Large Combustion Plants

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1 Large Combustion Plants
Cluj, 29th and 30th May 2006 Klaus Warnatz Short Term Expert ehm. Landesumweltamt Brandenburg Tel: /

2 Motivele si scopurile Directivei LCP
Termocentralele > 50 MW (Capacitatea calorica) se supun regulilor directivei IPPC (HG urgenta 152/2005) controleaza acceptarea anumitor instalatii industriale cu impact relevant asupra mediului inconjurator pe baza unui concept intermedia. Scop: crearea unei strategii de evitare si diminuare a poluarii mediului inconjurator si obtinerea unui nivel inalt de protejare a mediului in general. Principii: - Aprobarea integrata a instalatiei din anexa I - Folosirea celor mai bune tehnici disponibile (BAT1) - Schimb de informatii cu referire la BAT 1) Best Available Techniques (BAT) Directiva 96/61/EC din privind prevenirea integrata si reducerea poluarii mediului incojurator (IPPC-Richtlinie)

3 Motivele si scopurile Directivei LCP
Indicatie: Respectarea limitelor de emisii din directiva 2001/80/EC ar trebui considerata o conditie necesara dar nu suficienta pentru respectarea conditiilor directivei IPPC privind prevenirea integrata si diminuarea poluarii mediului tinand cont de introducerea celor mai bune tehnici disponibile. Respectarea acestora poate sa conduca la cerinte mai severe in ceea ce priveste limitele de emisii, limitele de emisii pentru alte materii (..). (citat din justificarea nr. 8 a directivei LCP) Valori limita pentru emisiile altor materii, unde este cazul in conexiune cu combustibilul folosit: - Monoxid de carbon - HCl, HF - Metale grele - Dibenzodioxin si –furan policlorurate

4 Domeniu de aplicabilitate al Directivei LCP
Directiva se aplica in cazul sistemelor de incalzire a caror putere calorica depaseste 50 MW, indiferent de tipul de combustibil utilizat (Articolul 1EU RL; Art. 3 (1) Hotararea 541/2003) Puterea calorica corespunde puterii nominale MWth Combustibili sunt: (Articolul 2 nr. 6 EU RL; anexa I Hotararea 541/2003) Toate materiile solide, lichide sau gazoase combustibile cu exceptia deseurilor respectiv gunoiul Substanta combustibila in sensul Directivei este si biomasa Biomasa reprezinta produse de origine agricola/forestiera din materie vegetala (..) si anumite deseuri biodegradabile (vezi articolul 2 nr. 11) Feuerungsanlagen (Artikel 2, Nr. 7 LCP-RL; Anhang I Beschluss 541/2003) Ein Feuerungsanlage ist jede technische Einrichtung, in der Brennstoffe zur Nutzung der dabei erzeugten Wärme oxidiert wird. In den Geltungsbereich der Richtlinie fallen nur Feuerungsanlagen zum Zwecke der Energieerzeugung mit Ausnahme derjenigen, die Verbrennungsprodukte unmittelbar bei Herstellungsverfahren verwenden. Folgende Anlagen können also genannt werden: - Kraftwerke zur Stromerzeugung - Heizkraftwerke, Heizwerke - industrielle Feuerungsanlagen - Gasturbinen zur Energieerzeugung und für mechanische Antriebszwecke (z.B. Erdgasverdichter)* - Verbrennungsmotoren* *Siehe die nachfolgenden Einschränkungen

5 Domeniul de aplicabilitate al Directivei LCP
► Directiva face diferenta intre instalatiile noi si cele deja existente ►Instalatiile noi Instalatiile noi sunt acele instalatii pentru care s-a emis autorizatia din 1 iulie 1987 (articolul 2, LCP-RL, nr. 9) „instalatii noi de tip vechi“ : Procedura de aprobare din si punerea in aplicare pana pe  instalatii mari de ardere tip II (anexa I a HG 541/2003) „instalatii noi de tip nou“ : Procedura de aprobare dupa sau punerea in aplicare dupa  instalatii mari de ardere tip III (anexa I a HG 541/2003) ►Instalatii existente Instalatiile existente sunt acele instalatii de ardere a caror autorizatie de functionare s-a emis inainte de 1 iulie 1987 (articolul 2, LCP-RL nr 10)  instalatii mari de ardere existente – tip I (anexa I a HG 541/2003). „alte Neuanlagen“ (neue Großfeuerungsanlagen Typ II) müssen bestimmte Emissionsgrenzwerte für SO2, NOx und Staub einhalten siehe Abschnitt A der Anhänge III bis VII der Richtlinie „neue Neuanlagen“ (neue Großfeuerungsanlagen Typ III) müssen strengere Emissionsgrenzwerte für SO2, NOx und Staub einhalten siehe Abschnitt B der Anhänge III bis VII der Richtlinie Emissionsbegrenzung für bestehende Anlagen (Großfeuerungsanlagen Typ I) Nach dem Artikel 4 Abs. 3 der Richtlinie erzielen die Mitgliedstaaten spätestens bis Januar 2008 eine nennenswerte Verminderung der Emissionen. Dabei bestehen die folgenden Wahlmöglichkeiten: Jede Betriebsgenehmigung enthält für bestehende Anlagen Bestimmungen, dass die Emissionsgrenzwerte für SO2, NOx und Staub des Abschnittes A, Anhänge III bis VII der Richtlinie eingehalten werden oder Aufstellen eines nationalen Emissionsverminderungsplanes gem. Artikel 4 Abs. 6) Beschluss Nr. 322 zur Änderung GD 541, Anhang Nr. 2 Gesamtemissionen von LCP RO

6 Domeniul de aplicabilitate al Directivei LCP
Premise de functionare 1 2 3 4 Ex. Carbuni Cazan1 400 MW 1963 Carbuni Cazan 2 400 MW 1964 pacura Cazan 3 100 MW 1972 pacura Cazan 4 100 MW 1972 Gaz Cazan 5 100 MW 1985 Neuanlagen Neuanlagen sind Feuerungsanlagen für die die Genehmigung ab dem 1. Juli 1987 erteilt wurde (Artikel 2, Nr. 9 LCP-RL) „alte Neuanlage“ : Genehmigungsverfahren vor dem und Inbetriebnahme bis zum  neue Großfeuerungsanlage Typ II (Anhang I Beschluss 541/2003) „neue Neuanlage“ : Genehmigungsverfahren nach oder Inbetriebnahme nach dem  neue Großfeuerungsanlage Typ III (Anhang I Beschluss 541/2003) bestehende Anlagen Bestehende Anlagen sind Feuerungsanlagen für die die Betriebsgenehmigung vor dem 1. Juli 1987 erteilt wurde (Artikel 2, Nr. 10 LCP-RL)  bestehende Großfeuerungsanlage - Typ I (Anhang I Beschluss 541/2003) Instalatii LCP existente – Tip I

7 Domeniul de aplicare LCP
Amplasamentul unui operator ORADEA S.A. Nr. 1 112 m Nr. 2 180 m Gaz Cazan 1 Gaz Cazan 2 Gaz Cazan 3 Carbune Cazan 4 300 MW Carbune Cazan 5 300 MW Carbune Cazan 6 269 MW Neuanlagen Neuanlagen sind Feuerungsanlagen für die die Genehmigung ab dem 1. Juli 1987 erteilt wurde (Artikel 2, Nr. 9 LCP-RL) „alte Neuanlage“ : Genehmigungsverfahren vor dem und Inbetriebnahme bis zum  neue Großfeuerungsanlage Typ II (Anhang I Beschluss 541/2003) „neue Neuanlage“ : Genehmigungsverfahren nach oder Inbetriebnahme nach dem  neue Großfeuerungsanlage Typ III (Anhang I Beschluss 541/2003) bestehende Anlagen Bestehende Anlagen sind Feuerungsanlagen für die die Betriebsgenehmigung vor dem 1. Juli 1987 erteilt wurde (Artikel 2, Nr. 10 LCP-RL)  bestehende Großfeuerungsanlage - Typ I (Anhang I Beschluss 541/2003) Tip I, putere termica de ardere 869 MW

8 Domeniu de aplicabilitate al Directivei IPPC
Premise de functionare 1 2 3 4 Ex. Combustie carbuni 20 MW 1980 Combustie carbuni 10 MW 1980 Combustie ulei 5 MW 1972 Combustie ulei 5 MW 1999 Combustie gaz 20 MW 2000 Anhang I Nr. 2 Die in genannten Schwellenwerte beziehen sich allgemein auf Produktionskapazitäten oder Leistungen. Führt ein und derselbe Betreiber mehrere Tätigkeiten derselben Kategorie in ein und derselben Anlage oder an ein und demselben Standort durch, so addieren sich die Kapazitäten dieser Tätigkeiten. Kapazitätserweiterung von Tätigkeiten, die bisher nicht in die Kategorien des Anhanges 1 fielen, führen dazu, dass es sich dann um eine Tätigkeit/Anlage nach Anhang 1 handelt. Diese Anlage bedarf dann einer IPPC-Genehmigung bevor mit der Erweiterung begonnen wird. Diese Genehmigung ist für die gesamte Anlage und dementsprechend auch für die Nebeneinrichtungen die im technischen Verbund mit der Tätigkeit betreiben werden, zu erteilen. Erst wenn die Schwellen aus Anhang 1 erreich oder überschritten werden ist der Begriff der “Analge” nach Artikel 2 e) erfüllt. Davor ist es noch keine “Anlage” im Sinne der IPPC-RL. Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 4: 1 Jahr nach Beginn der Anwendung in Betrieb genommen, d.h. 30. Oktober 2000. Neue Anlage ab in Betrieb gegangen Instalatii existente – anexa I, nr. 1.1 cu o putere termica de 60 MW

9 Activitati sub valorile de prag impuse in anexa I din OUG 152/2005
Activitatile in sensul categoriilor din anexa I aflate sub valorile de prag , nu se supun reglementarilor directivei IPPC. Pentru aceste instalatii industriale se aplica cerintele conforme OM 876/2004 Indicatie: In cazul in care crest(e) capacitatea sau limitele puterii unei instalatii care inainte nu era supusa directivei IPPC, astfel incat se depasesc valorile de prag din anexa I, intreaga instalatie necesita autorizatia IPPC!

10 Domeniul de aplicare al Directivei IPPC
Exemplu ORADEA Instalatii secundare cu efecte asupra emsiilor si mediului Statia de preluare a gazului Depozit intermediar cenusa Instalatia Nr. 1 Gaz Instalatia Nr. 2 Carbune Depozit de carbune/ Instalatie de transport Depozit intermediar deseuri Prepararea carbunilor 3. „Anlage" eine ortsfeste technische Einheit, in der eine oder mehrere der in Anhang I genannten Tätigkeiten sowie andere unmittelbar damit verbundene Tätigkeiten durchgeführt werden, die mit den an diesem Standort durchgeführten Tätigkeiten in einem technischen Zusammenhang stehen und die Auswirkungen auf die Emissionen und die Umweltverschmutzung haben können; Tratarea apei Depozit chimicale Ateliere service Depozit de pacura

11 Perioade de tranzitie S.C. ORADEA S.A.
Conform hotarare din , anexa Nr. 1 pentru modificarea HG 541/2003 Emisia Cazan / Combustibile 4 / L 5 / L 6 / L SO2 NOX Pulberi

12 Utilizarea BREFs in procedura de autorizare S.C. ORADEA S.A.
Valori de emisie din Dir. LCP si BREF-LCP (6 % O2) ( lignit) Emisia Putere termica MW BREF – BAT mg/m3 LCP – RL Instalatii existente Pulberi > 300 5 - 20 > 500 MW 50 mg/m3 Power Plan Termoelektrarna Šoštanj – TEŠ Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 10 LCP-RL Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 4 IPPC-RL (10/1997) Feuerungswärmeleistung 2120 MW ist dir Grundlage für die Festelegung von Emissionsgrenzwerten Soll Abfall mitverbrannt werden, muss für Staub ein Misch-Grenzwert von 50 bis 10 mg/m3 berechnet werden (abhängig von der durch Abfall eingetragenen Feuerungswärmeleistung)

13 Utilizarea BREFs in procedura de autorizare S.C. ORADEA S.A.
Valorile de emisie din Dir. LCP si BREF-LCP (6 % O2) ( lignit) Emisia Puterea termica MW BREF – BAT mg/m3 LCP – RL Instalatie existenta SO21) > 300 20 – 200 400 Power Plan Termoelektrarna Šoštanj – TEŠ Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 10 LCP-RL Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 4 IPPC-RL (10/1997) Feuerungswärmeleistung 2120 MW ist dir Grundlage für die Festelegung von Emissionsgrenzwerten Soll Abfall mitverbrannt werden, muss für Staub ein Misch-Grenzwert von 50 bis 10 mg/m3 berechnet werden (abhängig von der durch Abfall eingetragenen Feuerungswärmeleistung)

14 Valorile limita de emisie Dir. LCP
Reglementare speciala pentru SO2 – Limitele de emisie (combustibili solizi) pentru instalatii existente si noi conf. art. 2 Nr. 9 si 10 Dir. LCP Daca valorile limita de emisie pentru SO2 nu pot fi respectate datorita proprietatilor caracteristice ale combustibilului, atunci se vor respespecta urmatoarele grade de reducere a sulfului: < 100 MW gradul de retinere a sulfului > 60 % 100 < bis < 300 MW gradul de retinere a sulfului > 75 % > 300 MW gradul de retinere a sulfului > 90 % > 500 MW gradul de retinere a sulfului > 94 %; in cazul desulfurarii gazelor evacuate montate inainte de %

15 Utilizarea BREFs in procedura de autorizare S.C. ORADEA S.A.
Valorile de emisie din Dir. LCP si BREF-LCP (6 % O2) ( lignit) Emisia Puterea termica MW BREF – BAT mg/m3 Dir. LCP mg/m3 Instalatii existente Instalatia existenta NO als NO2 > 300 50 – 200 200 Power Plan Termoelektrarna Šoštanj – TEŠ Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 10 LCP-RL Bestehende Anlage gem. Artikel 2 Nr. 4 IPPC-RL (10/1997) Feuerungswärmeleistung 2120 MW ist dir Grundlage für die Festelegung von Emissionsgrenzwerten Soll Abfall mitverbrannt werden, muss für Staub ein Misch-Grenzwert von 50 bis 10 mg/m3 berechnet werden (abhängig von der durch Abfall eingetragenen Feuerungswärmeleistung)

16 fluid la pacura cu continut cunoscut de sulf -
Monitorizarea continua a emisiilor instalatiilor de tip I, II si III cu o putere termica de > 100 MW Combustibil Emisie SO2 NO2 Pulberi solid X fluid fluid la pacura cu continut cunoscut de sulf - fluid la REA Gaz natural Alte gaze Biomasa la respectarea anexei 3B pt. SO2 für Feuerungsanlagen mit einer Lebensdauer von weniger als Betriebsstunden – keine Messung Wenn keine kontinuierlichen Messungen vorgeschrieben sind, müssen mindestens alle sechs Monate Einzelmessungen durchgeführt werden. Als Alternative können geeignete Bestimmungsverfahren, die von den zuständigen Behörden überprüft und gebilligt werden müssen, angewandt werden, um die in den Emissionen enthaltenen Mengen der oben genannten Schadstoffe zu ermitteln. Diese Verfahren werden nach den einschlägigen CEN-Normen durchgeführt, sobald diese vorhanden sind. Stehen CEN-Normen nicht zur Verfügung, so gelten ISO-Normen, nationale oder internationale Normen, mit denen sichergestellt werden kann, dass Daten von gleicher wissenschaftlicher Qualität erhoben werden. Bei Anlagen, für die der Schwefelabscheidegrad nach Artikel 5 Nummer 2 und Anhang III gilt, finden die Vorschriften für Messungen von SO2-Emissionen gemäß Nummer 2 dieses Abschnitts Anwendung. Ferner ist der Schwefelgehalt des verfeuerten Brennstoffs regelmäßig zu überwachen. Bei Messung von Schwefeldioxid, wird die Massenkonzentration von Schwefeltrioxid bei der Kalibrierung ermittelt und durch Berechnung berücksichtigt Liegt der Anteil an Stickstoffdioxid unter 5 % wird er durch Berechnung berücksichtigt und brauch dann nicht gemessen werden Die Gesamtstaubemission ist ohne den Beitrag von Schwefeltrioxid zum Messwert anzugeben.

17 Parametru de functionare
Monitorizarea continua a emisiilor instalatiilor de tip I, II si III cu o putere termica de > 100 MW Parametru de functionare Continutul volumic de oxigen in gazul de evacuare Temperatura gazului evacuat Debitul volumic al gazului de evacuare Continutl de vapori de apa in gazul de evacuare Presiunea Puterea instalatiei Sistemele pentru masuratorile continue se vor calibra cel putin o data pe an (masuratori paralele utilizand metoda de referinta). Termoelement LU 2 – O2 dispozitiv masurare Eine kontinuierliche Messung des Wasserdampfgehalts der Abgase ist nicht notwendig, sofern die Abgasproben getrocknet werden, bevor die Emissionen analysiert werden. Repräsentative Messungen, d.h. Probenahme und Analyse, einschlägiger Schadstoffe und Verfahrensparameter sowie Referenzmessverfahren zur Kalibrierung automatisierter Messsysteme werden nach CEN-Normen durchgeführt, sobald diese vorhanden sind. Stehen CEN-Normen nicht zur Verfügung, so gelten ISO-Normen, nationaleoder internationale Normen, mit denen sichergestellt werden kann, dass Daten von gleicher wissenschaftlicher Qualität erhoben werden. .

18 Monitorizarea continua a emisiilor instalatiilor de tip I si II cu o putere termica de ardere > 100 MW Valorile limita de emisie pentru instalatiile de tip I si II se vor considera respectate daca din evaluara rezultatelor pentru orele de functionare in cadrul unui an calendaristic va rezulta ca Nici o valoare medie lunara calendaristica nu depaseste valorile limita de emisie si b) In cazul i) dioxidului de sulf si pulberilor 97 %. din toate valorile medii la 48 de ore nu depasesc 110 %. din valorile limita de emisie; ii) oxizilor de azot 96 % din toate valorile medii la 48 de ore nu depasesc 110% din valorile limita de emisie Pornirea si oprirea si perioadele conform articolulu 7 din Dir. LCP nu se iau in considerare. (2) Sind nur Einzelmessungen oder andere geeignete Bestimmungsverfahren vorgeschrieben, so gelten die in den Anhängen III bis VII festgelegten Emissionsgrenzwerte als eingehalten, wenn die Ergebnisse jeder einzelnen Messreihe oder der anderen Verfahren, die gemäß den von den zuständigen Behörden festgelegten Vorschriften definiert und bestimmt wurden, die Emissionsgrenzwerte nicht überschreiten. (3) In den Fällen des Artikels 5 Nummern 2 und 3 gelten die Schwefelabscheidegrade als eingehalten, wenn sich bei der Auswertung der entsprechend dem Anhang VIII Abschnitt A Nummer 3 durchgeführten Messungen ergibt, dass alle Kalendermonatsmittelwerte oder alle gleitenden 30-Tage-Mittelwerte dem vorgeschriebenen Schwefelabscheidegrad entsprechen.

19 Monitorizarea continua a emisiilor instalatiilor de tip III cu o putere termica de ardere de > 100 MW Valorile limita de emisie pentru instalatiile de tip III se vor considera respectate pentru orele de functionare dintr-un an calendaristic, daca a) Nici o valoare medie zilnica validata nu depaseste valorile limita de emisie si b) 95 %. din toate valorile medii orare validate calculate pe un an nu depasesc 200% din valorile limita de emisie Timpii de pornire si oprire si perioadele conform art. 7 din Dir. LCP nu se iau in considerare. 6. Der Wert des Konfidenzintervalls von 95 v.H. eines einzelnen Messergebnisses darf folgende Prozentsätze der Emissionsgrenzwerte nicht übersteigen: Schwefeldioxid 20 v.H. Stickoxide 20 v.H. Staub 30 v.H. Die validierten Stunden- und Tagesmittelwerte werden aufgrund der gemessenen geltenden Stundenmittelwerte und nach Abzug des Wertes des oben genannten Konfidenzintervalls bestimmt. Jeder Tag, an dem mehr als 3 Stundenmittelwerte wegen Störung oder Wartung des kontinuierlichen Messsystems ungültig sind, wird für ungültig erklärt. Werden mehr als 10 Tage im Jahr wegen solcher Situationen für ungültig erklärt, verpflichtet die zuständige Behörde den Betreiber, geeignete Maßnahmen einzuleiten, um die Zuverlässigkeit des kontinuierlichen Überwachungssystems zu verbessern.

20 Valori limita pentru emisii conform Hotararii 541/2003: instalatii mari de ardere I si II
1) In cazul instalatiilor cu P < 500 si un continut de cenusa > 0,06 % din combustibil, sunt acceptate emisiile de 100 mg/m³

21 Valori limita pentru emisii conform Hotararii 541/2003: Instalatii mari de ardere tip I si II
Indicatie: Gazul natural este gazul metan natural care nu are un volum mai de mare de 20 % de gaze inerte si alte parti componente.

22 Valori limita pentru emisii conform Hotararii 541/2003: instalatii mari de ardere noi tip III
1) Exceptii pentru SO2 pe baza proprietatilor combustibililor P < 300 MW: 300 mg/m³ sau grad de desulfurare > 92 % P > 300 MW: 400 mg/m³ si gradul de desulfurare > 95 %

23 Valori limita pentru emisii conform HG 541/2003: instalatii mari de ardere noi de tip III

24 Valori limita pentru emisii conform HG 541/2003: instalatii mari de ardere noi tip III

25 Valori limita pentru emisii conform HG 541/2003: turbine cu gaz P > 50 MW
1) mg/m³ in urmatoarele cazuri in care randamentul turbinei cu gaz in conditii ISO-functionare pentru acoperire a necesrului de baza (15°C, bar, 60% umiditatea aerului) conduce la: - turbine cu gaz in instalatii cu cogenerare cu un randament total de peste 75 % - turbine cu gaz in centrale combinate cu un randament anual in medie de peste über 55% - turbine cu gaz pentru utilizari mecanice Pentru turbinele cu gaz cu o treapta nici una din categoriile mai sus mentionate cu un randament de peste 35% nu este valabila ca si valori limita pentru emisii de 50x/35 ( = randament turbina cu gaz in %) 2) Valabil numai pentru turbinele cu gaz cu aprindere pe distilate usoare si medii Gasturbinen für den Notbetrieb, die weniger als 500 Stunden jährlich in Betrieb sind, sind von diesen Grenzwerten ausgenommen. Die Betreiber solcher Anlagen müssen der zuständigen Behörde jährlich eine Aufstellung der entsprechenden Betriebszeiten vorlegen. Anmerkung 1: Erdgas ist natürlich vorkommendes Methangas mit nicht mehr als 20 Volumen-% Inertgasen und sonstigen Bestandteilen. Anmerkung 2: 75 mg/Nm3 in folgenden Fällen, in denen der Wirkungsgrad der Gasturbine unter ISO-Grundlastbedingungen bestimmt wird: .- Gasturbinen in Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung mit einem Gesamtwirkungsgrad von über 75 v.H.; .- Gasturbinen in Kombinationskraftwerken, deren elektrischer Gesamtwirkungsgrad im Jahresdurchschnitt über 55 v.H. liegt; . Gasturbinen für mechanische Antriebszwecke. Für einstufige Gasturbinen, die keiner der oben genannten Kategorien zuzurechnen sind und deren Wirkungsgrad unter ISO-Grundlastbedingungen mehr als 35 v.H. beträgt, gilt ein Emissionsgrenzwert von 50* ŋ /35, wobei ŋ der in Prozent ausgedrückte Wirkungsgrad der Gasturbine (unter ISO-Grundlastbedingungen) ist. Anmerkung 3: Dieser Emissionsgrenzwert gilt nur für mit Leicht- und Mitteldestillaten befeuerte Gasturbinen.