Emisní limity z kotlů malých výkonů

Úterý 24. dubna 2012,  Autor: Jirka Klecan, Martin Pelc

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? Značná část domácností spalující tuhá paliva tak činí s ohledem na menší náklady na topnou sezónu, a proto jsou nejrozšířenější levná spalovací zařízení, ve kterých se většinou spalují nevhodná paliva a také domovní odpad.

Tento článek byl zvřejněný dne 16.1.2012 na portálu tzb-info.cz
Celý článek: http://vytapeni.tzb-info.cz/ochrana-ovzdusi/8200-mereni-emisi-znecistujicich-latek-z-kotlu-malych-vykonu

Používané přístroje a postupy měření emisí

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. Zkoušení spalovacích zařízení je prováděno dle postupů uvedených v příslušných normách.

Pro jednotlivá zařízení spalující tuhá paliva jsou platné tyto normy:

• ČSN EN 303-5: Kotle pro ústřední vytápění na pevná paliva, s ruční nebo samočinnou dodávkou, o jmenovitém tepelném výkonu nejvýše 300 kW – terminologie, požadavky a zkoušení
• ČSN EN 12815: Varné spotřebiče pro domácnost na pevná paliva – Požadavky a zkušební metody (sporáky)
• ČSN EN 13240: Spotřebiče na pevná paliva k vytápění obytných prostorů – Požadavky a zkušební metody (krbová kamna)
• ČSN EN 13229: Vestavné spotřebiče k vytápění a krbové vložky na pevná paliva – Požadavky a zkušební metody (krbové vložky)

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). Měření koncentrací škodlivin je prováděno po celou periodu spalovací zkoušky (1 h, 2 h, 6 h … v závislosti na typu spalovacího zařízení a požadavku normy) a výsledná hodnota je stanovena jako průměr z celé zkoušky.

Hodnoty jsou přepočítávány na referenční (srovnávací) koncentraci kyslíku tak, aby bylo možno získané výsledky srovnat s limity (a také proto, aby výrobci nemohli „zlepšovat“ emisní parametry svých kotlů přisáváním vzduchu do spalin za kotlem).

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. 1):

Tab. 1

Dávka paliva	Palivo	Jmenovitý tepelný výkon kW	Mezní hodnoty emisí
			CO			OGC			prach
			mg/m3N při 10 % O2 *
			třída 1	třída 2	třída 3	třída 1	třída 2	třída 3	třída 1	třída 2	třída 3
ruční	biologické	≤ 50	25 000	8 000	5 000	2 000	300	150	200	180	150
		> 50 až 150	12 500	5 000	2 500	1 500	200	100	200	180	150
		> 150 až 300	12 500	2 000	1 200	1 500	200	100	200	180	150
	fosilní	≤ 50	25 000	8 000	5 000	2 000	300	150	180	150	125
		> 50 až 150	12 500	5 000	2 500	1 500	200	100	180	150	125
		> 150 až 300	12 500	2 000	1 200	1 500	200	100	180	150	125
samočinná	biologické	≤ 50	15 000	5 000	3 000	1 750	200	100	200	180	150
		> 50 až 150	12 500	4 500	2 500	1 250	150	80	200	180	150
		> 150 až 300	12 500	2 000	1 200	1 250	150	80	200	180	150
	fosilní	≤ 50	15 000	5 000	3 000	1 750	200	100	180	150	125
		> 50 až 150	12 500	4 500	2 500	1 250	150	80	180	150	125
		> 150 až 300	12 500	2 000	1 200	1 250	150	80	180	150	125

* Vztahuje se k suchým spalinám, 0 °C, 1013 mbar
OGC = TOC… celkový organický uhlík

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 (viz. tab. 2).

Tab. 2

Dávka paliva	Palivo	Jmenovitý tepelný výkon kW	Mezní hodnoty emisí
			CO			OGC			prach b)
			mg/m3N při 10 % O2 a)
			třída 3	třída 4	třída 5	třída 3	třída 4	třída 5	třída 3	třída 4	třída 5
ruční	biogenní	0–50	5 000	1 200	700	150	50	30	150	75	60
		50–150	2 500			100			150
		150–500	1 200			100			150
	fosilní	0–50	5 000			150			125
		50–150	2 500			100			125
		150–500	1 200			100			125
samočinná	biogenní	0–50	3 000	1 000	500	100	30	20	150	60	40
		50–150	2 500			80			150
		150–500	1 200			80			150
	fosilní	0–50	3 000			100			125
		50–150	2 500			80			125
		150–500	1 200			80			125

Je vidět, že dojde k podstatnému zpřísnění emisních limitů, což je velice dobrý krok ke zlepšení současné situace. Pro představu jsou v následujícím grafu  uvedeny reálně naměřené koncentrace emisí CO na různých druzích kotlů při spalování dřeva a hnědého uhlí (vždy jsou uvedeny 3 opakované spalovací zkoušky). Je vidět, že nové požadavky by splnily pouze automatický kotel a pyrolýzní kotel. 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). Hlavní roli hraje zejména spalovací zařízení.

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). U automatických kotlů a u zplyňovacích kotlů je zásah obsluhy omezenější než u klasických prohořívacích a odhořívacích kotlů a proto je pravděpodobnější, že kvalita spalování při běžném provozu může být blízká parametrům dosažených na zkušebně.

Zdroj: http://vytapeni.tzb-info.cz/ochrana-ovzdusi/8200-mereni-emisi-znecistujicich-latek-z-kotlu-malych-vykonu