|
Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 1, 2006 Støvvagter/-målere samt CO- og O2-målere i asfaltindustrienIndholdsfortegnelse
ForordSom et led i udarbejdelsen af branchebilaget for asfaltvirksomheder har den nedsatte arbejdsgruppe på sit første møde diskuteret mulighederne for gennemførelse af et projekt, der skal klarlægge, hvilke typer støvfiltre, støvvagter/-målere, CO- og O2-målere det er relevant at anvende på asfaltvirksomhederne. Baggrunden er bl.a. målinger udført af FORCE Technology for Københavns Amt på 4 asfaltvirksomheder. Disse målinger viste markante overskridelser af brancheorienterings emissionsgrænse for støv til trods for, at de opsatte støvvagter ikke havde givet alarm. Asfaltindustrien har indsamlet oplysninger om hvilke støvvagter/-målere samt CO- og O2-målere, som anvendes i branchen. På baggrund af branchens indsamlede oplysninger, samt FORCE Technology's erfaringer på dette område, har FORCE Technology udarbejdet dette baggrundsmateriale, som har til formål at give arbejdsgruppen mulighed for at beslutte hvilke emissionsgrænser, egenkontrol og/eller driftsvilkår, der bør stilles i relation til støvemissioner samt til sikring af optimal forbrænding på asfaltanlæg. December 2005 SammenfatningHovedkilden til støv er råmaterialerne sten og grus, der anvendes til produktionen af asfalten, og som tørres i tørretromlen. Disse materialer indeholder en lille andel støv (små partikler), og der kan også dannes mere støv ved den mekaniske påvirkning, som materialerne udsættes for i tørretromlen. Under tørringen og den mekaniske påvirkning frigives en del af disse partikler til tørreluften. Hovedparten af støvet er inerte mineralske stenpartikler fra råmaterialerne, og målinger på flere anlæg viser, at 90 – 98% af partiklerne er > 10 µm. Målinger af støvindholdet i rågassen til posefilteret har vist meget store koncentrationer af partikler, fra omkring 20 g/m³ og helt op til 3 - 400 g/m³. Et lille hul i en filterpose på størrelse med en fingertykkelse, er derfor nok til, at emissionsgrænseværdien overskrides. Det er således vigtigt, at selv små utætheder opdages og udbedres så hurtigt som muligt. Når emissionsmålinger viser et stort indhold af partikler, der er > 10 µm, så er der tale om utætheder, som forårsager en forhøjet emission. Filterposernes levetid afhænger af mange forhold, bl.a. af luft- og partikelbelastningen, partiklernes egenskaber, samt filterposernes materiale og tykkelse. Den konkrete levetid for et konkret anlæg kan derfor ikke forudsiges, men må baseres på erfaring, som her konkret er angivet til mellem 4 og 9 år. Det anses på denne baggrund sandsynligt, at levetiden for filterposerne på de feste anlæg vil være omkring 6 år. Differenstrykmålere anvendes almindeligvis til at afgøre, hvornår filterposerne skal skiftes, men de kan ikke anvendes til at registrere utætheder eller revner i filterposer, som kan medføre emissioner over grænseværdien. Ifølge luftvejledningen er emissionsgrænseværdien for støvemissionen fra nye asfaltanlæg på 10 mg/m³ ved den aktuelle O2-koncentration. Det svarer til en koncentration på mellem 4 og 7 mg/m³ ved den aktuelle driftstilstand i posefilteret. Det vil der ikke være nogen problemer i at kunne overholde med et velfungerende posefilter, med det forudsætter, at det er helt tæt, og alle filterposer er intakte, for selv den mindste utæthed kan medføre overskridelse af emissionsgrænsen. AMS-kontrolgrænsen for støv på 200 kg/h er muligvis overskredet på alle asfaltanlæg, men det kan være vanskeligt at afgøre, da posefiltrene er forsynet med en forudskiller, hvorfor det er umuligt at måle koncentrationen til selve posefilteret. I Brancheorientering for asfaltindustrien (Miljøstyrelsens orientering nr. 4/1995) angives, at såfremt der ikke er forudskilning af støvet, så bør der foretages AMS-kontrol, og ellers ikke. Dette princip kunne videreføres, uanset om massestrømsgrænsen reelt er overskredet eller ej. Asfaltindustriens Brancheforening har indsamlet oplysninger fra medlemsvirksomhederne om asfaltanlæggenes bestykning af støvvagter/-målere, samt O2- og CO-målere. Undersøgelsen dækker 39 af de 44 asfaltanlæg, der findes i Danmark. Ud af de 39 asfaltanlæg er der 20 anlæg, der har støvvagter, 22 der har O2-måler, og et anlæg der har en CO-måler. De eksisterende støvvagter på asfaltanlæggene bærer præg af, at der er stillet krav om installering af støvvagter, uden en klar definering af, hvad de skal kunne, og hvordan de skal anvendes. Støvvagter kan være et godt og effektivt supplement til den almindelige kontrol og opmærksomhed, der altid bør være på driften af et posefilter. Støvvagter kan også give en falsk tryghed, så der slækkes på den almindelige kontrol og opmærksomhed på posefilterets drift, fordi det holder støvvagten jo øje med. Der er en række vigtige ting, man bør afklare ved krav om installation af støvvagt eller støvmåler.
Det vurderes samlet, at ingen af de installerede støvvagter umiddelbart kan anvendes som driftskontrol til at detektere, om der er defekter ved posefiltrene. Det skyldes både problemerne med alarmer i forbindelse med opstarter, p.g.a. kondensering af vanddamp, og manglende kalibrering og korrektion for omregningen mellem målingen ved driftstilstanden og referencetilstanden. Ingen af de nuværende støvvagter på asfaltanlæggene kan umiddelbart alarmere ved støvkoncentrationer, der overstiger den gældende emissionsgrænse, fordi der ikke er udført en kalibrering med parallelmålinger. De fleste af støvvagterne kan heller ikke kalibreres ved parallelmålinger, fordi de ikke har et kontinuert målesignal, der kan relateres til parallelmålingerne. Andre typer støvmålere kan kalibreres, så de kan overvåge støvemissionen, og både alarmere ved stigende støvkoncentration samt dokumentere den aktuelle koncentration. Der er dog problemer i forhold til omregning til normaltilstanden, fordi vandindholdet kan variere meget, og ingen anlæg er forsynet med en kontinuert måling af vandindholdet. Kalibrering af støvmålere bør udføres ved parallelmålinger med præstationskontrol, f.eks. hvert tredje år. Driftspersonalet skal være bekendt med funktionen af støvmåleren, således at de både kan følge og vurdere ændringer i den målte støvkoncentration, og reagere korrekt i tilfælde af pludselige stigninger i koncentrationen, som eventuelt udløser den indstillede alarm. Der bør udarbejdes en instruks i tilsyn og vedligeholdelse af støvmåleren, som med udgangspunkt i leverandørens anvisninger og erfaringerne med driften fastlægger hyppigheden af tilsyn og rensning af støvmåleren. Brancheundersøgelsen viser, at godt halvdelen af anlæggene har O2-måler, og kun et anlæg har en CO-måler. Ingen af anlæggene anvender O2-målingen til styring af forbrændingsprocessen. Der er også uvist, om der overhovedet sker nogen registrering af målingerne, og om de på nogen måde anvendes aktivt til kontrol af forbrændingsprocessen. Anvendeligheden af en O2- eller CO2-måling i skorstenen er ikke entydig, fordi der ikke er en direkte sammenhæng til forbrændingens luftoverskud og kvalitet. Målingen kan heller ikke direkte dokumentere, om den maksimale λ på 5,5 er overholdt, fordi O2-målingen normalt ikke er kompenseret for vandindholdet, og λ er defineret ved tør måling. Desuden tilføres luft fra andre steder end brænderen, så måling i skorstenen svarer ikke direkte til forholdene efter brænderen. O2- eller CO2-måling i skorstenen kan derfor reelt kun anvendes til en indikation af forbrændingsforholdene. Selvom grænseværdien for λ på 5,5 i skorstenen overskrides, så kan forbrændingsforholdene være gode nok, med en lavere λ-værdi i selve brænderen. Hvis krav om beregning af λ ved måling af O2 eller CO2 i skorstenen fastholdes, bør der tages højde for fortyndingen, således at målingen bedst muligt giver en reel værdi for λ efter tørretromlen, og dermed mere direkte afspejle forbrændingsforholdene. Det kunne være ved en graduering af kravet til λ, så der tillades en højere værdi end 5,5 ved lav last, men der findes ikke data, der kan dokumentere, hvordan en sådan graduering skulle være. En CO-måling vil langt mere sikkert kunne afsløre problemer med forbrændingen uanset årsagen, end måling af O2 eller CO2. CO-målingen vil dog ikke umiddelbart kunne anvendes til dokumentation for overholdelse af emissionsgrænsen, fordi måleresultatet ikke umiddelbart kan omregnes til referencetilstanden på grund af variationerne i vandindholdet. 1 Støv og filterbeskrivelseHer beskrives og karakteriseres det støv, som emitteres i afkast fra asfaltindustrien, og der gives en overordnet beskrivelse af støvfiltre, der i dag anvendes i asfaltindustrien. Desuden beskrives hvilken emission, der kan forventes at være fra et nyt filter eller et vel vedligeholdt filter med f.eks. udskiftede filterposer samt en vurdering af, om emissionen fra filteret evt. ændres over filternes levetid. 1.1 StøvHovedkilden til støv er råmaterialerne sten og grus, der anvendes til produktionen af asfalten, og som tørres i tørretromlen/tromleblanderanlægget. Disse materialer indeholder en lille andel støv (små partikler), og der kan også dannes mere støv ved den mekaniske påvirkning, som materialerne udsættes for i tørretromlen. Under tørringen og den mekaniske påvirkning frigives en del af disse partikler til tørreluften. Andelen af støv i råmaterialerne varierer meget, afhængigt af type, oprindelse, behandling m.v.
Figur 1. Der er støv i alle råmaterialerne, også i de grove stenmaterialer. Der vil også komme lidt støvpartikler fra oliebrændere, men i princippet ingen støvpartikler fra gasbrændere. Sod, som består af kulstof og organiske forbindelser, kan forekomme i større mængder ved dårlig forbrænding uanset brændselstypen, men mængden af både støv og sod fra brænderne vil være forsvindende lille i forhold til mængden støv, der afgives fra råmaterialerne i tørretromlen. Der kommer også støv og bitumendampe fra blandetårnet på batch-anlæg, men mængden er normalt ubetydelig i forhold til belastningen fra tørretromlen. En vigtig bestanddel i asfalt er filler, som er alle partikler mindre end 0,063 mm (63 µm). Der er dels egenfiller, som hidrører fra stenmaterialerne samt mindre mængder af fremmedfiller, som ofte må blandes i asfalten, fordi indholdet af naturlige filler ikke er stort nok. Fremmedfilleren kan være stenmel, kalk, cement, flyveaske eller andet. Denne filler er normalt tør og opbevares i siloer og doseres via en vægt ind i anlæggets mikser i blandetårnet på batchanlæg eller direkte i tromleblanderen på anlæg med kontinuert produktion. Støvbelastningen til filteret fra mikseren er begrænset, og der er normalt ingen belastning fra siloerne, fordi de er forsynet med et lokalt filter til filtrering af fortrængningsluften. 1.1.1 StøvkarakteriseringHovedparten af støvet er inerte mineralske stenpartikler fra råmaterialerne. Der kan forekomme en mindre mængde støv af andre mineralske sammensætninger fra fremmedfillere, f.eks. kalk, cement og flyveaske m.v., men mængden er forsvindende lille i forhold til mængden af støv fra tørretromlen og omtales ikke nærmere, da det forudsætter kendskab til de aktuelle fremmedfillere, der anvendes. Indholdet af filler i asfalt varierer med typen, men ligger typisk i størrelsesordenen omkring 5%. I bilag 2 er vist en kornstørrelsesfordeling for en 0 - 16 mm GAB grus fra NCC Råstoffer, som er en væsentlig ingrediens i en stor del af NCC's asfaltprodukter. Ifølge kornstørrelsesfordelingen er ca. 3% af materialet mindre end 0,063 mm [1] (63 µm), og da der typisk tørres 100 - 150 t/h, så vil der være store mængder mindre partikler, som kan føres med tørreluften til posefilteret. Mekaniske processer giver normalt ikke anledning til dannelse af fine partikler, som er < 1 µm. Hovedparten af partiklerne i både egenfiller og fremmedfiller vil derfor være større end 1 µm. I tørretromlen tørres og opvarmes stenmaterialerne til den ønskede temperatur, som afhængigt af det konkrete produkt er i området 110 til 180°C. Når stenmaterialerne tørres, kan det ikke undgås, at tørreluften river en del af de mindre partikler med sig. Målinger af støvindholdet i rågassen til posefilteret har vist meget store koncentrationer af partikler, fra omkring 20 g/m³ og helt op til 3 - 400 g/m³. 1.1.2 Kornstørrelsesfordeling i afkastFORCE Technology har erfaring for, at ved måling af støvemissionen efter posefiltre på asfaltanlæg vil hovedparten af partiklerne blive opsamlet i målecyklonen (hvis en sådan anvendes), som udskiller partikler større end 10 µm. I en konkret måling var partikelemissionen fra et asfaltanlæg 150 mg/m³, og andelen af partikler større end 10 µm var 92%. Knap 0,5% af partiklerne var < 0,1 µm. Andre målinger på flere forskellige anlæg bekræfter, at 90 – 98% af partiklerne ofte er > 10 µm. Da effektive og tætte posefiltre tilbageholder partikler med meget stor effektivitet, som beskrevet i næste afsnit, må det konkluderes, at når emissionsmålinger viser et stort indhold af partikler, der er > 10 µm, så er der tale om utætheder, som forårsager en forhøjet emission. 1.2 StøvfiltrePartikelbegrænsning på asfaltanlæg foretages i dag med posefiltre. Der findes flere varianter af posefiltre, der hver har deres fordele og begrænsninger, som dog ikke vil blive berørt her. Her vil vi fokusere på principperne for posefiltre og de faktorer, der har betydning for filtreringseffektiviteten og filterposernes levetid. Princippet ved filtrerende udskillere er, at gassen suges eller trykkes gennem en dug af naturligt eller syntetisk tekstil, hvor partikler afsættes. Filtreringsmekanismen er en kombination af egentlig sivirkning, indfangning, diffusion og elektrostatisk tiltrækning. Med en helt ny og ren filterpose er virkningsgraden relativt lav, men efterhånden som der opbygges et lag af partikler på filterdugen, vokser effektiviteten hastigt, idet denne filterkage i høj grad medvirker til en effektiv filtrering. Med effektive og veldimensionerede filterposer og en filterkage med en god kornstørrelsesfordeling kan støv på asfaltanlæg renses med mere end 99,9% effektivitet. Når mange målinger har vist, at der er et relativt stort indhold af partikler > 10 µm, så vil årsagen normalt være, at der er mindre utætheder i filteret. De udskilte partikler, der danner filterkagen, øger trykfaldet over filterdugen, således at luftmængden på et tidspunkt ikke længere kan passere filterdugen. Det er derfor nødvendigt med jævne mellemrum at fjerne filterkagen fra dugen ved en rensning. Posefiltre kan enten renses mekanisk ved rystning af poserne eller ved at blæse luft baglæns gennem poserne. Sidstnævnte princip er blevet det mest udbredte, fordi det både er mere effektivt og mere skånsomt overfor poserne end den mekaniske rensning. Et typisk filter, der anvender trykluft, er Jet-puls-filtre. Denne filtertype er i dag den mest udbredte type på virksomheder herunder asfaltanlæg. Jet-pulse-filtre bliver renset ved, at der i ganske kort tid blæses trykluft den modsatte vej. Herved dannes en trykbølge, som udvider posen, hvorved filterkagen falder af. Resten rystes af, når posen efter impulsens ophør klapper tilbage mod støttekurven. Denne form for rensning sker så hurtigt, at det ikke er nødvendigt at afspærre den sektion, der skal renses. Ved andre typer filtre er det nødvendigt at afspærre sektioner ved rensning. Herved skal filteret overdimensioneres, da den resterende del af filteret skal kunne klare en normal produktion under rensningen. Den nødvendige og optimale rensefrekvens afhænger i høj grad af koncentrationen af partikler i rågassen, jo højere koncentration jo hyppigere rensning. Rensningen er derfor ofte styret af en differenstrykmåler, som starter rensningen, når differenstrykket har nået setpunktet. Timerstyring af rensningen findes også, men er knap så udbredt, fordi der er en tendens til, at rensningen ved nogle produktioner kører for hyppigt, fordi den er indstillet efter produktionen med den største belastning på filteret. Efter rensningen vil der være en kort periode med en lidt ringere rensningseffektivitet, indtil der igen er opbygget en filterkage. I Jet-pulse-filtre kan udskiftning af filterposer i tilfælde af brud eller som normal vedligeholdsrutiner foretages udefra ved at trække poserne op af filteret. Ved Jet-pulse-filtre kan man anvende filtermateriale med mindre mekanisk styrke og dermed mindre tæthed. Dette har den væsentlige fordel, at der er mindre trykfald over filteret. Jet-pulse-filtre kan derfor give en højere filtreringshastighed (eng.: air-to-cloth ratio), udtrykt i m³ luft pr. m² filterareal pr. minut. Et højt ACR betyder mindre tekstil og dermed et mindre antal poser. Hermed bliver filteret billigere. Ved en god dimensionering af filteret vil man opnå gode betingelser for rensning, når eksempelvis luftmængde pr. kvadratmeter filterdug er lille. Filterbelastningen på asfaltanlæg bør normalt være mindre end 1,5 m/min. Nogle filterleverandører anbefaler endnu lavere belastning, omkring 1 m/min, fordi deres erfaring viser, at filterposerne dermed holder længere, og der anvendes mindre energi til rensning, fordi det sker sjældnere. Det giver en driftsbesparelse, som kan opveje den større investering til et større filter. På asfaltanlæg anvendes typisk Nomex 450 filterposer, som kan tåle temperaturer op til ca. 200°C. Nomex er blevet synonym for materialet aramid, som det er lavet af. Der findes filterposer af samme materiale og med samme egenskaber, under andre navne. 1.2.1 PosefilterbrudMed de støvkoncentrationer, der normalt er før posefiltrene på asfaltanlæg, er et hul i en filterpose på størrelse med en fingertykkelse nok til, at emissionsgrænseværdien overskrides. Det er således vigtigt, at selv små utætheder opdages og udbedres så hurtigt som muligt. Utætheder kan forekomme i forbindelse med udskiftning af filterposer, enten fordi filterposens befæstelse ikke slutter tæt, eller fordi montagen ikke er udført ordentligt. Der er også eksempler på, at en filterpose er blevet rykket løs i forbindelse med inspektion, formentlig fordi der er trådt på den. Regulære brud på filterposerne forekommer hyppigst, jo ældre poserne bliver, fordi materialet bliver slidt og dermed mister mekanisk styrke. Sliddet sker primært, hvor filtermaterialet hviler og gnider mod trådkurven, og det er her filterbrud almindeligvis sker. Samlet vil der være mulighed for utætheder og forhøjet emission efter udskiftning af filterposer. Efter udskiftning af alle filterposerne, hvor det er sikret, at posefilteret er helt tæt, vil der normalt være en årrække, hvor risikoen for utætheder er begrænset, men herefter vil det almindelige slid begynde at medføre brud på filterposerne. Posernes levetid afhænger af mange forhold, bl.a. af luft- og partikelbelastningen, partiklernes egenskaber, samt filterposernes materiale og tykkelse. Den konkrete levetid for et konkret anlæg kan derfor ikke forudsiges. 1.2.2 Kontrol af posefiltre ved differenstrykmålingDifferenstrykmålere anvendes almindeligvis til at afgøre, hvornår filterposerne skal skiftes, men de kan ikke registrere utætheder eller revner i filterposer, som nemt kan medføre emissioner over grænseværdien. En revne i en filterpose på størrelse med en finger vil ikke medføre nogen målelig ændring i differenstrykket, men det vil give en meget stor forøgelse af emissionen, fordi der slipper en mindre mængde urenset luft igennem, som kan have en meget stor koncentration af støv. I mindre posefiltre kan en differenstrykmåling muligvis detektere, hvis en filterpose falder af, men det vil normalt også blive opdaget meget hurtigt, fordi der vil stå en støvsky ud af posefilteret. I større filteranlæg med mange hundrede filterposer, som er normalt på asfaltanlæg, vil en differenstrykmåling ikke kunne detektere, hvis en filterpose falder af. Det mest almindelige problem med posefiltre er huller og revner i filterposerne og kun sjældent, at filterposer falder af. Der er også nogle rent praktiske problemer med at anvende differenstrykmåling, bl.a. fordi det vil være vanskeligt at fastsætte en fast alarmgrænser, bl.a. fordi differenstrykket varierer i takt med den almindelige regenerering af filteret, som ofte sker mange gange i timen. Der kan både være variation i takt med, at filterkagen bliver tykkere og tykkere, indtil den falder af ved regenereringen, og dels forekomme der trykstød ved selve regenereringen. Differenstrykket kan også variere efter belastningen på filteret, d.v.s. efter produktionens størrelse, fordi volumenstrømmen reguleres efter belastningen på brændere. Det er vores vurdering, at det ikke er muligt at anvende differenstrykket til at vurdere, om posefiltre på asfaltanlæg er i orden, eller om der er utætheder og forhøjet emission. 1.2.3 Emissionsgrænse for partiklerIfølge Miljøstyrelsens vejledning nr. 2/2001 (luftvejledningen) gælder for asfaltanlæg en vejledende emissionsgrænse for partikler på 20 – 40 mg/normal m³ for eksisterende anlæg og 10 mg/normal m³ for nye anlæg, når massestrømsgrænsen på 5 kg/h er overskredet, hvilket den vil være for alle asfaltanlæg. Emissionsgrænseværdierne i luftvejledningen for forbrændingsprocesser gælder generelt ved 10% O2, men det anføres i vejledningen, at referencetilstanden for asfaltfabrikker bør være det aktuelle O2-indhold ved referencetilstanden (O°C, 101,3 kPa, tør røggas), dog ikke højere end et O2-indhold på 17%. Anlæg med miljøgodkendelser fra før 2001 har typisk en emissionsgrænseværdi på 55 mg/m³(n,t) ved 10% O2, som er fastsat efter Miljøstyrelsens orientering nr. 4/1995 (brancheorientering for asfaltindustrien). Et enkelt anlæg med en nyere miljøgodkendelse vides at have en grænseværdi på 10 mg/m³(n,t) ved den aktuelle O2-koncentration. Omregning af en målt partikelkoncentration på 10 mg/m³ (n,t) ved 17% O2 til referencetilstanden på 10% O2 er vist i nedenstående formel.
Der er således ikke så meget forskel fra den tidligere grænseværdi på 20 - 40 mg/m³(n,t) ved 10% O2 og til den nye på 10 mg/m³(n,t) ved den aktuelle O2-koncentration. Grænseværdien på 10 mg/m³(n,t) ved den aktuelle O2-koncentration giver anledning til overvejelser om hvilken partikelkoncentration, der vil kunne måles lige efter posefilteret under de normale driftsbetingelser. Beregnede partikelkoncentrationer under normale driftsbetingelser er derfor vist i tabel 1. Dette er et eksempel, hvor udgangspunktet har været nyere målinger på 4 asfaltanlæg (anlæg 1 - 4 i tabellen), dog er partikelkoncentrationen fiktivt fastsat til 10 mg/m³ (n,t) og derefter udregnet ved den aktuelle driftssituation. Anlæg 5 angiver den situation, hvor det må forventes at få de laveste partikelkoncentrationer ved den aktuelle driftstilstand på et asfaltanlæg. Afhængig af valg af filtermateriale og posefiltrets opbygning, herunder belastningen, vil der ikke være nogen problemer i at kunne overholde en emissionsgrænseværdi på 10 mg/m³ ved den aktuelle O2-koncentration for asfaltanlæg, selvom det reelt betyder, at emissionen kan være mellem 4 og 7 mg/m³ ved den aktuelle driftstilstand i posefilteret. Det forudsætter dog, at posefilteret er helt tæt, og alle filterposer er intakte, fordi selv den mindste utæthed kan medføre overskridelse af emissionsgrænsen. 1.2.4 AMS-kontrolIfølge luftvejledningen skal der installeres AMS-kontrol af støvemissionen, hvis massestrømmen er større end kontrolgrænsen på 200 kg/h. Ved massestrøm forstås den mængde af et stof pr. tidsenhed (over et skift på 7 timer), som ville udgøre hele virksomhedens udledning af stoffet, hvis der ikke blev foretaget emissionsbegrænsning. Massestrømmen fastlægges inden egentlige rensningsanlæg men efter procesanlæg. For asfaltanlæg er forudskiller og posefilter en integreret del af procesanlægget, fordi det opsamlede støv fra disse anvendes i produktionen som egenfiller. Koncentrationen af støv i tilgangen til posefilteret er ved mange målinger vist at ligge i området fra omkring 20 g/m³(n,t) til flere hundrede g/m³(n,t). Ved disse målinger er der målt før forudskilleren. Posefilteret (d.v.s. filterdugen) betragtes som den egentlige rensning på asfaltanlæg. Kontrolgrænsen for støv på 200 kg/h er muligvis overskredet på alle asfaltanlæg, men det kan være vanskeligt at afgøre, da forudskilleren, som betragtes som procesanlæg, ofte er en integreret del af posefilteret, hvorfor det er umuligt at måle koncentrationen til selve posefilteret. Denne problematik forholder Miljøstyrelsens orientering nr. 4/1995 (brancheorientering for asfaltindustrien) sig til i appendiks 1 om måleprogram for emissioner til luften. Her er anbefalingen, at såfremt der ikke er forudskilning af støvet, så bør der foretages AMS-kontrol, og ellers ikke. Dette er en pragmatisk løsning som følge af vanskelighederne ved at bestemme den egentlige massestrøm før rensning på asfaltfabrikker. Dette princip kunne videreføres, uanset om massestrømsgrænsen reelt er overskredet eller ej. Massestrømmen er i tabel 2 beregnet for forskellige koncentrationer og forskellige luftmængder til posefilteret for at illustrere muligheden for, at kontrolgrænsen er overskredet på nogle asfaltanlæg. Der er regnet med drift i 5 ud af de 7 timer, som massestrømmen midles over, samt en effektivitet i forudskilleren på 90%.
Tabel 2. Massestrøm i kg/h ved forskellige volumenstrømme og koncentrationer med 5 timers drift midlet over 7 timer Energiforbruget til tørringen er omkring 100 KWh per ton asfalt, og den tilsvarende røggasmængde er beregnet for forskellige produktionsstørrelser og vist i tabel 3, for et naturgasfyret anlæg, inklusiv udsugning fra mikseren i blandetårn på batch anlæg. Røggasmængden fra oliefyrede anlæg er 10 - 20% større.
Tabel 3. Beregnede røggasflow ved et energiforbrug på 100 KWh/t asfalt For at være under massestrømsgrænsen på 200 kg/h skal et anlæg med en kapacitet på 100 t/h have en støvkoncentration i rågassen, der er mindre end 100 g/m³ ved en effektivitet i forudskilleren på 90%. Ifølge luftvejledningen er AMS-kontrol automatisk målende og registrerende udstyr, der måler hele tiden, og derved dokumenterer emissionen time for time i alle perioder med produktion. Det er klart, at der med det formål skal foreligge en grundlæggende kalibrering af AMS-måleren, ligesom der jævnligt bør foretages parallelmålinger for at kontrollere og justere kalibreringen. Ved omregning af AMS-målingen til mg/m³ ved referencetilstanden skal der korrigeres for temperatur og vandindhold. Disse parametre varierer en hel del på asfaltanlæg, så enten skal der også foretages on-line målinger af de parametre, eller også må man acceptere en større usikkerhed på AMS-målingen. I afsnit 3 om kraftproducerende anlæg, varmeproducerende anlæg, gasturbiner og gasmotoranlæg med en samlet indfyret effekt på mellem 5 MW og 50 MW i bilag 5 til godkendelsesbekendtgørelsen [2] er følgende fastsat om kalibrering af AMS- målere: Alle AMS-målere skal gennemgå en årlig kontrol og et årligt serviceeftersyn af et sagkyndigt firma. AMS-måleudstyr til støv skal efter installation af måleren gennemgå en grundlæggende kalibrering med parallelmålinger til fastlæggelse af kalibreringskurven efter principperne i EN 13284-2 med mindst 5 målinger. Referencelaboratoriet har foreslået følgende for kalibrering af AMS-målere på virksomheder, der ikke er omfattet af bekendtgørelserne for store fyringsanlæg og affaldsforbrændingsanlæg: Alle AMS-målere skal gennemgå en årlig kontrol og et årligt serviceeftersyn af et sagkyndigt firma. AMS-måleudstyr til støv skal efter installation af måleren gennemgå en grundlæggende kalibrering med parallelmålinger til fastlæggelse af kalibreringskurven (efter principperne i EN 13284-2 med mindst 5 målinger). AMS-målere til O2, CO og NOx skal efterses og kalibreres med kalibreringsgasser efter leverandørens anvisninger. Dato og resultatet skal føres i journal. Alle AMS-målere skal kontrolleres ved en parallelmåling hvert 3. år. Det er således ganske omkostningstungt at leve op til kravene om AMS-måling, som er angivet i luftvejledningen, og det er formentlig en medvirkende årsag til, at tilsynsmyndighederne i mange tilfælde har stillet krav om støvvagter i stedet for AMS-kontrol på asfaltanlæg. Fodnoter [1] Partikler mindre end 0,063 mm kaldes filler. Indholdet af filler i råmaterialerne kaldes egenfiller og udgør ca. 3% i nævnte produkt. [2] Bekendtgørelse nr. 943 af 16. september 2004. 2 BrancheundersøgelseAsfaltindustriens Brancheforening indsamlede oplysninger fra alle medlemsvirksomhederne om asfaltanlæggenes bestykning af støvvagter/-målere, samt O2- og CO-målere. Med udgangspunkt i de indsamlede oplysninger og FORCE Technology's generelle viden om støvvagter og posefiltre, er det vurderet, om støvvagter/-målere er anvendelige til detektering af utætheder og til egenkontrol i forhold til overholdelse af emissionsgrænseværdien for støv på 10 mg/m³(n,t) ved den aktuelle O2-koncentration. Betegnelsen støvvagter/-målere er anvendt, for ikke at udelukke den ene type, uden at forskellen dog på forhånd er defineret. For at kunne anvende den rigtige betegnelse i det følgende, indføres følgende definition. For at komplettere definitionen medtages også AMS-målere til støv. Støvvagter er simple målere, som udelukkende kan give en alarm, når en forudindstillet grænse overstiges. Støvvagter kan ikke kalibreres, så alarmgrænsen indstilles efter erfaring eller ved at skrue den ned indtil den giver alarm ved normal drift, og efterfølgende skrues den lidt op. Støvmålere har en dataudgang, så den aktuelle måleværdi kan føres ind til kontrolrummet, og data kan logges. Støvmålere kan kalibreres ved parallelmåling af støvkoncentrationen, og kalibreringsfaktoren kan lægges ind i måleren, så visningen bliver i mg/m³. AMS-støvmålere er afprøvet og godkendt af f.eks. TÜV eller CERT, så de kan leve op til kravene i QAL systemet i CEN standarden EN 14181. I det følgende anvendes udelukkende udtrykket støvvagter om de målere, der er installeret på anlæggene. De fungerer alle som støvvagter med alarmering ved overskridelse af en alarmgrænse, selvom et par af dem kan vise den øjeblikkelige målte værdi, som korrelerer med støvkoncentrationen. 2.1 BrancheundersøgelseAsfaltindustriens Brancheforening har 6 medlemsvirksomheder, som i alt har 39 asfaltanlæg i Danmark, som vist i tabel 4.
Tabel 4. Medlemmer af Asfaltindustriens Brancheforening og antal asfaltanlæg Derudover er der 2 virksomheder med 5 asfaltanlæg, som ikke er medlemmer af brancheforeningen, som vist i tabel 5.
Tabel 5. Virksomheder og anlæg udenfor Asfaltindustriens Brancheforening Undersøgelsen dækker således 39 af de 44 asfaltanlæg, der findes i Danmark. Virksomhederne har fået tilsendt et spørgeskema, som vist i bilag 1, og alle har afgivet de ønskede oplysninger. Det samlede antal støvvagter, O2-målere og CO-målere på de 39 asfaltanlæg, er vist i tabel 6
Tabel 6. Samlet antal støvvagter, O2-målere og CO-målere Overordnet har godt halvdelen af anlæggene støv- og/eller O2-målere, mens kun et anlæg har installeret en CO-måler. Svarene på spørgsmålet om levetiden for moderne posefiltre er vist i tabel 7.
Tabel 7. Svar på spørgsmål om levetid for moderne posefiltre De to svar med levetider på > 20 år og 10-15 år refererer formentlig til selve posefilteret og ikke filterposerne, som spørgsmålet var tiltænkt, og der ses derfor bort fra de svar. Filterposernes levetid afhænger af mange forhold, bl.a. af luft- og partikelbelastningen, partiklernes egenskaber, samt filterposernes materiale og tykkelse. Den konkrete levetid for et konkret anlæg kan derfor ikke forudsiges, men må baseres på erfaring, som her konkret er angivet til mellem 4 og 9 år. Det anses på denne baggrund sandsynligt, at levetiden på de fleste anlæg vil være omkring 6 år. 2.1.1 Støvvagter/-målere på asfaltanlæggeneVirksomhederne har afgivet oplysninger om antallet af asfaltanlæg, der har installeret støvvagt eller støvmåler, samt en række oplysninger om type, leverandør, anskaffelsesår, pris og måleprincip. Der er desuden spurgt om:
Ud af de 39 asfaltanlæg der er medlemmer af brancheforeningen, har 20 af dem oplyst, at de har installeret en støvvagt. Antallet fordelt på typer og leverandører er vist i tabel 8.
Tabel 8. Støvvagter/-målere på asfaltanlæg Godt halvdelen af støvvagterne er en type med akustisk måleprincip, en er baseret på optisk måleprincip, og resten er triboelektriske målere fordelt på 4 fabrikater. I tabel 9 er vist de priser, som virksomhederne har opgivet sammen med nogle oplysninger om, hvad støvvagterne kan. Alle målerne er installeret i perioden 1995 til 2001, så derfor formodes det, at de anførte priser er behæftet med en del usikkerhed i forhold til nuværende priser. Det er også uvist, om priserne dækker både indkøb og installation af støvvagterne. Da der specielt er sket en udvikling indenfor de triboelektriske målere, så afspejler de anførte priser den teknologi og de muligheder for overvågning af støvemissionen, der fandtes i slutningen af 90'erne. I dag kan der erhverves triboelektriske støvmålere, med langt mere avancerede muligheder for automatisk overvågning og kontrol af støvemissionen, i prisområdet mellem 20.000 og 35.000 kr.
Tabel 9. Opgivne priser og performance for støvvagter/-målere på asfaltanlæg Der er indhentet oplysninger fra leverandørerne og producenters hjemmesider, for alle de støvmålere/-vagter der er oplyst anvendt på anlæggene. Ud fra dette materiale, er svarene til spørgsmålet, om støvvagten er velegnet til at måle i området 5 – 20 mg/m³ og om der er et 0 – 20 mA udgangssignal korrigeret til, at være i overensstemmelse med leverandøropgivelserne. Virksomhedernes oplysninger er i de tilfælde angivet i parenteser. Både virksomhedernes oplysninger og leverandørens data for den akustiske måler AS100 viser, at det er tvivlsomt, om den kan fungere som støvvagt. Dette gennemgås mere detaljeret i afsnit 2.1.2. De øvrige målere er grundlæggende velegnede som støvvagter, ved koncentrationer i området 5 – 20 mg/m³. Kun en af målerne opgives at være kalibreret ved en parallelmåling. Støvvagter som kun har alarmfunktion og intet udgangssignal, kan ikke umiddelbart kalibreres ved parallelmålinger. Hvis de skal indstilles til at give alarm ved en bestemt koncentration, skal de udsættes for denne koncentration, og alarmgrænsen skrues ned, indtil alarmen lige bliver aktiveret. I praksis indstilles alarmgrænsen for den type målere ofte ved, at alarmgrænsen skrues ned, mens den er udsat for normal støvkoncentration, indtil alarmen aktiveres, hvorefter den skrues lidt op igen. Hvis støvkoncentrationen ikke er bestemt ved parallelmåling ved indstillingen, så er der ingen viden om, hvor alarmgrænsen er i forhold til emissionsgrænseværdien. Indstilling og kalibrering af alarmgrænser er nærmere beskrevet i afsnit 2.2.2 på side 28. Kun to af målerne har en 4 – 20 mA udgang, så målesignalet kan logges og/eller ses på en kurve. De øvrige har kun en eller to relæudgange, som kan kobles til en alarm, der aktiveres, når den indstillede værdi overskrides. Der er observeret problemer med støvvagter i forbindelse med opstarter, hvor der kan forekomme kondenseringer efter posefilteret, indtil systemet er varmet op. Problemet er størst ved den første opstart om morgenen, og specielt i den kolde del af året. Driften af asfaltanlæggene er lidt speciel, fordi der udelukkende produceres asfalt efter bestilling. Anlæggene har derfor en typisk produktionsdag, med 2 – 4 timers drift fra tidlig morgen, og ½ til 1½ times drift en eller to gange i løbet af dagen. Der kan være meget store variationer i produktionstiden fra dag til dag, og der er også en meget stor variation i løbet af året. Der er slet ingen produktion i vintermånederne på de fleste anlæg, fordi der meget sjældent udføres asfaltarbejde i den kolde og våde periode. 2.1.2 AS100 med akustisk måleprincipAS100 hed tidligere Senaco AS100 og blev solgt af Milltronics, men forhandles i dag af Siemens, under navnet Sitrans AS100. Måleren er baseret på akustisk måling ved at måle den højfrekvente støj i området 2 til 200 kHz, som materialer i bevægelse udsender. Anvendelsen er primært måling af flowet af produkter i store koncentrationer, d.v.s. kommer der materiale eller ej, samt opblokningsvagt, f.eks. i bunden af cykloner, siloer og doseringsudstyr. Burst Filter Bag Detection, d.v.s. revnet eller sprængt filterpose detektering, er dog nævnt som en afprøvet anvendelse i firmaets brochure, men det har endnu ikke været muligt at få oplysninger fra leverandøren om målerens følsomhed i forhold til den anvendelse. Målerens respons på forskellige partikelstørrelsesfordelinger er ukendt, ligesom der heller ikke er nogen oplysninger, om der er en lineær sammenhæng mellem målesignal og den aktuelle støvkoncentration i kanalen. Det er oplyst fra en bruger af målertypen, at der er foretaget en kalibrering og indstilling af alarmgrænsen ved at dosere en kendt mængde støv i kanalen og aflæse målerens signal. Derved sås en tydelig ændring i målesignalet, fra 0,70 til 0,94 ved forøgelse af doseringen fra 25 g/min til 80 g/min. Doseringen svarer til en koncentration i området fra omkring 35 til 120 mg/m³ ved den aktuelle driftstilstand. Ifølge tabel 1 på side 16 bliver koncentrationen 1,5 til 2,5 gange højere ved omregning fra driftstilstanden til normaltilstanden (n,t), og hvis der ikke tages hensyn til det, så bliver alarmgrænsen indstillet på et alt for højt niveau. Hvis målere på den måde er indstillet til at give alarm ved en koncentration på 50 mg/m³ ved driftstilstanden, så kan den i værste fald reelt være indstillet til en koncentration på 125 mg/m³ ved normaltilstanden. Det er oplyst, at der er problemer med aktivering af målerens alarm i forbindelse med opstarter, hvilket skyldes kondensation af vanddamp. Det viser dels, at måleren trods alt kan registrere en forhøjet koncentration, og dels at det er problematisk med en støvvagt, der kun har en simpel alarmgrænse, fordi den reagerer på kondensation af vanddamp, som hyppigt forekommer i forbindelse med opstart. 2.1.3 Sick støvvagt med optisk måleprincipStøvvagten FW56 er en optisk transmissionsmåler, hvor princippet i målingen er, at en lysstråle kastes på tværs af kanalen og returneres af en reflektor, der er placeret på den anden side af kanalen. Denne reflektor er sammenbygget med en modtager og en sender. Herved måles intensiteten af det udsendte lys og det returnerede lys. Transmissionen defineres som det returnerede lys divideret med det udsendte lys. Transmissionsmålere kræver forholdsvis store skorstene for at måle de lave koncentrationer, der findes i skorstene i dag. Da absorptionen ved samme partikelkoncentration stiger proportionalt med længden på målestrækningen, her udtrykt som kanaldiameteren, er en måling i en skorsten med en diameter på 10 meter, 10 gange mere følsom end en måling i en skorsten med en diameter på 1 meter. Opaciteten, der er den procentdel af lyset, der forsvinder og ikke bliver reflekteret på reflektoren, kan anvendes som et mål for partikelkoncentration. Det vil sige, jo mindre lys der bliver reflekteret på grund af partikler i røggassen, jo højere opacitet. Ved måling af lysets dæmpning registrerer man tværsnitsarealet af partiklerne i kanalen. Dette har betydning for målingens resultat, da partiklens vægt er proportional med volumenet og ikke med arealet. Selvom måleren er kalibreret med parallelmålinger, så er den følsom overfor ændringer i partikelstørrelsesfordelingen. Ved brud på en filterpose, som måleren nemt vil kunne detektere, vil der komme flere større partikler, som måleren vil registrere med en mindre koncentration, end der i virkeligheden er. Nogle typer støv har måleren svært ved at registrere, f.eks. hvis partiklerne reflekterer lyset, så det kastes tilbage til detektorer. FW 56 sælges derfor ikke mere, og Sick anbefaler at anvende en FW102, der anvender et mere robust måleprincip. Begge typer målere er også følsom overfor kondens/vanddråber, fordi både vanddråber i luften og på linserne vil blive målt som partikler. Hvis kondens og vanddråber kun forekommer periodevis, og vandet efterfølgende fordamper, vil måleren igen detektere støvkoncentrationen, uden at vandet har efterladt nogen påvirkning. En komplet FW102 måler koster knap 35.000 kr. DG Teknik, der forhandler og servicerer Sick udstyr, anbefaler, at måleren tilses og justeres af leverandøren 2 gange årligt, hvilket vil koste godt 2.000 kr. pr. gang. Servicering af denne type optisk måler kræver specialviden, idet de to enheder overfor hinanden i skorstenen skal være justeret præcist i forhold til hinanden. 2.1.4 Triboelektriske målereOrdet triboelektrisk er afledt af det græske ord for gnidning eller friktion. Metoden er baseret på den elektrostatiske opladning, en isoleret sonde får, når partikler gnides mod denne. Opladningen stiger med stigende partikelkoncentration i røggas, men også med stigende røggashastighed. Da der er tale om elektrisk opladning i meget små mængder, er det en forudsætning for at anvende metoden, at hverken luften omkring partiklerne eller partiklerne er elektrisk ledende, og at sonden er isoleret effektivt fra luftkanalen. Målemetoden er afhængig af støvets elektriske egenskaber, som bl.a. påvirkes af fugtindholdet i røggassen og støvpartiklerne. Er der dråber eller aerosoler i luften, vil de blive målt som partikler, og vandindholdet i partiklerne vil ligeledes blive målt, fordi det bidrager til partiklernes elektriske egenskaber. Variationer i støvets fugtindhold på asfaltanlæg vurderes ikke at have nogen væsentlig betydning for målingen. Er der så meget fugt, at det kondenserer på overfladerne i kanalerne, så sonden kortsluttes til kanalvæggen, vil måleren slet ikke fungere. Det vil typisk kunne ske under opstarter på asfaltanlæg, hvor systemet er koldt. Store partikler detekteres bedre end små partikler, og der er også en nedre grænse for detektering af små partikler, når de er så små, at de følger luften rundt om sonden i stedte for at ramme den. Det betyder, at partikler mindre end 0,3 µm detekteres dårligt ved triboelektrisk måling. Partikler fra et effektivt og tæt posefilter er typisk mindre end 1 µm, men ved utætheder vil der være mange større partikler. Triboelektrisk måling er derfor velegnet til at detektere posefilterbrud eller andre utætheder, som medfører forhøjet emission. Lidt belægninger på sonden betyder ikke noget for målingen, men tykke belægninger, i størrelsen mere end 4-5 mm, kan nedsætte målerens følsomhed. Målingen er proportional med vægten af partiklerne, så ved korrekt anvendelse og kalibrering med parallelmålinger, kan koncentrationen vises direkte i mg/m³. For at sikre korrekt måling skal sonden med mellemrum tages ud, og støvaflejringer fjernes. Den nødvendige hyppighed kan være ugentligt eller hvert halve år, alt efter støvets beskaffenhed og koncentration. Tidsforbruget til vedligeholdelse er således begrænset til nogle få timer om året. En triboelektrisk støvvagt med alarmgrænser og udgangssignal, så den øjeblikkelige måling kan vise og logges i kontrolrummet, kan fås for knap 20.000 kr. En mere avanceret udgave, som er TÜV certificeret, koster knap 35.000 kr. Triboelektriske målere er følsomme overfor kondens/vanddråber, fordi vanddråber vil blive målt som partikler. Hvis kondens og vanddråber kun forekommer periodevis, og vandet efterfølgende fordamper, vil måleren igen detektere støvkoncentrationen, uden at vandet har efterladt nogen påvirkning, med mindre støvets karakter ændres, f.eks. ved at danne hårde belægninger. 2.2 Krav og anbefalinger til støvmonitorerDe eksisterende støvvagter på asfaltanlæggene bærer præg af, at der er stillet krav om installering af støvvagter uden en klar definering af, hvad de skal kunne, og hvordan de skal anvendes. Støvvagter kan være et godt og effektivt supplement til den almindelige kontrol og opmærksomhed, der altid bør være på driften af et posefilter. Støvvagter kan dog også give en falsk tryghed, så man slækker på den almindelige kontrol og opmærksomhed på posefilterets drift, fordi det holder støvvagten jo øje med. Der er derfor en række vigtige ting, man bør afklare, før man kræver en støvvagt installeret, så den bliver et supplement til overvågningen af posefilteret, og ikke en erstatning for visuel inspektion og overvågning.
En uddybet diskussion af ovenstående punkter gives i de følgende afsnit. 2.2.1 Formålet med krav om støvvagtI følge reglerne i luftvejledningen skal der installeres AMS-kontrol for støv, hvis massestrømsgrænsen på 200 kg/h er overskredet. I situationer hvor AMS ikke er mulig, anvendes ifølge luftvejledningen stikprøvekontrol. En AMS-måler, som kan håndtere kondensproblemerne i forbindelse med opstarterne, koster fra knap 300.000 kr. og opefter. Det er således ganske omkostnings-tungt at leve op til kravene om AMS-måling, som er angivet i luftvejledningen, og det er formentlig en medvirkende årsag til, at tilsynsmyndighederne i mange tilfælde har stillet krav om støvvagter i stedet for AMS-kontrol. Formålet må grundlæggende være at sikre og/eller dokumentere, at emissionsgrænseværdien altid overholdes, og at der gribes hurtigt ind, hvis emissionsgrænseværdien overskrides. Er der tale om støvkoncentrationen efter et posefilter på et asfaltanlæg, så kan der tages udgangspunkt i viden om sådanne posefiltres effektivitet og driftsmæssige svagheder. Støvkoncentrationen efter tætte posefiltre vil være mindre end emissionsgrænseværdien, og der er principielt to muligheder for, at emissionen øges til mere end grænseværdien. Enten øges koncentrationen langsomt i takt med, at filterposerne slides tyndere og tyndere, så flere mindre partikler trænger gennem filtermediet, eller også er der tale om pludselige stigninger i koncentrationen p.g.a. utætheder, som kan være huller i filterposer, utætheder i samlinger eller tæringer i filterhuset. Hvis formålet overordnet er at kontrollere, at posefilteret er i orden, kan der sagtens anvendes simple støvmålere, som med stor sikkerhed vil kunne detektere både en langsomt eller pludseligt stigende emission, men der vil være en række krav, som skal opfyldes, for at denne sikkerhed opnås. 2.2.2 Krav til støvvagtens funktionMed baggrund i punkt 1 fastlægges krav til støvmåleren, så det sikres at den valgte måler installeres og indstilles eller kalibreres, så den kan måle pålideligt ved de konditioner, der forekommer i afkastet fra asfaltanlæg. 2.2.2.1 Kondens ved opstartDet første problem der skal løses, er målingen af kondenseret vand i forbindelse med opstart, og vi kan se to muligheder for dette.
De fleste af de støvvagter, der findes på asfaltanlæggene, kan ikke honorere disse krav, fordi der ikke er noget målesignal, der kan føres ind i kontrolrummet. 2.2.2.2 Kalibrering og alarmgrænserDet er nødvendigt at foretages en kalibrering af måleren, så der kan fastlægges en rimelig overensstemmelse mellem den målte værdi og koncentrationen dels i mg/m³ ved driftstilstanden og ved referencetilstanden. Det anbefales, at der i den daglige drift generelt anvendes måleværdier, der er kalibreret til driftstilstanden, fordi det gør de målte værdier direkte sammenlignelige over tid. Emissionsgrænseværdien skal derfor omregnes til en alarmgrænseværdi ved driftstilstanden, og der bør selvfølgelig indregnes en rimelig sikkerhedsmargen, så alarmgrænsen ved driftstilstanden altid vil være mindre end emissionsgrænseværdien ved referencetilstanden. Beregningen må foretages ud fra oplysninger om de normalt forekommende driftstilstande på hvert enkelt anlæg. Kalibreringen anbefales udført ved parallelmålinger nogenlunde som en præstationskontrol. Posefilteret bør have relativt nye filterposer, og det skal være inspiceret og tjekket for utætheder, så emissionen er så lille som muligt. Der foretages 2 eller 3 en-times målinger af partikelemissionen, og målingerne gentages, efter at der er lavet et passende hul i en filterpose, så koncentrationen ifølge støvvagten er steget med en faktor 2 – 4, så hældningen på kalibreringskurven kan fastlægges. Anvendes en triboelektrisk støvmåler, kan det andet sæt målinger muligvis udelades, hvis der er en god lineær sammenhæng mellem målesignal og massen af partiklerne. Kalibreringen bør jævnligt kontrolleres ved parallelmålinger, f.eks. hver tredje år. Ud fra kalibreringskurven kan en eller flere alarmgrænser nemt indstilles til at give alarm, f.eks. ved en fordoblet koncentration i forhold til normalværdien, samt ved overskridelse af den koncentration der svarer til emissionsgrænseværdien ved referencetilstanden. Målingerne, der er vist i bilag 3, viser emissioner på mellem 2,7 og 7,5 mg/m³ ved den aktuelle O2-koncentration for velfungerende filtre med relativt nye filterposer. Det betyder, at der med en grænseværdi på 10 mg/m³ kan være et meget lille spænd fra den faktiske emission og op til grænseværdien, og det vil stille meget store krav til støvmålerens nøjagtighed og kalibrering. Kompensering for temperaturen er relativ uproblematisk, men kompensering for røggassens vandindhold er mere problematisk, for den kan variere ganske meget (fra 10% til mere end 30%). Det vil være meget nemmere at håndtere en støvmåling, hvis grænseværdien gælder ved det aktuelle vandindhold, fordi målingen derved kun skal kompenseres for temperaturen. 2.2.3 Drift og vedligeholdelse af støvmålerDriftspersonaler skal være bekendt med funktionen af støvmåleren, således at de både kan følge og vurdere ændringer i den målte støvkoncentration, og reagere korrekt i tilfælde af pludselige stigninger i koncentrationen, som eventuelt udløser den indstillede alarm. Der bør udarbejdes en instruks i tilsyn og vedligeholdelse af støvmåleren, som med udgangspunkt i leverandørens anvisninger og erfaringerne med driften fastlægger hyppigheden af tilsyn og rensning af sonden m.v. Der bør også etableres en mulighed for manuelt at dosere støv ind i kanalen efter posefilteret, således at man jævnligt kan teste, at måleren kan detektere en forhøjet støvkoncentration, og at alarmgrænserne fungerer. Kontrol af måleren kan derved foretages hurtigt og effektivt, uden nævneværdigt tidsforbrug. 2.2.4 Driftsvilkår for posefilterKrav om støvmåler bør ikke stå alene, men bør være suppleret med driftsvilkår for posefilteret, som eventuelt kan være lempeligere krav, end hvis der ikke var installeret støvmåler. Der bør som minimum enten være krav om jævnlig kontrol af støvmålerens funktion eller krav om jævnlig inspektion af posefilteret afgangsside for støvaflejringer, som indikation for utætheder. Der bør også være krav om registrering af:
2.2.5 Opsummering og vurderingMiljøstyrelsen har specifikt ønsket følgende spørgsmål besvaret, med udgangspunkt i branchens undersøgelse af installerede støvmålere:
Ad 1. Det vurderes samlet, at ingen af de installerede støvvagter umiddelbart kan anvendes som driftskontrol til at detektere, om der er defekter ved posefiltrene. Det skyldes både problemerne med alarmer i forbindelse med opstarter p.g.a. kondensering af vanddamp, og manglende kalibrering og korrektion for omregningen mellem målingen ved driftstilstanden og referencetilstanden. Differenstrykmåling er heller ikke anvendelig til at detektere utætheder i posefilteret, fordi en lille utæthed i et stort posefilter, som giver anlednings til en stor overskridelse af grænseværdien, vil være så lille, at der ikke kan ses en ændring i differenstrykket. Ad. 2. Der er mulighed for at udtage et målesignal fra tre af de installerede målere, til opsamling i datalogger, og de kan formentlig bringes til at give en indikation af, om emissionsgrænseværdien overholdes. Det vil dog forudsætte en kalibrering med parallelmålinger, samt en afklaring af driftsvariationerne, som giver forskellige omregningsfaktorer for omregningen til referencetilstanden. Støvvagter, som dem der er installeret flest af, kan aldrig bringes til at erstatte den kontrol, der kan foretages med AMS-målinger, men med andre støvmålere vil der kunne etableres en overvågning af støvemissionen, som både kan advare om stigende støvemission og dokumentere den aktuelle koncentration i forhold til grænseværdien. AMS-støvmålere, der med stor sikkerhed kan dokumentere støvemissionen time for time, er meget omkostningstunge, både i investering og vedligeholdelse. Hvis de tillige skal kalibreres og vedligeholdes i overensstemmelse med QAL systemet i EN 14181, bliver driftsomkostningerne betragtelige. Både AMS-målere og kalibrering efter QAL systemet anses for unødvendigt for at kontrollere, at posefiltrene på asfaltanlæg er i orden. Ad 3. Ifølge luftvejledningen skal der anvendes stikprøvekontrol, hvis AMS-kontrol ikke er mulig. Stikprøvekontrol skal som udgangspunkt udføres 6 gang årligt, men antallet kan nedsættes med 2, hvis emissionen over to år er mindre end 50% af grænseværdien. Stikprøvekontrol er ikke ret udbredt, bl.a. på grund af de store omkostninger, der er forbundet med den. Stikprøvekontrol på emissionen af støv fra asfaltanlæg anses for at være alt for restriktiv, og skal der foretages målinger, anbefales præstationskontrol anvendt. På baggrund af antallet af målinger på asfaltanlæg, der viser væsentlige overskridelser af grænseværdien, kan præstationskontrol dog være utilstrækkeligt, til at kunne sikre overholdelse af grænseværdien over hele året. Kombineres præstationskontrol med driftsvilkår for tilsyn og vedligeholdelse af posefilteret, vil det give en større sikkerhed for et velfungerende posefilter, men det vil ikke give sikkerhed for overholdelse af grænseværdien. Med udgangspunkt i en emissionsgrænseværdi for nye anlæg på 10 mg/m³(n,t) ved den aktuelle O2-koncentration, skal der kun meget små utætheder i posefilteret til, før grænseværdien overskrides, og det kan ikke med sikkerhed findes ved inspektion af filteret. På den baggrund kan det også påpeges, at en grænseværdi på 10 mg/m³(n,t) ved den aktuelle O2-koncentration er meget lav, fordi det svarer til en koncentration på mellem 7 og 4 mg/m³ ved den aktuelle driftstilstand i posefilteret. Det stiller meget store krav til tætte filterposer og hurtig reaktion ved selv de mindste utætheder. 3 O2- og CO-målere
Brancheundersøgelsen viser, at godt halvdelen af anlæggene har O2-måler, og kun et anlæg har en CO-måler. Ingen anlæg anvender O2-målingen til styring af forbrændingsprocessen. Der er også uvist, om der overhovedet sker nogen registrering af O2-målingerne (også CO-måleren), og om de på nogen måde anvendes aktivt til kontrol af forbrændingsprocessen. I brancheorienteringen er der følgende krav i relation til måling af O2/CO2 og CO:
Noget af baggrunden for disse krav findes i 1987/88 undersøgelsen [3], hvor der bl.a. blev fundet:
Det blev også anbefalet, at brænderens luftoverskud bør reguleres til λ=2, og yderligere tørreluft bør tilsættes uden om brænderen, som helst skal være forsynet med et brænderrør, som beskytter flammen mod unødig afkøling. Det er dog kun en beskeden del (mindre end 5) af de danske anlæg, som tilsætter tørreluften udenom brænderen. Både CO og O2 eller CO2 er en kontrol af forbrændingens kvalitet, men hvor O2 eller CO2 i princippet kan bruges til at beregne λ og styre luftoverskuddet, kan CO kun bruges som en kontrol af forbrændingen og dermed et indirekte mål for emissionen af bl.a. PAH'er. Asfaltanlæg kan have problemer med at overholde en maksimal λ på 5,5 i skorstenen ved lav last på brænderen, selvom både forbrændingen og λ efter tørretromlen er helt i orden. 3.1 Vurdering af O2- og CO2-måling i skorstenenEt passende luftoverskud er nødvendig, men ikke tilstrækkelig forudsætning for en ren og energiøkonomisk forbrænding. Det vil i praksis sige, at λ skal ligge mellem ca. 2 og 5,5. Luftoverskuddet måles enten som en O2- eller CO2-måling, og ligesom for CO-målingen sker det bedst i afgangsluften fra tørretromlen, men p.g.a. det stor støvindhold og risiko for lagdeling af koncentrationen, kan det bedst lade sig gøre at måle efter posefilteret. Anvendeligheden af en O2- eller CO2-måling i skorstenen er ikke entydig, fordi der ikke er en direkte sammenhæng til forbrændingens luftoverskud og kvalitet. Målingen kan heller ikke direkte dokumentere, om den maksimale λ på 5,5 er overholdt, fordi en sådan måling normalt ikke vil være kompenseret for vandindholdet, og λ er defineret ved tør måling. Der sker en fortynding af det luftoverskud, brænderen er indstillet til, ved tilførsel af fortyndingsluft med:
Desuden påvirkes en beregnet λ af røggassens vandindhold, fordi anlægsmålere til O2 og CO2 normalt måler koncentrationen ved det aktuelle vandindhold, som varierer både med vandindholdet i stenmaterialerne og produktionens størrelse. Vandindholdet giver derfor en ekstra fortynding og dermed større λ i forhold til en tør måling. Beregning af ud λ fra måling af O2 eller CO2 i skorstenen vil derfor give højere resultat, end det brænderen er indstillet til. Brænderen kan således være indstillet til og køre med en λ på 2-3, selvom der måske måles en , der er større end 5,5 i skorstenen, p.g.a. fortyndingsluften og de aktuelle driftstilstande. Forholdet er mest udtalt ved lav last på brænderen, hvor røggasmængden er mindst i forhold til mængden af fortyndingsluft. Hvis sugetræksblæseren ikke kan reguleres tilstrækkelig langt ned, så kan mængden af fortyndingsluft ved lav last være forholdsvist meget større end ved høj last. Andelen af fortyndingsluft vil variere med belastningen på tørretromlen, og samlet betyder fortyndingsluften og i nogen grad vandindholdet, at det ikke er muligt at anvende en O2- eller CO2-måling i skorstenen til en direkte styring af brænderen. Det betyder også, at en grænse for λ på 5,5 målt i skorstenen ikke er en velegnet styrings- og kontrolparameter, fordi der ikke er en direkte sammenhæng til luftoverskuddet i brænderen. Hvis O2- eller CO2-måling i skorstenen skal anvendes til en direkte styring af brænderen, skal der være styr på alle de nævnte fortyndingsforhold, og det vil formentlig være urealistisk i praksis. O2- eller CO2-måling i skorstenen kan derfor reelt kun anvendes til en indikation af forbrændingsforholdene, med mindre værdien sammenholdes med viden om fortyndingsforholdene ved den aktuelle produktion og belastning. Selvom grænseværdien for λ på 5,5 i skorstenen overskrides, så kan forbrændingsforholdene være gode nok, med en lav λ-værdi i selve brænderen. Energiforbruget taler for at holde så lav en λ som muligt, fordi der er væsentlige besparelsesmuligheder ved at køre med en lavere -værdi. En lavere λ-værdi vil også betyde en mindre røggasmængde, og dermed en lavere belastning på posefilteret, som dels vil medføre en lidt bedre rensning, og dels en lidt længere levetid for filterposerne. 3.2 Vurdering af CO måling i skorstenenCO er ikke en forureningskomponent i sig selv, men kan tjene som indikator for, hvor effektiv forbrændingen foregår. For at undgå emission af bl.a. PAH som følge af dårlig forbrænding, kan der stilles krav til røggassens indhold af CO. Måling af CO sker bedst i afgangsluften fra tørretromlen, men p.g.a. det store støvindhold, kan det bedst lade sig gøre at måle efter posefilteret. Brancheorienteringen angiver, at CO bør måles som præstationskontrol med en grænseværdi på 0,08 vol % ved 10% O2 tør røggas. Det angives også, at en kontinuert CO-måling vil kunne erstatte både præstationskontrollen af CO og den kontinuerte måling af O2 eller CO2. En CO-måling vil langt mere sikkert kunne afsløre problemer med forbrændingen uanset årsagen, end en måling i skorstenen af O2 eller CO2 vil kunne. CO-målingen vil dog ikke umiddelbart kunne anvendes til dokumentation for overholdelse af emissionsgrænsen på 0,08 vol % ved 10% O2 tør røggas, fordi det vil forudsætte samtidig måling af O2, temperatur og vandindhold, for at kunne omregne målingen til referencetilstanden. 3.3 Samlet vurdering og anbefalingKontrol af λved måling af O2 eller CO2 i skorstenen er problematisk, fordi der ikke er en direkte sammenhæng mellem λ i skorstenen og λ i forbrændingen. Hvis krav om beregning af ved måling af λ O2 eller CO2 i skorstenen fastholdes, bør der tages højde for fortyndingen, således at målingen bedst muligt giver en reel værdi for λ efter tørretromlen, og dermed mere direkte afspejle forbrændingsforholdene. Det kunne være ved en graduering af kravet til , så der tillades en højere værdi end 5,5 ved lav last, men der findes ikke data, der kan dokumentere, hvordan en sådan graduering skulle være. En CO-måling vil langt mere sikkert kunne afsløre problemer med forbrændingen uanset årsagen, end en måling af O2 eller CO2 vil kunne. CO-målingen vil dog ikke umiddelbart kunne anvendes til dokumentation for overholdelse af emissionsgrænsen, fordi måleresultatet ikke umiddelbart kan omregnes til referencetilstanden. Et CO vilkår defineret ved driftssituationen, d.v.s. uden korrektion for hverken vandindhold eller O2-koncentration, ville være meget nemmere at håndtere, fordi det vil svare direkte til CO-målerens visning. Forbrændingens kvalitet kunne kontrolleres og dokumenters ved akkrediterede målinger til bestemmelse af λ og CO, med et til 3 års mellemrum. Hovedparten af anlæg med gasbrændere er underlagt 2 årlige lovpligtige tilsyn og justering af brænderne, men der er ikke krav om, at målingerne udføres akkrediteret. Oliebrændere er ikke omfattet af tilsvarende lovpligtige eftersyn. Fodnoter [3] Undersøgelse af støv-, PAH-, SO2- og lugtemissionen fra stationære asfaltværker med og uden genbrug 1987/88. Udført af dk-TEKNIK for Miljøstyrelsen og Asfaltindustrien 4 Litteraturliste
5. Bilag
Bilag 1 Spørgeskema til Asfaltindustriens Brancheforenings medlemmer
Spørgsmål til støvmålinger på stationære asfaltanlæg Angiv det totale antal stationære asfaltanlæg: ________ For asfaltanlæg med støvmåler eller støvvagt bedes nedenstående skema udfyldt:
Skema udfyldt af:
Spørgsmål til CO- og O2-målinger og posefiltre på stationære asfaltanlæg 1. Angiv det totale antal stationære asfaltanlæg: ______ -------------------------------------------------------------------------------------------- 2. Hvor mange asfaltanlæg har monteret CO-måler: ______ -------------------------------------------------------------------------------------------- 3. Hvor mange asfaltanlæg har monteret O2-måler: ______ 4. På hvor mange anlæg anvendes O2-målere til regulering af forbrændingsprocessen: ______ -------------------------------------------------------------------------------------------- 5. Hvor lang er levetiden (år) erfaringsmæssigt af et moderne posefilter: ______ -------------------------------------------------------------------------------------------- Skema udfyldt af:
Bilag 2 Kornstørrelsesfordeling for GAP gus fra NCC
Bilag 3 Nye og gamle måleresultater fra danske asfaltanlægEn række måleresultater fra danske asfaltanlæg fra starten af 90'erne og det sidste år, er vist i nedenstående tabel.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
