Satura rādītājs
Priekšlikumi iespējamiem risinājumiem putekļu emisiju samazinājumam no mazām un vidējām sadedzināšanas iekārtām
Latvijā
Xxxxxxx Xxxxxxx, Xxxxxxx Xxxxxxxx, Xxxxxx Xxxxx-
Xxxxxxxx, Xxxxx Xxxxxxxxxx
Pasūtītājs:
Latvijas vides aizsardzības fonda administrācija
Reģ. Nr. 90001672886
Xxxxxxxx xxxx 0 Xxxx, XX-0000
Līgums nr. 1-20/230
Biedrība “Baltijas Vides Forums”
Reģistrācijas Nr. 40008075450
Antonijas 3-8 LV-1010 Rīga, Latvja
Kontakti: Tel.: 00000 000
Fax: 00000 000
Darbs tika īstenots no 2014.gada oktobrim līdz decembrim
Satura rādītājs
Satura rādītājs 2
IEVADS 3
1. IESPĒJAMĀ ATBILSTĪBA ES LIKUMDOŠANĀ PAREDZĒTAJĀM PUTEKĻU EMISIJU ROBEŽVĒRTĪBĀM NO SADEDZINĀŠANAS IEKĀRTĀM (1-50 MW) 4
1.1. Putekļu emisiju koncentrācijas aprēķins 5
1.2. Potenciāli problemātiskās iekārtas robežvērtību sasniegšanai 5
1.3. Iespējamās izmaksas putekļu emisiju robežvērtību sasniegšanai 7
1.4. Ilgtspējīgu pasākumu plānošana putekļu emisiju robežvērtības atbilstības nodrošināšanai 7
2. PAR IEKĀRTU OPERATORU IESNIEGTAJIEM DATIEM 9
2.1. Emisijas plūsmas ietekme uz PM emisijām 9
2.2. Kurināmā patēriņa ietekme uz PM emisijām 10
3. PUTEKĻU EMISIJAS NO SADEDZINĀŠANAS IEKĀRTĀM (1-50 MW) 11
3.1. Ar malku kurināmās iekārtās 11
3.2 Ar granulām kurināmās iekārtās 13
3.3. Ar šķeldu kurināmās iekārtās 14
3.4. Ar koksni kurināmās iekārtās 15
4. TEHNISKIE RISINĀJUMI PUTEKĻU EMISIJU SAMAZINĀŠANAI 17
4.1. Sadedzināšanas iekārtas 17
4.2. Dūmgāzu attīrīšanas iekārtas 18
5. SECINĀJUMI 22
IEVADS
Eiropas Komisijas ir izstrādājusi direktīvas priekšlikumu par ierobežojumiem attiecībā uz dažu piesārņojošo vielu emisiju gaisā no vidējas jaudas sadedzināšana iekārtām (pieejams: xxxx://xx.xxxxxx.xx/xxxxxxxxxxx/xxx/xxxxx_xxx_xxxxxx.xxx). Ar šo direktīvu priekšlikumu plānotas noteikt prasības sēra dioksīdam, slāpekļa oksīdiem un daļiņām emisiju kontrolei no vidējām sadedzināšanas iekārtām. Tādējādi operatoriem nepieciešamības gadījumā būs jāplāno un jāveic sadedzināšanas iekārtu tehniskā pielāgošana šīs direktīvas prasību izpildei noteiktā laikaposmā. Dalībvalstīm arī būs jānodrošina, lai operators un kompetentā iestāde veiktu vajadzīgos pasākumus, ja nav panākta atbilstība šīs direktīvas prasībām.
Vidējas jaudas sadedzināšanas iekārtas izmanto dažādām vajadzībām (tostarp elektroenerģijas ražošanai, mājokļu / dzīvojamo ēku apkurei un dzesēšanai, siltuma/tvaika ražošanai rūpnieciskiem procesiem utt.), un tās ir būtisks sēra dioksīda, slāpekļa oksīdu un daļiņu emisiju avots. Latvijai ir raksturīgas mazas un vidējas jaudas sadedzināšanas iekārtas komunālajā un rūpniecības sektorā; skaits ir aptuveni 600 sadedzināšanas iekārtu aptuveni ar 1800 sadedzināšanas vienībām – katliem, krāsnīm, turbīnām, jaudu robežās 1-50 MW. Aptuveni 40% sadedzināšanas vienību (1-50MW) tiek izmantots cietais vai šķidrais kurināmais - biomasa, ogles, dīzeļdegviela, u.c. Turklāt, pēdējo gadu laikā pastiprināti palielinājusies biomasas, it īpaši šķeldu izmantošana sadedzināšanas iekārtās1.
Līdz šim gaisu piesārņojošu vielu emisijas no vidējas jaudas sadedzināšanas iekārtām principā netika reglamentētas ES līmenī, bet vairākas dalībvalstis piemēroja emisiju robežvērtības, nosakot tās nacionālajā likumdošanā. Salīdzinājumā ar citām ES valstīm, SO2 emisijām noteiktās robežvērtības Latvijā ir vienas no zemākajām (stingrākajām) attiecībā uz biomasu, bet vienas no augstākajām (vājākajām) attiecībā uz cita veida cieto kurināmo. NOx emisiju robežvērtības īpaši neizdalās citu valstu starpā. Putekļu jeb daļiņu (PM) robežvērtības Latvijā, kas noteiktas biomasai un cita veida cietajam kurināmajam salīdzinājumā ar citām valstīm, ir visaugstākās (visvājākās).
2014. gadā Biedrība „Baltijas Vides Forums” (BEF) veica pētījumu „Izvērtējums par mazām un vidējām sadedzināšanas iekārtām putekļu un sēra dioksīda emisiju samazināšanai Latvijā” (LVAFA, projekta reģistrācijas numurs 1-08/407/2014). Darba mērķis bija izvērtēt sadedzināšanas iekārtu (1-50 MW) operatoru iespējas nodrošināt emisijas noteiktajās robežvērtībās no biomasu izmantojošajām sadedzināšanas iekārtām Latvijā, piemērojot emisiju robežvērtību scenārijus un izstrādāt priekšlikumus risinājumiem emisiju samazināšanai. Analīzei tika izmantotas iekārtu operatoru ikgadējās atskaitēs ziņotās emisijas2, tās apkopojot pēc kurināmā veida vairāku gadu ietvaros, balstoties uz apkopotajiem datiem aprēķinātas putekļu emisiju koncentrācijas3, iegūtie rezultāti salīdzināti ar iekārtu operatoru norādītajiem lielumiem, kā arī izvērtēts, vai konkrētajai sadedzināšanas iekārtai tās esošajā izmantošanas režīmā varētu būt problēmas sasniegt iespējami nosakāmās robežvērtības (50 vai 75 mg/m3). Papildu analīze par sadedzināšanas iekārtu raksturlielumiem (piemēram, veids, vecums, kurināmā kvalitāte, dūmgāzu attīrīšanas metode) tika veikta par tām iekārtām4, kuras potenciāli neatbilst jaunajam ES normatīvu projektam par emisiju robežvērtībām. Priekšlikumu izstrāde iespējamiem risinājumiem emisiju samazināšanai no sadedzināšanas iekārtām ir balstīta uz literatūras datiem, kā arī šī pētījuma rezultātiem un atsevišķu sadedzināšanas iekārtu operatoru praktisko pieredzi.
1 BEF veiktais pētījums „Gaisa piesārņojuma samazināšana no sadedzināšanas iekārtām ar ieejas jaudu līdz 50MW” (VARAM 2013/5, no 04.04.2013.).
2 2-Gaiss datu bāze
3 Izmantota MK Noteikumu Nr.1015 (2005) metodika
4 Izmantota piesārņojošo darbību atļaujās norādītā informācija
1. IESPĒJAMĀ ATBILSTĪBA ES LIKUMDOŠANĀ PAREDZĒTAJĀM PUTEKĻU EMISIJU ROBEŽVĒRTĪBĀM NO SADEDZINĀŠANAS IEKĀRTĀM (1-50 MW)
Veidojot sarakstu ar sadedzināšanas iekārtām, no sadedzināšanas iekārtu operatoru sniegtās informācijas 2-Gaiss datu bāzē, tika atlasītas un apkopotas iekārtas un sadedzināšanas vienības (katls, krāsns) ar ieejas jaudu no 1 MW līdz 50 MW. Šajā pētījumā izmantotā datu izlases kopa tika veidota pēc izmantotā kurināmā veida, kā arī pēc operatoru norādītās informācijas par dūmgāzu attīrīšanas iekārtu izmantošanu (Tabula 1.1.).
Tabula 1.1. Iekārtu un sadedzināšanas vienību skaits ar ieejas jaudu no 1 MW līdz 50 MW pēc izmantotā kurināmā veida un dūmgāzu attīrīšanas (pēc operatoru sniegtās informācijas Gaiss-2 datu bāzē).
Kurināmā veids | Jaudu grupa | Sadedzināšanas vienību skaits | ||
Ar dūmgāzu attīrīšanu | Bez dūmgāzu attīrīšanas | Kopā | ||
Malka | 1-5 MW | 17 | 92 | 109 |
Granulas | 1-5 MW | 3 | 13 | 16 |
>5 MW | 0 | 2 | 2 | |
Šķelda | 1-5 MW | 67 | 58 | 125 |
>5 MW | 26 | 12 | 38 | |
Koksne (pārējais) | 1-5 MW | 33 | 75 | 108 |
>5 MW | 14 | 8 | 22 | |
Ogles | 1-5 MW | 7 | 3 | 10 |
>5 MW | 4 | 1 | 5 | |
Šī pētījuma sadedzināšanas iekārtu izlases kopu veido 368 sadedzināšanas vienības jaudu grupā 1-5 MW un 67 sadedzināšanas iekārtas jaudu grupā >5 MW (līdz 50 MW). Tādējādi emisiju atbilstības robežvērtībām nodrošināšanas stratēģiju izvēlē nozīmīga loma būs pasākumiem emisiju samazināšanai no mazākām sadedzināšanas iekārtām.
Ieteiktie pasākumi emisiju samazināšanai mazākām sadedzināšanas iekārtām (1-5 MW) ietver sadedzināšanas procesu optimizāciju, izmantojot labākas kvalitātes kurināmo, un dedzināšanas procesa efektivitātes nodrošināšanu. Dūmgāzu attīrīšanas iekārtas arī tiek izmantotas. Vairāk kā puse sadedzināšanas vienību ir aprīkotas ar dūmgāzu attīrīšanu, dedzinot ogles un šķeldu; aptuveni trešdaļa ar koksni kurināmo sadedzināšanas vienību; un mazliet mazāk par piekto daļu vienību, sadedzinot malku un granulas.
Savukārt lielākās iekārtās (5-50 MW), līdztekus sadedzināšanas procesu optimizācijai, tiek ieteikts izmantot arī dūmgāzu (pārsvarā putekļu emisiju) attīrīšanas iekārtas. Apkopotie dati par sadedzināšanas iekārtām šajā jaudu kategorijā parāda, ka dedzinot šķeldu, koksni un ogles pārsvarā iekārtu tiek izmantota dūmgāzu attīrīšana. Cita situācija ir sadedzinot granulas, kur dūmgāzu attīrīšanas iekārtas nav izmantotas.
1.1. Putekļu emisiju koncentrācijas aprēķins
Lai noteiktu potenciāli problemātiskās iekārtas putekļu emisiju robežvērtību sasniegšanai, tika izvērtēts, vai katrai konkrētajai iekārtai varētu būt problēmas nepārsniegt iespējami nosakāmās robežvērtības (50 vai 75 mg/m3). Ievērojot to, ka sadedzināšanas iekārtu operatori iesniedz datus par putekļu emisiju daudzumu – tonnās gadā, šī novērtējuma vajadzībām tika veikts pārrēķins, balstoties uz pieejamajiem datiem 2-Gaiss atskaitēs. Apkopojot operatoru ikgadējās atskaitēs norādītās emisijas vairāku gadu griezumā (pārsvarā par trīs gadiem (2011-2013), bet vairākos gadījumos garākā laika posmā (2008-2013)), tika secināts, ka putekļu emisiju un izmantotā kurināmā daudzuma attiecība individuālai iekārtai parasti nemainās vairāku gadu laikā. Atskaitēs norādīto putekļu emisiju daudzuma izmaiņas notiek: (i) ja tiek nomainītas sadedzināšanas iekārtas vai nu izvēloties jaunāku modeli, vai nepieciešamās siltuma ražošanas jaudas izmaiņu gadījumos; (ii) ja notiek pāreja uz cita kurināmā veida izmantošanu, piem., ogles aizstātas ar šķeldu vai koksni; (iii) ja vienā iekārtā tiek izmantoti dažādi kurināmās biomasas veidi, piem., malka un šķelda.
Aprēķinu veikšanai šī darba ietvaros tika izvēlēts viena gada periods (2013.gads), lai nodrošinātu rezultātu salīdzināmību. Putekļu emisiju koncentrācijas (mg/m3) aprēķinos izmantoti operatoru norādītie dati 2-Gaiss atskaitēs par kurināmā patēriņu, kā arī emisijas plūsmu un iekārtas darba stundām.
Aprēķinos izmantotas formulas no MK noteikumiem Nr. 1015 „Vides prasības mazo katlu māju apsaimniekošanai” (2004.gada 14.decembris). Pētījumā izmantotās datu izlases kopā tika iekļautas tās sadedzināšanas iekārtas, kurās izmanto tikai viena veida kurināmā materiālu. Emisiju faktors konkrētam kurināmā veidam ņemts no MK noteikumiem Nr. 1015, aprēķinot vidējo vērtību ja ir norādīts intervāls (piem. norādīts emisiju faktors sausai un mitrai koksnei). Piemērojot emisiju faktoru, tiek ņemts vērā, vai konkrētajai iekārtai ir uzstādīta dūmgāzu attīrīšanas iekārta. Izmantojot norādīto kurināmā patēriņu un emisiju daudzumu, vispirms tika attiecīgi pārrēķinātas emisijas sekundē katrai no iekārtām. Emisiju koncentrācija katrai no iekārtām tika aprēķināta, izdalot aprēķinātās emisijas sekundē ar operatora norādīto emisiju plūsmu (metodes kļūda tiek pieņemta 20%).
Tādējādi tika iegūtas savstarpēji salīdzināmas emisiju koncentrācijas, kas ir balstītas uz faktiskajiem operatoru sniegtajiem datiem. Iegūtie rezultāti kalpoja kā pamats izvērtējumam, vai konkrētajai iekārtai būtu problēmas sasniegt stingrākas putekļu emisiju robežvērtības.
1.2. Potenciāli problemātiskās iekārtas robežvērtību sasniegšanai
Izmantojot sadedzināšanas iekārtu operatoru ikgadējās atskaitēs ziņotās emisijas (2-Gaiss datu bāzē), tika aprēķināta putekļu (PM) emisiju koncentrācija dažādiem kurināmā veidiem: malka (307a), granulas (307b), šķelda (307c), koksne (pārējais, 307d) un ogles. Kopā putekļu emisijas tika aprēķinātas no 435 sadedzināšanas iekārtām ar jaudu 1-50 MW. Šī pētījuma izpratnē, par potenciāli problemātiskām iekārtām putekļu emisiju robežvērtību sasniegšanai, tiek uzskatītas tās iekārtas, kur emisiju koncentrācijas aprēķinātās vērtības pārsniedz iespējami nosakāmo robežvērtību 50 mg/m3. Kopā tika noteiktas 138 potenciāli problemātiskās iekārtas.
Potenciāli problemātisko sadedzināšanas iekārtu sadalījums pēc izmantotā kurināmā veida parādīts
1.1. attēlā. No salīdzinātajām iekārtām, skaitliski vairāk iekārtās izmanto malku, koksni un šķeldu, un tādējādi potenciālās problēmas, lai nodrošinātu putekļu emisiju robežvērtības ievērošanu, var skart lielāku operatoru skaitu. Tomēr jāatzīmē, ka ir atšķirīgs procentuālais sadalījums pa potenciāli
problemātiskajām iekārtām: 44% ar granulām, 36% ar malku, 33% ar koksni, 25% ar šķeldu, un 53% ar oglēm kurināmās iekārtās.
1.1.attēls. Potenciāli problemātiskās iekārtas 1-50 MW ar dažādiem kurināmā veidiem putekļu emisiju robežvērtības 50 mg/m3 sasniegšanai
Viens no iespējamiem iemesliem putekļu emisiju robežvērtības nesasniegšanai varētu būt neattīrītu, vai nepietiekami attīrītu dūmgāzu izplūde. 1.2.attēlā parādīts dūmgāzu attīrīšanas īpatsvars potenciāli problemātiskajās iekārtās.
1.2.attēls. Potenciāli problemātiskās sadedzināšanas iekārtas 1-50 MW ar dūmgāzu attīrīšanu un bez dūmgāzu attīrīšanas dažādiem kurināmā veidiem
Ievērojot to, ka problēmas var rasties arī iekārtās, kur tiek izmantota dūmgāzu attīrīšana, visticamāk jāaplūko vairāku pasākumu kopums iespējami nosakāmo emisiju robežvērtību nodrošināšanai.
1.3. Iespējamās izmaksas putekļu emisiju robežvērtību sasniegšanai
Pētījumā mēģinājām aplēst, kādas izmaksas jauno prasību ar iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību (50 vai 75 mg/m3) stāšanās spēkā varētu nozīmēt potenciāli problemātisko iekārtu operatoriem un īpašniekiem. Aprēķinos izmantotas literatūras avotos atrodamās norādes par tehnoloģiju izmaksām, kā arī saņemtā informācija no iekārtu operatoriem par attiecīgajām izmaksām praksē.
Veicot aprēķinus, pieņēmām, ka stingrākie emisiju normatīvi attiektos uz pašreizējo esošo situāciju, un tad aptuveni noteicām nepieciešamo investīciju apjomus attiecībā uz potenciāli problemātiskajām sadedzināšanas iekārtām. Šie aprēķini veikti tikai attiecībā uz investīcijām, kuras būtu jāiegulda, vai nu jaunu dūmgāzu attīrīšanas iekārtu iegādei un izmantošanai, vai arī jau esošo dūmgāzu attīrīšanas sistēmu efektivitātes paaugstināšanai. Tomēr jāievēro, ka praksē katra attīrīšanas iekārtas izvēle un uzstādīšana tiek piemērota specifiski konkrētajai sadedzināšanas iekārtai, un tāpēc izmaksas bez detalizētas plānošanas nosakāmas vien ļoti aptuveni.
• Sadedzināšanas iekārtās, kurās nav uzstādītas iekārtas dūmgāzu attīrīšanai no putekļiem, iespējams, pietiktu ar (multi-) ciklonu uzstādīšanu. Ievērojot, ka ciklonu uzstādīšanu nāktos veikt vairāk nekā 60 iekārtās, kopējās uzstādīšanas izmaksas tiek lēstas vismaz 1.8 MEUR apmērā.
• Sadedzināšanas iekārtās, kurās jau ir uzstādīts (multi-) ciklons, un tā efektivitāte pie atbilstošas ekspluatācijas nav pietiekama nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību sasniegšanai, papildus būtu jāuzstāda arī auduma filtru sistēma. Tomēr ne elektrostatiskie filtri, nedz arī auduma filtri Latvijā netiek ražoti, un to piegāde jāorganizē no ārvalstīm. Ievērojot, ka aptuveni 40 iekārtās būtu nepieciešama attīrīšanas efektivitātes uzlabošana, kopējās izmaksas tiek lēstas vismaz 2 MEUR apmērā.
Jāatzīmē, ka šīs aplēstās izmaksas ir zemākās praktiski ticamās. Ievērojot iekārtu operatoru aptaujas rezultātus un literatūras izpēti – ļoti ticams, ka patiesās izmaksas būs augstākas. Piemēram, praksē iespējami sarežģītāki ekspluatācijas apstākļi, ja izplūdes gāzes ir ar augstu temperatūru. Tāpat jāņem vērā iekārtu uzturēšana un apkope. Praksē var rasties problēmas filtru ekspluatācijā, piemēram, aizsērēšana ar piemaisījumiem no koksnes dedzināšanas, un tādi filtri ir biežāk jātīra un jāmaina. Tādējādi varam pieņemt, ka minimālās izmaksas, ieviešot plānotās putekļu emisiju robežvērtības būtu vismaz 4 MEUR. (Ievērojot aplēses mūsu kaimiņvalstīs, izmaksas ļoti reāli varētu sasniegt pat 8-10 MEUR).
1.4. Ilgtspējīgu pasākumu plānošana putekļu emisiju robežvērtības atbilstības nodrošināšanai
Ilgtspējīgu pasākumu plānošanas un izvēles pamatā tiek likts ekonomiskais pamatojums un izmaksas. Dažādi risinājumi ir pieejami, lai sasniegtu sadedzināšanas iekārtu atbilstību putekļu emisiju robežvērtības nodrošināšanai. Viena no iespējām ir veikt atbilstošus pasākumus esošās sadedzināšanas iekārtas ekspluatācijas ietvaros, piem., nodrošinot optimālu sistēmas darbību, izvēloties kurināmā materiālu. Cita iespēja ir nodrošināt putekļu emisiju vairāku pakāpju attīrīšanu, lai nodrošinātu izplūdes zem noteiktās emisiju robežvērtības koncentrācijas. Ir iespējams arī nomainīt esošo sadedzināšanas iekārtu ar jaunākajām pieejamām tehnoloģijām nodrošinot efektīvu
sadedzināšanas procesu un mazas putekļu emisijas. Plānojot investīcijas, būtiski ir ievērot, ka pāreja uz jaunajiem (stingrāku) putekļu emisiju robežvērtību normatīviem ir plānota ar pārejas posmu. Ļoti iespējams, ka šajā periodā daļa no esošajām sadedzināšanas iekārtām, kurās tika noteiktas problēmas jauno prasību ievērošanai, būs jau nomainītas pret jaunākām iekārtām ar jaunākām tehnoloģijām.
Uzsākot savlaicīgu gatavošanos iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību (50 vai 75 mg/m3) nodrošināšanai, iekārtu operatoriem būs jāizšķiras par piemērotākajiem pasākumiem. Būtisks aspekts veicamo pasākumu izvēlē būs to izmaksas un ekonomiskais izdevīgums, vienlaikus nodrošinot putekļu emisiju robežvērtības sasniegšanu.
Piemērotāko pasākumu izvēlei un nepieciešamo investīciju plānošanai, lietderīgi būtu ievērot dažus plānošanas un esošās situācijas izvērtējuma soļus. Tādējādi iesakām sākt ar atbildēm uz šādiem jautājumiem.
• Vai sadedzināšanas iekārtas operatora iesniegtie dati 2-Gaiss atskaitē, kas tiek izmantoti emisiju koncentrācijas aprēķiniem, ir reāli atbilstoši iekārtas ekspluatācijas ietvaram?
• Cik lielā mērā putekļu emisijas no esošās iekārtas, tās pašreizējās ekspluatācijas ietvaros, pārsniedz iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību?
• Kādi būtu vispiemērotākie risinājumi konkrētajai iekārtai, lai izvēlētos atbilstošu putekļu emisiju attīrīšanas iekārtu?
2. PAR IEKĀRTU OPERATORU IESNIEGTAJIEM DATIEM
Savstarpēji salīdzināmu putekļu (PM) emisiju koncentrācijas aprēķini no sadedzināšanas iekārtām (1- 50 MW) tika balstīti uz operatoru sniegtajiem datiem (2-Gaiss datu bāze). Tomēr iegūtie rezultāti uzskatāmi parāda datu par kurināmā patēriņu, emisijas plūsmu un iekārtas darba stundām ietekmi uz emisiju koncentrācijas aprēķināto lielumu un reālo atbilstību iekārtas ekspluatācijas ietvaram.
2.1. Emisijas plūsmas ietekme uz PM emisijām
Sadedzināšanas procesa kontrole tā efektivitātes maksimizēšanai un piesārņojošo vielu emisiju samazināšanai tiek plānota daudzās iekārtu darbības atļaujās. Piesārņojošo vielu emisiju ietekmējošajos faktoros tiek iekļauti kurināmā veids, sadedzināšanas gaisa plūsma, sadedzināšanas temperatūra, un dūmgāzu plūsmas ātrums un sajaukšanās. Dūmgāzu emisijas plūsma (m3/s) ir viens no parametriem, ko iekārtu operatori iesniedz savās atskaitēs.
Šī pētījuma ietvaros emisiju koncentrācijas (mg/m3) noteikšanai, aprēķinātās PM emisijas sekundē tika izdalītas ar operatora norādīto emisiju plūsmu (m3/s). Pieļaujot, katrā sadedzināšanas iekārtā, procesa specifiskajiem apstākļiem pielāgoto emisiju plūsmas lielumu, tomēr operatoru norādītās emisiju plūsmas tika atrastas ļoti plašā diapazonā. 2.1. attēlā ilustrācijai izmantotas PM emisijas atkarībā no emisijas plūsmas ar malku kurināmajās iekārtās jaudu grupā 1-5 MW. Uzskatāmi redzams, ka ļoti nelielas (tuvu nullei) emisijas plūsmas apstākļos, aprēķinātās PM emisijas ir augstas. Savukārt, pie lielas emisiju plūsmas aprēķinātās PM emisijas ir ļoti mazas (tuvu nullei).
2.1.attēls. Aprēķinātās savstarpēji salīdzināmās putekļu emisijas no emisiju plūsmas ar malku kurināmās iekārtās 1-5 MW
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Rūpīgi pārbaudīt, vai „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” 1.tabulas
„Iekārtu raksturojums” attiecīgajā sadaļā ir norādīts reāli atbilstošais iekārtas ekspluatācijas ietvaram izplūdes gāzu daudzums kubikmetros sekundē (m3/s).
• Norādot nepamatoti zemu izplūdes gāzu daudzumu, aprēķinātās putekļu emisiju koncentrācijas būs paaugstinātas. Tādējādi var tikt pārvērtēta veicamo pasākumu un izplūdes gāzu attīrīšanas metožu izvēle, paaugstinot to izmaksas un samazinot ekonomisko izdevīgumu.
• Norādot nepamatoti augstu izplūdes gāzu daudzumu, aprēķinātās putekļu emisiju koncentrācijas būs pazeminātas. Tādējādi var tikt nenovērtēta veicamo pasākumu un izplūdes gāzu attīrīšanas metožu izvēle un sadedzināšanas procesā var tikt pārsniegta putekļu emisiju robežvērtība. Atklājot neatbilstību emisiju kontroles laikā, iekārtu operatoriem var nākties īsā laika posmā atrast nepieciešamās investīcijas un veikt pasākumus putekļu emisiju samazināšanai, lai nodrošinātu attiecīgo robežvērtību sasniegšanu.
2.2. Kurināmā patēriņa ietekme uz PM emisijām
Patērētais kurināmā daudzums ir viens no parametriem, ko sadedzināšanas iekārtu operatori iesniedz ar 2-Gaiss atskaiti. PM emisiju koncentrācijas (mg/m3) noteikšanai šī pētījuma ietvaros, aprēķinos izmantoti operatora norādītais atbilstīgā veida kurināmā patēriņš (tonnas/gadā) un iekārtas darbības laiks (stundas/gadā). Izmantojot iegūtos aprēķinu rezultātus, kurināmā patēriņa ietekmi uz PM emisijām tomēr viennozīmīgi nevaram novērtēt, jo datu izkliede ir plaša. 2.2. attēlā ilustrācijai izmantotas PM emisijas atkarībā no patērētā kurināmā daudzuma ar šķeldu kurināmajās iekārtās jaudu grupā 1-5 MW5. Vidējais šķeldas patēriņš šajās iekārtās tika atrasts intervālā no ļoti neliela (tuvu nullei) līdz apmēram 2 tonnām stundā. Savukārt aprēķinātās PM emisijas ir izkliedētas no ļoti nelielām (tuvu nullei) līdz vairākiem simtiem mg/m3 izplūdes gāzēs, turklāt rezultātu izkliede ir līdzīga gan izmantojot dūmgāzu attīrīšanu, gan arī bez dūmgāzu attīrīšanas. Iespējams, ka citi faktori, piemēram kurināmās šķeldas kvalitāte varētu ietekmēt PM emisijas.
2.2.attēls. Aprēķinātās savstarpēji salīdzināmās putekļu emisijas no kurināmā patēriņa ar šķeldu kurināmās iekārtās 1-5 MW.
5 Rezultātu salīdzināšanas un izvērtēšanas nolūkā izmantotas iekārtas jaudu grupā 1-5 MW, tomēr arī >5 MW jaudas iekārtās tiek kurināta šķelda, un šādās iekārtās kurināmā patēriņš (tonnas/stundā) ir lielāks.
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Rūpīgi pārbaudīt, vai „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” 1.tabulas
„Iekārtu raksturojums” attiecīgajā sadaļā ir norādīts reāli atbilstošais iekārtas darba laiks (stundas), un 4.tabulas „Kurināmā izlietojums” atbilstīgajā sadaļā kurināmā patēriņš.
• Norādot nepamatoti augstu iekārtas darbības laiku, aprēķinātās putekļu emisiju koncentrācijas būs pazeminātas (t.s., atšķaidīšanas efekts). Tādējādi var tikt nenovērtēta veicamo pasākumu un izplūdes gāzu attīrīšanas metožu izvēle un sadedzināšanas procesā var tikt pārsniegta putekļu emisiju robežvērtība. Atklājot neatbilstību emisiju kontroles laikā, iekārtu operatoriem var nākties īsā laika posmā atrast nepieciešamās investīcijas un veikt pasākumus putekļu emisiju samazināšanai, lai nodrošinātu attiecīgo robežvērtību sasniegšanu.
• Reālos sadedzināšanas iekārtas darbības apstākļos, putekļu emisiju daudzumu ietekmēs gan tās ekspluatācijas ietvars, gan arī kurināmā veids un kvalitāte. Tādējādi iesakāms izvērtēt putekļu emisijas lielumu (koncentrāciju) izplūdes gāzēs, lai izvēlētos atbilstošākos un ekonomiski pamatotākos pasākumus iespējamiem uzlabojumiem.
3. PUTEKĻU EMISIJAS NO SADEDZINĀŠANAS IEKĀRTĀM (1-50 MW)
Šajā pētījumā veiktie putekļu (PM) emisiju koncentrācijas aprēķini no sadedzināšanas iekārtām (1-50 MW) var tikt izmantoti, lai salīdzinātu un izvērtētu, cik lielā mērā putekļu emisijas no esošās iekārtas tās pašreizējās ekspluatācijas ietvaros atbilst iespējami nosakāmām putekļu emisiju robežvērtībām (50 vai 75 mg/m3). Aplūkota dažāda veida biomasas kurināmā – malka, granulas, šķelda un koksne (pārējais) izmatošana.
3.1. Ar malku kurināmās iekārtās
Malka ir viens no tradicionāli lietotajiem kurināmā veidiem Latvijas mājsaimniecību apsildīšanai, tomēr malkas apkures krāsnis plašāk tiek izmantotas nelielās siltumapgādes sistēmās. Arī šī pētījuma ietvaros atrastas 109 ar malku kurināmās sadedzināšanas iekārtas jaudu grupā 1-5 MW, bet lielākās iekārtās >5 MW tiek izmantoti citi biomasas kurināmā veidi. Saistībā ar gaisa piesārņojumu, dūmgāzu attīrīšana tiek izmantota tikai 16% no šīm iekārtām.
Šī pētījuma ietvaros aprēķinātās PM emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar malku (3.1.attēls) atrodamas ļoti plašā intervālā: no dažiem, līdz pat apmēram 500 mg/m3. Turklāt jāatzīmē, ka iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību pārsniegumi atrodami gan iekārtām bez dūmgāzu attīrīšanas, gan arī ar dūmgāzu attīrīšanu.
3.1.attēls. Putekļu emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar malku (2-Gaiss atskaites dati par 2013.g)
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, ar malku kurināmo sadedzināšanas iekārtu operatoriem pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Netipiski augstu un praktiski „nulles-„ aprēķināto PM emisiju gadījumā, ieteicams rūpīgi pārbaudīt, vai „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” attiecīgajās sadaļās ir norādīts reāli atbilstošais iekārtas ekspluatācijas ietvars, darba laiks (stundas) un kurināmā patēriņš (kā aprakstīts 2.nodaļā), un nepieciešamības gadījumā veikt atbilstīgu datu precizēšanu un putekļu emisiju aprēķinu, lai izvēlētos veicamos pasākumus.
• Sadedzināšanas iekārtās bez dūmgāzu attīrīšanas, aprēķināto PM emisiju līdz 250 mg/m3 gadījumā, ieteicams apsvērt iespēju uzstādīt un darbināt attīrīšanas iekārtas, piemēram, multiciklonu sistēmas, lai samazinātu emisijas līdz noteiktajām robežvērtībām.
• Sadedzināšanas iekārtās ar jau esošām dūmgāzu attīrīšanas iekārtām (multiciklonu sistēmas), PM emisiju robežvērtību pārsniegumu gadījumā, ieteicams pārbaudīt attīrīšanas iekārtu darbības atbilstību projektētajai efektivitātei un tās samazinājuma gadījumā nodrošināt atbilstīgu tehnisko apkopi efektivitātes atjaunošanai. Ja PM emisiju robežvērtības nav sasniegtas efektīvi darbojošos dūmgāzu attīrīšanas iekārtu gadījumā, iespējams, esošo multiciklonu tehnoloģijas iespējas ir nepietiekamas smalko putekļu (PM2.5) daļiņu attīrīšanai dūmgāzēs. Ne pārāk lielās sadedzināšanas iekārtās tiek ieteikta efektīvāka sistēma - mehāniskā un auduma filtra kombinācija lūdzu skatīt 4.nodaļu.
• Neraugoties uz dūmgāzu attīrīšanas iekārtu izmantošanu, piesārņojošo vielu emisiju samazināšanai ieteicama laba sadedzināšanas procesa kontrole tā efektivitātes maksimizēšanai un pēc iespējas kvalitatīvāka kurināmā veida izmantošana. Šī pētījuma ietvaros atradām, ka daudzas pašvaldības jau nosaka kvalitātes prasības kurināmā - malkas iepirkumos. Kvalitatīva kurināmā materiāla iepirkšana, atbilstīga uzglabāšana un efektīva sadedzināšana var izrādīties svarīgi parametri veicamo pasākumu izmaksu un ekonomiskā izdevīguma aprēķinos.
3.2 Ar granulām kurināmās iekārtās
Granulu izmantošana sadedzināšanas iekārtās ir attīstījusies pēdējās dekādes laikā. Granulu priekšrocības, salīdzinājumā ar citiem koksnes biomasas veidiem, ir to lielāks blīvums, zems mitruma saturs un augstāka siltumspēja, kā arī ražošanā standartizēts produkts, kas nodrošina labas kurināmā padeves automatizācijas iespējas. Mājsaimniecību vajadzībām ir pieejami nelielām jaudām konstruēti granulu degļi, tomēr ir pieejami arī granulu katli lielākām jaudām izmantošanai siltumapgādes sistēmās. Šī pētījuma ietvaros tika atrasts salīdzinoši mazs iekārtu skaits: 16 ar granulām kurināmās sadedzināšanas iekārtas jaudu grupā 1-5 MW, un tikai 2 lielākas iekārtas >5 MW. Saistībā ar gaisa piesārņojumu, dūmgāzu attīrīšana tiek izmantota tikai 16% no šīm iekārtām.
Šī pētījuma ietvaros aprēķinātās PM emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar granulām (3.2.attēls) atrodamas plašā intervālā: no dažiem, līdz pat tuvu 400 mg/m3.
3.2.attēls. Putekļu emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar granulām (2-Gaiss atskaites dati par 2013.g).
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, ar granulām kurināmo sadedzināšanas iekārtu operatoriem pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Netipiski augstu un praktiski „nulles-„ aprēķināto PM emisiju gadījumā, ieteicams rūpīgi pārbaudīt, vai „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” attiecīgajās sadaļās ir norādīts reāli atbilstošais iekārtas ekspluatācijas ietvars, darba laiks (stundas) un kurināmā patēriņš (kā aprakstīts 2.nodaļā), un nepieciešamības gadījumā veikt atbilstīgu datu precizēšanu un putekļu emisiju aprēķinu, lai izvēlētos veicamos pasākumus.
• Sadedzināšanas iekārtās bez dūmgāzu attīrīšanas, aprēķināto PM emisiju līdz 250 mg/m3 gadījumā, ieteicams apsvērt iespēju uzstādīt un darbināt attīrīšanas iekārtas, piemēram, multiciklonu sistēmas.
• Piesārņojošo vielu emisiju samazināšanai ieteicama laba sadedzināšanas procesa kontrole tā efektivitātes maksimizēšanai un pēc iespējas kvalitatīvāka kurināmā veida izmantošana.
Augstākās kvalitātes koksnes granulas būs kvalitatīvs kurināmā materiāls, bet, iepērkot un izmantojot zemākas granulu kvalitātes klases produktus, dūmgāzu emisijas var iespējami pārsniegt PM piesārņojuma robežvērtību lielumus un atbilstības nodrošināšanai papildu jāuzstāda un jāizmanto dūmgāzu attīrīšanas iekārtas. Kvalitatīva kurināmā materiāla iepirkšana, atbilstīga uzglabāšana un efektīva sadedzināšana var izrādīties svarīgi parametri veicamo pasākumu izmaksu un ekonomiskā izdevīguma aprēķinos.
3.3. Ar šķeldu kurināmās iekārtās
Koksnes šķelda ir piemērots kurināmā veids lielākiem patērētājiem. Sadedzināšanas iekārtās ar šķeldu ir labas automatizācijas iespējas, kā arī labas iespējas kurināmā un gaisa padeves kontrolei kurtuvē. Tāpēc šķeldas izmantošana ir plaši izplatīta siltuma enerģijas ražošanai Latvijā. Šī pētījuma ietvaros atrastas 125 ar šķeldu kurināmās sadedzināšanas iekārtas jaudu grupā 1-5 MW, un 38 lielākas iekārtās >5 MW. Saistībā ar gaisa piesārņojumu, dūmgāzu attīrīšana tiek izmantota lielākajā daļā, 57% sadedzināšanas iekārtu.
Šī pētījuma ietvaros aprēķinātās PM emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar šķeldu (3.3.attēls) atrodamas ļoti plašā intervālā: no dažiem, līdz pat apmēram 500 mg/m3. Turklāt jāatzīmē, ka iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību pārsniegumi atrodami gan iekārtām bez dūmgāzu attīrīšanas, gan arī ar dūmgāzu attīrīšanu.
.
3.3. attēls. Putekļu emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar šķeldu (2-Gaiss atskaites dati par 2013.g).
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, ar šķeldu kurināmo sadedzināšanas iekārtu operatoriem, pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Netipiski augstu un praktiski „nulles-„ aprēķināto PM emisiju gadījumā, ieteicams rūpīgi pārbaudīt, vai „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” attiecīgajās sadaļās ir norādīts reāli atbilstošais iekārtas ekspluatācijas ietvars, darba laiks (stundas) un kurināmā
patēriņš (kā aprakstīts 2.nodaļā), un nepieciešamības gadījumā veikt atbilstīgu datu precizēšanu un putekļu emisiju aprēķinu, lai izvēlētos veicamos pasākumus.
• Sadedzināšanas iekārtās bez dūmgāzu attīrīšanas, aprēķināto PM emisiju līdz 250 mg/m3 gadījumā, ieteicams apsvērt iespēju uzstādīt un darbināt attīrīšanas iekārtas, piemēram, multiciklonu sistēmas. Turklāt, sadedzināšanas iekārtas nomaiņas gadījumā ir iespējas izvēlēties atbilstoši modernākās tehnoloģijas, kas ļautu gan augstu sadedzināšanas efektivitāti, gan arī atbilstošu dūmgāzu attīrīšanas pakāpi.
• Sadedzināšanas iekārtās ar jau esošām dūmgāzu attīrīšanas iekārtām (multiciklonu sistēmas), PM emisiju robežvērtību pārsniegumu gadījumā, ieteicams pārbaudīt attīrīšanas iekārtu darbības atbilstību projektētajai efektivitātei un tās samazinājuma gadījumā nodrošināt atbilstīgu tehnisko apkopi efektivitātes atjaunošanai. Ja PM emisiju robežvērtības nav sasniegtas efektīvi darbojošos dūmgāzu attīrīšanas iekārtu gadījumā, iespējams, esošo multiciklonu tehnoloģijas iespējas ir nepietiekamas smalko putekļu (PM2.5) daļiņu attīrīšanai dūmgāzēs, un tādā gadījumā varētu apsvērt efektīvākas sistēmas (piemēram, kondensators, mehāniskā un auduma filtra kombinācija) uzstādīšanu un izmantošanu.
• Neraugoties uz dūmgāzu attīrīšanas iekārtu izmantošanu, piesārņojošo vielu emisiju samazināšanai ieteicama laba sadedzināšanas procesa kontrole tā efektivitātes maksimizēšanai un pēc iespējas kvalitatīvāka kurināmā veida izmantošana. Labi darbojošās kurināmās šķeldas ražošanas, uzglabāšanas un piegādes loģistikas shēmas nodrošinājums ir ļoti svarīgs, un tāpēc ir ieteicams izmantot ilgtermiņa vienošanos ar šķeldas piegādātājiem par šķeldu kvalitātes standartiem un specifikāciju prasībām6 atbilstošu kvalitatīva kurināmā piegādi nepieciešamajos apjomos. Šī pētījuma ietvaros atradām, ka daudzas pašvaldības jau nosaka kvalitātes prasības kurināmā - šķeldas iepirkumos. Kvalitatīva kurināmā materiāla iepirkšana, atbilstīga uzglabāšana un efektīva sadedzināšana var izrādīties svarīgi parametri veicamo pasākumu izmaksu un ekonomiskā izdevīguma aprēķinos.
3.4. Ar koksni kurināmās iekārtās
Koksne (pārējais 307d) ir piemērots kurināmā veids lielākiem patērētājiem, kuriem pieejami attiecīgie kurināmās koksnes veidi. Tāpēc šis kurināmais tiek plaši izmantots ar koksnes pārstrādes rūpniecību saistīto uzņēmumu katlu mājās siltuma enerģijas ražošanai, bet mazāk pašvaldību centralizētās siltumapgādes enerģijas ražošanai Latvijā. Šī pētījuma ietvaros atrastas 108 ar koksni kurināmās sadedzināšanas iekārtas jaudu grupā 1-5 MW, un 22 lielākas iekārtās >5 MW. Saistībā ar gaisa piesārņojumu, dūmgāzu attīrīšana tiek izmantota 36% sadedzināšanas iekārtu.
Šī pētījuma ietvaros aprēķinātās PM emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar koksni (pārējais 307d) atrodamas salīdzinoši plašā intervālā: no dažiem, līdz pat apmēram 400 mg/m3. Iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību pārsniegumi atrodami gan iekārtām bez dūmgāzu attīrīšanas, gan arī ar dūmgāzu attīrīšanu, turklāt mazāki pārsniegumi atrasti salīdzinoši lielākām iekārtām (3.4.attēls).
6 Pārskats par šķeldu kvalitātes standartiem un šķeldu kvalitātes novērtēšanas un datu ievākšanas metodika (2012) SIA „Meža un koksnes produktu pētniecības un attīstības institūts”, Līguma Nr. 2012/26-IP, 23.07.2012
3.4. attēls. Putekļu emisijas no sadedzināšanas iekārtām ar koksni (pārējais 307d) (2-Gaiss atskaites dati par 2013.g).
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, ar koksni kurināmo sadedzināšanas iekārtu operatoriem, pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Netipiski augstu un praktiski „nulles-„ aprēķināto PM emisiju gadījumā, ieteicams rūpīgi pārbaudīt, vai „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” attiecīgajās sadaļās ir norādīts reāli atbilstošais iekārtas ekspluatācijas ietvars, darba laiks (stundas) un kurināmā patēriņš (kā aprakstīts 2.nodaļā), un nepieciešamības gadījumā veikt atbilstīgu datu precizēšanu un putekļu emisiju aprēķinu, lai izvēlētos veicamos pasākumus.
• Sadedzināšanas iekārtās bez dūmgāzu attīrīšanas, aprēķināto PM emisiju līdz 250 mg/m3 gadījumā, ieteicams apsvērt iespēju uzstādīt un darbināt attīrīšanas iekārtas. Šajā pētījumā veiktie aprēķini parāda, ka putekļu emisiju potenciāli nosakāmo robežvērtību pārsniegumi ir no sadedzināšanas iekārtām jaudas 1-5 MW robežās, un šo iekārtu operatoriem ieteicams apsvērt multiciklonu attīrīšanas tehnoloģiju, vai arī mūsdienīgāku iespēju – mehāniskās attīrīšanas un auduma filtra kombinācijas izmantošanu. Cita iespēja būtu izvēlēties modernākās tehnoloģijas sadedzināšanas iekārtu, kas ļautu gan augstu sadedzināšanas efektivitāti, gan arī atbilstošu dūmgāzu attīrīšanas pakāpi.
• Sadedzināšanas iekārtās ar jau esošām dūmgāzu attīrīšanas iekārtām (multiciklonu sistēmas), PM emisiju robežvērtību pārsniegumu gadījumā, ieteicams pārbaudīt attīrīšanas iekārtu darbības atbilstību projektētajai efektivitātei un tās samazinājuma gadījumā nodrošināt atbilstīgu tehnisko apkopi efektivitātes atjaunošanai. Šī pētījuma ietvaros veiktie aprēķini parāda, ka putekļu emisiju potenciāli nosakāmo robežvērtību pārsniegumi ir no sadedzināšanas iekārtām ar jaudu līdz 10 MW un tās atrodas ar kokapstrādes rūpniecību saistītās ražotnēs. Tādējādi sadedzināšanai tiek utilizēti ražošanas procesu atlikumi, kuri var būt kā putošs materiāls. Iespējams, ka neraugoties uz izmantotajām attīrīšanas iekārtām, multiciklonu sistēmu efektivitāte nav pietiekama putekļu daļiņu attīrīšanai dūmgāzēs, un tādā gadījumā vajadzētu apsvērt efektīvākas, iespējams, daudzpakāpju attīrīšanas sistēmas izmantošanu nosakāmo robežvērtību sasniegšanai.
4. TEHNISKIE RISINĀJUMI PUTEKĻU EMISIJU SAMAZINĀŠANAI
Iespējamie tehniskie risinājumi putekļu emisiju samazināšanai saistīti ar pašu sadedzināšanas iekārtu (galvenokārt izmantotā katla veidu) un dūmgāzu attīrīšanas iekārtu. Šī pētījuma ietvaros, iespēju robežās tika apkopota padziļinātāka informācija par tām sadedzināšanas iekārtām, kurām potenciāli varētu būt problēmas sasniegt nosakāmos jaunos putekļu emisiju normatīvus (skat.1.nodaļu), lai novērtētu, kādi risinājumi varētu tikt pielietoti šajās iekārtās, kādas varētu būt to izmaksas un vai vispār šī problēma būtu aktuāla, ņemot vērā konkrēto iekārtu vecumu un plānotā pārejas perioda uz jaunajām normām ilgumu.
Katlu vecums no pieejamajiem datiem (piesārņojošo darbību atļaujas un atskaites 2-Gaiss) diemžēl nosakāms tikai aptuveni pusei iekārtu, jo katla ražošanas vai uzstādīšanas gada norādīšana nav obligāta. No tām iekārtām, kurām vecumu bija iespējams noskaidrot, vairums šķeldas katlu ir ražoti un uzstādīti pēdējos 15 gados, līdzīga situācija vērojama arī attiecībā uz koksnes sadedzināšanas iekārtām. Līdz ar to var secināt, ka, lai arī iekārtu vecums nav ļoti liels, laikā, kad pārejas posms attiecībā uz prasībām esošajām iekārtām būs beidzies, daļa no tām jau būs nomainītas uz jaunākām.
Attīrīšanas iekārtas ir uzstādītas tikai daļai no potenciāli problemātiskajām iekārtām (skat. 1.2.attēlu). Gandrīz visos gadījumos tās ir visvienkāršākās putekļu attīrīšanas iekārtas – cikloni vai multicikloni, kas, atkarībā no specifikācijas, nodrošina vidēji 60 – 85% dūmgāzu attīrīšanu. Jāatzīmē, ka bieži operatori norāda, ka faktiskā iekārtu efektivitāte ir ievērojami zemāka par projektēto. Tāpat jāņem vērā, ka šāda efektivitāte var būt nepietiekama jauno normu sasniegšanai, ja sadedzināšanas izplūdes gāzēs ir augsta putekļu koncentrācija, kā tas parādās ievērojamai daļai no potenciāli problemātiskajām iekārtām.
Tālākajās sadaļās sniegts īss pārskats par tehnoloģisko risinājumu iespējām, kas varētu palīdzēt operatoriem izvēlēties vispiemērotāko risinājumu konkrētajai iekārtai tās efektīvas darbības un zemu putekļu emisiju nodrošināšanai praktiskajā darbībā.
4.1. Sadedzināšanas iekārtas
Sadedzināšanas iekārtas ar jaudu virs 1 MW parasti tiek izmantotas centralizētajā siltumapgādē kā arī rūpnieciskos objektos. Modernākās no šīm iekārtām aprīkotas gan ar automātisko kurināmā padevi, gan degšanas režīma kontroles mehānismiem, vecākajās iekārtās iespējama manuāla kurināmā padeve. Biomasas sadedzināšanas iekārtas var iedalīt sekojošās galvenajās kategorijās:
• Ārdu kurtuves
o Nekustīgo ārdu
o Kustīgo ārdu
o Ķēdes ārdu
• Verdošā slāņa kurtuves
• Pulverizētās sadedzināšanas kurtuves
Ārdu kurtuvēs gaisa plūsma tiek virzīta caur fiksēto kurināmā slāni, kurā notiek gazifikācijas un degšanas process. Degšanas process turpinās arī pēc sekundārā gaisa pievadīšanas kurtuves degšanas zonā atsevišķi no kurināmā slāņa. Iekārtas efektivitāte ir atkarīga no kurtuves veida un svārstās no 70 – 85%.
Verdošā slāņa kurtuves parasti izmanto lielas jaudas centralizētās siltumapgādes iekārtās. Katla pamatā ir irdens, inerts materiāls, uz kura no augšas tiek pievadīts kurināmais. No apakšas tiek padots gaiss un veidojas kas līdzīgs verdošam slānim. Šāda tipa iekārtās ir ļoti stabils degšanas process, kā arī iespējams salīdzinoši viegli kontrolēt sadedzināšanas temperatūru, līdz ar to, tās ir piemērotas dažāda veida kurināmajam. NOx izmešu līmenis sadedzināšanas temperatūras pielāgošanas iespēju dēļ šādām iekārtām parasti ir salīdzinoši zems. Putekļu emisijas var būt augstākas, jo lielā gaisa spiediena dēļ daļa pamatnes materiāla var tikt izsviesta no kurtuves, taču gandrīz visas jaunās iekārtas ir aprīkotas ar ciklona veida daļiņu uztvērēju, kas šos putekļus atdod atpakaļ kurtuvē.
Pulverizētās sadedzināšanas kurtuvēs kurināmais ar daļiņu izmēru zem 2 mm kopā ar gaisa plūsmu tiek ievadīts kurtuvē, kur notiek sadegšanas process. Šāda tehnoloģija ļauj panākt augstu efektivitāti un labu sadegšanas procesu kontroli, taču ierobežotā daļiņu izmēra dēļ reti tiek pielietota biomasas gadījumā7.
4.2. Dūmgāzu attīrīšanas iekārtas
Ja apskata pieejamos risinājumus dūmgāzu attīrīšanai no putekļiem, populārākie ir trīs:
• cikloni un multicikloni:
• elektrostatiskie filtri (ESP)
• auduma jeb maisu filtri (fabric filter/baghouse)
Dažādiem dūmgāzu attīrīšanas risinājumiem ir atšķirīga efektivitāte un arī pielietojuma veids.
Dažādu attīrīšanas iekārtu vidējie efektivitātes rādītāji8
Attīrīšanas iekārta | Efektivitāte PM10 | Efektivitāte PM2.5 |
Cikons | 50% | 5% |
Multiciklons | 75% | 10% |
Auduma (maisu) filtrs | 99% | 99% |
Elektrostatiskais filtrs | 95% | 90% |
Cikloni un multicikloni
Cikloni ir visplašāk izplatītais risinājums, vissenāk zināmais un arī viens no lētākajiem paņēmieniem. Kā jau minēts iepriekšējās sadaļās, faktiski visās potenciāli problemātiskajās sadedzināšanas iekārtās Latvijā, kur tiek izmantota kāda putekļu attīrīšanas sistēma, ir uzstādīts tieši ciklons vai multiciklons. Ciklonos ar centrifūgas spēku palīdzību cietās daļiņas tiek atdalītas no dūmgāzu plūsmas. Multiciklonu, kādi ir uzstādīti teju visās problemātiskajās iekārtās, efektivitāte ir augstāka nekā cikloniem, taču jāņem vērā, ka tā samazinās, samazinoties attīrāmo daļiņu izmēriem. Tātad šādas iekārtas būs samērā efektīvas attīrot PM10, bet ievērojami mazāk efektīvas dūmgāzu attīrīšanā no smalkajām daļiņām – PM2.5. Arī ciklonu uzstādīšanas un apkalpošanas izmaksas ir starp zemākajām no PM attīrīšanas iekārtu klāsta. Tajā pašā laikā, šī tehnoloģija arvien pieaugošo attīrīšanas prasību gaismā jau ir vērtējama kā aizejoša nepietiekamās efektivitātes dēļ.
Ciklonu un multiciklonu priekšrocības:
✓ Salīdzinoši lēta uzstādīšana un apkalpošana
✓ Vienkāršs un pārbaudīts putekļu atdalīšanas princips
7 Biomasas izmantošanas izmaksu – ieguvumu analīze. Apstiprinātā versija 1.0. ekoncepti, 2013
8 Biomass Energy Resource Center (BERC), 2011
Ciklonu un multiciklonu trūkumi:
- Nesniedz pietiekami augstu attīrīšanas efektivitāti, ja dūmgāzēs putekļi ir augstā koncentrācijā
- Attīrīšanas efektivitāte samazinās, samazinoties putekļu daļiņu izmēriem
Elektrostatiskie filtri
Elektrostatiskie filtri atdala cietās daļiņas no dūmgāzu plūsmas piešķirot tām pozitīvo lādiņu – lādētās daļiņas nosēžas uz negatīvi lādētām savākšanas plāksnēm. Elektrostatiskajiem filtriem piemīt ļoti augsta efektivitāte – 95 – 98% attiecībā uz PM10 un gandrīz tikpat daudz attiecībā uz PM2,5, tos var ekspluatēt pie augstām dūmgāzu emisiju temperatūrām bez aizdegšanās riska. Tomēr šādu iekārtu uzstādīšanas un ekspluatācijas izmaksas ir visai augstas (300 – 500 tūkst. EUR uzstādīšanas un ~20 tūkst. EUR gadā ekspluatācijas izmaksas) un parasti tiek uzstādītas lielāka izmēra sadedzināšanas iekārtās (>10 MW), kā tas arī ir Latvijas gadījumā.
Elektrostatiskais filtrs9
Elektrostatisko filtru priekšrocības:
✓ Augsta efektivitāte
✓ Lietojami pie augstām dūmgāzu temperatūrām
Elektrostatisko filtru trūkumi:
- Salīdzinoši dārgi
Auduma jeb maisu filtri
Auduma jeb maisu filtri ir trešais plaši izmantotais paņēmiens. Šis paņēmiens, atkarībā no izmantotā auduma materiāla un dizaina, var būt ļoti efektīvs, sasniedzot 99% PM attīrīšanas iespējas. Vairāki filtru ražotāji norāda, ka garantē cieto daļiņu attīrīšanu līdz koncentrācijai 5 µg/m3, t.i., faktiski zem
9 US EPA, 2011
pašreiz izmantoto kontroles metožu noteikšanas robežas. Arī uzstādīšanas un ekspluatācijas izmaksas šāda veida iekārtām ir par vienu kārtu zemākas nekā elektrostatiskajiem filtriem – atkarībā no specifikācijas, cena var svārstīties ap dažiem desmitiem tūkstošiem EUR. Šie filtri vienlīdz labi uztver arī mazāka izmēra daļiņas, tomēr arī tiem piemīt atsevišķi trūkumi – paaugstināts uguns nedrošības risks pie augstām dūmgāzu temperatūrām (parasti filtri strādā pie temperatūrām, kas svārstās no 160 - 220ºC), kā arī efektivitātes samazināšanās, ja filtrējamās dūmgāzes satur ļoti augstu koncentrāciju ar lielāka izmēra daļiņām.
Auduma filtru attīrīšanas sistēma10
Auduma jeb maisu filtru priekšrocības:
✓ Ļoti augsta attīrīšanas efektivitāte
✓ Vienlīdz efektīvs PM10 un PM2.5 attīrīšanai
✓ Samērā laba izmaksu efektivitāte
Auduma jeb maisu filtru trūkumi:
- Var rasties bojājumi pie ļoti augstām dūmgāzu temperatūrām
- Efektivitāte var samazināties, filtriem aizsērējot ar lielāka izmēra daļiņām
10 US EPA, 2011
Gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, ar dažādu veidu biomasas kurināmo sadedzināšanas iekārtu operatoriem, pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas, iesakām izvērtēt šādus aspektus:
• Ņemot vērā iekārtu specifiku, pēdējos gados Latvijā uzstādītās pašvaldību centralizētās siltumapgādes sadedzināšanas iekārtas pārsvarā ir verdošā slāņa vai ārdu kurtuves.
• Kā visefektīvākā dūmgāzu attīrīšanas sistēma, it īpaši ne pārāk lielās sadedzināšanas iekārtās, parasti tiek ieteikta mehāniskā un auduma filtra kombinācija – ciklons uztver vairumu lielāka izmēra daļiņu, kā arī sākotnēji uzņem sakarsētākās putekļu daļiņas, bet pēc tam novietotais auduma jeb maisu filtrs attīra dūmgāzes ar ļoti augstu efektivitāti. Tomēr vadoties pēc operatoru datiem, līdz šim Latvijā tādas prakses piemēru ir maz, lai arī auduma filtru uzstādīšana un apkope ir samērā lēta, it īpaši salīdzinot ar elektrostatiskajiem filtriem.
5. SECINĀJUMI
1. Izmantojot 2-Gaiss datu bāzē pieejamo informāciju, sadedzināšanas iekārtās tiek dedzināta malka, granulas, šķelda, koksne (pārējais) un ogles, pārsvarā ir mazākas iekārtas: 368 sadedzināšanas vienības (1-5 MW) un 67 sadedzināšanas iekārtas (>5-50 MW). No salīdzinātajām iekārtām, skaitliski vairāk iekārtās izmanto malku, koksni un šķeldu. Tādējādi galvenā stratēģiju izvēle putekļu emisiju samazināšanai attiecas uz mazākām sadedzināšanas iekārtām.
2. Izmantojot putekļu emisiju koncentrācijas aprēķinu no operatoru ikgadējās atskaitēs iesniegtajiem datiem, 32% sadedzināšanas iekārtu noteiktas par potenciāli problemātiskajām, jo to emisiju koncentrāciju aprēķinātās vērtības pārsniedz iespējami nosakāmo robežvērtību 50 mg/m3. No salīdzinātajām iekārtām, skaitliski vairāk iekārtās izmanto malku, koksni un šķeldu.
3. Galvenā stratēģiju izvēle putekļu emisiju samazināšanai attiecas uz mazākām sadedzināšanas iekārtām un ilgtspējīgu pasākumu plānošanas, un izvēles pamatā jāliek ekonomiskais pamatojums un izmaksas. Piemērotāko pasākumu izvēlei un investīciju plānošanai, svarīgs ir esošās situācijas izvērtējums, nosakot cik lielā mērā putekļu emisijas no esošās iekārtas pārsniedz iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtības.
4. Šajā pētījumā iegūtie savstarpēji salīdzināmie putekļu emisiju aprēķini uzskatāmi parādīja datu par kurināmā patēriņu, emisijas plūsmu un iekārtas darba stundām ietekmi uz emisiju koncentrācijas aprēķināto lielumu. Tādējādi gatavojoties iespējami nosakāmo putekļu emisiju robežvērtību nodrošināšanai, pirms citu turpmāko pasākumu plānošanas ieteicams pārliecināties par „Veidlapas Nr.2-Gaiss. Pārskats par gaisa aizsardzību” aizpildīto un iesniegto datu reālo atbilstību iekārtas ekspluatācijas ietvaram.