Emisja niezorganizowana – obliczenia emisji z wykorzystaniem wskaźników US EPA

W rozdziale tym przedstawiamy propozycję postępowania przy obliczaniu emisji niezorganizowanej z wykorzystaniem wskaźników i korelacji US EPA. W przypadku gdy obliczenia dla instalacji prowadzone są po raz pierwszy, warto wykonać je równolegle trzema metodami. Każda metoda wymaga identyfikacji składników instalacji (zaworów, połączeń, itd.) co jest znaczną częścią pracy nad modelem emisji. Metoda 2 i 3 wymagają dodatkowych nakładów czasu i środków na przeprowadzenie kampanii pomiarowej, natomiast wyniki uzyskane z ich zastosowaniem mogą być znacznie niższe niż wartość wyznaczona metodą 1, która dla części instalacji może być nie do zaakceptowania z uwagi na nadmierne opłaty za emisję lub brak możliwości spełnienia wymagań środowiskowych.

Etap 1 – identyfikacja składników instalacji

Celem pierwszego etapu jest umożliwienie zastosowania wzorów obliczeniowych US EPA. Wymaga ona zatem usystematyzowania układów technologicznych według strumieni procesowych o jednolitym (dostatecznie zbliżonym) składzie LZO (VOC) i charakterze (gaz, ciecz lekka, ciecz ciężka). Dla każdego strumienia musi zostać określony udział poszczególnych składników, dzięki czemu uzyskane wyniki będą mogły posłużyć do wyznaczenia opłaty za emisję oraz oceny kryteriów jakości powietrza atmosferycznego. Dysponując zestawieniem strumieni procesowych w obrębie poszczególnych układów technologicznych należy dla każdego strumienia określić ilość elementów poszczególnych rodzajów (zaworów gazowych, zaworów cieczy, połączeń kołnierzowych, itd.). Rodzaje elementów zostały wymienione w punkcie 2 Protokołu. Efektem finalnym identyfikacji jest dwuwymiarowa macierz strumieni procesowych i rodzajów elementów. Jeśli elementy wchodzące w skład niektórych strumieni są obciążone mediami okresowo, np. układy gazowe przedmuchiwane azotem po wykorzystaniu, należy dodatkowo określić ich czas pracy w ciągu roku.

Gdy dla instalacji dostępna jest aktualna dokumentacja P&ID, ilość elementów można określić na jej podstawie. W przeciwnym wypadku zaleca się wykorzystanie innych „wiarygodnych” dokumentów lub przeprowadzenie inwentaryzacji.

Identyfikacja składników jest jednym z kluczowych elementów decydujących o poprawności obliczeń emisji z instalacji. Stąd tak wiele uwagi poświęca się dokładności identyfikacji, tzn. ograniczeniu ilości elementów pominiętych. Ogólną zasadą jest ocena i uwzględnienie każdego elementu innego niż złożonego wyłącznie ze sztywnych ścian połączonych na stałe za pomocą spawu (uszkodzenia mechaniczne i korozja ścian rur i przewodów wymaga zastosowania innych metod obliczeniowych niż wskaźniki i korelacje US EPA).

Po zakończeniu etapu 1, dysponując macierzą składników możliwe jest obliczenie wielkości emisji metodą 1, to jest metodą średnich wskaźników emisji.

Etap 2 – wybór strumieni decydujących o emisji, planowanie 1 serii pomiarów

Najwyższą wiarygodność obliczeń emisji zapewnia zbiór wyników pomiarów wykonanych na wszystkich elementach instalacji. Ze względów technicznych oraz ekonomicznych zapewnienie tak obszernego zbioru jest możliwe tylko w wyjątkowych przypadkach. W praktyce prowadzący instalacje dysponują określonymi środkami, które mogą przeznaczyć na przeprowadzenie kampanii pomiarowej, chcąc uzyskać na ich podstawie możliwie najbardziej wiarygodne wyniki obliczeń emisji. Oparcie obliczeń na zawężonym zbiorze wyników wymaga ograniczenia ryzyka pominięcia źródeł istotnych oraz poprawnego rozlokowania pomiarów. Znaczna część tego zadania realizowana jest w drugim etapie postępowania i polega na uporządkowaniu strumieni procesowych pod względem ich potencjału powodowania emisji niezorganizowanej. Oprócz metod czysto matematycznych, stanowiących kombinację liczby elementów i stężeń LZO (VOC), istotne jest również uwzględnienie doświadczenia eksploatacyjnego, które stanowi obraz zarówno warunków procesowych sprzyjających utracie szczelności, jak i rozwiązań konstrukcyjnych oraz charakterystyki materiałowej stosowanych uszczelnień. Etap 2 stanowi ocenę wstępną opartą w znacznej mierze na założeniach oraz przypuszczeniach i podlega rewizji w toku dalszych prac.

Z puli pomiarów jaka została przewidziana dla instalacji zaleca się wyodrębnienie części przewidzianej na pomiary wstępne, których wyniki umożliwią sprawdzenie poprawności założeń etapu 2, to jest wyznaczenie częstości występowania nieszczelności w obrębie układów o największym potencjale emisji.

Etap 3 – obliczenia wstępne, pośrednie i planowanie kolejnych serii pomiarów

Pomiędzy kolejnymi seriami pomiarowymi konieczne jest wykonywanie bieżących obliczeń emisji z instalacji, uwzględniających wyniki dotychczasowych pomiarów i umożliwiających alokację pomiarów kolejnej serii tak, by wykonywać je w obrębie strumieni wymagających doprecyzowania. Poprawnie rozlokowane pomiary powinny zapewnić wiedze przekrojową o emisji oraz dostateczny zbiór danych do wykonania obliczeń w obrębie poszczególnych części instalacji.

Etap 4 – obliczenia ostateczne

Obliczenia ostateczne można wykonać po uzyskaniu wyników wszystkich niezbędnych pomiarów. Zakres pomiarów powinien odpowiadać warunkom określonym w punkcie 2.4.4. Protokołu.

Metoda zawarta w Protokole pozwala na obliczenie emisji wyłącznie z elementów instalacji i nie obejmuje takich źródeł jak:

• wycieki w zdarzeniach awaryjnych (w tym nagła utrata szczelności),

• połączenia elastyczne o wysokim potencjale emisji (połączenia tkaninowe, wielomateriałowe) narażone na obciążenia mechaniczne,

• parowanie z wolnych powierzchni (cieczy, ciał stałych),

• układy wentylacyjne budynków,

• układy chłodnicze.

Obliczenie emisji z ww. źródeł wymaga zastosowania dodatkowych metod.