Metody identyfikacji źródeł emisji

W artykule tym prezentujemy metody jakie wykorzystujemy do identyfikacji źródeł emisji w instalacjach przemysłowych i zakładach wytwórczych. Mogą one być stosowane zarówno wobec instalacji, które poddajemy weryfikacji po raz pierwszy (poznawanych), jak i do sprawdzenia kompletności źródeł z instalacji znajdujących się w systemie bilansowania emisji (nadzorowanych w sposób stały). Skierowanie pytania do pracowników służb utrzymania ruchu o emitory funkcjonujące w poszczególnych obiektach pozwala na skuteczną identyfikację wyłącznie pojedynczych, znaczących wylotów. W sytuacji gdy obiekt wyposażony jest w wiele podobnych emitorów, wskazanie które z nich stanowią źródło emisji substancji do powietrza, a którymi uwalniane są obojętne składniki powietrza jest bardzo trudne i w praktyce nie przynosi zakładanych efektów. Skuteczną i efektywną metodą identyfikacji emitorów jest postępowanie dwuetapowe, obejmujące:

- etap I: wyodrębnienie spośród wszystkich fizycznie istniejących wylotów emitorów wskazanych na podstawie jednej z opisanych poniżej metod,

- etap II: ocena pozostałych wylotów pod kątem możliwości emisji substancji innych niż obojętne składniki powietrza.

Identyfikacja źródeł emisji na podstawie analizy procesów jednostkowych

A. Określenie procesów oraz surowców, materiałów pomocniczych, produktów i odpadów:

Poznanie ogólnej charakterystyki procesu wytwórczego oraz strumieni procesowych pozwala określić potencjalne obszary, w których może dochodzić do emisji substancji do powietrza. Zakres analizy procesów powinien obejmować co najmniej:

- transport surowców i materiałów pomocniczych, ich rozładunek i magazynowanie,

- przygotowanie surowców z wykorzystaniem procesów fizycznych lub chemicznych,

- właściwe procesy wytwórcze,

- procesy obróbki wykończeniowej produktu, magazynowania i załadunku do ekspedycji,

- procesy zagospodarowania odpadowych strumieni procesowych,

- zagospodarowanie odpadów stałych, ścieków, strumieni gazowych,

- źródła pozyskania energii w procesie spalania paliw,

- pracę instalacji w warunkach odbiegających od normalnych, w szczególności podczas uruchomienia i zatrzymywania,

- rozruch instalacji (pierwsze uruchomienie), zakończenie eksploatacji instalacji.

B. Identyfikacja procesów i operacji emisyjnych:

Uszczegółowienie każdego z ww. elementów pozwala na wytypowanie operacji lub całych procesów, którym towarzyszy unos substancji do powietrza. Przykładem mogą być operacje przeładunku surowców, mediów i produktów. Przemieszczaniu materiałów sypkich w zależności od sposobu transportu może towarzyszyć uwalnianie zapylonego gazu transportującego (transport pneumatyczny) lub unos pyłu z przesypów przenośników mechanicznych, z kolei transportowi cieczy łatwo parujących może towarzyszyć uwalnianie „oparów” ze zbiorników w trakcie ich napełniania. Prześledzenie drogi każdego komponentu umożliwia zadanie operatorowi / projektantowi precyzyjnych pytań pozwalających wskazać miejsca unosu lub emisji do atmosfery, między innymi:

- o wyloty gazu transportującego materiały sypkie (przeważnie powietrza lub azotu), zwierającego pozostałości pyłu po separacji transportowanego materiału z gazu nośnego,

- sposób postępowania z „oparami” ciekłych substancji lotnych magazynowanych w zbiornikach bezciśnieniowych (wylot do atmosfery, zawrót wahadłem gazowym, kolektorowanie i neutralizacja).

Trudniejsze do identyfikacji są operacje w obrębie procesów przygotowawczych i właściwych procesów wytwórczych. Analizę poszczególnych operacji można poprzedzić uzyskaniem informacji o obszarach, w których procesy są prowadzone w założeniu w sposób hermetyczny, lub w których odbierane z aparatów / sekcji odgazy są kolektorowane. Zabieg ten pozwala ograniczyć zakres szczegółowej analizy procesów do obszarów pozostałych.

Analiza procesów jednostkowych stanowi źródło informacji między innymi o odpadowych strumieniach procesowych. Ocena przebiegu operacji, którym są one poddawane powinna obejmować wszystkie etapy obróbki strumieni, łącznie z zagospodarowaniem ostatecznym lub neutralizacją. Zasada ta dotyczy również odpadów, które mogą stanowić źródło emisji pyłu, lotnych związków organicznych, amoniaku oraz ścieków zawierających LZO i stanowiących potencjalne źródło emisji do powietrza.

Przegląd procesu dostarcza również informacje o charakterystyce energetycznej, stanowiącej punkt wyjścia do określenia:

- źródeł ciepła, w tym źródeł spalania paliw,

- układów grzewczych (nośników ciepła), w tym układów dowthermowych,

- układów chłodniczych, w tym układów zawierających amoniak, substancje kontrolowane lub f-gazy.

Oprócz określenia procesów i operacji właściwych dla normalnych warunków pracy instalacji uwagi wymagają warunki odbiegające od normalnych, przy których może dochodzić do emisji innych rodzajów substancji lub o innej skali niż w warunkach normalnych, np. zrzuty gazów procesowych w trakcie uruchamiania instalacji przemysłowych, przedmuch azotem instalacji po zatrzymaniu, prowadzony w ramach przygotowania do rewizji lub remontu.

Szczególnym przypadkiem emisji w warunkach pracy instalacji odbiegających od normalnych jest rozruch (pierwsze uruchomienie po wybudowaniu) oraz przygotowanie do zakończenia eksploatacji instalacji. Sytuacje te wymagają analizy przebiegu operacji i identyfikacji etapów mogących powodować znaczące emisje.

Identyfikacja źródeł emisji na podstawie wizji lokalnej

Metoda obserwacji obiektów i sprecyzowanie pytań o poszczególne wyloty jest skuteczna wobec:

- pojedynczych, wyodrębnionych urządzeń i wylotów znajdujących się poza budynkami,

- odciągów odgazów z łatwo dostępnych maszyn i urządzeń zlokalizowanych wewnątrz hal,

- układów wentylacji mechanicznej pomieszczeń produkcyjnych i niektórych pomieszczeń magazynowych.

W wymienionych przypadkach wyloty odgazów dają się łatwo zidentyfikować, dzięki czemu jest możliwe ich wiarygodne przypisanie do procesu oraz ocena, czy stanowią źródło emisji, czy też wprowadzają do powietrza wyłącznie substancje inertne.

Podstawą oceny emisji z mechanicznych układów wentylacji ogólnej hal jest obserwacja urządzeń i procesów, z których zanieczyszczenia mogą być uwalniane do wnętrza pomieszczeń. Źródło unosu mogą również stanowić nieszczelności instalacji znajdującej się w hali, w której wykorzystywane są lotne związki organiczne. Jednym ze sposobów weryfikacji emisji z układów wentylacyjnych jest analiza wyników pomiarów czynników chemicznych na stanowiskach pracy. Wyniki potwierdzające obecność substancji w powietrzu wewnątrz hali wskazują również na prawdopodobną emisję z układu wentylacyjnego do atmosfery.

Identyfikacja źródeł emisji niezorganizowanej

Emisja z nieszczelności instalacji:

Istnieje zasadnicza różnica w ocenie możliwości występowania emisji z nieszczelności instalacji wobec substancji gazowych (głównie lotnych związków organicznych) oraz pyłów. Jeśli w obrębie zakładu eksploatowana jest instalacja, w której znajdują się LZO, z bardzo wysokim prawdopodobieństwem można przyjąć, że stanowi ona jako całość źródło emisji niezorganizowanej (szerzej zagadnienia te opisujemy w dziale Emisja niezorganizowana, w zakładce Nieszczelności instalacji). Kwestią oceny pozostają jedynie rodzaje emitowanych substancji oraz skala emisji. Instalacje operujące materiałami stałymi mogą być natomiast narażone na nieszczelności w obrębie niektórych układów lub wrażliwych urządzeń. Pozostała część instalacji może być skutecznie zhermetyzowana. Identyfikacja nieszczelności wymaga przeprowadzenia wizji lokalnej i zebrania dodatkowych informacji o historii incydentów rozszczelnień.

Pozostałe źródła niezorganizowanej emisji pyłów:

Ocena możliwości występowania emisji niezorganizowanej pyłu z większości rodzajów źródeł sprowadza się do stwierdzenia ich obecności (występowanie źródła oznacza emisję). Do źródeł tych należą:

- drogi i place o nawierzchni utwardzonej kruszywami lub zanieczyszczonej nawierzchni asfaltowej lub betonowej,

- drogi nieutwardzone,

- operacje przeładunku materiałów sypkich (leje zasypowe taśmociągów, miejsca wyładunku z taśmociągów, przeładunek z wykorzystaniem ładowarek lub dźwigów),

- hałdy magazynowe.

Źródłem, które wymaga szczegółowej oceny są drogi utwardzone. W przypadku gdy powierzchnia drogi jest pozbawiona cząstek wolnych, nie ma możliwości wyznaczenia emisji pyłu. Tym samym przyjmuje się, że droga ta lub jej odcinek nie stanowi źródła emisji wtórnej. Sprawdzenie można wykonać według procedury Procedures for sampling surface/bulk dust loading zawartej w załączniku C.1 Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors US EPA.

Emisja z układów chłodniczych:

Podstawą określenia możliwości emisji z układów chłodniczych jest identyfikacja sposobu wymiany ciepła i czynnika chłodniczego. Dla układów zamkniętych, w których znajdują się substancje kontrolowane lub f-gazy możliwość emisji dotyczy wyłącznie uwolnień niezmierzonych, powodowanych uszkodzeniami aparatów. Układy otwarte (wodne) wymagają natomiast oceny podatności na zanieczyszczenie wody substancjami, które mogą następnie dyfundować do powietrza.

Opisane powyżej metody pozwalają na efektywne przeprowadzenie pierwszego etapu charakteryzowania emisji z instalacji, to jest na identyfikację źródeł. Stanowią jednocześnie podstawę wyboru metod jej parametryzacji:

- indywidualnie dla każdego zidentyfikowanego źródła,

- zbiorczo dla grup źródeł, np. na podstawie bilansu LZO,

i w dalszej kolejności wdrożenia systemu monitorowania i zarządzania emisjami.