Přepočet emisí oxidů dusíku NOx ze spalování zemního plynu na zvolenou jednotku

Sledování produkce emisí oxidů dusíku (NO_x) vznikajících při spalování zemního plynu patří k opatřením, která chrání naše životní prostředí. V případě plynových kotlů pro rodinné domy tuto problematiku řeší jen výrobce, a to tím, že kotel pro jeho uvedení na trh musí splnit legislativou dané emisní limity. V případě kotelen je projektant povinen počítat roční produkci emisí NO_x. Výpočet je založen na údajích, které získá od výrobce použitých kotlů. Produkci emisí NO_x je ovšem někdy nutné určit i z údajů skutečných, tedy změřených. Všechny tyto výpočty je nutné provádět s ohledem na způsob, či měřicí přístroj, kterým byly zjištěny, aneb v jakých jednotkách jsou hodnoty uváděny. Protože možností je více, je zpravidla nutné údaje přepočítat na vybranou jednotku.

Základní informace o NO_x

Emise oxidů dusíku ze spalování zemního plynu vznikají ze tří hlavních důvodů. Rozlišují se jako:

• palivové
• vysokoteplotní, termické
• promptní.

Hlavním zdrojem palivových NO_x, jak napovídá název, je palivo obsahující dusíkaté látky. Palivový NO_x vzniká přímou oxidací dusíku, který je chemicky vázán na spalované palivo. Složení zemního plynu lze nalézt například na TZB-info: Složení zemních plynů, Souhrn fyzikálních hodnot zemních plynů). Dusík je během hoření, tedy oxidace, měněn na oxidy dusíku a ty jsou pak součástí odváděných spalin.

Termické NO_x vznikají z dusíku obsaženého v přiváděném spalovacím vzduchu. Molekuly dusíku ze vzduchu se při vyšších teplotách během spalování štěpí a reagují s kyslíkem. Jejich množství je závislé na teplotě spalování a na době zdržení ve spalovacím prostoru. Toto je zásadní příčina obsahu emisí NO_x ve spalinách ze zemního plynu.

Třetí složka, promptní NO_x, vznikají složitějším chemickým procesem přeměny molekulárního dusíku přes meziprodukty, jejichž vznik umožňuje přítomnost uhlovodíků ve spalovacím, procesu. Jejich podíl na výsledné produkci emisí NO_x je obvykle malý.

Historicky bylo zavedeno hodnocení znečištění ovzduší oxidy dusíku pomocí sumy oxidů dusíku, která byla označena značkou NO_x. Index „x“ označuje, že nejde jen o jeden konkrétní oxid dusíku, ale o všechny oxidy dusíku. Pro tuto sumu byl stanoven imisní limit (tj. limit koncentrace NO_x měřený v hodnoceném prostoru) a zároveň limity pro NO_x jako emise oxidů dusíku (měřeno ve spalinách, na výstupu ze zdroje tepla). Suma NO_x zahrnuje oxidy NO, N₂O, NO₂, N₂O₃, N₂O₄ a N₂O₅. Ve spalinách mají zásadní podíl jen dvě složky, a to NO a NO₂.

Podmínky pro měření emisí jsou dané vyhláškou 415/2012 Sb. ve znění pozdějších předpisů. Pro plynná paliva se hodnota naměřených emisí vyjadřuje při aktuálním tlaku a teplotě a přebytku kyslíku ve spalinách 3 %. V odst. „Základní pojmy“ je rovněž definice NO_x, kde se pro účely této vyhlášky rozumí:

„f) oxidy dusíku (NO_x) oxid dusnatý a oxid dusičitý vyjádřené jako oxid dusičitý.“

Přepočet hodnot emisí NO_x podle zvolených jednotek

Jedním ze zdrojů, kde je uveden způsob přepočtu, je Topenářská příručka č. 3. vydaná Českým sdružením pro technická zařízení (ČSTZ) v Praze v roce 2007. V ní jsou odvozeny výpočtové vztahy a na jejich základě je zpracována tabulka převodních konstant pro emise oxidů dusíku NO_x (přepočítáno na oxid dusičitý NO₂) ve spalinách zemního plynu.

Tab. Převodní konstanty pro emise oxidů dusíku NO_x ve spalinách zemního plynu. (Zveřejněno s laskavým souhlasem ČSTZ).

Na základě uvedených převodních konstant je zpracována výpočetní pomůcka zařazená do sekce Tabulky a výpočty na TZB-info:

Přepočet emisí oxidů dusíku NO_x ze spalování zemního plynu na zvolenou jednotku

Další informace k problematice spalování zemního plynu a vznikajících emisí lze nalézt například v těchto článcích na TZB-info:

• Spalovací vlastnosti ZP (I)
• Plyn ve vytápění (I)
• Emise z kotelen a ochrana ovzduší (III)