Měření emisí u kotlů na tuhá paliva

Spalování tuhých paliv je vždy doprovázeno produkcí znečišťujících látek a obecným cílem by mělo být jejich množství snížit na přijatelnou úroveň. Otázkou ovšem zůstává, kdo tuto úroveň stanoví a hlavně, zda vůbec existují nějaké, v reálném životě použitelné, nástroje pro její prosazení. Co dělat? Známe řešení? Jak kontrolovat co a jak je spalováno v českých obydlích?

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. Obyvatelé v takto znečištěných oblastech často kladou vinu za zhoršenou kvalitu ovzduší jen velkým znečišťovatelům a nepřipouštějí si, že také oni sami se nemalým dílem na daném znečištění mohou podílet.

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 a normy

Z pohledu měření emisí řeší normy zejména umístění odběrových sond a rozměry měřicího úseku (komína). Jako příklad lze uvést měřicí úsek používaný pro měření na krbových kamnech (obr. 1).

Předpisem určujícím povinnost objednávat si toto měření je zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů, ve znění zákona č. 472/2005 Sb. Zákon stanovuje povinnost měření malých zdrojů. Vymezuje výkony jednotlivých spotřebičů ve vazbě na spalovaný typ paliva.

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Mezi hlavní právní předpisy patří:

• Zákon č. 86/2002 Sb., ve znění zákona č. 472/2005 Sb.
• Vyhláška č. 356/2002 Sb.
• Nařízení vlády č. 146/2007 Sb.

Nařízení vlády č. 146/2007 Sb. pak stanovuje přesné hodnoty účinnosti spalování a přípustné koncentrace oxidu uhelnatého ve spalinách a to s přihlédnutím na typ spalovaného paliva a rok výroby příslušného spotřebiče. Stanovuje i výjimky z měření, kdy u určitých typů spotřebičů jsou kontrolované veličiny omezeny, jako například u infrazářičů, kdy se vyhláškou stanovuje pouze sledování množství oxidu uhelnatého CO.

Emisní třídy kotlů

Emisní třída vyjadřuje, jaké množství škodlivých emisí kotel vypouští. Rozlišuje se celkem 5 emisních tříd. Rozdělení vychází z hodnocení účinnosti a emisí dle normy ČSN EN 3035:2012. Tato norma na základě měření množství emisí při jmenovitém výkonu 100 % a 30 % určuje zařazení kotle do příslušné třídy.

Kotle 1. emisní třídy produkují nejvyšší množství emisí a zároveň dosahují nejnižší účinnosti. Naopak zařazení do 5. Emisní třídy kotlů se objevily v roce 2000. Do té doby žádné podobné označení neexistovalo. Kotle vyrobené dříve proto nemají přidělenou emisní třídu.

Emisní třídu kotle najdete na výrobním štítku. Ten se nachází přímo na kotli, obvykle na zadní části. Pokud tuto informaci nemůžete z výrobního štítku vyčíst, projděte dokumentaci kotle. Na výrobním štítku se uvádí celková třída kotle, nikoliv emisní třída. Pojem emisní třída se sice běžně užívá, ale normativně ani legislativně není definovaný.

Čtěte také: Postupy měření emisí 2T

Pro zařazení do příslušné třídy musí kotel splnit limitní hodnoty pro emise i účinnost zároveň. Pokud model z pohledu emisí vyhovuje požadavkům třídy 4, ale svojí účinností odpovídá třídě 3, bude zařazen k nižší z uvedených tříd.

Zákaz se týká kotlů na tuhá paliva 1. a 2. emisní třídy z celkem pěti. Tyto kotle vypouštějí do ovzduší největší množství škodlivin a zároveň mají nízkou energetickou účinnost. Dokážou využít jen zhruba 70 procent paliva, a tak nemohou konkurovat moderním variantám, které mají minimální emise a pracují s téměř nulovou ztrátou. Od 1. září 2022 začal platit zákaz používání kotlů 1. a 2. emisní třídy, jelikož jsou neekologické a mají velkou spotřebu. Skvělou alternativou jsou například kotle na pelety od společnosti KADRIA.

Aktualizace normy v roce 2012 přinesla zásadní změny. Z dosud nejvyšší třídy 3 se stala třída splňující nejnižší možné požadavky na emise a účinnost. Kotle tříd 1 a 2 se nesměly od roku 2014 uvádět na trh. Nově se zavedly třídy 4 a 5, které odrážely technologický pokrok při spalování pevných paliv. Podle aktualizovaných pravidel se hodnoty začaly měřit i při sníženém výkonu. Od roku 2018 nesmí být na trh uvedeny ani kotle 3. třídy. Povolen zůstal jen prodej kotlů třídy 4 a 5. Ani tento stav však dlouho nevydržel - všechny kotle, které se objeví na trhu po 1. lednu 2020, musí splňovat ekodesign. Tímto pojmem se označuje souhrn nových požadavků na kotle na tuhá paliva.

Aktuální limity a připravované změny

Normy uvádějí základní limity škodlivin. Hlavní sledovanou škodlivinou je CO. U kotlů zkoušených podle normy ČSN EN 303-5 pak přibývá ještě prach a uhlovodíky (OGC nebo jinak TOC). V závislosti na tom, v jaké zemi bude spalovací zařízení provozováno (prodáváno) mohou být limity zpřísňovány (v mnoha státech se to děje). Snížené limity škodlivin jsou také požadovány různými dotačními tituly a také v případě, kdy má zařízení obdržet označení ekologicky šetrného výrobku (Blue angel, Flamme verte, DIN+…).

Současné limity platné v ČR pro teplovodní kotle jsou dle ČSN EN 303-5 následující (tab. Tab.). 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.

Čtěte také: LPG emise Zlín a Fryšták

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

Pro představu jsou v následujícím grafu (obr. 8) uvedeny reálně naměřené koncentrace emisí CO na různých druzích kotlů při spalování dřeva a hnědého uhlí (vždy jsou uvedeny 3 opakované spalovací zkoušky). Za povšimnutí stojí fakt, že spalovaní dřeva nepřineslo zlepšení emisí oproti spalování hnědého uhlí (HU). Nelze tedy jednoznačně tvrdit, že pouhou změnou paliva z uhlí na biomasu dojde ke zlepšení situace (vyjma SO2 a CO2). Obr. 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).

Měření emisí v praxi

Analýzou spalin mimo jiné zjistíme, v jaké kvalitě probíhá spalovací proces ve Vašem zařízení.

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

Podmínka kominictví je zdůvodněna tím, že nedílnou součástí měření je i protokol o stavu vzduchospalinových cest, kde autorizovaná osoba stvrzuje, že daná cesta je schopna po dobu do další kontroly, ve lhůtách stanovaných podle vyhlášky č.

Používané přístroje

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. Přístroje je nutno zasílat cca 1krát ročně na servis, aby byla zaručena správná funkce.

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.

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 (obr.

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.

Spaliny vycházející ze spalovacího zařízení jsou za měřicím úsekem ředěny přisáváním okolního vzduchu a jsou vedeny k odběrovému místu. TZL. Příklad ředicího tunelu umístěného na zkušebně Výzkumného energetického centra (VEC) je na obr. 4.

Gravimetrická metoda stanovení koncentrace TZL vychází z normy ISO 9096 (obr. 5). 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 (obr. 6). 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 (obr. 7).

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

Postup měření

1. Provede vlastní měření a to způsobem, který je v souladu s vydaným oprávněním a s přílohou č.
2. Jak již bylo zmíněno nedílnou součástí měření je i kontrola spalinových cest, která se se provede podle ČSN 73 4201 z r. 2008 a přílohy č.
3. V souvisejících předpisech se kupodivu nepožaduje kontrola cesty přívodu spalovacího vzduchu.
4. Přitom je jasné, že bez řádného přívodu vzduchu nemůže spotřebič pracovat účinně a bezpečně.

Vyhodnocení výsledků

Výsledky měření se porovnávají s hodnotami určenými aktuálně Nařízením vlády č. 146/2007 Sb. V obecné rovině lze konstatovat, že se porovnávají s aktuálně platným nařízením vlády, které definuje limity pro účinnosti a koncentrace oxidu uhelnatého ve spalinách.

Máme-li se jen v krátkosti zastavit nad obsahem nařízení vlády, je zde rozčlenění požadovaných účinností dle jednotlivých typů spotřebičů a to dle druhu spalovaných paliv. Dále jsou účinnosti kotlů rozděleny dle jejich roku výroby. Objemová koncentrace CO je dána fixně hodnotou 500 ppm.

Dotační programy

Samotné kotlíkové dotace myslí především na nízkopříjmové skupiny obyvatel, tedy na starobní a invalidní důchodce a také na osoby, které pobírají příspěvek na bydlení. Těm stát vrátí až 95 procent z částky, kterou za nový kotel zaplatí. Ostatní se mohou zapojit do další vlny programu Nová zelená úsporám, díky kterému ušetří až 50 procent z celkové částky. Maximálně je ale možné čerpat jen 80 nebo 100 tisíc korun, podle toho, jestli zároveň vybudujete i zásobník na pelety. Výhodou je, že se dotace vztahují i na ty, kdo kotel vyměnili už dříve, konkrétně od dále.

Tato práce byla podporována Grantovou agenturou ČR - projekt č.

tags: #měření #emisí #u #kotlů #na #tuhá

Oblíbené příspěvky:

• Příčiny ohrožení Silvestra
• Rochov u Litoměřic: Územní plán
• Krajina Hodonínska
• Více o základech ekologie
• Ekologické zemědělství