RAPPORT F2011:01. Mätvärdeshantering vid avfallsförbränningsanläggningar med anledning av avfallsförbränningsdirektivet

Transkript

1 RAPPORT F2011:01 Mätvärdeshantering vid avfallsförbränningsanläggningar med anledning av avfallsförbränningsdirektivet Råd och förslag kring den praktiska hanteringen av uppföljning och redovisning av avfallsförbrännings - direktivets svenska tillämpning NFS 2002:28 ISSN

2

3 Förord Denna rapport utgör en uppdatering av F2005:01 som togs fram med anledning av implementeringen av EU:s Avfallsförbränningsdirektiv Rapporten har tagits fram inom föreningens arbetsgrupp Energiåtervinning och dess undergrupp Emission. Malmö december 2010 Håkan Rylander Ordf. Avfall Sveriges arbetsgrupp Energiåtervinning Weine Wiqvist VD Avfall Sverige

4 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 Inledning Bakgrund Principer Läsanvisning 1 2 Omfattning Parametrar Definitioner Effektiv drift (ED) Mätplikt QAL Normering QAL Validering Mätbortfall Onormal drift (OD) Reningsutrustning 6 3 Uppföljning Tiominutersmedelvärden för CO Halvtimmesintervall Dygn Vecka År 9

5 1 INLEDNING 1.1 Bakgrund Med anledning av den svenska implementeringen av EU:s Avfallsförbränningsdirektiv genom NFS 2002:28 måste ett antal praktiska ställningstaganden göras till hur regelverket ska tillämpas. Kraven på övervakning ökar dramatiskt, vilket gör det nödvändigt för varje avfallsförbränningsanläggning att ha ett högt utvecklat automatiskt system som stöd för uppföljning och rapportering av föreskriftens alla regler. Ett rapporteringssystem förutsätter att reglerna kan uttryckas som en entydig logik. Detta dokument syftar till att beskriva en logik som både följer föreskriften till bokstav och anda, och som fungerar som underlag för systemering av ett automatiskt rapportverktyg. Dokumentet har utarbetats av Avfall Sveriges Förbränningsgrupp, undergrupp Emission. Aktiva deltagare har varit Håkan Westas (Vattenfall Uppsala), Lena Blomqvist (Söderenergi), Åse Wosnitza (Fortum Högdalen), Åsa Benckert, Ulrika Ottosson och Lars Wikman (Umeå Energi). Ordförande i gruppen har varit Henrik Lindståhl (Tekniska Verken i Linköping). Dokumentet har omarbetats under 2009 av Gunnar Olofsson (Renova), Anna-Karin Svensson (Karlstads Energi) och Katarina Ferbeek (Söderenergi) i samråd med Emissionsgruppen. Observera att de råd som ges i detta dokument är endast avsedda för uppföljning av NFS 2002:28. De kan inte utan vidare tillämpas på övriga regler och villkor som anger hur anläggningens utsläpp ska rapporteras och begränsas. 1.2 Principer Vid val av hur regelverket ska tillämpas vid utarbetande av rapporteringslogiken har vi följt fyra principer: Regelverket bör tillämpas så att 1. dess avsikt att garantera en miljöriktig avfallsförbränning uppfylls 2. det inte onödigtvis försvårar underhåll av anläggningarna 3. det genererar överskådliga rapporter. 4. komplexiteten i rapporteringslogiken begränsas. 1.3 Läsanvisning Dokumentet innehåller ett antal ställningstaganden som är nödvändiga för att de fyra principerna ovan ska följas. Avfall Sveriges ställningstaganden är markerade med kursiv stil. Dessa utgör instruktioner som följer principerna ovan, men som inte kan härledas till någon specifik paragraf i föreskriften. 1

6 2 Omfattning 2.1 Parametrar Direktivet ställer krav på realtidsövervakning av sju parametrar: CO HCl * HF * NOx Stoft SO 2 * TOC * Beträffande möjligheterna till dispens får man generellt dispens från att mäta HF om man har behandlingssteg för HCl. Om man dessutom kan visa att utsläppen av HCl respektive SO 2 inte kan överskrida sina gränsvärden kan man även få dispens från att mäta respektive parameter 1. För beräkning av NO x föreslår Avfall Sverige att Naturvårdsverkets regler för miljöavgift på utsläpp av kväveoxider används där påslag alternativt mätning av NO 2 -andelen tillämpas 2. Alternativt att NO kalibreras till NO x vid QAL2-förfarandet. Förutom själva mätvärdet ställs dessutom krav på övervakning i fråga om: Anläggningens driftstatus (panna ej i drift, panna i drift, effektiv drift) Status på mätningen Fel eller revision på mätinstrument, dvs mätbortfallstid för respektive mätsignal 3 Värden finns ej under 2/3 av medelvärdesperioden Antal halvtimmar med överskridande av utsläppsgränsvärde där funktionen i reningen klassats som onormal för respektive parameter 4 Tid som signalen tillbringar utanför kalibrerat mätområde 5 Standardvärde har använts på hjälpparametrar 1 NFS 2002: NFS 2004: NFS 2002: :e stycket 4 NFS 2002: QAL2 enligt standarden SS-EN 14181:2004 kapitel 6 samt Avfall Sveriges Utvecklingssatsning Förbränning rapport nr 4,

7 2.2 Definitioner ELV Utsläppsgränsvärde ELV-B Utsläppsgränsvärde som får överskridas av max 3 % av årets halvtimmar om något värde överskrider ELV-A 6 ELV-A Utsläppsgränsvärde som inte får överskridas av någon halvtimme under året ifall mer än 3 % av halvtimmarna överskrider ELV-B 7 ELV 10 Gränsvärde för 10-minutersmedel, gäller enbart CO OD Onormal drift ED Effektiv drift QAL2 Procedur för att kalibrera instrumentet mot en standardreferensmetod AST Årlig jämförande kontrollmätning som utförs av extern mätkonsult QAL3 Regelbunden kontroll av instrumentets drift vid noll- och spanpunkt med cusum- eller shewartdiagram DAHS Datahanteringssystem Effektiv drift (ED) Med effektiv drift avses drift som faller under direktivets mätkrav 8 då avfall eldas. Gränsen för effektiv drift går vid den lägsta last som pannan kan köras stabilt förutsatt att alla krav uppfylls. För att i beräkningar undvika tillfällen då mätvärdet blir felaktigt pga att lasten fortfarande anger effektiv drift men pannan har snabbstoppats, rekommenderas att förutom effekten även använda O 2 som definition av effektiv drift. O 2 -halter över 16 % förekommer inte då pannan är i effektiv drift Mätplikt Mätplikt enligt direktivet råder vid avfallseldning under effektiv drift enligt ovan, men inte annars. Detta innebär att mätvärden som härstammar från stillestånd, upp- och nedeldning (d v s icke effektiv drift) och eldning av enbart icke-avfall, t.ex. skogsflis, torv, olja etc., ska undantas från villkorskontrollen QAL3 I mätsystemets normala funktion ingår tid då instrumentet kontrolleras vid noll och span. Bortfall av mätvärden på grund av dessa kontroller ska därför inte klassificeras som funktionsfel. QAL3- korrigeringar läggs företrädelsevis i DAHS Normering Samtliga parametrar ska normeras till torr halt vid normaltillstånd (0 C, 101,3 kpa) och 6 eller 11 % O 2. Vid normeringen med avseende på fukt och syre används normalt värden från on-line mätning i samma mätplan som emissionsparametrarna. 6 NFS 2002:28 kolumn B, bilaga 5 b 7 NFS 2002:28 kolumn A, bilaga 5 b 8 NFS 2002:28 31 punkt 5. 3

8 2.2.5 QAL2 I samband med att instrumentet tas i drift görs en jämförande mätning (QAL2) mot en standardreferensmetod för respektive parameter 5. En anpassning av instrumentets signal görs mot värdena från referensmetoden, vilket innebär två eller tre konstanter per parameter. Dessa konstanter, eller kalibrerkurvor, kan tas fram på olika sätt, dessa exempel är tagna från utkastet till datahanterings standard: A. Med mätvärden i samma enhet som instrumentet lämnar. Med viss tolkningsrätt kan man här anse att instrumentet lämnar mg/m 3 ntg. B. Med mätvärden som är normaliserade med avseende på tryck, temperatur samt fukt och syre. C. Med medelvärden i samma enhet som instrumentet lämnar (10-min, ½-timma eller timma beroende på förbränningsanläggning och parameter) Det viktiga är att man utgår från samma enheter som använts vid framtagande av kalibrerfaktorerna. Det rekommenderas att beräkningen av det kalibrerade värdet görs i DAHS, inte i instrumentet 9. Genom kalibreringsproceduren QAL2 får varje parameter ett kalibrerat mätområde. Det kalibrerade mätområdet kan utvidgas med extrapolering 10. Varje mätvärde ska jämföras mot kalibrerområdet för parametern. Kontrollen ska utföras på giltiga halvtimmasmedelvärden vid samma enhet som det kalibrerade mätområdet. Mätvärden utanför det kalibrerade mätområdet är inte giltiga mätvärden och ska därför inte tas med vidare i beräkningarna 11. Andelen mätvärden utanför kalibrerat mätområde ska beräknas på veckobasis (måndag till söndag) och jämföras med kravet på högst 40 %, vilket vid full drifttid motsvarar 134 mätvärden. Vidare får högst fem sådana veckoperioder mellan två AST (årliga kontrollmätningar) redovisa mer än 5 % av mätvärdena utanför kalibrerområdet, d.v.s. mer än 16 mätvärden vid full drifttid. En överträdelse på ena eller andra sättet utlöser krav på ett nytt QAL2-förfarande för parametern inom sex månader Validering Efter omräkning till normaltillstånd (tryck, temperatur, fukt och O 2 ) och kalibrering ska mätvärdet valideras enligt bilaga 3 i 2002:28. Valideringen innebär att signalens kalibrerade mätvärde minskas med mätvärdet multiplicerat med den procentsats som specificeras för respektive parameter SS-EN 14181: Anm Se Avfall Sverige Utvecklingssatsning Förbränning rapport nr 4, 2004, kap C8 11 SS-EN 14181: SS-EN 14181:2004 kapitel NFS 2002:28 bilaga 3 4

9 2.2.7 Mätbortfall Mätbortfall uppstår då mätsystemet är ur funktion under tid som omfattas av mätplikt ovan. Mätvärden från perioder då fel eller avbrott råder i mätningen ska inte ingå beräkningen av validerade värden för villkorsbedömning av parametern. Felet för en parameter kan antingen noteras automatiskt genom en larmsignal från aktuellt instrument, eller manuellt genom justering av mätkontrollvariabeln för aktuell parameter i samband med kontroll av mätvärdena. Detta gäller även fel i miljödatasystemet 14 eller DAHS. Däremot är inte frånvaro av mätsignal på grund av QAL3, linjarisering, mm att anse som mätbortfall. I den standard för kvalitetssäkring av mätdata som åberopas av direktivet anges att data för hjälpparametrarna syre och fukt i första hand ska hämtas från on-line-mätning i samma mätplan som emissionsparametrarna, i andra hand genom anläggningsspecifika konstanter 15. Detta innebär att vid bortfall av O 2 - respektive H 2 O-signal får den felande signalen ersättas av ett skattat värde utan att detta är att betrakta som mätbortfall. Anläggningsägaren ska kunna visa hur de skattade värdena tagits fram. När bortfall av hjälpparametrar inträffat lämnas en redogörelse för de åtgärder som vidtagits i syfte att återställa mätningen av hjälpparametern i samband med den ordinarie rapporteringen till tillsynsmyndigheten. Direktivet föreskriver att maximalt 10 dygnsmedelvärden per år för respektive parameter (oavsett antal driftdygn) får förkastas till följd av mätfel 16. För att ett dygn ska få mätbortfall krävs mätbortfall 2,5 timmar. Som mätfel klassas även kommunikationsproblem inom MDS som medför att mätvärden förloras och inte går att återskapa Onormal drift (OD) Under året får avfallseldning ske med felande reningsutrustning, så kallad onormal drift (OD), upp till 60 h, d v s 120 halvtimmar per parameter, men högst 4 timmar i sträck 17, sedan måste felet vara åtgärdat eller avfallsförbränningen avslutad 18. Vid onormal drift ska villkoren för CO och TOC innehållas samt ska utsläppet av stoft begränsas till 150 mg/m Detta innebär att onormal drift endast kan tillämpas på HCl, HF, SO 2 och NO x samt till viss del stoft. En OD-halvtimme noteras vid haveri på någon reningsutrustning om detta samtidigt innebär överskridande av ELV A för någon av emissionerna HCl, HF, SO 2 eller NO x. ELV A används eftersom det vid normal drift kan inträffa att ELV B överskrids > 4 timmar men att dygnsmedel och krav på årsbasis (97 %) ändå klaras. 14 NFS 2002: SS-EN 14181: b 16 NFS 2002:28 31 sista stycket 17 NFS 2002: NFS 2002: NFS 2002:

10 Tid av avfallseldning under onormal drift kan antingen läggas in som automatik i systemet eller klassas manuellt i efterhand, när man vet vad överskridandet berodde på. Redovisningen kräver en räkning av alla halvtimmar som klassats som onormal drift under året, så att regelbunden kontroll kan göras av läget i förhållande till det angivna taket på 60h. Varje gång onormal drift åberopas måste journal föras över orsaken. Dygn när OD inträffat redovisas separat vid rapportering till myndigheten Reningsutrustning För att hantera föreskriftens skrivning 20 krävs en definition av begreppet reningsutrustning. Reningsutrustning är sådan utrustning som vid fel direkt kan förorsaka förhöjda utsläppsvärden. Denna definition täcker in t.ex. spärrfilter och skrubbersystem, men kan även omfatta SNCR, tilluftssystem och styrsystem. Däremot kan olämpliga bränsleegenskaper hos avfallet knappast leda till att halvtimmar klassas som onormal drift. 20 NFS 2002:28 19, 20 6

11 3 Uppföljning Övervakningssystemet bör byggas så att det dels varnar driftspersonalen för hotande överskridanden av dygnsvillkor, och dels informerar driftledningen om läget beträffande årsvillkor och hittills under året förbrukade OD-timmar och feldygn. 3.1 Tiominutersmedelvärden för CO Specifikt för avfallsförbränningsanläggningar ska övervakningen av CO ske i form av bestämning av antal 10-minutersperioder per dygn som överskrider ELV (150 mg/nm 3, 11 % O 2 ). Därmed måste 10-minutersmedelvärden beräknas och bedömas för CO. Antalet överskridanden summeras på dygnsbasis, varefter summan jämförs med tillåtet antal överskridanden för aktuellt dygn. Beräkning av 10-minutsmedelvärde av CO görs enligt jämna klockintervall (kl 10:00 10:10, 10:10 10:20 etc). Medelvärdena beräknas bara om det finns mätning och pannan varit i drift hela 10-minutersperioden. Tiominutersvärdena bör beräknas och bedömas i realtid. För att följa princip 1 och 2 i inledningen bör anläggningen vara berättigad till 7 st överskridanden per dygn, oavsett drifttid under dygnet. Anledningen är att underhåll av anläggningen som förutsätter nedeldning annars kan försvåras. Att göra en annan tolkning än Avfall Sveriges, som kan leda till att på detta sätt försena underhållsarbeten gagnar ingen, minst av allt miljön. 3.2 Halvtimmesintervall Samtliga parametrar ska medelvärdesbildas på halvtimmesnivå. Det är halvtimmar som omfattas av mätplikt som underkastas bedömningen av huruvida värdet ligger inom kalibrerat mätområde. Halvtimmar över kalibrerat mätområde är ej giltiga och ska utgå ur beräkningen av dygnsmedelvärdet på samma sätt som mätfelstid gör. Mätvärden klassade som OD ska inte räknas, vid dessa tillfällen ska CO, TOC och stoft 22 fortfarande kontrolleras. Dvs dessa ska loggas och kontrolleras vid användning av onormal drift. Antalet förbrukade OD-halvtimmar för HCL, HF, SO 2, NO x och stoft ska räknas. Om antalet OD-halvtimmar överskrider kravet på antal halvtimmar för att bilda dygnsmedel innebär detta inte att ett feldygn uppstått, endast att villkoren för att bilda dygnsmedel inte kan uppfyllas. För avfallsförbränningsanläggningar ska giltiga halvtimmar utvärderas mot bilaga För CO gäller att samtliga halvtimmesmedelvärden under dygnet måste understiga sitt ELV eller så får max 5 % av dygnets 10-minutersmedelvärden överstiga sitt ELV. Det är dock näst intill omöjligt att klara ELV för dygnets samtliga halvtimmar om mer än 5 % av 10-minutersintervallen överskrider sitt ELV, vilket gör att det i praktiken helt kommer att handla om att klara antalet 10-minutersöverskridanden. 21 NFS 2002:28 bilaga 5 e 22 NFS 2002: NFS 2002:28 bilaga 5 b 7

12 Av övriga parametrars halvtimmesvärden får under året inget halvtimmesmedelvärde överstiga ELV-A, eller så får max 3 % överstiga ELV-B. Här är det inte lika klart vilket villkor som är lättast att uppfylla. För de flesta parametrar är det nog lättast att klara < 3 % över ELV-B, men för SO 2 kan 100 % under ELV-A komma att visa sig lättare. En förutsättning för att kunna åberopa uppfyllande av ELV-A är att instrumentets mätområde omfattar ELV-A. Om mätområde upp till ELV-A saknas måste man inrikta sig på att klara ELV-B, vilket är en god idé hur som helst, eftersom ett överskridande av ELV-A kan komma när som helst, även på nyårsafton! Halvtimmesvärden ska beräknas för alla halvtimmar då mätplikt enligt råder och mätningen fungerar. Beträffande direktivets tal om halvtimmar föreslår Avfall Sverige, i linje med principerna 3 och 4 under 1.2, att detta ska tolkas som klockhalvtimmar, d.v.s. som perioden mellan hel och halv timme, och vice versa. Baserat på NOx-lagstiftningens krav på 40 minuters (=2/3) mättillgänglighet av godkänd mättimme, rekommenderas att minst 20 godkända minuter under en klockhalvtimme väljs som krav för att klassa en enskild halvtimme som varande i effektiv drift 24. Bergström nämner inte vad som gäller för mätbortfall, men Avfall Sverige föreslår att den gräns man väljer för att godkänna en ED-halvtimme också ska gälla som krav för att klassa en halvtimme som godkänd mätning. Om minst 20 godkända minuter krävs för en ED-halvtimme, är det logiskt att också kräva 20 minuter av fungerande mätning för respektive parameter för att halvtimmen ska godkännas. Följaktligen ska villkoren jämföras mot de halvtimmar då: 1. pannan varit i effektiv drift i minst 20 minuter och 2. avfall eldats i minst 20 minuter och 3. mätsystemet levererat värden i minst 20 minuter och 4. rökgasreningen varit i normal drift, d.v.s. då ingen onormal drift föreligger. och 5. Under halvtimmar med OD: Villkoren för CO och TOC ska uppfyllas och under dessa driftförhållanden ska stofthalten också hållas under 150 mg. Villkoret för ELV-B ska vara uppfyllt för den mängd halvtimmar som under året klassats som giltiga enligt punkterna ovan såvida inte hela mängden klarar ELV-A enligt ett mätinstrument som omfattar denna nivå. 24 Jan Bergström, Seminarium Avfallsförbränningsdirektivet i praktiken, hållet vid Tekniska Verken i Linköpings huvudkontor

13 3.3 Dygn Här tillämpas lagtextens skrivning om dygnsmedelvärden och 24-h intervall i form av kalenderdygn i sommar/vintertid, vilket innebär att avvikelsen vid tidsomställningsdygnen ignoreras. Samtliga parametrar har utsläppsgränsvärden på dygnsnivå 25. För avfallsförbränningsanläggningar bedöms för CO även antalet överskridanden på 10- respektive 30-minutersnivå på dygnsbasis. Varken lagtexten eller JB nämner hur många mätvärden som krävs för att skapa ett giltigt dygnsmedelvärde när pannan inte varit i effektiv drift hela dygnet eller när det varit onormal drift del av dygnet. Avfall Sverige rekommenderar följande tillämpning i enlighet med NO x -lagstiftningen: Vid effektiv drift under 2/3 av dygnet beräknas ett dygnsmedel av aktuella mätvärden, vilket innebär att de saknade mätvärdena skattas till medlet för övriga, uppmätta halvtimmar. Vid fler saknade halvtimmar beräknas inget dygnsmedel för villkorskontroll.. Denna tolkning strider inte mot första principen eftersom eventuellt missbruk kommer att leda till överskridande av villkoren för ELV-B. 3.4 Vecka Andelen värden som ligger utanför det mätområde som kalibrerats via QAL2 26 ska räknas på veckobasis. Max 40 % av värdena får ligga utanför kalibrerområdet under en enskild vecka, och högst fem veckoperioder mellan två AST (periodiska besiktningar) får redovisa mer än 5 % av mätvärdena utanför kalibrerområdet. Om detta inte klaras ska en ny QAL2 ha utförts för parametern i fråga År För CO gäller att max 3 % av dygnsvärdena får överstiga ELV, men inget dygn får ha fler än 7 överskridna 10-minutersperioder 28. För övriga parametrar (SO 2, HCl, stoft, NOx och TOC) får inte ett enda dygnsvärde överstiga ELV. Däremot får upp till 3 % av dessa parametrars halvtimmesmedelvärden under året överstiga respektive ELV-B. De parametrar som klarar sitt ELV-A hela året får dock ha obegränsat överskridande av ELV-B. Uppfyllandet av samtliga utsläppskrav relateras till perioden år 29. På årsbasis ska kontrolleras att: 1. inget dygnsvärde av SO 2, HCl, Stoft, NO x eller TOC överskrider ELV 2. max 3 % av dygnsmedelvärdena för CO överstiger ELV 3. inget dygn haft fler än 7 överskridanden av ELV max 3 % av halvtimmarna överstiger ELV-B för de parametrar som överskridit ELV-A eller saknar mätområde för denna nivå 5. max 10 driftdygn haft underkänd mättillgänglighet 6. ingen parameter klassats som onormal drift i mer än 60h 30 Sammanlagt omfattar villkorskontrollen i denna del 29 summor eller medelvärden som ska sammanställas på årsbasis: 6 för dygnsöverskridanden, en för ELV-10-överskridanden, 5 för ELV-Böverskridanden, 5 för ELV-A-överskridanden, 6 för mätfelsdygn samt 6 för OD-timmar. Därtill kommer värden från vatten och mätningar på tungmetaller mm. som också ska rapporteras. 25 NFS 2002:28 bilaga 5 a 26 SS-EN 14181:2004 kapitel SS-EN första strecksatsen 28 NFS 2002: NFS 2002:28 31 och NFS 2002:

14

15 Rapporter från Avfall sverige 2011 avfall SVerigeS utvecklingssatsning U2011:01 På spåret. Transporter av avfall på järnväg en möjlighet? avfall SVerigeS utvecklingssatsning, BiologiSk Behandling avfall SVerigeS utvecklingssatsning, deponering AVFALL SVERIGES UTVECKLINGSSATSNING, AVFALLSFÖRBRÄNNING F2011:01 Mätvärdeshantering vid avfallsförbränningsanläggningar med anledning av avfallsförbränningsdirektivet

16 Vi är Sveriges största miljörörelse. Det är Avfall Sveriges medlemmar som ser till att svensk avfallshantering fungerar - allt från renhållning till återvinning. Vi gör det på samhällets uppdrag: miljösäkert, hållbart och långsiktigt. Vi är personer som arbetar tillsammmans med Sveriges hushåll och företag. Avfall Sverige Utveckling F2011:01 ISSN Avfall Sverige AB Adress Telefon Fax E-post Hemsida Prostgatan 2, Malmö info@avfallsverige.se