Dioksyny – zainteresowanie Komisji Europejskiej emisją z palenisk domowych opalanych węglem

Wspólnotowe Centrum Badawcze (JRC) opublikowało wyniki badań stężeń „dioksyn” (PCDD/F) w spalinach z pieców domowych opalanych węglem kamiennym (niska emisja komunalna). W badaniach wykorzystano węgiel pochodzący z Polski o zawartości związków chloru z przedziału od 0,074% do 0,31%. W komunikacie podkreślono, że mimo prognozy zmniejszenia wykorzystania drewna i węgla w paleniskach domowych na terenach miast Europy, trend ten nie jest obserwowany, a nawet w niektórych miejscach widoczny jest proces odwrotny. Przyczyną mogą być wysokie ceny energii, które skłaniają gospodarstwa o niskich dochodach do wyboru tańszych metod ogrzewania. Dlatego dioksyny powstające podczas spalania węgla w piecach domowych nadal stanowią problem ochrony środowiska, który wymaga rozwiązania. Według JRC w celu ograniczenia emisji dioksyn, powinno się unikać stosowania w paleniskach domowych węgla o wysokiej zawartości związków chloru. Całość artykułu dostępna jest na stronie https://ec.europa.eu/jrc/en/news/high-chlorine-coal-affects-pollution-from-domestic-stoves?search

Wyniki badań prowadzonych przez JRC odnoszą się nie tylko do jakości paliwa, ale również warunków spalania węgla, w szczególności schładzania spalin. Pomiary wykonano dla różnych układów kominowych, obejmujących przewód izolowany, przewód bez izolacji oraz układy z wymiennikami ciepła o różnej sprawności. Zestawienie wskaźników emisji (także innych rodzajów zanieczyszczeń emitowanych z palenisk domowych o małej mocy) zawiera artykuł Dioxin emisions from coal combustion in domestic stove: formation in the chimney and coal chlorine content influence.

Opublikowane wyniki pomiarów wskazują na duże różnice stężeń w jakich dioksyny mogą występować w spalinach, w zależności od zawartości w węglu związków chloru i warunków procesu. Przy spalaniu węgla o niskiej zawartości związków chloru stężenia nie przekroczyły poziomu 0,5 ng TEQ/m³ (w przeliczeniu na 11% zawartość tlenu w spalinach). W przypadku spalania węgla o wysokiej zawartości związków chloru oraz w warunkach procesu sprzyjających powstawaniu dioksyn, najwyższe stężenie odnotowano na poziomie przekraczającym 100 ng TEQ/m³.

Emisje dioksyn z zakładów przemysłowych

Wymagania wobec emisji polichlorowanych dibenzodioksyn/dibenzofuranów określono dla kilku sektorów przemysłowych, w tym:

w dyrektywie w sprawie emisji przemysłowych (IED) – dla spalarni i współspalarni odpadów,

w konkluzjach BAT – dla produkcji cementu, wapna i tlenku magnezu (2013/163/UE), produkcji żelaza i stali (2012/135/UE) oraz rafinacji ropy naftowej i gazu (2014/738/UE),

w projekcie konkluzji BAT – dla dużych źródeł spalania,

w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 4 listopada 2014 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów – dla instalacji i urządzeń spalania odpadów oraz współspalania odpadów.

W dyrektywie w sprawie emisji przemysłowych (IED) dopuszczalne stężenie w jakim dioksyny i furany mogą występować w spalinach z instalacji spalania lub współspalania odpadów określono na poziomie 0,1 ng/Nm³ (jako średnie w okresie pobierania próbek wynoszącym minimalnie 6 godzin, a maksymalnie 8 godzin). Dopuszczalna wielkość emisji odnosi się do całkowitego stężenia dioksyn i furanów obliczonego zgodnie z częścią 2 załącznika VI - Współczynniki toksyczności dla dibenzo-p-dioksyn i dibenzofuranów.

Poziom emisji PCDD/F związany z BAT (BAT-AEL) przy produkcji cementu określono dla gazów odlotowych pochodzących z procesów wypalania w piecach na poziomie <0,05 – 0,1 ng PCDD/F I-TEQ/Nm³ (dla gazu suchego w temperaturze 273 K i pod ciśnieniem 1 013 hPa, przy zawartości 10 % tlenu, jako średnia z okresu pobierania próbek 6 – 8 godzin), wyszczególniając jednocześnie techniki zapobiegania emisjom PCDD/F lub ich redukcji:

staranny wybór i kontrola wsadu pieca (surowców) pod kątem zawartości chloru, miedzi i lotnych związków organicznych,

staranny wybór i kontrola paliw piecowych pod kątem zawartości chloru i miedzi,

ograniczenie/unikanie stosowania odpadów zawierających chlorowane substancje organiczne,

unikanie podawania paliw o wysokiej zawartości halogenów (np. chloru) do spalania wtórnego,

szybkie chłodzenie gazów odlotowych z pieca do temperatury niższej niż 200 °C i minimalizacja czasu przebywania spalin i tlenu w strefach, w których panuje temperatura w zakresie 300 – 450 °C,

wstrzymanie współspalania odpadów przy operacjach takich jak uruchomienie lub zatrzymanie pieca.

Analogiczny pułap emisji (<0,05 – 0,1 ng PCDD/F I-TEQ/Nm³, dla gazu suchego w temperaturze 273 K i pod ciśnieniem 1 013 hPa, przy zawartości 11% tlenu) przyjęto dla procesu wypalania w piecach w przemyśle wapienniczym, definiując techniki zapobiegania emisjom PCDD/F lub ich redukcji:

wybieranie paliw o niskiej zawartości chloru,

ograniczanie wprowadzania miedzi w paliwie,

minimalizacja czasu przebywania gazów odlotowych i zawartości tlenu w strefach, w których panuje temperatura w zakresie 300 – 450 °C.

Inne poziomy emisji PCDD/F określono dla produkcji żelaza i stali:

w hutach zintegrowanych – emisje z taśm spiekalniczych: < 0,05–0,2 ng I- TEQ/Nm³ (w warunkach: 273,15 K; 101,3 kPa; po odliczeniu zawartości pary wodnej) w przypadku filtra workowego i < 0,2–0,4 ng-I-TEQ/Nm³ w przypadku nowoczesnego elektrofiltra (na podstawie próbki losowej pobieranej w okresie 6–8 godzin w warunkach stanu ustalonego),

w stalowniach elektrycznych – emisje z pieców łukowych: < 0,1 ng I-TEQ/Nm³.

Dla obu procesów jako jedną z podstawowych technik osiągnięcia niskich poziomów emisji dioksyn i furanów wymieniono wyselekcjonowanie do produkcji złomu i innych surowców o odpowiedniej jakości. W przypadku złomu BAT mają na celu przeprowadzenie odpowiedniej kontroli pod kątem widocznych zanieczyszczeń, które mogą prowadzić do powstawania polichlorowanych (PCDD/F). Dodatkowo dla pieców łukowych BAT obejmuje stosowanie jednej z następujących technik lub ich kombinacji, w połączeniu z odpowiednim systemem usuwania pyłu:

odpowiednie oczyszczanie gazów po spalaniu,

odpowiednie szybkie chłodzenie,

wdmuchiwanie odpowiednich środków adsorpcyjnych do traktu spalinowego przed odpylaniem.

Szczególne techniki ograniczania emisji PCDD/F wymieniono także w konkluzjach BAT dla procesu rafinacji ropy naftowej i gazu (tylko dla jednostki reformingu katalitycznego):

stosowanie aktywatora w celu ograniczenia do minimum ilości (PCDD/F) podczas regeneracji,

oczyszczanie gazów spalinowych z regeneracji:

zamknięty układ recyklingu gazu z regeneracji ze złożem adsorpcyjnym,

oczyszczanie na mokro,

elektrofiltr (ESP).

W projekcie konkluzji BAT dla dużych źródeł spalania zaproponowano następujące stężenia PCDD/F w spalinach:

0,001 – 0,100 ng I-TEQ/Nm³ dla źródeł w przemyśle chemicznym, wykorzystujących paliwa pochodzące z procesów chemicznych, w których wykorzystywane są substancje chlorowane,

< 0,002 – 0,03 ng I-TEQ/Nm³ dla współspalania paliw i odpadów.

W rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 4 listopada 2014 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów dopuszczalne stężenie PCDD/F w odgazach z instalacji i urządzeń spalania odpadów lub współspalania odpadów określono na poziomie 0,1 ng/m³_u, w odniesieniu do warunków:

zawartości 11% tlenu w gazach odlotowych dla instalacji i urządzeń, których dotyczy załącznik nr 7 do rozporządzenia,

zawartości 10% tlenu w gazach odlotowych dla pieców do produkcji klinkieru cementowego, w których są współspalane odpady,

zawartości 6% tlenu w gazach odlotowych dla źródeł spalania paliw, w których są współspalane odpady i paliwa stałe,

zawartości 3% tlenu w gazach odlotowych dla źródeł spalania paliw, w których są współspalane odpady i paliwa ciekłe.