Koszty środowiskowe a użytkowanie węgla kamiennego w obiektach o mocy do 50 MW

• Autorzy: Grudziński Z. , Stala-Szlugaj K.

Warianty tytułu

EN

Environmental Costs Resulting from the Use of Hard Coal in Heating Plants of Thermal Power

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszego artykułu jest oszacowanie kosztów środowiskowych dla średnich obiektów energetycznych spalających węgiel kamienny w Polsce. W związku z projektem nowych przepisów unijnych (the Medium Combustion Plant (MCP) Directive) zaistnieje konieczność dotrzymania krajowych pułapów emisji. By móc im sprostać, istniejące średnie obiekty energetycznego opalane węglem kamiennym spalania (kotły rusztowe) muszą liczyć się z potrzebą ich modernizacji lub odtworzenia w nowych technologiach. Rynek ciepłowniczy w Polsce ma charakter lokalny, spowodowany dużym rozdrobnieniem przedsiębiorstw ciepłowniczych. Najliczniej reprezentowaną grupą wśród wytwórców ciepła są przedsiębiorstwa o mocy do 50 MW a w nich obiekty wyposażone w kotły rusztowe. Ciepło oraz ciepła woda użytkowa w przedsiębiorstwach ciepłowniczych produkowana jest głównie w oparciu o węgiel kamienny. Jego przeciętny udział w strukturze wytwarzanie ciepła w latach 2008-2014 wynosi aż 74-77%. W artykule oszacowano koszty emisji gazów (SO₂, NOx, CO, CO₂) oraz pyłów i składowania odpadów stałych, wytworzonych w procesie spalania (w kotłach rusztowych). Wzięto pod uwagę ciepłownie z kotłami rusztowymi. Koszty te obliczono w zależności od zmian parametrów jakościowych węgla (Q, A, S) w przeliczeniu na tonę spalonego węgla o danej jakości. Poziom emisji pyłów oraz ilość tworzących się odpadów stałych zależą od dwóch parametrów: wartości opałowej i zawartości popiołu. W przeliczeniu kosztów na jedną tonę węgla ich wielkość zmienia się tylko w zależności od zawartości popiołu. Dla emisji CO, CO₂ i NOx zmiany opłat uzależnione są tylko od wartości opałowej, a przypadku emisji SO₂ wynikają zarówno ze zmian wartości opałowej, jak i zawartości siarki. Przedsiębiorstwa ciepłownicze w Polsce najczęściej spalają węgiel kamienny o parametrach jakościowych (wartość opałowa – Q, zawartość popiołu – A, zawartość siarki – S) zawierających się w zakresie: wartość opałowa rzędu 21-22 MJ/kg, 19-21% A i 0,6-0,9% S. Obliczona suma opłat środowiskowych dla zużycia 1 tony węgla tej klasy wyniosłaby 18-23 zł/tonę. Spalanie węgla o wspomnianych parametrach będzie się wiązać z koniecznością stosowania urządzeń odpylających o sprawności na poziomie 62-69%. Obecnie nowoczesne kotły rusztowe spełniają te wymagania, gdyż oferują sprawność odpylania na poziomie ok. 70%. W przypadku emisji SO₂ tylko dla węgla o wartości opałowej rzędu 21-22 MJ/kg i zawartości siarki 0,6% S – nie będzie wymagana technologia odsiarczania. Natomiast przy spalaniu gorszych gatunków węgli będzie wymagane odsiarczanie o sprawności ok. 6-30%. Przedstawione szacunki dotyczą norm, które będą obowiązywać od początku 2016 r.

EN

The purpose of this article is to estimate the environmental costs for Polish heating plants with thermal power lower than 50 MW, using hard coal. The draft new EU legislation (the Medium Combustion Plant (MCP) Directive) have the need to meet the national emission limits. To address them, the existing heating plants with thermal power lower than 50 MW using hard coal (stoker-fired boilers) must reckon with the need to upgrade or restore them in the new technologies. The heat generation market in Poland is local, due to high fragmentation of heating companies. The most strongly represented group of producers of heat are heat generation plants with capacity lower than 50 MW. These heating plants are equipped mainly stoker-fired boilers. In Poland, the production of heat and hot water in heating plants is mainly based on hard coal. Its average share in the structure of heat generation in the period 2008-2014 is as high as 74-77%. The article estimated costs of emissions of: SO₂, NOx, CO, CO₂, particulate matter and costs of solid waste disposal, which are produced in the combustion process of hard coal. The calculations focused on heating plants with stoker-fired boilers. These costs were calculated according to changes in hard coal quality parameters (calorific value - Q, Ash content - A, Sulphur content S). These costs were calculated for one tone of hard coal burned for a particular quality. The companies involved in the Polish heating sector are usually using hard coal of quality parameters (Q/A/S) containing in the range of: 1-22 MJ/kg calorific value, 19-21%A and 0.6-0.9%S. Total fees for emissions of SOv, NO₂, CO, CO₂ and solid waste disposal of 1 t hard coal this class would be 18-23 PLN/t. The combustion of coal for these parameters will require the need for the use of dust collecting equipment with an efficiency of 62-69%. Today, modern stoker-fired boilers meet these demands because they offer efficiency of extraction of approx. 70%. Considering the SO₂ emission only in the case of hard coal of Q parameters amounting to 21-22 MJ / kg and 0.6%S - not required for desulfurization technology. In the case of burning low-grade coal is required desulfurization efficiency of the order of 6-30%. These estimates relate to the standards that will apply from the beginning of 2016. The conducted calculations show that the cost of the economic use of the environment depending on the quality parameters of coal burning may increase the cost of coal burned by 9-11%.

Słowa kluczowe

PL

opłaty środowiskowe; węgiel kamienny; ciepłownie Under 50 MW

EN

fees for emissions; hard coal; heating plants

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Tom 18, cz. 1
• Strony: 579--596
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Grudziński Z.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

autor

Stala-Szlugaj K.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Bibliografia

• 1. Ceny zbytu i wielkość sprzedaży sortymentów grubych, średnich i drobnych oraz miałów do wybranych grup odbiorców w kraju w 2014 r. (Opracowania z lat 2012-2015). Opracowano na podstawie danych źródłowych pozyskanych przez ARP S.A. Oddział w Katowicach w ramach „Programu badań statystycznych statystyki publicznej” – badanie statystyczne „Górnictwo węgla kamiennego i brunatnego” prowadzone przez Ministra Gospodarki. Katowice: Wyd. Agencja Rozwoju Przemysłu SA.
• 2. Dyrektywa IED – Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE z dnia 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola). (http://eurlex. europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:334:0017:0119:p l:PDF; dostęp: 26-10-2015).
• 3. Dyrektywa MCP – Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie ograniczenia niektórych zanieczyszczeń do powietrza ze średnich obiektów energetycznego spalania. Projekt COM(2013)919. (http://eurlex.europa.eu/procedure/EN/2013_442; dostęp: 26-10-2015)
• 4. Efektywność wykorzystania energii w latach 2003-2013 (2015). Warszawa: Wyd. Główny Urząd Statystyczny.
• 5. Energetyka cieplna w liczbach – 2014 (2015). Warszawa: Wyd. Urząd RegulacjiEnergetyki.
• 6. Energetyka cieplna w liczbach (Wydania z lat 2009-2015). Warszawa: Wyd. Urząd Regulacji Energetyki.
• 7. Grudziński, Z. (2011). Wpływ opłat środowiskowych wynikających z parametrówjakościowych węgla na koszty produkcji energii elektrycznej. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management, 27(1),115-127.
• 8. Grudziński, Z. (2012). Metody oceny konkurencyjności krajowego węgla kamiennego do produkcji energii elektrycznej. Studia Rozprawy Monografie Nr 180, Kraków: Wyd. Instytutu GSMiE PAN.
• 9. Klojzy-Karczmarczyk, B. & Makoudi, S. (2011). Szacowanie wskaźnika wytwarzania odpadów zawierających azbest na obszarach wiejskich wybranych gmin. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 13, 1823-1834.
• 10. Lorenz, U. (1999). Metoda oceny wartości węgla kamiennego energetycznego uwzględniająca skutki jego spalania dla środowiska przyrodniczego. Studia Rozprawy Monografie Nr. 64, Kraków: Wyd. Instytutu GSMiE PAN.
• 11. Obwieszczenie Ministra Środowiska w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska za lata 2008-2015.
• 12. Pawul, M. & Sobczyk, W. (2011). Edukacja ekologiczna w zakresie gospodarki odpadami jako narzędzie realizacji zrównoważonego rozwoju. Problems of sustainable development, 6(1), 147-156.
• 13. Radovič, U. (1997). Zanieczyszczenie atmosfery. Źródła oraz metodyka szacowania wielkości emisji zanieczyszczeń. Warszawa: Wyd. Centrum Informatyki Energetyki
• 14. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 7 listopada 2014 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów. Dz.U.2014 poz. 1546.
• 15. Sobczyk, W., Biedrawa-Kozik, A., Kowalska, A. (2012). Threats to Areas of Natural Interest. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 14, 262-273.
• 16. Sobczyk, W., Kowalska, A. & Sobczyk, E.J. (2014). Wykorzystanie wielokryterialnej metody AHP i macierzy Leopolda do oceny wpływu eksploatacji złóż żwirowo-piaskowych na środowisko przyrodnicze doliny Jasiołki. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management, 30(2), 157-172.
• 17. Statystyka ciepłownictwa polskiego 2011 (2012). Warszawa: Wyd. Agencja Rynku Energii SA.
• 18. Statystyka ciepłownictwa polskiego 2013 (2014). Warszawa: Wyd. Agencja Rynku Energii SA.
• 19. Zużycie paliw i nośników energii (Wydania z lat 2007-2014). Warszawa: Wyd. Główny Urząd Statystyczny.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.