platné v ČR pro teplovodní kotle jsou dle ČSN EN 303-5 následující:

Z tab. 1 je možno vidět, že v ČR lze zatím prodávat kotle, které jsou zastaralé, neekologické, ale stále ještě splňují alespoň emisní třídu 1. Jedná se zejména o kotle s prohořívacím a odhořívacím způsobem spalování. Současně jsou levné a proto je lidé kupují a topí v nich i palivy, které do nich rozhodně nepatří. Moderní automatické kotle jsou sice dražší, ale umožňují spalovat jen předepsaná paliva, a to za přijatelné produkce škodlivin.

V současné době je připravovaná aktualizace normy, která úplně ruší třídy 1 a 2, dále zavádí nové třídy 4 a 5. Je vidět, že dojde k podstatnému zpřísnění emisních limitů, což je velice dobrý krok ke zlepšení současné situace.

Uvedené hodnoty byly dosaženy při hodnotách blízkým jmenovitému výkonu. V mnoha reálných instalacích je spalovací zařízení předimenzováno a také reálná potřeba tepla je nižší než jmenovité parametry spalovacího zařízení (částečně to lze řešit instalací akumulační nádoby). Je zřejmé, že při hodnotách nižších než jmenovitých se kvalita spalování zhoršuje a tedy produkce znečišťujících látek výrazně zvyšuje. Také účinnost se může výrazně snižovat (zvyšuje se komínová ztráta a ztráta nedopalem).

Výsledné parametry spalovacího zařízení, které jsou uvedeny na výrobním štítku, jsou v reálné aplikaci velmi těžce dosažitelné, protože obsluha velmi výrazně může ovlivnit kvalitu spalování (dávka paliva, nastavení přívodu spalovacího vzduchu).

Ačkoli se o omezení emisních tříd u kotlů na tuhá paliva mluví již velmi dlouho, řada majitelů nechává jejich výměnu na poslední chvíli. Výměnu kotlů za ekologičtější modely, které by splňovaly alespoň 3. emisní třídu v současné době komplikuje i skutečnost, že se ceny energií turbulentně mění.

Povinnosti provozovatelů a měření emisí

Mezi povinnosti právnických a fyzických osob podle zákona č. 86/2002 Sb. Mezi základní povinnosti provozovatelů ZV, V a S stacionárních, tedy i spalovacích zdrojů, patří (podle § 11 zákona č. vést provozní evidenci v rozsahu uvedeném v prováděcím předpise (Vyhláška MŽP č. Provozovatelé ZV, V a S stacionárních zdrojů jsou povinni zpracovat z údajů provozní evidence souhrnnou provozní evidenci každého zdroje za kalendářní rok a předat ji do 15. února následujícího roku příslušnému orgánu ochrany ovzduší. Bližší informace uvádí Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb.

Mezi základní povinnosti provozovatelů malých stacionárních zdrojů patří (podle § 12 zákona č. zajišťovat prostřednictvím oprávněné osoby měření účinnosti spalování, měření množství vypouštěných látek a kontrolu spalinových cest u spalovacích zdrojů provozovaných při podnikatelské činnosti provozovatele nejméně 1x za 2 roky.

Příslušný orgán ochrany ovzduší vydává stanoviska a povolení k řízením, která obsahují podmínky ochrany ovzduší. Jedná se o stanoviska k územně plánovací dokumentaci v průběhu jejího pořizování.

Provozovatelé ZV, V, S a obecně i malých stacionárních zdrojů platí poplatky za znečišťování. Poplatky menší než 500 Kč se nevyměřují.

Poplatky za ZV, V a S stacionární zdroje se platí za znečišťující látky nebo stanovené skupiny látek, pro které má zdroj stanoven emisní limit. Sazby poplatků a způsob výpočtu poplatku je uveden v příloze č. 1 k zákonu o ochraně ovzduší. Vypočtený poplatek se zaokrouhluje na 100 Kč.

U zdrojů kategorie ZV, V a S zjišťují provozovatelé emise znečišťujících látek především měřením a pouze ve zvláštních případech, stanovených ve Vyhlášce MŽP č. 356/2002 Sb., výpočtem. Emise se měří v místě, za kterým již nedochází ke změnám složení vypouštěných odpadních plynů do ovzduší.

Měření a vyhodnocení naměřených hodnot se provádí jednorázově v termínech stanovených vyhláškou MŽP č. 356/2002 Sb. nebo nepřetržitě v průběhu roku (kontinuálním měřením). Uvedená vyhláška blíže stanovuje např. rozsah a způsob jednorázových měření znečišťujících látek u stacionárních zdrojů včetně jejich vyhodnocení, dále provádění kontinuálního měření včetně zaznamenávání a vyhodnocování naměřených dat.

Jak již bylo uvedeno, ze zákona o ovzduší č. 86/2002 Sb. (§ 12) vyplývají pro provozovatele malých zdrojů (od jmenovitého tepelného výkonu 15 kW u zdrojů na tuhá paliva a od 11 kW na plynná a kapalná paliva), které nejsou umístěny v rodinných domech, bytech a stavbách pro individuální rekreaci, povinnosti nejméně 1x za 2 roky zajišťovat prostřednictvím oprávněné osoby měření účinnosti spalování, měření množství vypouštěných látek a kontrolu spalinových cest.

Zařízení pro měření emisí

Provádíme autorizované měření emisí spalovacích zdrojů podle zákona 201/2012 Sb. a prováděcího předpisu 415/2012 Sb. Zabezpečujeme autorizované měření dalších znečišťujících látek. Provádíme ohlašování údajů agendy ovzduší prostřednictvím ISPOP (ISPOP - Integrovaný systém plnění ohlašovacích povinností). Nabízíme zpracování rozptylových studií.

Přenosné analyzátory spalin jsou většinou vhodné pro rychlé stanovení koncentrací základních škodlivin ve spalinách (nastavení kvality spalování na již instalovaných zařízeních, kontroly spalovacích zařízení u podnikatelů …). Pracují na principu elektrochemických převodníků. Nevýhodou těchto zařízení je nedokonalá úprava vzorku spalin před jeho analýzou - malý nebo žádný filtr tuhých částic, nedostatečně vychlazený vzorek spalin (nedochází k odloučení vlhkosti ze vzorku), špatná kontrola množství odsávaného vzorku spalin. To vše přispívá k omezené životnosti elektrochemických článků (hlavně při měření spalin ze spalovacích zařízení na tuhá paliva), které je nutno pravidelně obměňovat. Výhodou těchto přístrojů je již zmiňovaná mobilita, nenáročnost na obsluhu, rychlé vyhodnocení měřených údajů a také relativně nízká cena (ve srovnání s kvalitnějšími analyzátory).

Na trhu jsou k dispozici komplexní přístroje, které umožňují měřit a vypočítávat i doplňující veličiny jako jsou teplota spalin, tah komína, teplota okolí, účinnost, atd. Přístroje mají rovněž možnost okamžitého tisku zjednodušeného protokolu. Přístroje jsou schopny analyzovat CO, CO2, O2, SO2, NO (většinou se jedná pouze o jednorozsahové přístroje). Cenová hladina těchto přístrojů je cca 10 až 30 tis. Kč.

Stacionární analyzátory spalin jsou využívány na zkušebnách kotlů a při monitorování větších zdrojů znečištění (spalovny, teplárny, elektrárny…). Disponují kvalitní úpravou a dopravou vzorku spalin - chladnička vzorku, kyselinové a prachové filtry, hlídání průtoku vzorku. Základní složky spalin jsou měřeny na principu absorpce IR záření ve vzorku spalin (CO, CO2, NO, SO2). Koncentrace O2 ve spalinách je pak stanovena paramagnetickým principem. Výhodou je pak otevřenost celého systému, kdy není problém přidat moduly pro měření dalších složek spalin např. uhlovodíky (plamenoionizační princip měření), atd. Před měřením je možno analyzátory kalibrovat pomocí etalonových plynů.

K analyzátorům je většinou připojené vytápěné vedení vzorku spalin a vytápěná odběrová sonda (keramický filtr pro odloučení prachu). Přístroje jsou náročnější na obsluhu. Cenově se tyto analyzátory pohybují v řádech stovek tisíc Kč až miliónu Kč.

Zatímco měření koncentrace plynných škodlivin je za dodržení určitých podmínek v podstatě bezproblémovou záležitostí, stanovení koncentrace prachu ve spalinách je složitější. Jedná se zejména o to, že v měřicím úseku za kotlem jsou podmínky pro reprezentativní stanovení prachu nevhodné. Je zde nízká rychlost spalin - 0,5 až 2,5 m/s (nemožnost dodržet izokinetické vzorkování spalin - rychlost odběru spalin do měřicí tratě by měla být shodná s rychlostí spalin v měřicím úseku), mohou zde být vysoké koncentrace prachu (což vede k častému ucpávání filtračního materiálu. To vše vede k chybám, jejichž velikost není možno většinou kvantifikovat. Proto je v současnosti ve stále větší míře přistupováno k měření koncentrace prachu za použití tzv. TZL.

Gravimetrická metoda stanovení koncentrace TZL vychází z normy ISO 9096. Vzorek spalin je odebírán z komína a prochází přes vytápěný zachycovač. V něm je umístěn filtrační materiál (filtr ze skleněných vláken), na kterém se zachytí prachové částice. Vzorek spalin je dále veden do kondenzátoru, kde dochází ke kondenzaci vody obsažené ve spalinách. Následuje měřidlo odebraného množství spalin (v našem případě hmotnostní průtokoměr) a vývěva. Koncentrace TZL ve spalinách je pak dána hmotností zachyceného prachu na filtračním materiálu a množství odebraných spalin. Takto konstruovaná aparatura je poměrně velká a náročná na obsluhu, ale je schopná dosáhnout dobrých výsledků za odpovídajících podmínek. Výsledkem je průměrná koncentrace TZL za celou dobu spalovací zkoušky.

Opakem složité aparatury uvedené výše je např. kufříkový přenosný přístroj SM 96. Princip stanovení koncentrace TZL je stejný (gravimetrické stanovení), ale za cenu přijetí určitých kompromisů bylo dosaženo přijatelné velikosti přístroje a dostatečné jednoduchosti obsluhy. Přístroj je určen pro měření koncentrace TZL v měřicím úseku za spalovacím zařízením. Omezením je možnost měřit jen nižší koncentrace TZL ve spalinách (do 200 mg/m3N). Přístroj je konstruován na míru (způsob měření) nařízením platným v Rakousku a Německu (resp. nařízení jsou napsaná na míru tomuto přístroji), kde je i hojně využíván na zkušebnách, ale i kominíky při kontrolách spalovacích zařízení.

Kromě klasického gravimetrického způsobu stanovení koncentrace TZL ve spalinách z malých zdrojů znečišťování se nabízejí ještě další možnosti. Jedná se např. o optické prachoměry pracujícími na principu rozptylu laserového paprsku (testováno na VEC), záchyt TZL v elektroodlučovači, triboeletrické prachoměry, atd. Většinou se jedná o zařízení určená pro měření na větších zdrojích znečišťování. Před měřením je nutno je kalibrovat na konkrétní typ prachu pomocí gravimetrické metody a proto nejsou běžně využívány. Na zkušebně VEC je používán optický prachoměr SICK.

Z výše uvedeného je vidět, že měření koncentrace TZL (z malých zdrojů znečištění) ve spalinách je komplikované a neexistuje úplně jednotný postup pro měření.

tags: #měření #emisí #kotlů #oxid #uhelnatý #normy

Oblíbené příspěvky:

• Poznávání přírody s 50 divokými zvířaty
• Čističe pro psy: ekologická volba
• Rozvoj vztahu k přírodě
• Česká BIO kosmetika Klára Rott
• Přehled aplikací pro monitoring ovzduší