Emise Vody ve Spalinách a Emisní Normy v České Republice

Snaha o globální ochranu životního prostředí je zaměřena především v oblasti emisí do ovzduší, respektive následně vody a půdy. Důvodem je skutečnost, že emise škodlivin vypouštěné do ovzduší jsou unášeny větrem do okolí a kontaminují tak životní prostředí bez ohledu na regionální hranice a typ prostředí. Proto tak i EU svoji snahu o ochranu životního prostředí primárně zaměřuje na omezení/snížení emisí vypouštěných do ovzduší formou legislativních návrhů/stanovením maximálních limitů.

Problematika budoucích právních předpisů EU o BAT pro LCP vede k nutnosti nového pohledu na komplexní řešení problematiky použitých technologií a s tím spojených výzkumných a vývojových aktivit v zemích s velkým podílem využitím pevných fosilních paliv v průmyslových zdrojích. Příklady těchto zemí jsou v EU např. ČR a Polsko. Tyto nové předpisy stanovují nižší emisní limity SO2, NOx, prachu (TZL), CO a stanoví nové emise pro koncentrace HF, HCl a v neposlední řadě Hg ve spalinách, které by měli platit od roku 2021.

V EU bylo vydáno prováděcí rozhodnutí Komise (EU) 2017/1442, kterým se stanoví závěry o nejlepších dostupných technikách, a které zpřísňují podmínky pro stanovení emisních limitů pro SO2, NOx, TZL a dalších látek. Nově stanovuje limit i pro koncentraci rtuti, specificky nejen pro nová ale i stávající zařízení. Uvedené požadavky budou platit nejpozději od 08/2021 a měli by být zohledněny v podmínkách provozu velkých spalovacích zařízení v ČR v rámci integrovaných povolení.

Navržené limity dle BAT pro Hg byly stanoveny na základě výsledků měření, které byly v té době k dispozici (referenčním rokem pro dotazníkové šetření v rámci technické pracovní skupiny při Evropské Komisi byl rok 2010 a v některých případech byla provozovateli poskytnuta data za rok 2011).

Chování Rtuti během Spalování

V palivu je Hg vázaná na anorganickou část, předně na skupinu minerálu sulfidy, předně na pyrity a markenzity. Následně se veškerá rtuť obsažená v palivu při spalování (teplota varu Hg je 357°C) uvolní a je ve spalinách ve formě plynné, atomární označené Hg0. Dále při ochlazování spalin průchodem kolem teplosměnných ploch dochází v teplotách mezi 650 - 380 °C k částečné oxidaci volné rtuti na oxidovanou formu Hg2+ (oxidací se v tomto případě rozumí obecná ztráta elektronů z poslední valenční sféry, kdy elektroneutrální atom rtuti přechází na kationt).

Čtěte také: Příčiny emisí a katalyzátor

Oxidace Hg je ve velké míře dána vlivem reakce s Cl obsaženým ve spalinách na chlorid rtuťnatý HgCl2. V průběhu dalšího ochlazování, počínaje ohřívákem vzduchu, dochází k částečnému vázání rtuti s pevnými částicemi (sorpce). Oblast mezi 380 - 180°C je charakterizována vznikem tzv. formy rtuti Hgp, tj. sorpcí Hg na povrchu částic popílku. Následně je uvedená forma Hgp zachycena v odlučovači popílku.

V popílku je zastoupená v menší míře i rtuť oxidovaná ve formě vyluhovatelného chloridu rtuťnatého HgCl2 a ve větší míře je rtuť pravděpodobně sorbována na povrchu popílku. Následně z odlučovače popílku vystupují jen formy rtuti atomární, plynné a oxidované. V menší míře ale i rtuť sorbovaná na popílek, v závislosti na účinnosti zachycení popílku v odlučovači popílku.

Velice podobně jako znalosti o koncentraci HgT ve spalinách nebyla zatím podrobně zpracovány data o koncentraci Hg v palivech těžených v České republice. V rámci výzkumných projektů byly nově zpracované rozsáhlé analýzy dostupných paliv a předně paliv, které budou těženy a dostupné i v následujících letech jednak pro energetiku, ale zejména pro teplárenství. Obsah Hg se v černém uhlí pohybuje maximálně do 0,150 mg/kgsuš, ve většině případů se obsah Hg pohybuje pod 0,08 mg/kgsuš.

V rámci provedených výzkumných aktivit v rámci projektů [ 3 ] a [ 4 ] byly zpracovány analýzy reálných spalin vzniklých spálením výše specifikovaných paliv, se zahnutím předpokládaných systémů čištění standardně využívaných ve zdrojích v ČR. Koncentrace HgT v plynné fázi na výstupu z technologií čištění spalin byla měřena kontinuálním analyzátorem Durag-Verewa, model HM 1400 TRX, využívajícím princip tepelného reaktoru s katalyzátorem v suchém stavu, s následnou atomovou absopční spektrometrií studených par CV AAS absorpcí ultrafialového záření.

Provozní Vlivy na Koncentraci Rtuti ve Spalinách

Na základě výše uvedených údajů o koncentraci HgT ve spalinách je nutné stručně informovat o provozních vlivech na koncentraci Hg ve spalinách a předně o vlivu na samotný záchyt Hg:

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

• Složením paliva - výše obsahu Hg, ale předně výše obsahu chlóru, bromu a jodu, které jsou zásadní pro oxidaci Hg a následný záchyt.
• Typem spalovacího zařízení - fluidní kotle z hlediska distribuce Hg mají díky technologii spalování vyšší než práškové ohniště.
• Teplotou spalin na výstupu z kotle - čím vyšší teplota spalin, tím menší, pomalejší je oxidace Hg a nižší poměr oxidované formy Hg, kterou je pak možné dále zachytit v následujícím elektroodlučovači popílku či v mokré metodě odsíření spalin. Na základě výzkumných prací je při teplotě spalin vyšší než 170 °C cca 30 % záchyt Hg v elektroodlučovači a při teplotě spalin pod 150 °C je záchyt Hg v elektroodlučovači popílku až 50 % a více.
• Technologií odprášení spalin - látkové filtry mají vlivem adsorpce na vrstvě filtrační látky vyšší záchyt Hg něž elektrostatické odlučovače.
• pH suspenze - Pro zvýšení záchytu Hg je nutné kyselejší prostředí, pH pod 4. Dle teoretických poznatků jsou sloučeniny síry (4) jsou hlavními hnacími silami v rámci snížení oxidované rtuti rozpuštěné v sádrovcové suspenzi. Podle literatury jsou nejdůležitější parametry, které ovlivňují re-emise rtuti siřičité ionty (SO32-).
• Koncentraci dalších kovů, které zvyšují redukci oxidované formy Hg - např. Fe, Mn, Ni, Sn a Co.

V předkládaném článku jsou shrnuty základní poznatky v rámci problematiky emisí Hg ze spalování fosilních paliv, která se stala vlivem nových emisních limitů platných od 08/2021 velice aktuální. Před schválením emisních limitů se problematika Hg ve spalinách vzniklých po spálení pevných fosilních paliv řešila jen velice okrajově a bylo nutné začít, dá se říci, od základu, a to nejen v rámci metodiky měření plynné formy HgT ve spalinách pomocí analyzátorů pro kontinuální měření emisí, ale i v rámci samotných znalostí o distribuci Hg v technologiích čištění spalin.

Jak jde vidět z výše uvedených dat, Hg je v palivu obsažena v rozmezí od cca 0,1 do 0,6 mg/kgsuš a zejména spalovací zdroje spalující hnědá uhlí v práškových ohništích v kombinaci s elektrostatickým odlučovačem popílku a mokrou metodou odsíření spalin nesplňují budoucí emisní limity platné pro dané zdroje. Při spalování černého uhlí jsou emisní limity nižší, ale dle výše uvedených dat zdroje splňují budoucí emisní limit. Je to dáno zejména složením paliva, tedy nízkým obsahem Hg, ale předně vyšším obsahem Cl, tedy jedním z hlavních prvků ovlivňující oxidaci Hg a tedy i další záchyt.

Legislativa Ochrany Ovzduší v ČR

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. 350/2002 Sb.

Mezi povinnosti právnických a fyzických osob podle zákona č. 86/2002 Sb. patří dodržovat přípustnou úroveň znečišťování. 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).

Zásadní důležitost má pravidlo uvedené v § 4, čl. 6 v zákonu č. 86/2002 Sb., podle kterého každý je povinen při své činnosti předcházet znečišťování ovzduší a omezovat je. Obdobné pravidlo platí podle § 4, čl. 7 pro zdroje znečišťování. Jak již bylo řečeno v části 3, přípustnou úroveň znečišťování ovzduší určují v legislativě emisní limity.

Čtěte také: Úklid s Denkmit a horkou vodou

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. 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. Zjišťování znečišťujících látek a kontrolu účinnosti spalování u malých zdrojů popisuje nařízení vlády č. 352/2002 Sb.

Mezi základní povinnosti provozovatelů ZV, V a S stacionárních, tedy i spalovacích zdrojů, patří (podle § 11 zákona č. 86/2002 Sb.):

• vést provozní evidenci v rozsahu uvedeném v prováděcím předpise (Vyhláška MŽP č. 356/2002 Sb.).
• 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. 86/2002 Sb.):

• 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. Povolení příslušného orgánu ochrany ovzduší, které obsahuje podmínky ochrany ovzduší, se dále vyžaduje u řady dalších aktivit, např. k záměrům na zavedení nových výrob a nových technologií s dopadem na ovzduší u ZV, V a S stacionárních zdrojů, ke spalování nebo spoluspalování odpadu, včetně odpadních olejů, k výrobě zařízení, materiálů a výrobků, které mohou znečišťovat ovzduší, s výjimkou výrobků stanovených k posuzování shody dle zákona č. 22/1997 Sb.

Provozovatelé ZV, V, S a obecně i malých stacionárních zdrojů platí poplatky za znečišťování. Poplatky menší než 500 Kč se nevyměřují. Provozovatel malého zpoplatněného zdroje je povinen zaslat do 15. února po skončení poplatkového období orgánu obce podklady pro stanovení výše poplatku za běžný rok. 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.

Z hlediska omezování emisí je u spalovacích zdrojů nejdůležitější prováděcí právní předpis Nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší. Tento předpis definuje některé základní pojmy, např. co je palivo a co je biomasa. Palivo je tuhý, kapalný nebo plynný hořlavý materiál, určený ke spalování ve zdrojích znečišťování za účelem získání jeho energetického obsahu a splňující podmínky zvláštního právního předpisu (Vyhláška MŽP č. 357/2002 Sb., kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší). Biomasa je definována jako rostlinný materiál, který lze použít jako palivo pro účely využití jeho energetického obsahu, pokud pochází např. ze zemědělství, lesnictví apod.

Jednotlivé části (hlavy) vyhlášky uvádějí emisní limity u příslušných kategorií stacionárních spalovacích zdrojů. Emisní limity pro ZV spalovací zdroje jsou v závislosti na jmenovitém tepelném příkonu stanoveny pro SO2, NOx (NO2), TZL a CO. Emisní limity pro velké a střední spalovací zdroje jsou stanoveny pro SO2, NOx, CO, organické látky (u spalování dřeva a biomasy) a TZL v závislosti na druhu paliva a jmenovitém tepelném výkonu. Emisní limity jako hmotnostní koncentrace znečišťující látky jsou stanoveny pro určité vztažné (referenční) podmínky nosného plynu.

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. Blíže se touto problematikou zabývá nařízení vlády č. 352/2002 Sb. v Hlavě IV - Zjišťování znečišťujících látek a účinnost spalování malých zdrojů. Konkrétní § 10 a § 11 se dále odkazují na Přílohu č. 3.

Podle této přílohy kontrola účinnosti spalování η (%) spočívá v jejím stanovení nepřímou metodou na základě stanovení komínové ztráty ξ (%). Ke stanovení komínové ztráty je sice uveden soubor měřených veličin (obsah O2, obsah CO, teplota spalin a spalovacího vzduchu, statický tlak ve spalinové cestě), není zde však uveden způsob výpočtu obsahu CO2 (%), přebytku vzduchu λ (1) ani vlastní komínové ztráty ξ (%).

Každý malý spalovací zdroj musí dále spalovat palivo tak, aby koncentrace CO ve spalinách nepřekročila maximální hodnotu 1000 ppm při referenčním obsahu O2 3 % u plynných a 6 % u tuhých paliv. V příloze tohoto nařízení vlády uvedené stanovení hodnoty COmax (ppm) na základě součinu naměřené hodnoty CO (ppm) a přebytku vzduchu λ (1) nerespektuje stanovený referenční obsah kyslíku.

kde λR (1) je přebytek vzduchu odpovídající stanovenému referenčnímu obsahu kyslíku ve spalinách. U plynných paliv je referenční obsahu kyslíku 3 % a odpovídající λR = 1,17, u tuhých paliv je referenční obsahu kyslíku 6 % a odpovídající λR = 1,4 - viz vztah (8), kde v kapitole 6 je podle zvyklostí v oboru spalování označen součinitel přebytku vzduchu jako α.

Každý malý zdroj musí spalovat palivo s účinností vyšší nebo rovnou než hodnoty uvedené v následujících tab. Lhůty provádění kontroly spalinových cest a účinnosti spalování jsou uvedeny v následující tab. 10. Lhůty kontrol spalinových cest vycházejí z vyhlášky č. 111/2013 Sb.

Pozn.: Uváděné limitní účinnosti spalování se odkazují na Přílohu D1 ČSN 070240 Teplovodní a nízkotlaké parní kotle - Základní ustanovení (po změně Z8). Tato norma však není závazná, neboť se týká pouze kotlů, které nepatří mezi vyhrazená zařízení. Zásadním problémem však je, že uváděné účinnosti neodpovídají hodnotám minimálních účinností uváděných v nových harmonizovaných normách ČSN EN, např. ČSN EN 303-5 Kotle pro ústřední vytápění - Část 5: Kotle pro ústřední vytápění na pevná paliva, s ruční nebo samočinnou dodávkou, o jmenovitém tepelném výkonu nejvýše 300 kW - Terminologie, požadavky, zkoušení a značení.

Při uvádění kotlů na trh vydává v souladu se zákonem č. 22/1997 Sb. Strojírenský a zkušební ústav Brno certifikát, kterým potvrzuje, že výrobek je v souladu s platnými zákony a předpisy a za ty považuje harmonizované normy ČSN EN z oblasti kotlů.

tags: #voda #ve #spalinach #emise #normy

Oblíbené příspěvky:

• Čištění odpadních vod Mongolsko
• Oživení veřejných prostranství
• Princip spalování odpadu
• Poplatky za odpad pro rodiny s dětmi ve Vyškově
• Autobusová linka 252