78/2010 Sb.m.s. Sdělení Ministerstva zahraničních věcí o sjednání Protokolu o dalším snižování emisí síry k Úmluvě o dálkovém znečišťování ovzduší přesahujícím hranice států z roku 1979, přijatého v Oslo dne 14. června 1994 - III. Obecné možnosti snižování emisí síry ze spalování

III. Obecné možnosti snižování emisí síry ze spalování

9. Obecné možnosti snížení emisí síry jsou:

i) Opatření v hospodaření energií 1)

a) Úspora energie

Racionální využívání energie (zvýšení energetické účinnosti/řízení procesu, společná výroba elektřiny a tepla a/nebo úspory na straně poptávky) má obvykle za následek snížení emisí síry.

b) Skladba zdrojů energie

Obecně vzato lze snížit emise síry tím, že se zvýší podíl zdrojů, jimiž se vyrábí elektřina bez spalování (např. vodní, jaderné, větrné elektrárny) v celkové skladbě zdrojů energie. Nicméně je třeba uvážit další dopady na životní prostředí.

ii) Technologické možnosti

a) Záměna paliva

Emise

SO
2

při spalování jsou v přímé úměrnosti k obsahu síry v použitém palivu.

Záměna použitého paliva (např. místo uhlí s vysokým obsahem síry použití uhlí s nízkým obsahem síry a/nebo tekutých paliv nebo plynu) vede k nižším emisím síry, jsou tu však i určitá omezení, jako např. zda je vůbec palivo s nízkým obsahem síry k dispozici a zda lze stávající systémy spalování přizpůsobit na použití odlišných paliv. V mnoha zemích EHK se některá spalovací zařízení na uhlí nebo ropu nahrazují spalovacím zařízením na plyn. Zařízení umožňující používat dvojího paliva mohou záměny paliva usnadňovat.

b) Čištění paliva

Čištění zemního plynu je běžné a z provozních důvodů se ho široce využívá.

Čištění provozního plynu (plyn z kyselé rafinace, koksárenský plyn, bioplyn atd.) je rovněž v současnosti běžnou technologií.

Odsíření tekutých paliv (lehké a střední frakce) je v současnosti běžnou technologií.

Odsíření těžkých frakcí je technicky proveditelné, nicméně závisí na vlastnostech surové ropy. Odsíření atmosférického residua (zbytkový produkt z jednotek atmosférické destilace surové ropy) k výrobě palivového oleje s nízkým obsahem síry se však běžně neprovádí; obvykle se dává přednost zpracování surové ropy s nízkým obsahem síry. Hydrokrakování a technologie úplné konverze jako výrobní procesy dosáhly plné zralosti a spojují vysoké zachycení síry se zvýšeným výtěžkem lehkých produktů. Až dosud je však počet rafinerií s úplnou konverzí omezený. Tyto rafinérie běžně vytěží 80 - 90 % obsahu síry a všechny zbytky dokáží přeměnit na lehké produkty nebo jiné prodejné výrobky. U tohoto typu rafinérií je zvýšena spotřeba energie a zvýšeny investiční náklady. Typický obsah síry u produktů rafinérií podává tabulka č. 1.

Tabulka 1 Obsah síry v rafinačních produktech

(Obsah síry v %)

+------------------------+--------------+-----------------+
| | Typické | Očekávané |
| | současné | budoucí |
| | hodnoty | hodnoty |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Benzin | 0,1 | 0,05 |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Letecký petrolej | 0,1 | 0,01 |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Motorová nafta | 0,05 - 0,3 | < 0,05 |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Topný olej | 0,1 - 0,2 | < 0,1 |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Topná nafta | 0,2 - 3,5 | < 1 |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Nafta pro lodní motory | 0,5 - 1,0 | < 0,5 |
+------------------------+--------------+-----------------+
| Ropa v zásobnících | 3,0 - 5,0 | < 1 (pobřežní |
| | | území) |
| | | < 2 (na širém |
| | | moři) |
+------------------------+--------------+-----------------+

Běžně uplatňované technologie čištění černého uhlí pomocí mohou odstranit zhruba 50 % anorganické síry (v závislosti na vlastnostech uhlí), avšak neodstraní žádnou organickou síru. Vyvíjejí se účinnější technologie, které však vyžadují složitější zařízení a jsou nákladné. Účinnost odstraňování síry čištěním uhlí je tudíž ve srovnání s odsířením kouřových plynů omezena. V některých zemích se však může dosáhnout místního optima kombinací čištění uhlí a čištění kouřových plynů.

c) Technologie dokonalejšího spalování

Tyto technologie spalování s vyšší tepelnou účinností a sníženými emisemi síry zahrnují: spalování ve fluidním loži (FBC) a to: s bublající vrstvou (BFBC), cirkulační (CFBC) a přetlakové (PFBC); dále zplynování integrované s paroplynovým cyklem (IGCC); a kombinovaný paroplynový cyklus (CCGT).

Stacionární spalovací turbiny mohou být integrovány se spalovacími systémy ve stávajících běžných elektrárnách, což může celkovou účinnost zvýšit o 5 - 7 % a tím například významně snížit emise

SO .
2

Je ovšem třeba provést velké změny na stávajícím systému topenišť.

Spalování ve fluidním loži je technologie pro spalování černého a hnědého uhlí, může však spalovat jiná pevná paliva, jako je ropný koks, a méně hodnotná paliva, jako jsou odpadky, rašelina a dřevo. Emise, lze dodatečně snížit integrovaným řízením spalování přídavkem vápna/vápence do materiálu lože. Celková instalovaná kapacita FBC dosáhla zhruba

30 000 MW
th

(250 - 350 zařízení), včetně

8 000 MW
th

v jednotkových výkonech vyšších než

50 MW .
th

Vedlejší produkty tohoto procesu však mohou vyvolávat problémy, pokud jde o jejich užití a/nebo odstranění a je třeba vyčkat ještě dalšího vývoje.

Proces IGCC spočívá ve zplynování uhlí a výrobě elektřiny v kombinovaném paroplynovém cyklu. Zplyňované uhlí se spaluje ve spalovací komoře plynové turbiny. Snížení emisí síry se dociluje používáním v současnosti běžné technologie čištění surového plynu před vstupem do plynové turbiny. Tato technologie existuje také pro destilační zbytky těžkých olejů a pro živičné emulze. Instalovaná kapacita v současné době činí asi

1 000 MW
el

(5 zařízení).

Elektrárny s kombinovaným paroplynovým cyklem, za použití zemního plynu jako paliva, s energetickou účinností asi 48 - 52 % jsou v současné době ve stadiu projektů.

d) Modifikace procesů a spalování

Neexistují modifikace spalování srovnatelné s opatřeními pro omezení emisí

NO ,
x

neboť v průběhu spalování je organicky a/nebo anorganicky vázaná síra téměř úplně oxidována (přičemž určité procento závisející na vlastnostech uhlí a technologii spalování zůstane v popelu).

V této příloze se přídavky suchých přísad do běžných kotlů považují za modifikaci procesů vzhledem k tomu, že se do spalovací jednotky zavádí určité činidlo. Nicméně zkušenosti ukázaly, že při použití těchto procesů se snižuje tepelný výkon, poměr Ca/S je vysoký a odstranění síry je nízké. Je třeba brát v úvahu i problémy, spojené s dalším užitím vedlejších produktů, takže se tohoto řešení může obvykle použít jako prozatímní opatření a jen pro menší jednotky.

Tabulka 2.

Emise oxidů síry po uplatnění možných technologií u kotlů spalujících fosilní paliva

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Účinnost snížení | | do 60 | 95 | do 90 |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Energetická | | 0,1-1 | 6-10 | 3-6 |

| 3 | | | | |

| el | | | | |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Celková | | | 194 000 | 16 000 |

| (MW ) | | | | |

| th | | | | |

| | | | | |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Specifické | | 20-50 | 60-250 | 50-220 |

| (1990)/kW ] | | | | |

| el | | | | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| | | el | | el | | el | | el |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| Černé uhlí d) | 1 000- | 3,5-35 | 400- | 1,4-14 | < 400 | < 1,4 | < 400 | < 1,4 |

| | 10 000 | | 4 000 | | | | | |

| | | | | | (< 200,1 | < 0,7 | (< 200,1 | < 0,7 |

| | | | | | % S) | | % S) | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| Hnědé uhlí d) | 1 000- | 4,2-84 | 400- | 1,7 - | < 400 | < 1,7 | < 400 | < 1,7 |

| | 20 000 | | 8 000 | 33,6 | | | | |

| | | | | | (< 200,1 | < 0,8 | (< 200,1 | < 0,8 |

| | | | | | % S) | | % S) | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| Těžký olej d) | 1 000- | 2,8-28 | 400- | 1,1-11 | < 400 | < 1,1 | < 400 | < 1,1 |

| | 10 000 | 28 | 4 000 | | | | | |

| | | | | | (< 200,1 | < 0,6 | (< 200,1 | < 0,6 |

| | | | | | % S) | | % S) | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| | b) | | | a) |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Účinnost snížení | do 90 | 95 | 95 | 95 |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Energetická | 3-10 | 10-15 | 4-8 | 2 |

| el | | | | |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Celková | 200 | 2 000 | 700 | 1 300 |

| (MW ) | | | | |

| th | | | | |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| | | (99 % obj.) | (99 % obj.) | |

+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+--------------------+

| Specifické | 230-270 e) | 200-300 e) | 280-320 e) f) | 320-350 e) f) |

| (1990)/kW ) | | | | |

| el | | | | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| | | el | | el | | el | | el |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| Černé uhlí d) | < 400 | < 1,4 | < 400 | < 1,4 | < 400 | < 1,4 | < 400 | < 1,4 |

| | | | | | | | | |

| | (< 200,1 | < 0,7 | (< 200,1 | < 0,7 | (< 200,1 | < 0,7 | (< 200,1 | < 0,7 |

| | % S) | | % S) | | % S) | | % S) | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| Hnědé uhlí d) | < 400 | < 1,7 | < 400 | < 1,7 | < 400 | < 1,7 | < 400 | < 1,7 |

| | | | | | | | | |

| | (< 200,1 | < 0,8 | (< 200,1 | < 0,8 | (< 200,1 | < 0,8 | (< 200,1 | < 0,8 |

| | % S) | | % S) | | % S) | | % S) | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

| Těžký olej d) | < 400 | < 1,1 | < 400 | < 1,1 | < 400 | < 1,1 | < 400 | < 1,1 |

| | | | | | | | | |

| | (< 200,1 | < 0,6 | (< 200,1 | < 0,6 | (< 200,1 | < 0,6 | (< 200,1 | < 0,6 |

| | % S) | | % S) | | % S) | | % S) | |

+--------------------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+----------+---------+

a) Při vysokém obsahu síry v palivu může být účinnost i jiná, současně může být závislá na procesu. Obvyklou hodnotou je 95 %.

b) Vhodné pro paliva s vysokým obsahem síry.

c) Emise v mg/m3 (STP), suché spaliny, 6 % kyslíku pro pevná paliva, 3 % kyslíku pro tekutá paliva.

d) Činitel konverze závisí na vlastnostech paliva, specifickém objemu spalin a tepelné účinnosti kotle. [Užití činitelé konverze

(m3/kWh ,
el

tepelná účinnost 36 %) černé uhlí: 3,50; hnědé uhlí: 4,20; těžký olej: 2,80].

e) Specifické investiční náklady vycházejí z malého počtu zařízení.

f) Specifické investiční náklady zahrnují proces denitrifikace.

Tabulka byla sestavena hlavně pro velká spalovací zařízení ve veřejném sektoru. Možnosti omezení jsou však platné i pro jiná odvětví s podobnými odpadními plyny.

e) Odsíření kouřových plynů (FGD)

Tyto procesy se zaměřují na odstranění již vytvořených oxidů síry a hovoří se o nich také jako o sekundárních opatřeních. Technologie čištění kouřových plynů, odpovídající současnému stavu techniky, jsou založeny na odstraňování síry mokrým, suchým nebo polosuchým a katalytickým chemickým procesem.

K dosažení účinnějšího snížení emisí síry, než dovolují opatření uvedená v bodě i), je třeba uvažovat o programu kombinujícím technologické možnosti podle bodu (ii).

V některých případech mohou způsoby snížení emisí síry vést i ke snížení emisí

CO , NO
2 x

a jiných znečišťujících látek.

Ve veřejných elektrárnách, teplárnách a výtopnách se používá těchto procesů čištění kouřových plynů: mokrý vápno/vápencový (LWS); rozprašovací absorpce (SDA), proces Wellman-Lordův (WL); amoniakový (AS); a kombinovaných procesů k odstraňování

NO /SO
x x

(AC - aktivovaným uhlím) a kombinované katalytické odstraňování

NO /SO .
x x

V odvětví výroby elektřiny pokrývají procesy LWS 85 % a SDA 10 % instalované kapacity odsiřování kouřových plynů.

Několik nových odsiřovacích procesů kouřových plynů, jako například suchý s ozářením elektrony (EBDS) a Mark 13A ještě za sebou nemá zkušební období.

Tabulka č. 2 ukazuje účinnost shora uvedených sekundárních opatření na základě praktických zkušeností shrnutých z velkého počtu zařízení, na kterých byly uplatněny. Uvádí se jak realizovaná kapacita, tak i kapacitní rozsah. Přestože několik technologií snižování vykazuje srovnatelné účinky, mohou specifické místní vlivy použití určité technologie vylučovat.

Tabulka č. 2 obsahuje rovněž obvyklé meze investičních nákladů při použití technologií snížení emisí síry uvedených pod body ii) c), d) a e). Avšak při použití těchto technologií v jednotlivých případech je třeba si uvědomit, že investiční náklady na snížení emisí budou kromě jiného záviset na konkrétním zařízení, kde jsou uplatněny, na požadovaném systému kontroly, na velikosti zařízení, na rozsahu požadovaného snížení a na časovém průběhu cyklu údržby. Proto dává tabulka jen hrubé rozmezí investičních nákladů. Investiční náklady na modernizaci jsou obvykle vyšší než při výstavbě nového zařízení.

------------------------------------------------------------------

1) Možnosti i), a) a b) jsou spojeny s energetickou strukturou a politikou smluvní strany. Zavedení, účinnost a náklady podle odvětví zde nejsou uvažovány.