Technologický postup měření emisí kotle

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.

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 zdrojů na zhoršené kvalitě ovzduší. Obyvatelé a jejich kotle se nemalým dílem podílejí na znečištění 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.

Emisní třídy kotlů na tuhá paliva

Emisní třídy kotlů se objevily v roce 2000. Do té doby žádné podobné označení neexistovalo. Kotle vyrobené dříve proto nemají přidělenou emisní třídu.

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.

Čtěte také: Postup zateplení v ČR

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. 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.

Emisní třída 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: Vliv spalovacích technologií na ovzduší

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).

Na rozdíl od emisních tříd se kromě emisí hodnotí i sezónní a celoroční účinnost kotle. 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. Nařízení o Ekodesignu je platné od 1. ledna 2020.

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.

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.

Čtěte také: Technologický rozvoj a udržitelnost

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.

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.

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.

Měření emisí

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:

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).

Přístroje pro měření emisí

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.

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.

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, 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: #technologicky #postup #měření #emisí #kotle

Oblíbené příspěvky:

• Drtiče s trychtýřem: Recenze a srovnání
• Vliv lodní a letecké dopravy na ovzduší
• Průvodce výběrem bezdotykového koše
• Aktuality Bojkovice
• Nakládání s lékařským odpadem v ČR