Emise prachu z malých spalovacích zařízení na tuhá paliva a metody jejich stanovení

Vytápění rodinných domů tuhými palivy představuje významný zdroj znečišťujících látek emitovaných do ovzduší a to nejen v České republice, ale i v dalších evropských zemích. Spalování tuhých paliv v malých topeništích je vždy doprovázeno produkcí škodlivin do ovzduší a úkolem výrobců, výzkumných pracovišť a samozřejmě také provozovatelů zařízení je tuto produkci minimalizovat na přijatelnou míru. Významnou znečišťující látkou, která vzniká spalováním tuhých paliv v topeništích malých výkonů, je prach.

Množství prachu, který rodinný dům vypouští do ovzduší, je ovlivněno především kombinací čtyř základních faktorů:

1. typem spalovacího zařízení,
2. typem použitého paliva,
3. kvalitou obsluhy a důležitou úlohu zde hraje také
4. kvalitní údržba zařízení a spalinových cest [1].

Pokud se zaměříme na první zmíněný faktor, kterým je typ spalovacího zařízení, tak můžeme říci, že jedním z možných nástrojů pro to, jak snížit emise prachu do ovzduší, je nastavení legislativních požadavků, které jsou na daná zařízení kladena. Základní limitní požadavky na emise prachu jsou pro Evropu jednotné. Nicméně některé země si tento limit navíc zpřísňují národními požadavky. Pokud existují limitní hodnoty, je také nutné mít metodu, která ověří jejich plnění.

Studie ukazují, že emise celkového prachu z malých zdrojů (TZL - tuhé znečišťující látky, nebo v zahraniční literatuře označován jako TSP - total suspended particles) jsou dominantně tvořeny jemnými částicemi, např. podle [2] frakce PM1 (částice ≤ 1 µm) tvoří celkový prach při spalování dřeva v lokálních topeništích více než z hm. 90 %. Popelovina je ta část paliva, která nehoří.

• z popeloviny - anorganické nespalitelné části paliva (u dřeva tato část představuje přibližně hodnotu do 1 % hmotnosti a u uhlí cca 5-20 %).
• Větší část popele zůstane v popelníku, na roštu a ve výměníku spalovacího zařízení.

Z výsledků měření vyplývá, že při špatně provozovaném spalovacím zařízení zastaralého typu může prach z nedokonalého spalování tvořit až 90 % z celkových emisí prachu [2].

Čtěte také: Odstraňování problémů s kvalitou tisku u HP

Legislativní požadavky na emise prachu

Následující část se věnuje obecnému popisu legislativních požadavků na emise prachu, které jsou kladeny na malé spalovací zdroje jednak v celé Evropě, ale také jsou popsány výjimky, které zpřísňují požadavky na emise prachu. Představiteli těchto výjimek jsou země jako například Německo a Rakousko, které jsou evropskými leadery v této oblasti.

Evropská norma EN 303-5:2012

Pro kotle na tuhá paliva určené k ústřednímu vytápění se samočinnou nebo ruční dodávkou platí evropská norma EN 303-5:2012 [4], která byla v roce 2012 novelizovaná a nahrazuje předchozí normu z roku 1999 [5]. Novelizovaná norma je nově určena pro kotle o jmenovitém tepelném výkonu až do 500 kW (předchozí verze normy byla do 300 kW). Zatímco v předchozí verzi normy z roku 1999 lze nalézt emisní třídu 1 až 3, tak současná verze normy požadavky na emise zpřísňuje, ruší emisní třídy 1 a 2 a navíc zavádí emisní třídy 4 a 5.

V tabulce Tab. 1 jsou uvedeny mezní hodnoty pro prach v rámci jednotlivých emisních tříd. Pro lepší představu o zpřísnění jsou v tabulce uvedeny také hodnoty z předchozí verze normy. Mezní hodnoty jsou udány pro referenční kyslík 10%. Pro 3. emisní třídu je v aktualizované normě z roku 2012 vložena výjimka, kde kotle určené pro spalování rostlinné biomasy dle EN 14961-6 (např. sláma, miscanthus, rákos, jádra apod.) a ostatních tuhých paliv dle EN 14961-1 (např. rašelina) nemusí plnit uvedené limity.

Česká republika a zákon o ochraně ovzduší

V České republice jsou kotle na ústřední vytápění certifikovány podle české verze evropské normy - ČSN EN 303-5:2000 [7]. Navíc od 1. září 2012 u nás platí nový zákon o ochraně ovzduší [8], který upravuje podmínky pro provozování a prodej malých spalovacích zařízení. Osoba uvádějící na trh v České republice spalovací stacionární zdroj o jmenovitém tepelném příkonu 300 kW a nižším, který slouží jako zdroj tepla pro teplovodní soustavu ústředního vytápění, je povinna prokázat certifikátem podle jiného právního předpisu [9], že spalovací stacionární zdroj splňuje emisní požadavky podle tabulky Tab 2.

Zatímco v normě ČSN EN 303-5 jsou kotle klasifikovány do emisních tříd podle jmenovitého tepelného výkonu, tak v novém zákoně o ochraně ovzduší jsou stacionární zdroje rozděleny dle jmenovitého tepelného příkonu. Minimální mezní hodnoty pro prach platné od 1. ledna 2014 víceméně odpovídají hodnotám emisní třídy 3 normy EN 303-5, resp. Tab.

Čtěte také: UV LED Tiskárny Roland

Provozovatel je podle zákona povinen:

• Provozovat spalovací stacionární zdroj na tuhá paliva o jmenovitém tepelném příkonu od 10 do 300 kW včetně, který slouží jako zdroj tepla pro teplovodní soustavu ústředního vytápění, v souladu s minimálními požadavky, které odpovídají emisní třídě 3 dle [7], a to nejpozději do 10 let od nabytí účinnosti tohoto zákona, tedy do 1. září 2022.
• Provádět jednou za dva kalendářní roky prostřednictvím osoby, která byla proškolena výrobcem spalovacího stacionárního zdroje a má od něj udělené oprávnění k jeho instalaci, provozu a údržbě, kontrolu technického stavu a provozu spalovacího stacionárního zdroje na tuhá paliva o jmenovitém tepelném příkonu od 10 do 300 kW včetně, který slouží jako zdroj tepla pro teplovodní soustavu ústředního vytápění, a předkládat na vyžádání obecnímu úřadu obce s rozšířenou působností doklad o provedení této kontroly vystavený odborně způsobilou osobou potvrzující, že stacionární zdroj je instalován, provozován a udržován v souladu s pokyny výrobce a tímto zákonem.

Provozovatel je podle zákona povinen zajistit provedení první kontroly technického stavu a provozu nejpozději do 31. prosince 2016.

Zákon o ochraně ovzduší zavádí také opatření pro dodržování této legislativy, včetně definovaných sankcí. Pokud provozovatel zdroje neprovede jednou za dva kalendářní roky kontrolu technického stavu a provozu spalovacího stacionárního zdroje prostřednictvím odborně způsobilé osoby, hrozí mu pokuta ve výši až 20 000 Kč.

Německo

Německo požadavky na emise prachu ze spalovacích zařízení zpřísňuje a to dle nařízení 1. BIm-SchV o spalovacích zařízeních [10]. Tab.

Rakousko

V Rakousku rovněž platí přísnější emisní limit pro prach, a to obecně pro všechna spalovací zařízení o výkonu do 400 kW. Tab.

Čtěte také: Bezpečnostní list a ERC

Norsko

Od roku 1997 všechna spalovací zařízení s uzavřeným ohništěm spalující dřevo instalovaná na území Norska musí projít certifikací dle NS 3058 Part 2 (metodika měření) [12] a NS 3059 (požadavky) [13]. Spalovací zařízení je zde definováno jako zařízení s uzavřeným ohništěm spalující dřevo, které je určeno pro vytápění místností, vaření nebo případně k jiné funkci. Emisní limit je vyjádřen v jednotce „gram prachu na kilogram suchého dřeva (bez obsahu vody)“ [g/kg]. Tab. Orientační přepočet na mg/m3N pro možnost srovnání s výše uvedenými tabulkami byl proveden s měrným vývinem spalin 12 m3N/kg při 13% O2.

Spojené království

Legislativa UK o čistém ovzduší je sjednocena v “Clean Air Act” 1993 (c11). Tento zákon stanovuje v UK legislativní požadavky týkající se emisí z tuhých paliv, které jsou spalovány ve spotřebičích na tuhá paliva. Požadavky na stanovení emisí prachu se jsou dány BS 3841-1 [14] a BS 3841-2 [15].

Finsko

Je zajímavostí, že v některých zemích EU dodnes nejsou legislativní požadavky na malé zdroje kladeny. Příkladem je Finsko (stav 2012).

Metody stanovení prachu

Na jedné straně jsou stanoveny legislativní požadavky (mezní hodnoty emisí pro prach), nicméně na straně druhé vyvstává korektní otázka týkající se existence reprezentativní metody stanovení prachu z malých spalovacích zařízení. Metodických postupů je více, ale každá metoda má svá specifika, která se projeví na výsledných stanovených hodnotách prachu, takže není snadné je navzájem porovnávat a jejich reprezentativnost je diskutabilní.

Pro malé spalovací zařízení se používá obecná gravimetrická metoda pro stanovení koncentrace prachu v proudící vzdušině EN 13284-1 [16] (popř. německá VDI 2066-1 [17], která z EN 13284-1 vychází, dále ISO 9096 [18]). Metody jsou založeny na gravimetrickém vyhodnocení odebraného vzorku. Gravimetrické vyhodnocení spočívá v tom, že částice jsou zachyceny na filtru umístěném v zachycovači za odběrovou sondou a množství zachyceného prachu na filtru je pak dáno jednoduše rozdílem hmotnosti filtru po odběru a před odběrem.

Uvedené metody mají společné to, že vyžadují isokinetický odběr vzorku spalin (rychlost odebíraného vzorku v ústí hubice „v“ je shodná s rychlostí spalin „w“ v komíně). Isokinetického odběru však nelze v kouřovodu ihned za spalovacím zařízením dosáhnout, protože rychlost spalin je zde proměnlivá a pro přesné měření příliš nízká (cca 0,5 až 2 m/s). Vyšší rychlosti, která umožní isokinetický odběr vzorku, se dosáhne naředěním spalin (rychlost v ředicím tunelu se zvýší cca na 4-8 m/s).

Ředěním se dále docílí toho, že teplota spalin se sníží a některé složky ve spalinách, které byly v kouřovodu hned za spalovacím zařízením v plynné fázi (některé uhlovodíky), zkondenzují na povrchu částic prachu, které slouží jako kondenzační jádra. Tím dojde k navýšení hmotnosti částic, které jsou pak zachyceny na filtru.

Ve světě lze najít další metodiky. V normě ČSN EN 303-5:1999 jsou určeny mezní hodnoty emisí pro prach a dále je zde uvedeno, že pro stanovení prachu lze použít elektrostatickou nebo gravimetrickou metodu.

Projekt EN-PME-TEST je celoevropský projekt, mezi jehož hlavní cíle patří výměna zkušeností z měření prachu z malých zdrojů a především pak vytvoření jednotné evropské metodiky. Na projektu spolupracuje 16 institucí z 10 evropských států včetně České republiky (VŠB-TU Ostrava - Výzkumné energetické centrum).

Problémy spojené se stanovením prachu

Reprezentativní stanovení prachu z malých spalovacích zařízení na tuhá paliva vyžaduje značné úsilí a pro partnery spolupracující na vytvoření jednotné evropské metodiky v rámci projektu EN-PME-TEST, tak představuje nelehký, nicméně ambiciózní, úkol. Již definice toho, co je to prach, je složitá. Do celkového prachu lze zahrnout jak částice popeloviny, tak i částice vzniklé nedokonalým spalováním (saze, dehty apod.), které mohou být za různých podmínek v různém skupenství - v plynném, kapalném či pevném. Výsledek měření je tak ovlivněn tím, kde a za jakých podmínkách byl vzorek spalin odebrán.

Snížení emisí prachu v Moravskoslezském kraji

Bez mála o sto tun tuhých znečišťujících látek méně než rok předtím loni vyletělo z komínů huti ArcelorMittal. Třinecké železárny, druhý největší producent polétavého prachu v kraji, své emise stlačil ještě víc. Podle aktuálních dat z registru znečišťování je tak průmysl v kraji na historickém minimu v produkci prachu.

Za posledních deset let se emise prachu velkých podniků v kraji snížily více než trojnásobně. V roce 2006 jeho tři největší producenti do vzduchu vyslali 2 125 tun prachu, o pět let později tento součet činil 1 084 tun a loni 598 tun.

Ve srovnání s rokem 2015 huť snížila emise o čtyřicet procent na loňských 157 tun. Měla v provozu všechny velké ekologické investice z let 2013 až 2015.

Ze stejných důvodů dosáhl historického minima i ArcelorMittal. „Naplno se projevil efekt technologií, které se postupně uváděly do provozu v roce 2015,“ sdělila jeho mluvčí Barbora Černá-Dvořáková.

Dlouhodobý úbytek emisí tuhých znečišťujících látek snižuje podíl průmyslu na celkovém znečištění ovzduší. „Vzhledem k redukci emisí z velkých zdrojů znečišťování postupně dochází k relativnímu zvyšování zastoupení emisí z lokálního vytápění a z dopravy,“ uvedla Blanka Krejčí, vedoucí oddělení ochrany čistoty ovzduší ostravské pobočky Českého hydrometeorologického ústavu. Podíl zdrojů se mění především směrem k lokálním topeništím. Jak velkou roli přesně zaujímají, je však těžké vyčíslit.

I přesto na řadě míst továrny dominantní zůstávají. „Průmysl se dostává do pozice, kdy jeho vlivu sice ubývá, lokálně však je stále nejvýznamnějším zdrojem. Například na Třinecku, v ostravských částech v okolí ArcelorMittalu nebo v Přívoze,“ uvádí Petr Jančík z Katedry ochrany životního prostředí v průmyslu Vysoké školy báňské. Dodává, že zejména vysoké hodnoty benzo(a)pyrenu v ovzduší jsou důsledkem exhalací průmyslu.

Jan Kozina z ostravské obecně prospěšné společnosti Čisté nebe upozorňuje i na takzvané fugitivní emise, tedy úniky prachu jinudy než komínem - různými průduchy, vraty, světlíky. „Jsou vnímány podružně, ale také mají význam.“

Podle Jančíka některé odhady dokonce říkají, že fugitivní emise mohou být i násobně vyšší než emise vykazované. „Je třeba je snižovat, je to ale obtížné. Starší technologie výroby jsou otevřené,“ doplnil. Podniky uvádějí, že i na toto myslí. „V oblasti fugitivních emisí se již uskutečnila řada investic a letos chystáme dalších 15 projektů, které se týkají zejména fugitivních emisí,“ řekla mluvčí Jurásková.

Hutě však také avizují, že jsou na hranici technických možností. „Očekávané snížení už bude v řádu desítek tun, nikoli stovek,“ řekla Černá-Dvořáková. Moravskoslezský průmysl zůstává největším producentem škodlivin v Česku. V žebříčcích znečišťovatelů organizace Arnika figuruje nejčastěji ze všech ostatních.

Důsledky emisí prachových částic

Každý, kdo chce dnes vytápět ekologicky, volí jako zdroj tepla často kotel na spalování dřeva. spalování dřeva ale také produkuje emise prachových částic, jejichž projevem je zdraví škodlivá zátěž ovzduší. Důsledky zvýšeného zatížení prachovými částicemi nejsou pro lidský organizmus zanedbatelné. Patří sem různá onemocnění dýchacích cest, ale také kardiovaskulární onemocnění.

Vzhledem k redukci emisí z velkých zdrojů znečišťování postupně dochází k relativnímu zvyšování zastoupení emisí z lokálního vytápění a z dopravy. Podíl zdrojů se mění především směrem k lokálním topeništím. Jak velkou roli přesně zaujímají, je však těžké vyčíslit.

I v České republice se na poli ochrany před emisemi prachových částic vytváří předpisy. Nyní se musí topenáři a servisní technici před nové požadavky. Nová, vyvinutá metodika měření umožnuje kontrolu a seřízení podle předepsaných limitů. S analyzátorem prachových částic testo 380 s klidem splníte nové požadavky.

Tabulky

Pro lepší přehlednost jsou některé údaje shrnuty v následující tabulce:

tags: #tiskarna #emise #prachu

Oblíbené příspěvky:

• Vlastivěda a příroda
• Dopady světelného znečištění v Děčíně
• Recyklace odpadu z výroby železa
• Připojení zadního WC k odpadu
• Medvídek koala v přírodě