ZASADY WYZ ACZA IA PARAMETRU KRYTERIAL EGO OCE Y E ERGETYCZ O-EKOLOGICZ EJ KOTŁÓW MAŁEJ MOCY Autorzy: Krystyna Kubica, Andrzj Szlęk Instytut Tchniki Cilnj, ul. Konarskigo 22 44-100 Gliwic krystyna.kubica@olsl.l; andrzj.szlk@olsl.l Założnia krytrium klasyfikacji kotłów Wystęując obcni na rynku kotły małj mocy, zwłaszcza na aliwa stał charaktryzują się bardzo zróżnicowaną konstrukcją oraz związaną z tym fktywnością i funkcjonalnością. Do aramtrów charaktryzujących kotły nalży; moc cilna, srawność nrgtyczna (cilna), oziom misji substancji zaniczyszczających środowisko naturaln. Wilkość mocy cilnj jst odstawowym aramtrm ilościowym, okrślającym wydajność cilną kotłów, natomiast srawność cilna i misja zaniczyszczń stanowią wyznaczniki jakościow, charaktryzując stoiń doskonałości trmodynamicznj. Srawność nrgtyczna kotła bzośrdnio rzkłada się na ilość zużytgo aliwa do wytworznia okrślonj ilości ciła, a tym samym ma wływ na koszty ksloatacyjn, ilość owstających odadów stałych, ilość owstających substancji szkodliwych oraz dwutlnku węgla. Z koli oziom misji substancji toksycznych okrśla szkodliwość kotła dla środowiska naturalngo i zdrowia ludzi. Poziom misji tych zaniczyszczń zalży zarówno od czynników konstrukcyjnych i ksloatacyjnych alniska, jak i od cch jakościowych aliwa uziarnini, wartość oałowa, zawartość oiołu, wilgoci, części lotnych, irwiastkowy skład lmntarny. Synrgtyczny wływ aramtrów kotła srawności nrgtycznj, misji zaniczyszczń na jakościową fktywność kotłów, stanowi uzasadnioną rzsłankę ich łączngo uwzględninia w ostaci uogólniongo aramtru krytrialngo. Wszystki rodzaj kotłów odlgają badaniom, w laboratoriach osiadających crtyfikat laboratorium akrdytowango, zgodni z w/w standardami PN EN mającym na clu oznaczni mocy cilnj, srawności nrgtycznj dla mocy noalnj i obniżongo oziomu mocy (30%) oraz misji CO, NO i ył, OGC, w rzliczniu na 13% lub 10% zawartość tlnu w salinach dla kotłów węglowych, oraz w rzliczniu na 3% zawartości tlnu w salinach dla kotłów gazowych i oljowych, [1-7]. Dobrowolna atstacja kotłów oalanych aliwami stałymi na znak bziczństwa kologiczngo uwzględnia równiż misj bnzo(a)irnu, sumy 16 WWA wg EPA oraz sumy zaniczyszczń organicznych. Wilkość mitowango ładunku tych zaniczyszczń jst wrost roorcjonalna do misji CO. Emisja dwutlnku siarki jst uzalżniona od zawartości siarki w aliwi. 1

Krytrium klasyfikacji kotłów winno takż uwzględniać t aramtry, któr są wyznaczan z użycim standaryzowanych mtod badawczych i rocdur, których jakość oznaczania w odowidnich laboratoriach jst otwirdzona rzz krajow i/lub międzynarodow jdnostki akrdytacyjn. Po uwzględniniu omówionych owyżj uwarunkowań do wyznaczania uogólniongo aramtru krytrialngo rzyjęto srawność nrgtyczną oraz aramtr misyjności kotłów, uwzględniający misję, CO, O i yłu całkowitgo. Do wyliczania aramtru misyjności kotłów rzyjęto misję równoważną, czyli zastęczą odnisioną do misji dwutlnku siarki. Paramtr misji równoważnj SO 2 ma charaktr umowny, al mimo dużgo uroszcznia umożliwia w rosty, rzjrzysty i rzkonywujący sosób znalźć wsólną miarę, wsólny mianownik ocny szkodliwości różnych rodzajów zaniczyszczń, a takż wyliczać fktywność wrowadzanych usrawniń. Do wyznaczania misji równoważnj rzyjęto wsółczynnik k oarty o wartość DS dwutlnku siarki oraz i dango zaniczyszcznia i na stanowisku racy, zgodni z aktualni obowiązującym urgulowaniami rawnymi. Sosób oblicznia krytrium Z uwagi na wsomniany owyżj fkt synrgizmu srawności nrgtycznj i wilkości misji, t dwi wilkości rzyjęto jako odstawę oblicznia wskaźnika krytrium końcowj ocny kotła wdług zalżności: w którj O = 3.75* W + 1.25* W s O oznacza wskaźnik krytrium ocny kotła, będąc odstawą tworznia końcowgo rankingu, Ws oraz W to wyróżniki charaktryzując odowidnio srawność oraz misję substancji szkodliwych. Każdy z wyróżników rzybira wartości od 0 do 1, rzy czym wartość 0 odowiada imalnym wymaganiom, jaki owinno słniać urządzni, natomiast wartość 1 oowiada najlszym, możliwym do osiągnięcia rzy obcnym stani tchniki aramtrom. Wyróżniki t wyrażon są wzorami: w których: W s W = = ma ma ma 2

rzczywista srawność osiągana rzz kocioł, wyrażona w rocntach, liczona jako śrdnia arytmtyczna między srawnością osiąganą rzy mocy noalnj oraz rzy 30% mocy noalnj, rzczywista misja równoważna, wyrażona w mg/m 3 osiągana rzz kocioł rzy mocy noalnj, imalna srawność kotłów, wyrażona w rocntach, oniżj którj kocioł ni będzi uwzględniany na liści rankingowj, ma maksymalna srawność kotłów, wyrażona w rocntach, wyznaczana rzz aktualny stan tchniki oraz ogranicznia fizyczn, imalna misja równoważna, wyrażona w mg/m 3, którj wartość wyznacza obcny stan tchniki, maksymalna misja równoważna, wyrażona w mg/m 3, którj ma rzkroczni jst nidouszczaln z uwagi na obowiązując normy ochrony środowiska i okrślon standardami tstowania urządzń grzwczych. Jako najwyższą wartość O rzyjęto liczbę 5. Kocioł, który będzi charaktryzował się najwyższą wartością O w trakci ocny zajmi w rankingu irwsz mijsc. Koljność każdgo z kotłów w odowidnij katgorii - węglow z automatycznym odawanim aliwa, węglow z ręcznym odawanim aliwa, oljow, gazow kondnsacyjn i nikondnsacyjn, będzi uzalżniona od obliczonj wartości wskaźnika krytrium O, im wyższa wartość, tym wyższ mijsc w rankingu. Emisja równoważna zalżności: będzi obliczana w rzyadku każdgo kotła z + k + k = SO2 + k O2 O2 CO CO w którj i oznacza misję i-tgo związku (dwutlnku siarki, dwutlnku azotu, tlnku węgla i yłu) wyrażoną w mg/m 3 rzliczoną na orównywalny udział tlnu w salinach, natomiast ki oznacza wsółczynnik szkodliwości i-tgo związku, wyznaczony w oarciu o wartości NDS na stanowisku racy, zgodni z aktualni obowiązującym urgulowaniami rawnymi. W obliczniach misji równoważnj dla wszystkich rozatrywanych rodzajów aliw i konstrukcji kotłowych ni uwzględniono misji dwutlnku siarki, oniważ jst ona zasadniczo zalżna od rodzaju aliwa, a ni od konstrukcji kotła. W rzyadku 3

kotłów gazowych i oljowych ni uwzględniono misji yłu, zgodni z obowiązującymi standardami badania kotłów gazowych i oljowych. W tablicy 2 i 3 zstawiono wartości stałych, konicznych do rzrowadznia obliczń. Maksymalna i imalna srawność oraz misja oszczgólnych zaniczyszczń dla oszczgólnych rodzajów i tyów kotłów okrślona została na odstawi norm oraz najlszych możliwych rozwiązań tchnologicznych rocsu salania aliw w instalacjach małj mocy. Tablica 2. Wartości stałych, konicznych do obliczń krytriów Ois Kotły węglow A B Kotły oljow Kotły gazow, % 74 74 85 85 92,7, % 87 92 94 94 109 ma, mg/m 3 145 119 24 24 7, mg/m 3 518 518 99 83 35 ma, mg/m 3 Pomiar Pomiar Pomiar Pomiar Pomiar O2, mg/m 3 Pomiar Pomiar Pomiar Pomiar Pomiar co, mg/m 3 Pomiar Pomiar Pomiar 0 0 k O2 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 kco 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 k 2 2 n.d. n.d. n.d. Udział tlnu w salinach, % 10 10 3 3 3 Ts., o C 170 150 120 120 1) brak ograniczń; n.d. ni dotyczy, A) ręczni zasilany aliwm, B) automatyczni zasilany aliwm, C) konwncjonalny, D) kondnsacyjny Dan dotycząc srawności nrgtycznj kotłów oraz wilkości misji muszą być otwirdzon świadctwami badań rzrowadzonych w laboratoriach osiadających crtyfikat akrdytacji PCA (Polski Cntrum Akrdytacji), zgodni z obowiązującymi normami i akrdytowanymi rocdurami. C D b.o. 1) 4

Tablica 3. Zstawini misji maksymalnych i imalnych Ty kotła Emisja maksymalna, ma mg/m 3 Emisja imalna, mg/m 3 NO Pył CO NO Pył CO Węglow A 1) 400 125 1200 80 40 80 Węglow B 1) 400 125 1200 100 50 50 Oljow 2) 220 n.d. 120 50 n.d. 50 Gazow D 2) 70 n.d. 80 13 n.d. 15 Gazow C 2) 180 nd 100 50 n.d. 50 1) misja rzliczona na 10%; 2) misja rzliczona na 3%; n.d. ni dotyczy Przyjęt aramtry krytrialn mogą zostać rozszrzon jdyni w rzyadku wrowadzonych zmian w standardach ocny jakości kotłów oraz wymagań stanowiących odstawę ich wrowadzania na rynk, z szczgólnym uwzględninim wymagań ochrony środowiska uwzględninia dodatkowo innych zaniczyszczń, orócz CO, NO i yłu całkowitgo TSP. Oracowan krytrium jst sójn z odjścim rzyjętym w stratgii Czystgo Powitrza (CAFE) COM(2005) 446 Bruksla, 21.9.2005, któr zwraca uwagę na koniczność komlksowgo odjścia do ochrony owitrza, z uwzględninim równoczsngo wilokirunkowgo oddziaływania - multioddziaływani na środowisko i zdrowi wilu zaniczyszczń - multizaniczyszczni. Litratura: 1. PN-EN 12 809:2002/A1:2006 Kotły grzwcz na aliwa stał oalna moc cilna do 50 kw Wymagania i badania (Zmiana A1) 2. PN EN 303-5 PN-EN 303-5:2002 Kotły grzwcz. Część 5: Kotły grzwcz na aliwa stał z ręcznym i automatycznym zasym aliwa o mocy noalnj do 300 kw. Trologia, wymagania, badania i oznakowani. 3. PN-EN 297:2002 Kotły cntralngo ogrzwania oalan gazm - Kotły tyu B11 i B11BS, z alnikami atmosfrycznymi, o noalnym obciążniu cilnym nirzkraczającym 70 kw 4. PN-EN 483:2007 Kotły cntralngo ogrzwania oalan gazm - Kotły tyu C o znamionowym obciążniu cilnym nirzkraczającym 70 kw 5. PN-EN 677:2007 Kotły cntralngo ogrzwania oalan gazm - Scjaln wymagania dotycząc kotłów kondnsacyjnych o znamionowym obciążniu cilnym nirzkraczającym 70 kw 6. PN-EN 303-2:2000 Kotły grzwcz - Kotły grzwcz z alnikami nadmuchowymi - Wymagania scjaln dotycząc kotłów z oljowymi alnikami rozylającymi 5

7. Ustawa z dnia 18 grudnia 1998 roku o wsiraniu rzdsięwzięć trmomodrnizacynych (Dz. U. z dnia 30 grudnia 1998 r. Nr. 162, oz. 1121, z óźnijszymi zmianami) 8. K. Kubica, Solid Ful Small Combustion Installations Task 1.2 Tst standards, March 2008; www.cosolidful 9. Kubica K. Krytria fktywności nrgtyczno-kologicznj kotłów małj mocy dla gosodarki komunalnj i crtyfikacji na znak bziczństwa kologiczngo, Praca IChPW, 1999, zwryfikowan w 2005 roku 10. Rkomndacja mtodologii analizy konomicznj rzkazana rgionom rzz Ministrstwo Gosodarki i Pracy. 11. htt://www.googl.l/sarch?hl=l&q=misja+r%c3%b3wnowa%c5%bcna+%c5%bar%c3% B3d%C5%82+misji&btnG=Szukaj+w+Googl&lr= 12. Rozorządzni MOŚZNL z dnia 28 kwitnia 1998 r. w srawi douszczalnych wartości stężń substancji zaniczyszczających owitrz; Dz. U. Nr 55, oz. 355 13. Rozorządzni MŚ z dnia 3 marca 2008 r. w srawi oziomów niktórych substancji w owitrzu; Dz. U. Nr 47, oz. 281 14. Rozorządzni Ministra Pracy i Polityki Sołcznj z dnia 17 czrwca 1998 r. w srawi najwyższych douszczalnych stężń i natężń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku racy, Dz. U. Nr 79, oz. 513, oraz z dnia 30 sirnia 2007 r., Dz. U. Nr 79, oz. 513 oraz z 2001 r. Nr 4, oz. 36. 15. Dirctiv 89/106/EEC on th aroimation of laws, rgulations and adistrativ rovisions of th Mmbr Stats rlating to construction roducts. Amndd by th Dirctiv 93/68/EEC and th Rgulation (EC) No 1882/2003. 16. Kubica K., Paradiz B., Dilara P., Klimont Z., Kakarka S., Dębski B.: Small Combustion Installations, Chatr for Emission Invntory Guidbook ; UNECE TFEIP, 2004 (Udatd by Kubica K., and Woodfild M. in 2006), B216-2 17. Kmna R., van Elburg M., Li W., van Holstin R.; Praratory Study Eco-dsign of CH Boilrs Rquirmnts of EuPs (II) Lot 1, Dlft 30 St. 2007; htt://www.c.uroa.u/dgs/nrgy_transort/tndrs/doc/2007/s1_000055_scifications_n.df 18. Rozorządzni Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2005 r. w srawi standardów misyjnych z instalacji; Dz. U. Nr 260 Poz. 2181 19. Mudgal S., Turunn L., Roy N., Stwart R., Woodfild M., Kubica K., Kubica R.; Praratory Studis for Eco-dsign Rquirmnts of EuPs (II) Lot 15 Solid Ful Small Combustion Installations ; htt://www.cosolidful.org/ www.cosolidful.org 20. Gbhardt Z., Laboratorium Badań Urządzń Gazowych i Grzwczych, ING Kraków, Informacja własna, marzc 2008 21. Pasirb S., Fundacja Efktywngo Wykorzystania Enrgii, Katowic, Informacja własna rogramy ograniczania niskij misji, marzc 2008 22. Kubica K., Kubica R., Zawijska Z., Szyrwińska I., Ocna fktów kologicznych i sołcznych rogramu obniżnia niskij misji, zralizowango w Tychach w latach 2002-2004 w dzilnicach obrzżnych miasta, Raort Nr 0433/05 z dnia 01-03-2005 NILU Polska S. z o.o., SOZOPROJEKT S. z o.o., Katowic, maj 2005 23. D. Smoot; Fundamntals of Coal Combustion for Clan and Efficint Us; Elsvir Amstrdam London Nw York Tokyo, 199; ISBN: 0-444-89643-0 inijsza raca została sfinansowana z środków FOŚiGW 371/2007/Wn-50/EE-EE/D, jako B-56/RIE- 6/200 oraz z rojktu PBR-16/RIE-6/2007. Autorzy dziękują za wsółdziałani dr inż. Sławomirowi Pasirbowi z FEWE w Katowicach rzy ralizacji zadania badawczgo. 6