EU-Twinning Project SL04/EN/01 Integrated Pollution ...okolje.arso.gov.si/ippc/uploads/File/1_Immissionprognose_nach_TA_Luft... · Meteorologie Windrose Als Eingangsdaten für die

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Ulrich Böllmann, Markus Meindl, STEBavarian Environment Agency

Ljubljana, 10 -12 May 2006

Activity 9.3: Calculation of stacks - ACRONI

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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)

Immissionsprognose nach TA Luft

für das Stahlwerk Acroni / Jesenice




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Immissionsprognose:Gelände

Meteorologie

Rechengebiet, Bodenrauhigkeit

Berücksichtigung von Bebauung

Emissionen

Beschreibung der Quellen

Räumliche Lage

Quellparamter, Freisetzungshöhen

Emissionsparameter und zeitliche Charakteristik

Massenströme

Anzahl der Emissionsstunden pro Tag, Woche und Jahr (Zeitreihe)

Darstellung der Ergebnisse

Zusammenfassung

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Geländedaten (10 km x 10 km)




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Berücksichtigung von GeländeunebenheitenUnebenheiten des Geländes sind zu berücksichtigen, wenn

Höhendifferenzen zum Emissionsort von mehr als dem

0,7 - fachen der Schornsteinbauhöhe

und Steigungen von mehr als 1 : 20 auftreten.

Geländeunebenheiten können mit einem diagnostischen Windfeldmodell be-rücksichtigt werden, wenn die Steigung des Geländes den Wert 1:5 nicht über-schreitet und wesentliche Einflüsse von lokalen Windsystemen ausgeschlossen werden können.

In vorliegenden Fall ist das Gelände für eine Anwendung des TALuft – Modells wesentlich zu steil.

Hilfsweise wurden die Berechnungen daher ohne Geländeeinfluss durchgeführt. Dies muss bei der Bewertung der Ergebnisse durch Einbeziehung eines Sicherheitsfaktors berücksichtigt werden.

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Meteorologie

Windrose

Als Eingangsdaten für die Berechnungen wurde eine meteorologische Zeitreihe ver-wendet. Die Windrichtungsverteilung zeigt eine deutliche Ausrichtung zu Gunsten der nordwestlichen und südöstlichen Strömungen und entspricht damit dem Talverlauf im Bereich Acroni.

Die Windgeschwindigkeitsverteilung weist ein Maximum bei Windgeschwindigkeiten kleiner 1,4 m/s auf.




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Zeitlicher Verlauf der Windrichtung und WindgeschwindigkeitWindrichtung

0

90

180

270

360

Janu

ar

Febr

uar

April

Mai

Juni Juli

Augu

st

Sept

embe

r

Okt

ober

Nove

mbe

r

Deze

mbe

r

Windgeschwindigkeit

0

2

4

6

8

10

12

Janu

ar

Febr

uar

April

Mai

Juni Juli

Augu

st

Sept

embe

r

Okt

ober

Nove

mbe

r

Deze

mbe

r

4




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Rechengebiet, Aufpunkte und Bodenrauhigkeit

Das Rechengebiet für eine einzelne Emissionsquelle ist das Innere eines Kreises um den Ort der Quelle, dessen Radius das 50fache der Schornsteinbauhöhe ist. Tragen mehrere Quellen zur Zusatzbelastung bei, dann besteht das Rechengebiet aus der Vereinigung der Rechengebiete der einzelnen Quellen.

Das Raster zur Berechnung von Konzentration und Deposition ist so zu wählen, dass Ort und Betrag der Immissionsmaxima mit hinreichender Sicherheit bestimmt werden können. Dies ist in der Regel der Fall, wenn die horizontale Maschenweite die Schornsteinbauhöhe nicht überschreitet.

Die Freisetzungshöhen der Quellen variieren zwischen 20 m und 42 m. Wegen der Berücksichtigung von Gebäuden wurde das im Programm implementierte automatische Verfahren zur Festlegung des Rechengitters verwendet. Hieraus resultieren 4 Rechengitter mit horizontalen Maschenweiten von 16 m, 32 m, 64 m und 128 m.

Die Bodenrauhigkeit z0 wurde mit 1,0 m angesetzt. Dies entspricht den Landnutzungsklas-sen Nadelwälder, Industrie- und Gewerbeflächen, nicht durchgängig städtische Prägung.

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Rechengebiet

Beurteilungsgebiet der Quelle „Z2“ (R = 42 * 50 = 2100 m)

Beurteilungsgebiet der Quelle „Z3“ (R = 20 * 50 = 1000 m)




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Rechengitter

4 Rechengitter mit horizontalen Maschen-weiten von 16 m, 32 m,64 m und 128 m

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Beträgt die Schornsteinhöhe mehr als das 1,2 fache der Gebäudehöhen oder haben Gebäude, für die diese Bedingung nicht erfüllt ist, einen Abstand von mehr als dem6fachen ihrer Höhe von der Emissionsquelle, kann in der Regel folgendermaßen verfahren werden:

Beträgt die Schornsteinbauhöhe mehr als das 1,7fache der Gebäudehöhen, ist dieBerücksichtigung der Bebauung durch die Rauigkeitslänge ausreichend.

Beträgt die Schornsteinbauhöhe wenigerals das 1,7fache der Gebäudehöhen undist eine freie Abströmung gewährleistet,können die Einflüsse mit Hilfe einesdiagnostischen Windfeldmodells für Gebäudeumströmung berücksichtigt werden.




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Auf Grund der Bauhöhen der Stahlwerksgebäude bis zu 46 m sind die Kriterien für die Anwendbarkeit des diagnostischen Windfeldmodells zur Berechnung der Gebäudeumströmung nicht erfüllt.

In Anbetracht der hohen Abströmgeschwindigkeiten der Abgase wurde bei der Durchführung der Immissionsprognose dessen ungeachtet das diagnostische Windfeldmodell der TA Luft verwendet.

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Quellenplan




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Beschreibung der Quellen

ID = Quellen Nr. dq = Durchmesser der Quelle [m] vq = Abgasgeschw. der Quelle [m/s]xq = X-Koordinate der Quelle qq = Wärmestrom der Quelle [MW]yq = Y-Koordinate der Quelle V = Volumenstrom [m³/h]hq = Freisetzungshöhe [m] tq = Austrittstemperatur [°C]

Bei der Bestimmung der Abgasgeschwindigkeit (vq) aus dem Volumenstrom (V) und der Mündungsfläche des Kamins ergeben sich unrealistisch hohe Werte (über 30 m/s). Die maximale Abgasgeschwindigkeit wird daher mit 15 m/s angesetzt.

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Pb

PM10

Emissionsparameter und zeitliche Charakteristik

PCDD/F

ID Stoff Volumen-strom

Emissions-massen-

konzentra-tion

Quellstärke Fracht

[m³/h] [mg/m³] [kg/h] [h/d] [d/a] ∑ [h] [t/a]Quelle 1 / neue Hallenentstaubung (Z1) PM10 1.100.000 20,00 22,00 16 308 4928 108,42Quelle 4 / Säureaufbereitungsanlage PM10 9.600 20,00 0,19 24 365 8760 1,68Quelle 3 / Brennschneideanlage (Z3) PM10 80.000 2,50 0,20 16 308 4928 0,99Quelle 2 / Vakuumanlage, Pfannenofen (Z2) PM10 6.500 20,00 0,13 16 308 4928 0,64

PM10 ∑ (t/a) = 111,72

Betriebszeiten


Emissions-massen-

konzentra-tion

Quellstärke Fracht

[m³/h] [mg/m³] [kg/h] [h/d] [d/a] ∑ [h] [t/a]Quelle 1 / neue Hallenentstaubung (Z1) Pb 1.100.000 0,5 0,55 16 308 4928 2,71

Pb ∑ (t/a) = 2,71

Betriebszeiten


Emissions-massen-

konzentra-tion

Quellstärke Fracht

[m³/h] [ng/m³] [kg/h] [h/d] [d/a] ∑ [h] [t/a]Quelle 1 / neue Hallenentstaubung (Z1) PCDD/F 1.100.000 0,1 1,10E-07 16 308 4928 5,42E-07Quelle 4 / Säureaufbereitungsanlage PCDD/F 9.600 0,1 9,60E-10 24 365 8760 8,41E-09

PCDD/F ∑ (t/a) = 5,50E-07

Betriebszeiten




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Rechengitter (horizontal und vertikal)

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Aufbau einer Gebäudedatei

poly_raster.dmna




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Eingabedatei:

austal2000.txt

? Emissionsdaten werden über eine Zeitreihe eingelesen (zeitreihe.dmna)

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Aufbau einer Zeitreihe

zeitreihe.dmna




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Protokolldatei (austal2000.log)

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PM10 Jahresmittelwerte




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Blei - Jahresmittelwerte

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PCDD/F - Jahresmittelwerte




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Staubdeposition

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Bleideposition




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PCDD/F - Deposition

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Zusammenstellung der maximalen Jahresmittelwerte

Jahr

Mittelungszeit

1 %1,5150PCDD/F, PCB

%-Anteil vom Zielwert (LAI)

max. Mittelwert [fg/m³]

Zielwert (LAI)[fg/m³]

Jahr

Jahr

Mittelungszeit

0,4 %0,0020,5Pb

1 %0,440PM10

%-Anteil vom Grenzwert der

TA Luft

max. Mittelwert [µg/m³]

Grenzwert[µg/m³]




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0,09 %0,00030,35 JahrStaub

Mittelungszeit%-Anteil vom Grenzwert der

TA Luft

max. Mittelwert[g/(m² * d)]

Grenzwert[g/(m² * d)]

Zusammenstellung der maximalen Jahresmittelwerte für die Deposition

Jahr

Mittelungszeit

200 %84PCDD/F, PCB

%-Anteil vom Zielwert (LAI)

max. Mittelwert [pg/(m²*d)]

Zielwert (LAI) [pg/(m²*d)]

3,1 %3,1100 JahrPb

Mittelungszeit%-Anteil vom Grenzwert der

TA Luft

max. Mittelwert[µg/(m² * d)]

Grenzwert[µg/(m² * d)]

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BewertungPM10 und Blei:

Die maximal berechneten Zusatzbelastungen liegen bei ca. 1 % der Grenzwerte der TA Luft. Unter Verwendung eines Sicherheitsfaktors 3 wegen der Vernachlässigung der orographischen Situation ist daher davon auszugehen, dass die Zusatzbelastung im Übergangsbereich von irrelevanter zu relevanter Belastung liegt.

PCDD/F:

Die Rechnungen zeigen, dass die Zusatzbelastung bei ca. 6 % des LAI-Zielwerts liegt. Die Belastung ist damit selbst ohne Berücksichtigung eines Sicherheits-faktors im relevanten Bereich. Der Großteil der Zusatzbelastung wird durch die Quelle 4, Säureaufbereitungsanlage verursacht.




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Bewertung der DepositionenStaub:

Die maximal berechnete Zusatzbelastung liegt mit 0,0003 g/(m²*d) bei 0,09 % des Grenzwerts der TA Luft.

Blei:

Für Blei ergab sich mit 3,1 µg/(m²*d) eine maximale Zusatzbelastung von 3,1 % des Grenzwerts der TA Luft. Unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors für die Vernachlässigung des Geländes ist davon auszugehen, dass die Zusatzbelastung über dem Irrelevanzwert der TA Luft (5 %) liegt.

PCDD/F:

Mit einem maximalen Jahresmittelwert von 8 pg/(m²*d) liegt die Zusatzbelastung deutlich über dem Zielwert des LAI.

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