Opracował: mgr inż. Maciej Majak. czerwiec 2010 r. ETAP I - BUDOWA KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ

Transkrypt

1 OBLICZENIE EFEKTU EKOLOGICZNEGO W WYNIKU PLANOWANEJ BUDOWY KOTŁOWNI NA BIOMASĘ PRZY BUDYNKU GIMNAZJUM W KROŚNIEWICACH WRAZ Z MONTAŻEM KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH I INSTALACJI SOLARNEJ WSPOMAGAJĄCYCH PRZYGOTOWANIE CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ. Dotyczy projektu: "WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE" ETAP I - BUDOWA KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ Opracował: mgr inż. Maciej Majak czerwiec 2010 r.

2 Spis treści opracowania: 1. Przedmiot i cel opracowania 2. Podstawa opracowania 3. Dane wyjściowe 4. Założenia 5. Obliczenia 6. Zbiorcze wyniki obliczeń oraz wnioski Strona 2 z 8

3 1. Przedmiot i cel opracowania. Przedmiotem opracowania jest obliczenie efektu ekologicznego w wyniku planowanej budowy kotłowni na biomasę dla budynków Gimnazjum, Liceum Ogólnokształcącego i Hali Sportowej w Krośniewicach przy ul. Łęczyckiej 19A wraz z montażem kolektorów słonecznych i instalacji solarnej wspomagających przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Celem niniejszego opracowania jest wykazanie efektu ekologicznego w zakresie niezbędnym do złożenia wniosku o dofinansowanie projektu w ramach Osi priorytetowej II Ochrona Środowiska, zapobieganie zagrożeniom i energetyka, Działanie II.9 Odnawialne źródła energii, Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego na lata Podstawa opracowania. Podstawę niniejszego opracowania stanowi umowa z Gminą Krośniewice, nr 88a/AO/KR/2009 z dnia r. 3. Dane wyjściowe. Planowana jest budowa kotłowni na biomasę (zrębki) o szczytowej mocy 850 kw wg następujących danych: - kocioł o mocy 850 kw i sprawności 89%; - kotłownia wyposażona będzie w urządzenie odpylające typu cyklofiltr; - wartość opałowa paliwa (zrębki) wynosi 12GJ/t - zużycie mokrego zrębka kg/h. W obliczeniach oparto się na następujących danych odnośnie emisji zanieczyszczeń (z uwzględnieniem cyklofiltra) przy spalaniu zrębków w kotle (emisja zanieczyszczeń w mg/m3 przy 6% stężeniu tlenu w spalinach): Tab. 1. Wartości zanieczyszczeń powstających ze spalania biopaliwa (zrębki) Zanieczyszczenie mg / m 3 Dwutlenek siarki Max 130 Tlenek węgla Max 150 Tlenki azotu Max 250 Pyły Max 50 Dwutlenek węgla Max 12% Benzo-a-piren (C 20 H 12 ) Max 0,15 Amoniak (NH3) Wartość nie mierzona Strona 3 z 8

4 Z kotła są odprowadzane spaliny w ilości max 4700 m3/h (przy pełnym obciążeniu). Podczas sezonu grzewczego kocioł będzie pracował na różnych obciążeniach. Na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej wykorzystane zostaną kolektory próżniowe wraz z niezbędną armaturą i urządzeniami. 4. Założenia. Emisje zanieczyszczeń do atmosfery odniesiono do kotłowni węglowej, o szczytowej mocy 850 kw, nie wyposażonej w system oczyszczania spalin. Do obliczeń emisji zanieczyszczeń z planowanej kotłowni na biomasę przyjęto maksymalne wartości zanieczyszczeń podane przez producenta kotła. Zapotrzebowanie ciepła do podgrzewu ciepłej wody użytkowej przyjęto jako 37 kw (odpowiada to rozbiorowi o łącznej wysokości ok. 16,8 m 3 /doba). Ciepła woda użytkowa podgrzewana będzie o 45 C. Zgodnie z warunkami technicznymi jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U z późn. zm.) należy zapewnić podgrzew ciepłej wody użytkowej do temperatury min. 55 C. Średnioroczne obciążenie kotłowni ustalono na podstawie średniej ilości dni grzewczych w ciągu całego roku (z uwzględnieniem zmiennej różnicy temperatur w sezonie grzewczym) oraz przy uwzględnieniu całorocznego zapotrzebowania mocy na przygotowanie ciepłej wody użytkowej, przy założeniu, iż kolektory słoneczne pokryją to zapotrzebowanie w 100% w miesiącach letnich. Wartości opałowe paliw, jak również wskaźniki emisji substancji wprowadzanych do atmosfery podczas energetycznych procesów spalania paliw przyjęto zgodnie z tabelami z poz. 5. Z uwagi na fakt, iż nowym źródłem ciepła będzie energia pochodząca ze spalania biomasy to w niniejszym opracowaniu nie została poddana analizie emisja dwutlenku węgla w wyniku spalania zrębków, gdyż są one traktowane jako energia odnawialna, a przez to czyste ekologicznie w porównaniu do paliw kopalnych. Wynika to z faktu, iż taka sama ilość dwutlenku węgla, jaka zostaje wyemitowana do atmosfery na skutek spalania biomasy zostaje pochłonięta w procesie odnawiania biopaliwa (proces fotosyntezy). Strona 4 z 8

5 5. Obliczenia. Rozpatrywana obliczeniowa średnioroczna moc kotłowni węglowej P 1 wynosi: P 1 = 37 kw+(850 kw-37 kw)*222/365*0,44=254 kw. Biorąc pod uwagę wartość opałową węgla na poziomie kj/kg zużycie paliwa (w ujęciu rocznym) wynosi 33,9 kg/h. Tab. 2. Wskaźniki unosu węgiel kamienny Wskaźnik unosu Dla węgla 45,000 Kco [kg/mg] 2 000,000 Kco 2 [kg/mg] 1,500 K pyłu [kg/mg] 1,000 K NO2 [kg/mg] 16,000 K SO2 [kg/mg] 0,050 K sadzy [kg/mg] 0,014 K B-a-P [kg/mg] Zawartość siarki 0,7 [%] Zawartość części palnych w pyle 5 [%] Zawartość popiołu 7 [%] Tab. 3. Emisja zanieczyszczeń węgiel kamienny Węgiel kamienny Emisja przed termomodernizacją [kg/rok] Dwutlenek siarki 3 326,98 Tlenek węgla ,32 Tlenki azotu 297,05 Pyły 3 283,20 Dwutlenek węgla ,16 Benzo-a-piren 4,16 (C20H12) Sadza 103,97 Strona 5 z 8

6 Rozpatrywana obliczeniowa średnioroczna moc kotłowni na biomasę P 2 wynosi: P 2 = 37 kw*222/365+(850 kw 37 kw)*0,44*222/365 =240 kw. Moc w wysokości 37 kw na podgrzew ciepłej wody użytkowej zapewniają kolektory słoneczne i instalacja solarna. W ujęciu rocznym stanowi to ok. 14 kw (roczne zapotrzebowanie ciepła na podgrzew wody użytkowej pokryte będzie w 40% przez system solarny). Biorąc pod uwagę wartość opałową zrębków na poziomie kj/kg zużycie paliwa (w ujęciu rocznym) wynosić będzie 72,0 kg/h. Ilość odprowadzanych spalin wynosi 1327 m 3 /h. Uwzględniając dane producenta odnośnie emisji zanieczyszczeń z kotła typu MAWERA uzyskano następujące emisje przy spalaniu biomasy: Tab. 4. Emisja zanieczyszczeń zrębki Biomasa (zrębki) Emisja po termomodernizacji [kg/rok] Dwutlenek siarki 1 511,01 Tlenek węgla 1 743,47 Tlenki azotu 2 905,79 Pyły 581,16 Benzo-a-piren (C20H12) 1,74 Strona 6 z 8

7 6. Zbiorcze wyniki obliczeń oraz wnioski. Tab. 5. Zbiorcze zestawienie wyników obliczeń Emisja w stanie Zanieczyszczenie pierwotnym kg/rok Emisja w stanie docelowym kg/rok Redukcja emisji - efekt ekologiczny kg/rok CO , , ,85 pył 3 283,20 581, ,04 NO 2 297, , ,74 SO , , ,97 sadza 103,97 0,00 103,97 B-a-P 4,16 1,74 2,42 Tab. 6. Sumaryczne równoważne emisje zanieczyszczeń w stanie pierwotnym i docelowym Zanieczyszczenie Współczynnik toksyczności Emisja równoważna stan pierwotny kg/rok Emisja równoważna stan docelowy kg/rok Równoważny efekt ekologiczny kg/rok pył 0, ,40 435, ,53 NO 2 0,75 222, , ,55 SO 2 1, , , ,97 sadza 3,75 389,88 0,00 389,88 B-a-P , , , ,44 SUMA , , ,26 57% Strona 7 z 8

8 Efekt ekologiczny - redukcja równoważnej emisji zanieczyszczeń , , ,00 kg/rok , , , , ,26 Stan istniejący Stan docelowy Efekt ekologiczny , ,00 0,00 1 W wyniku planowanej budowy kotłowni na biomasę zasilającej budynki Gimnazjum, Liceum Ogólnokształcącego i Hali Sportowej w Krośniewicach wraz z montażem kolektorów słonecznych i instalacji solarnej wspomagających przygotowanie ciepłej wody użytkowej, pomimo wzrostu emisji tlenków azotu, jaki niejednokrotnie ma miejsce w przypadku spalania biopaliw w porównaniu do spalania węgla, w ujęciu globalnym nastąpi sumaryczna redukcja emisji zanieczyszczeń w wysokości kg rocznie oraz nie będzie emitowane do atmosfery kg rocznie dwutlenku węgla z kotłowni węglowej. W przeliczeniu na emisję równoważną przedsięwzięcie będzie skutkowało równoważnym efektem ekologicznym w wysokości kg na rok (redukcja zanieczyszczeń o 57%). Należy zwrócić uwagę na fakt, iż do analizy przyjęto maksymalne wartości zanieczyszczeń podane przez producenta kotła na biomasę co oznacza, iż obliczony efekt ekologiczny jest minimalnym spodziewanym efektem. Gdyby emisja BaP podczas spalania zrębków została ograniczona o połowę to równoważny efekt ekologiczny kształtowałby się na poziomie 77%. W przypadku całkowitej redukcji emisji BaP podczas spalania zrębków równoważny efekt ekologiczny dla całego przedsięwzięcia wynosiłby ok. 97%. Na podstawie powyższych tabel, wykresów i wniosków można stwierdzić, iż planowane przedsięwzięcie jest uzasadnione ekologicznie. Strona 8 z 8