EVROPSKÁ KOMISE GENERÁLNÍ ŘEDITELSTVÍ JRC

SPOJENÉ VÝZKUMNÉ STŘEDISKO (JRC)

Institut pro perspektivní technologické studie (Seville)

Technologie pro udrţitelný rozvoj

Evropský úřad IPPC

Světové obchodní středisko, Isla de la Cartuja s/n, E-41092 Seville – Španělsko

Telefon: přímá linka (+34-95) 4488-284, ústředna 4488-318. Fax: 4488-426.

Internet: http://eippcb.jrc.e

Integrovaná prevence a omezování znečištění (IPPC)

Referenční dokument k aplikování nejlepších dostupných

technik (BAT) na prŧmyslové chladicí soustavy

Listopad 2000

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 i

PROVÁDĚCÍ SOUHRN

Tento referenční dokument k aplikování nejlepších dostupných technik na průmyslové chladicí soustavy (BREF)

vyjadřuje výměnu informací prováděnou podle článku 16 (2) Směrnice Rady 96/61/EC, která pojednává o IPPC.

Tento dokument musí být chápán ve smyslu předmluvy, ve které jsou popsány cíle dokumentu a jeho pouţívání.

V rámci IPPC je průmyslové chlazení identifikováno jako horizontální záleţitost. Znamená to, ţe „nejlepší

dostupné techniky― (BAT) jsou v tomto dokumentu posuzovány bez podrobného resp. hloubkového posouzení

průmyslového procesu, který má být ochlazován. Navzdory tomu jsou BAT pro chladicí soustavy posouzeny

v rozsahu chladicích poţadavků průmyslového procesu. Nicméně se ale uznává, ţe BAT pro chladicí proces je

komplexní záleţitostí, která vyvaţuje chladicí poţadavky daného procesu, faktory specifické pro předmětné

místo a environmentální poţadavky, coţ umoţňuje implementaci (resp. realizování BAT) při ekonomicky

a technicky proveditelných podmínkách.

Termín „průmyslové chladicí soustavy― se vztahuje na soustavy, které odnímají nadměrné teplo z jakéhokoliv

média (resp. látky) pouţitím výměníků tepla s vodou a/nebo vzduchem pro sníţení teploty této látky směrem

k (teplotním) hladinám okolního prostředí.

V tomto dokumentu jsou popsány BAT pro chladicí soustavy, které jsou povaţovány za takové, které pracují

jako pomocné soustavy pro normální provoz průmyslového procesu. Potvrzuje se, ţe spolehlivý provoz chladicí

soustavy pozitivně ovlivní spolehlivost průmyslového procesu. Nicméně provoz chladicí soustavy ve vztahu

k bezpečnosti procesu není zahrnut do tohoto BREF.

V tomto dokumentu je uveden integrovaný přístup k dosaţení BAT pro průmyslové chladicí soustavy při

respektování skutečnosti, ţe konečné řešení BAT je převáţně záleţitostí, která je specifická pro předmětné

místo. S ohledem na volbu chladicí soustavy se můţe tímto přístupem spíše jen prodiskutovat, které části jsou

přidruţeny k environmentálnímu provedení chladicí soustavy, neţ zvolit a kvalifikovat (diskvalifikovat)

jakoukoliv z pouţitých chladicích soustav. Tam, kde jsou pouţita redukční opatření, přístup BAT se pokouší

upozornit na přidruţené průřezové účinky médií a tudíţ klást důraz na to, ţe redukování různých emisí

chladicích soustav vyţaduje uvedení do rovnováhy.

V pěti kapitolách hlavního dokumentu je popsán přístup BAT, jeho klíčové problematiky a principy, jsou

popsány chladicí soustavy a jejich environmentální aspekty, klíčová zjištění, a závěry a doporučení pro další

práci. V jedenácti přílohách jsou uvedeny souvisící resp. doprovázející informace, které jsou zaměřeny na

specifické aspekty navrhování a provozování chladicích soustav, a příklady pro znázornění přístupu BAT.

1. Integrovaný přístup

Integrovaný přístup BAT posuzuje environmentální provedení chladicí soustavy v souvislosti s celkovým

environmentálním provedením průmyslového procesu. Je zaměřen na minimalizaci jak přímých, tak i nepřímých

dopadů provozování chladicí soustavy. Je zaloţen na zkušenosti, ţe environmentální provedení chlazení procesu

do značné míry závisí na volbě a konstrukčním řešení chladicí soustavy. Proto je přístup pro nové instalace

zaměřen na prevenci emisí volbou vhodného chladicího uspořádání a patřičnou konstrukcí a výrobou chladicí

soustavy. Kromě toho se redukování emisí dosáhne optimalizací denního provozu.

Pro existující chladicí soustavy je krátkodobě k dispozici menší moţnost pro prevenci prostřednictvím

technologických opatření a důraz je kladen na redukování emise optimalizovaným provozem a řízením soustav.

Pro existující soustavy můţe být pevně stanoven velký počet parametrů, jako je prostor, dostupnost provozních

Prováděcí souhrn

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL ii

zdrojů, a existující legislativní omezení, coţ má za následek málo stupňů volnosti pro změny. Nicméně

všeobecný přístup BAT v tomto dokumentu můţe být povaţován za dlouhodobý cíl, který je pro existující

zařízení přizpůsoben cyklům výměny resp. náhrady zařízení.

Přístup BAT uznává, ţe chlazení je podstatnou částí mnoha průmyslových procesů a ţe by mělo být chápáno

jako důleţitý prvek v celkovém systému managementu tepla. Ekonomické vyuţití energie v průmyslových

procesech je velmi důleţité z hlediska environmentálního a z hlediska ekonomičnosti vynaloţených nákladů.

BAT především znamená, ţe musí být věnována pozornost energetické účinnosti průmyslového nebo výrobního

procesu ještě předtím, neţ jsou učiněna opatření k optimalizaci chladicí soustavy. Pro zvýšení celkové

energetické účinnosti směřují průmyslová odvětví k redukování mnoţství tepla, které není moţné rekuperovat,

pouţitím vhodného managementu energie a přijetím řady integrovaných programů pro úsporu energie. Do tohoto

se zahrnuje výměna energie mezi různými jednotkami v rozsahu ochlazovaného průmyslového nebo výrobního

procesu, stejně tak, jako přidruţení tohoto procesu k vedlejším procesům. V případě průmyslových regionů se

vyskytuje tendence ke koncepci rekuperace tepla, kdy průmyslová místa jsou vzájemně propojena, nebo jsou

připojena k přímému vytápění, nebo k zemědělské skleníkové výrobě. V případech, kde následná rekuperace

nebo opětovné vyuţití tohoto tepla nejsou moţné, můţe být nutné toto teplo vypouštět do environmentu, resp. do

ţivotního prostředí.

Rozlišuje se mezi nízkou hladinou (resp. úrovní) (10 ˚C aţ 25 ˚C), střední hladinou (25 ˚C aţ 60 ˚C) a vysokou

hladinou (60 ˚C) tepla, které není moţné rekuperovat. Všeobecně vyjádřeno, mokré chladicí soustavy se

pouţívají pro nízkou hladinu tepla a suché chladicí soustavy pro vysokou hladinu tepla. Pro střední hladinu tepla,

které nelze rekuperovat, není dávána přednost ţádnému jednoduchému principu chlazení a (v praxi) lze nalézt

rozdílná uspořádání.

Po optimalizaci celkové energetické účinnosti průmyslového nebo výrobního procesu dané mnoţství a hladina

tepla, které nelze rekuperovat, zůstává, a první volba pro chladicí uspořádání k rozptýlení tohoto tepla můţe být

uskutečněna vytvořením rovnováhy mezi:

– poţadavky na chlazení procesu;

– omezeními pro předmětné místo (včetně lokální legislativy); a

– environmentálními poţadavky.

Poţadavky na chlazení průmyslového nebo výrobního procesu musí být vţdy splněny k zajištění podmínek

spolehlivého procesu, včetně spuštění a zastavení. Musí být vţdy zaručena poţadovaná minimální teplota

procesu a poţadovaná kapacita chlazení tak, aby se zvýšila účinnost průmyslového nebo výrobního procesu, aby

se sníţila ztráta produktu (resp. sníţila ztráta výrobku), a aby byly redukovány emise do ţivotního prostředí. Se

zvyšující se citlivostí těchto procesů na teplotu se bude zvětšovat důleţitost výše uvedených poţadavků.

Podmínky v předmětném místě omezují volitelné moţnosti konstrukčního provedení a moţné způsoby, kterými

můţe být chladicí soustava provozována. Tyto podmínky jsou definovány lokálním klimatem, dostupností vody

pro chlazení a vypouštění tepla, dostupností prostoru pro stavby (potřebných zařízení) a citlivostí okolního

prostoru na emise. V závislosti na potřebách procesu z hlediska chlazení a podle poţadované kapacity chlazení

můţe být volba místa pro nová zařízení velmi důleţitá (např. velký zdroj studené vody). V případech, kde se

volba místa řídí podle jiných kritérií, nebo v případě jiţ existujících chladicích soustav, jsou poţadavky na

chlazení procesu a charakteristiky místa pevně stanoveny.

Pro chlazení je důleţité lokální klima, poněvadţ má vliv na teplotu konečné chladicí vody a vzduchu. Lokální

klima je charakterizováno průběhem teplot vlhkého a suchého teploměru. Všeobecně jsou chladicí soustavy

navrţeny pro splnění poţadavků na chlazení při nejméně příznivých podmínkách, které se lokálně mohou

vyskytnout, tj. při nejvyšších teplotách vlhkého a suchého teploměru.

Další krok při volbě a navrhování chladicí soustavy směřuje k splnění poţadavků BAT, v rozsahu poţadavků

procesu, který má být ochlazován, a v rozsahu omezení, která se vyskytují v daném místě. Znamená to, ţe je zde

kladen důraz na volbu vhodného materiálu a zařízení k zmenšení poţadavků na údrţbu, k usnadnění provozu

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 iii

chladicí soustavy a k realizaci environmentálních poţadavků. Kromě toho při vypouštění tepla do ţivotních resp.

okolních prostředí můţe dojít k dalším environmentálním účinkům, jako je emise přídavných látek, které jsou

pouţívány pro kondicionování chladicích soustav. Zdůrazňuje se ţe tam, kde můţe být redukováno mnoţství

a hladina tepla, které má být rozptýleno, bude výsledný environmentální dopad průmyslových chladicích soustav

niţší. Zásady přístupu BAT mohou být také aplikovány na jiţ existující chladicí soustavy. Mohou být k dispozici

technologické volitelné moţnosti, jako je změna technologie chlazení, nebo změna nebo modifikace existujícího

zařízení nebo pouţitých chemických látek; nicméně tyto volitelné moţnosti mohou být aplikovány jenom

v omezeném rozsahu.

2. Pouţité chladicí soustavy

Chladicí soustavy jsou zaloţeny na termodynamických principech a jsou určeny k podporování výměny tepla

mezi procesem a chladivem a k usnadnění uvolňování tepla, které nelze rekuperovat, do ţivotního prostředí.

Průmyslové chladicí soustavy mohou být kategorizovány podle jejich konstrukčního provedení a podle hlavních

principů chlazení: pouţití vody nebo vzduchu, nebo kombinace vody a vzduchu jako chladiv.

Výměna tepla mezi médiem pouţitým (látkou pouţitou) v procesu a chladivem se zvětší pomocí výměníků tepla.

Chladivo odvádí teplo z výměníků tepla do ţivotního prostředí. V otevřených (chladicích) soustavách je chladivo

v kontaktu s ţivotním prostředím. V uzavřených (chladicích) systémech cirkuluje chladivo nebo médium pouţité

(látka pouţitá) v procesu uvnitř potrubí nebo trubkových hadů a není v otevřeném resp. přímém kontaktu

s ţivotním prostředím.

Průtočné (chladicí) soustavy jsou obecně pouţívány pro zařízení s velkým (chladicím) výkonem v lokalitách,

kde jsou k dispozici dostatečná mnoţství chladicí vody a recipientu, resp. přijímací povrchové vody. Jestliţe

není k dispozici spolehlivý vodní zdroj, pouţívají se recirkulační soustavy (chladicí věţe).

Chladicí voda je v otevřených recirkulačních věţích ochlazována kontaktem s proudícím vzduchem. Věţe jsou

vybaveny zařízeními, která zvětšují kontakt vzduch/voda. Proud vzduchu můţe být vytvořen umělým tahem

pouţitím ventilátorů, nebo přirozeným tahem. Věţe s umělým tahem se ve značném rozsahu pouţívají pro malé

a velké (chladicí) výkony/kapacity. Věţe s přirozeným tahem se převáţně pouţívají pro velké (chladicí)

výkony/kapacity (např. v energetickém průmyslu).

V soustavách s uzavřeným okruhem jsou potrubí nebo trubkové hady, ve kterých cirkuluje chladivo nebo

médium pouţité (látka pouţitá) v procesu, ochlazovány, čímţ se zase ochlazuje látka, která je v nich obsaţena.

V mokrých soustavách ochlazuje proud vzduchu v důsledku odpařování potrubí nebo trubkové hady, které jsou

postřikovány vodou. V suchých soustavách proudí kolem potrubí/trubkových hadů pouze vzduch. V obou dvou

konstrukčních provedeních mohou být trubkové hady vybaveny (chladicími) ţebry, která zvětšují chladicí

povrch a v důsledku toho chladicí účinek. Mokré (chladicí) soustavy s uzavřeným okruhem jsou v průmyslu

pouţívány ve velkém rozsahu pro menší kapacity. Princip suchého vzduchového chlazení je moţné nalézt

v menších průmyslových pouţitích stejně tak jako ve velkých elektrárnách v takových situacích, kde není

k dispozici dostatečné mnoţství vody, nebo tam, kde je voda velmi drahá.

Otevřené chladicí soustavy a uzavřené hybridní chladicí soustavy jsou speciální konstrukční provedení

chladicích věţí s umělým tahem, které umoţňují mokrý a suchý provoz k redukci vytváření viditelné parní

vlečky. Pouţitím volitelné moţnosti provozování soustav (zejména malé jednotky článkového typu) jako

suchých soustav v průběhu období nízkých teplot okolního vzduchu můţe být dosaţeno sníţení roční spotřeby

vody a zmenšení tvorby viditelné parní vlečky.

Prováděcí souhrn

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL iv

Tabulka 1: Příklad technických a termodynamických charakteristik rŧzných

chladicích soustav pro prŧmyslová (ne-elektrárenská) pouţití Chladicí soustava Chladicí

médium

(látka)

Hlavní princip

chlazení Minimální

přiblíţení

(K)4)

Minimální dosaţitelná

koncová teplota média

pouţitého v procesu5)

(˚C)

Výkon

prŧmyslového

procesu

(MWth) Otevřená průtočná

soustava – přímá Voda Vedení/

Proudění 3 – 5 18 – 20 < 0,01 – > 2 000

Otevřená průtočná

soustava – nepřímá Voda Vedení/

Proudění 6 – 10 21 – 25 < 0,01 - > 1 000

Otevřená recirkulační

chladicí soustava – přímá Voda1)

Vzduch2) Odpařování3) 6 – 10 27 – 31 < 0,1 – > 2 000

Otevřená recirkulační

chladicí soustava – nepřímá Voda1)

Vzduch2) Odpařování3) 9 – 15 30 – 36 < 0,1 – > 200

Mokrá chladicí soustava

s uzavřeným okruhem Voda1)

Vzduch2) Odpařování

+ proudění 7 – 147) 28 – 35 0,2 – 10

Suchá vzduchová chladicí

soustava s uzavřeným

okruhem

Vzduch Proudění 10 – 15 40 – 45 < 0,1 – 100

Otevřené hybridní chlazení Voda1)

Vzduch2) Odpařování

+ proudění 7 – 14 28 – 35 0,15 – 2,56)

Uzavřené hybridní chlazení Voda1)

Vzduch2) Odpařování

+ proudění 7 – 14 28 – 35 0,15 – 2,56)

Poznámky: 1) 2)

3)

4)

5)

6)

7)

Voda je sekundární chladicí médium a převáţně recirkuluje. Odpařovaná voda odvádí teplo do vzduchu. Vzduch je chladicí médium, ve kterém je teplo odváděno do ţivotního resp. okolního prostředí.

Odpařování je hlavní princip chlazení. Teplo je také odváděno vedením/prouděním, ale v menším rozsahu.

Přiblíţení relativně ve vztahu k teplotám vlhkého a suchého teploměru.

Musí být doplněna přiblíţení výměníku tepla a chladicí věţe.

Koncové teploty závisí na klimatu daného místa (údaje jsou platné pro průměrné středoevropské

klimatické podmínky.

30 °C/21 °C teplota suchého/vlhkého teploměru a maximální teplotu vody 15 °C).

Kapacita resp. výkon malých jednotek – při kombinaci několika jednotek nebo v případě speciálně

sestaveného chlazení je moţné dosáhnout vyšší kapacity (většího výkonu) soustav.

V případech, kde je pouţita nepřímá soustava, nebo je také pouţito proudění, se přiblíţení v tomto

příkladě zvyšuje

o 3 K aţ 5 K, coţ vede k zvýšené teplotě procesu.

V tabulce jsou uvedeny charakteristiky pouţitých chladicích soustav pro dané klimatické situace. Koncová

teplota média pouţitého v procesu, které odchází z výměníku tepla po ochlazení, závisí na teplotě chladiva a na

konstrukčním provedení soustavy chlazení. Voda má vyšší měrnou tepelnou kapacitu neţ vzduch a proto je lepší

chladivo. Teplota chladicího vzduchu a chladicí vody závisí na lokálních teplotách suchého a vlhkého teploměru.

Čím vyšší jsou teploty teploměru, tím obtíţnější je uskutečnit ochlazení na dolní koncové teploty procesu.

Koncová teplota procesu je součet nejniţší teploty okolí (chladiva) a minimálního poţadovaného teplotního

rozdílu mezi chladivem (přiváděným do soustavy chlazení) a látkou pouţitou v procesu (odváděné ze soustavy

chlazení) v rozsahu výměníku tepla, coţ je také nazýváno (tepelné) přiblíţení. Z technického hlediska můţe být

přiblíţení velmi nízké prostřednictvím konstrukčního provedení, nicméně náklady jsou nepřímo úměrné

velikosti. Čím je přiblíţení menší, tím niţší můţe být koncová teplota procesu. Kaţdý výměník tepla bude mít

svoji velikost přiblíţení a v případě dalších výměníků tepla, sériově zapojených, se všechna přiblíţení přičítají

k teplotě chladiva (přiváděného do soustavy chlazení) k výpočtu dosaţitelné koncové teploty procesu. Přídavné

výměníky tepla se pouţívají v chladicích soustavách s nepřímým chlazením, kde je pouţit další chladicí okruh.

Tento sekundární okruh a primární chladicí okruh jsou spojeny výměníkem tepla. Chladicí soustavy s nepřímým

chlazením se pouţívají tam, kde úniku látek pouţitých v procesu do ţivotního prostředí v důsledku netěsností

musí být důsledně zabráněno.

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 v

Pro soustavy chlazení, které jsou obecně pouţívány v energetickém průmyslu, jsou minimální přiblíţení

a výkonnosti chlazení poněkud rozdílné od ne-elektrárenských pouţití z důvodu speciálních poţadavků procesu

kondenzace vodní páry. Rozdílná přiblíţení a relevantní kapacity výroby energie jsou znázorněny v níţe

uvedeném přehledu.

Tabulka 2: Příklady výkonu a termodynamických charakteristik rŧzných chladicích

soustav v energetickém prŧmyslu Chladicí soustava Pouţitá přiblíţení (K) Výkon procesu, při kterém je

vyráběna energie (MWth) Otevřené průtočné soustavy 13 – 20 (konečný rozdíl 3 – 5) < 2 700 Otevřená mokrá chladicí věţ 7 – 15 < 2 700 Otevřená hybridní chladicí věţ 15 – 20 < 2 500 Suchý vzduchem chlazený kondenzátor 15 – 25 < 900

3. Environmentální aspekty pouţitých soustav chlazení

Environmentální aspekty chladicích soustav se mění v závislosti na pouţitém uspořádání chlazení, ale středem

pozornosti je převáţně zvýšení celkové energetické účinnosti a sníţení emisí do vodního prostředí. Spotřeba

a emisní hladiny jsou do značné míry specifické pro předmětné místo a v případech, kde je moţné provést jejich

kvantifikaci, vykazují značné odchylky. Ve filozofii integrovaného přístupu BAT musí být při posouzení

kaţdého environmentálního aspektu a při posouzení přidruţených redukčních opatření vzaty v úvahu průřezové

účinky médií (resp. látek).

Spotřeba energie Specifická (resp. měrná) přímá a nepřímá spotřeba energie je významný environmentální aspekt, který je

relevantní pro všechny chladicí soustavy. Specifická (resp. měrná) nepřímá spotřeba energie je spotřeba energie

procesu, který má být ochlazován. Tato nepřímá spotřeba energie se můţe zvýšit v důsledku chladicí výkonnosti

pouţitého chladicího uspořádání, která je menší neţ optimální chladicí výkonnost, coţ můţe mít za následek

zvýšení teploty procesu (ΔK) a vyjadřuje se v kWe/MWth/K.

Specifická (resp. měrná) přímá spotřeba energie chladicí soustavy se vyjadřuje v kWe/MWth a vztahuje se na

mnoţství energie spotřebované všemi zařízeními chladicí soustavy, která spotřebovávají energii (čerpadla,

ventilátory), na kaţdou MWth, kterou chladicí soustava rozptyluje.

Opatření pro sníţení specifické nepřímé spotřeby energie jsou tato:

volba chladicího uspořádání s nejniţší specifickou nepřímou spotřebou energie (všeobecně vzato to jsou

průtočné chladicí soustavy);

pouţití konstrukčního řešení s malými hodnotami přiblíţení; a

sníţení odporu (průtoku) výměníku tepla správnou údrţbou soustavy chlazení.

Například v případě energetického průmyslu znamená změna z průtočného chlazení na recirkulační chlazení

zvýšení spotřeby energie pro přídavná zařízení, stejně tak, jako sníţení účinnosti tepelného cyklu.

Pro sníţení specifické přímé spotřeby energie jsou k dispozici čerpadla a ventilátory, které mají vyšší účinnosti.

Odpor a poklesy tlaku v procesu mohou být sníţeny konstrukčním provedením soustavy chlazení, pouţitím

eliminátorů unášení, a pouţitím výplně (chladicí) věţe s nízkým odporem. Řádné mechanické nebo chemické

čištění povrchů udrţuje nízký odpor v procesu v průběhu provozu (chladicí soustavy).

Prováděcí souhrn

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL vi

Voda

Voda je pro mokré chladicí soustavy důleţitá jako převládající chladivo, ale také jako přijímací prostředí (resp.

recipient) pro vypouštění chladicí vody. V případě velkých přívodů vody se vyskytuje naráţení resp. potlučení

a strhávání ryb a jiných vodních organismů. Vypouštění velkých mnoţství teplé vody můţe také ovlivnit vodní

prostředí, ale dopad můţe být řízen pomocí vhodného umístění přívodu a vyústění, a posouzením průtoků při

přílivu, nebo průtoků v ústí řeky, k zajištění přiměřeného smíchání teplé vody s recipientem a rozptýlení tepla

pomocí vodorovného proudění teplé vody.

Spotřeba vody kolísá mezi 0,5 m3/h/MWth pro otevřenou hybridní věţ a aţ 86 m

3/h/MWth pro otevřené průtočné

(chladicí) soustavy. Zmenšení velkých přívodů vody pouţitím průtočných (chladicích) soustav vyţaduje změnu

směrem k recirkulačnímu chlazení, coţ současně sníţí vypouštění velkých mnoţství teplé chladicí vody a můţe

také sníţit emise chemických látek a odpadu. Spotřeba vody recirkulačních (chladicích) soustav můţe být

sníţena zvětšením počtu cyklů, zdokonalením jakosti doplňované vody, nebo optimalizováním pouţití zdrojů

odpadní vody dostupných v předmětném místě nebo mimo předmětné místo. Obě dvě volitelné moţnosti

vyţadují sestavení komplexního programu úpravy chladicí vody. Hybridní chlazení, které v průběhu některých

ročních obdobích umoţňuje pouţít suché chlazení, je spojeno s niţšími poţadavky na chlazení, nebo s niţšími

teplotami vzduchu, a tak můţe sníţit spotřebu vody zejména v případě malých jednotek článkového typu.

Konstrukční provedení a umístění přívodu (chladicí vody) a různých zařízení (síta, přepáţky, světlo, zvuk) se

pouţívají ke sníţení strhávání a potlučení vodních organismů. Účinek těchto zařízení závisí na biologických

druzích (vodních organismů). Náklady jsou vysoké a tato opatření jsou přednostně pouţívána v situaci na (tzv.)

zelené louce. Sníţení poţadovaného výkonu chlazení, pokud je moţné pomocí zvýšení opětného vyuţití tepla,

můţe redukovat emise teplé chladicí vody do přijímací povrchové vody (recipientu).

Emise tepla do povrchové vody

Jak uţ bylo dříve zmíněno, emise tepla do povrchové vody můţe mít environmentální dopad na přijímací

povrchovou vodu (recipient). Ovlivňující faktory jsou např. dostatečný chladicí výkon přijímací povrchové vody,

skutečná teplota a ekologický stav povrchové vody. Emise tepla mohou mít za následek překročení EQS pro

teplotu v průběhu horkých letních období jako následek vypouštění tepla do povrchové vody, které vyplývá

z chladicí vody. Tepelné poţadavky pro dva ekologické systémy (lososové vody a cyprinidové vody, resp. vody

pro máloostní ryby) byly převzaty ze Směrnice 78/569/EEC. Relevantní pro ekologický dopad tepelných emisí

není pouze skutečná teplota vody, ale také nárůst teploty na okraji oblasti směšování v důsledku vypouštění tepla

do vody. Pro rozsah environmentálního dopadu jsou relevantní mnoţství a hladina vypouštěného tepla do

povrchové vody vztaţené k rozměrům přijímací povrchové vody. V situacích, ve kterých je teplo vypouštěno do

relativně malých povrchových vod, a kde horkovodní parní vlečka dosahuje na opačnou stranu řeky nebo kanálu,

můţe tento stav vést k vytváření bariér pro migraci lososů.

Kromě těchto účinků můţe vysoká teplota jako následek tepelných emisí vést k zvýšenému dýchání a biologické

produkci (eutrofizaci, tzn. procesu, který vede k nadměrné produkci biomasy), coţ má následek niţší koncentraci

kyslíku ve vodě.

Při navrhování chladicí soustavy musí být vzaty v úvahu výše uvedené aspekty a moţnosti k sníţení mnoţství

tepla rozptylovaného do povrchové vody.

Emise látek do povrchové vody

Emise z chladicích soustav do povrchové vody jsou způsobeny:

pouţitými přídavnými látkami do chladicí vody a jejich reagujícími sloţkami;

látkami přenášenými vzduchem, který prochází chladicí věţí;

zplodinami koroze, které vzniknou v důsledku koroze zařízení chladicích soustav; a

unikáním chemických látek pouţitých v procesu (produktů/výrobků) v důsledku netěsností a jejich reakčními

produkty.

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 vii

Správné fungování chladicích soustav můţe vyţadovat úpravu chladicí vody proti korozi zařízení, tvorbě

kotelního kamene a mikroznečištění a makroznečištění. Úpravy chladicí vody jsou odlišné pro otevřené průtočné

chladicí soustavy a recirkulační chladicí soustavy. Pro recirkulační chladicí soustavy mohou být programy

úpravy chladicí vody velmi sloţité a rozsah pouţívaných chemických látek můţe být velmi široký. V důsledku

toho emisní hladiny v odkalované chladicí vodě těchto soustav chlazení také vykazují značné odchylky a je

obtíţné uvést reprezentativní emisní hladiny. Někdy je odkalovaná chladicí voda před vypouštěním upravována.

Emise oxidačních biocidů v otevřených průtočných (chladicích) soustavách, měřené jako volné oxidační látky

v místě odvádění, kolísají mezi hodnotou 0,1 [mg FO/l] a hodnotou 0,5 [mg FO/l] v závislosti na systému resp.

modelu a frekvenci dávkování.

Tabulka 3: Chemické komponenty pro úpravy chladicí vody pouţívané v otevřených

a recirkulačních mokrých chladicích soustavách

Příklady chemické

úpravy*

Problémy jakosti vody

Koroze Tvorba kotelního

kamene (Bio-)znečištění

Prŧtočné

soustavy

Recirkulační

soustavy

Prŧtočné

soustavy

Recirkulační

soustavy

Prŧtočné

soustavy

Recirkulační

soustavy

Zinek X

Molybdenany X

Křemičitany X

Fosfonáty X X

Polyfosfanáty X X

Polyolestery X

Přírodní organické látky X

Polymery (X) (X) X

Neoxidační biocidy X

Oxidační biocidy X X * Chroman se jiţ ve velkém rozsahu nepouţívá vzhledem k jeho značnému účinku na ţivotní prostředí

Volba a pouţívání chladicího zařízení, které je navrţeno z materiálů vhodných pro prostředí, ve kterém bude

provozováno, můţe zmenšit úniky netěsnostmi a korozi. Toto prostředí je popsáno těmito údaji:

podmínky procesu, jako je teplota, tlak, rychlost proudění;

ochlazovaná média (ochlazované látky); a

chemické charakteristiky chladicí vody.

Materiály běţně pouţívané pro výměníky tepla, potrubí, čerpadla a skříně/pouzdra jsou uhlíková ocel, slitiny

měď/nikl a nerezavějící oceli různých jakostí; nicméně ve zvětšeném rozsahu se pouţívá titan (Ti). K ochraně

povrchu se také pouţívají povlaky a nátěry.

Pouţití biocidŧ Otevřené průtočné (chladicí) soustavy jsou upravovány proti makroznečištění převáţně oxidačními biocidy.

Aplikované mnoţství můţe být vyjádřeno jako ročně pouţité oxidační přídavné látky, vyjádřené jako ekvivalent

chloru na MWth ve spojení s hladinou znečištění ve výměníku tepla nebo v jeho těsné blízkosti. Pouţití halogenů

jako oxidačních přídavných látek v průtočných (chladicích) soustavách povede k zatíţením ţivotního prostředí

především vytvářením halogenovaných vedlejších produktů.

Prováděcí souhrn

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL viii

V otevřených recirkulačních (chladicích) soustavách se pouţívá předběţná úprava vody proti tvorbě kotelního

kamene, korozi a mikroznečištění. Vzhledem k relativně menším objemům recirkulačních mokrých (chladicích)

soustav jsou úspěšně aplikovány alternativní úpravy, jako je ozon a UV světlo, ale tyto alternativy vyţadují

specifické podmínky procesu a mohou být docela nákladné.

Provozní opatření, která sniţují škodlivé účinky vypouštění chladicí vody, jsou uzavírání čištění v průběhu

nárazové úpravy a úprava vody odkalované z chladicí soustavy před jejím vypouštěním do přijímací povrchové

vody, resp. recipientu. Pro úpravu vody odkalované z chladicí soustavy v zařízení pro úpravu odpadní vody musí

být zbytková biocidní aktivita monitorována, poněvadţ můţe mít vliv na mikrobiální populaci.

K redukování emisí ve vypouštěné chladicí vodě a k redukování dopadu na vodní prostředí jsou vybrány biocidy

s cílem přizpůsobit poţadavky chladicích soustav k citlivosti přijímacího vodního prostředí (recipientu).

Emise do vzduchu Vzduch vypouštěný ze suchého okruhu chladicích věţí se obvykle nepovaţuje za nejdůleţitější aspekt chlazení.

Můţe se vyskytnout kontaminace, pokud se vyskytne únik produktu, který je způsoben netěsnostmi, ale správně

prováděná údrţba můţe tomuto jevu preventivně zabránit.

Kapky nacházející se ve výstupu mokrých chladicích věţí mohou být kontaminovány mikroby nebo produkty

koroze, které jsou vytvořeny chemikáliemi pouţitými pro úpravu (chladicí) vody. Potenciální rizika sníţí pouţití

eliminátorů unášení a optimalizovaný program úpravy vody.

Vytváření formací parních vleček se zvaţuje tam, kde se vyskytne jejich účinek na horizont („horizon-marring

effect“) nebo tam, kde se vyskytuje riziko parní vlečky dosahující aţ na úroveň země.

Hluk Emise hluku je lokálním problémem pro velké chladicí věţe s přirozeným tahem a všechny mechanické chladicí

soustavy (s umělým tahem). Hladiny netlumeného akustického výkonu kolísají mezi 70 [dB(A)] pro chladicí

věţe s přirozeným tahem a 120 [dB(A)] pro chladicí věţe s umělým tahem. Kolísání je způsobeno rozdíly ve

vybavení a místem, ve kterém je prováděno měření, protoţe hodnoty hluku jsou odlišné pro místo přívodu

vzduchu a odvodu vzduchu. Hlavními zdroji hluku jsou ventilátory, čerpadla a padající voda.

Rizikové aspekty Rizikové aspekty soustav chlazení pro mokré chladicí soustavy se vztahují na úniky z výměníků tepla v důsledku

netěsností, na skladování chemikálií, a na mikrobiologickou kontaminaci (jako je choroba legionářů).

Pouţitá opatření k prevenci úniků v důsledku netěsností, stejně tak, jako prevence mikrobiologické kontaminace,

jsou preventivní údrţba a monitorování. V těch případech, kde úniky netěsnostmi by mohly vést k vypouštění

velkých mnoţství látek, které jsou škodlivé pro vodní prostředí, se uvaţuje o aplikování chladicích soustav

s nepřímým chlazením, nebo o zvláštních preventivních opatřeních.

Pro prevenci vývinu bakterií Legionellae pneumophila (LP) se doporučuje aplikovat patřičný program úpravy

(chladicí) vody. Nemohly být stanoveny ţádné horní mezní hodnoty koncentrace pro LP, naměřené v hodnotách

jednotek tvořících kolonii [CFU na litr], při jejichţ překročení nemá být očekáváno ţádné riziko. Toto riziko

musí být vzato v úvahu především v průběhu uskutečňování údrţbářských operací.

Residua z provozování soustav chlazení V záleţitosti residuí nebo odpadů bylo oznámeno jen velmi málo informací. Kaly, které pocházejí z předběţné

úpravy chladicí vody, nebo z nádrţí chladicích věţí musí být povaţovány za odpad. Tyto kaly se zpracovávají

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 ix

a likvidují různými způsoby, které závisí na mechanických vlastnostech a chemickém sloţení. Hladiny

koncentrace se mění v závislosti na programu úpravy chladicí vody.

Environmentální emise se dále redukují aplikováním méně škodlivých konzervačních metod pro zařízení

a volbou materiálu, který můţe být po vyřazení z provozu nebo výměně zařízení chladicí soustavy recyklován.

4. Klíčové závěry BAT

BAT nebo primární přístup BAT pro nové a jiţ existující soustavy jsou uvedeny v Kapitole 4. Zjištění mohou

být zrekapitulována tak, jak je dále uvedeno.

Uznává se, ţe konečné řešení BAT bude řešením, které je specifické pro předmětné místo, ale pro některé

technické záleţitosti by mohlo být identifikováno jako všeobecný přístup BAT. Ve všech situacích musí být

prozkoumány a pouţity dostupné a aplikovatelné volitelné moţnosti pro opětné vyuţití tepla k redukování

mnoţství a hladiny tepla, které není moţné rekuperovat, ještě předtím, neţ se zvaţuje rozptýlení tepla

z průmyslového procesu do ţivotního prostředí.

Pro všechna zařízení je BAT technologie, metoda nebo postup a výsledek integrovaného přístupu k redukování

environmentálních dopadů průmyslových chladicích soustav, udrţující rovnováhu mezi přímými a nepřímými

dopady na ţivotní prostředí. Redukční opatření by měla být zvaţována takovým způsobem, aby zasahovala

minimálně do účinnosti chladicí soustavy, nebo by měla být zvaţována z hlediska takové ztráty účinnosti, která

je zanedbatelná ve srovnání s pozitivními účinky na environmentální dopady.

Pro celou řadu environmentálních aspektů byly identifikovány techniky, které mohou být povaţovány za BAT

v rozsahu přístupu BAT. Nebylo moţné identifikovat ţádné jednoznačné přístupy BAT v záleţitosti redukování

odpadu, nebo v záleţitosti jak s odpadem manipulovat při současném vyvarování se kontaminaci půdy a vody,

nebo vzduchu v případě spalování.

Poţadavky na proces a místo Volba mezi suchým, mokrým a suchým/mokrých chlazením pro splnění poţadavků procesu a předmětného

místa by měla být zaměřena na dosaţení nejvyšší celkové energetické účinnosti. K dosaţení vysoké celkové

účinnosti při manipulování s velkými mnoţstvími tepla s nízkou hladinou (10 ˚C aţ 25 ˚C) to je BAT

k ochlazování pouţitím otevřených průtočných (chladicích) soustav. V situaci na zelené louce můţe tento aspekt

ospravedlnit volbu (pobřeţního) místa s dostupnými spolehlivými velkými mnoţstvími chladicí vody a místa

s povrchovou vodou , jejíţ kapacita je dostatečná k přijímání velkých mnoţství vypouštěné chladicí vody.

V případech, kde jsou chlazeny nebezpečné látky (emitované přes soustavu chlazení), které sebou přinášejí

vysoké riziko pro ţivotní prostředí, to je BAT k aplikování chladicích soustav s nepřímým chlazením, které

pouţívají sekundární chladicí okruh.

Pouţití podzemní vody pro účely chlazení musí být v zásadě minimalizováno, například tam, kde vyčerpání

zdrojů podzemní vody nemůţe být pod kontrolou.

Sniţování přímé spotřeby energie Nízké spotřeby energie soustavou chlazení se dosáhne redukováním odporu (proudění) vody a/nebo vzduchu

v chladicí soustavě, a také pouţitím zařízení, jehoţ spotřeba energie je nízká. V případech, kde proces, který má

být ochlazován, vyţaduje proměnlivé provozování, byla úspěšně aplikována modulace průtoku vody a vzduchu,

a takové opatření můţe být povaţováno za přístup BAT.

Prováděcí souhrn

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL x

Sniţování spotřeby vody a sniţování emisí tepla do vody

Sniţování spotřeby vody a sniţování tepelných emisí do vody jsou k sobě těsně přidruţeny a platí zde tytéţ

technologické volitelné moţnosti.

Mnoţství vody potřebné pro chlazení je přidruţeno k mnoţství tepla, která má být rozptýleno. Čím je vyšší

úroveň opětného vyuţití chladicí vody, tím jsou niţší potřebná mnoţství chladicí vody.

Recirkulace chladicí vody, pouţívání otevřené nebo uzavřené recirkulační mokré (chladicí) soustavy, je přístup

BAT, v případech, kde dostupnost vody je nízká nebo nespolehlivá.

V recirkulačních chladicích soustavách můţe být zvýšení počtů cyklů přístupem BAT, ale poţadavky na úpravu

chladicí vody mohou být omezujícím faktorem.

Přístupem BAT je pouţívání eliminátorů unášení k sníţení únosu na méně neţ 0,01 % celkového mnoţství

recirkulující vody.

Sniţování strhávání (organismů vodou)

Bylo vyvinuto mnoho rozdílných technik k zabránění strhávání (organismů vodou) nebo k sníţení poškození

těchto organismů v případě, kdy dojde k jejich strţení. Úspěšnost byla proměnlivá a specifická podle daného

místa. Nebyl identifikován ţádný zřetelný přístup BAT, ale důraz je kladen na analýzu biotopu, protoţe

úspěšnost a poruchy závisí do značné míry na behaviorálních aspektech rodů/druhů, a na správném návrhu

a umístění přívodu vody.

Sniţování emisí chemických látek do vody

V souladu s přístupem BAT by aplikování potenciálních technik k sniţování emisí do vodního prostředí mohlo

být zvaţováno v tomto pořadí:

volba chladicího uspořádání s niţší hladinou emise do povrchové vody;

pouţití materiálu odolnějšího proti korozi pro chladicí zařízení;

prevence a sniţování úniků látek pouţitých v procesu do chladicího okruhu v důsledku netěsností;

aplikování alternativní (nechemické) úpravy chladicí vody;

volba přídavných látek do chladicí vody za účelem sníţení dopadu na ţivotní prostředí; a

optimalizované aplikování (monitorování a dávkování) přídavných látek do chladicí vody.

BAT je sniţování potřeby kondicionování chladicí vody sniţováním výskytu znečištění a koroze v důsledku

správného konstrukčního provedení. V průtočných (chladicích) soustavách má správné konstrukční provedení

zabránit vzniku mrtvých prostorů a turbulence a udrţovat minimální rychlost proudění vody (0,8 [m/s] pro

výměníky tepla, 1,5 [m/s] pro kondenzátory).

BAT je volba materiálu pro průtočné (chladicí) soustavy ve vysoce korozívním prostředí, zahrnující pouţití Ti

nebo vysokojakostní nerezové oceli nebo jiných materiálů s podobnými parametry tam, kde by redukční

prostředí omezovalo pouţití Ti.

Navíc ke konstrukčním opatřením v recirkulačních (chladicích) soustavách je BAT identifikovat aplikované

cykly koncentrace a korozívnost látek pouţitých v procesu k umoţnění volby materiálu s patřičnou odolností

proti korozi.

Pro chladicí věţe je BAT aplikování vhodných typů výplní při uváţení jakosti vody (obsah tuhých částic),

předpokládané znečišťování, odolnost na teploty a erozi, a volba konstrukčního materiálu, který nevyţaduje

chemickou konzervaci.

Cílem koncepce VCI pouţívané v chemickém průmyslu je minimalizovat rizika pro vodní prostředí v případě

úniku látek pouţívaných v procesu v důsledku netěsností. Tato koncepce spojuje hladinu environmentálního

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 xi

dopadu látky pouţité v procesu s poţadovaným chladicím uspořádáním a s poţadavky na monitorování. Při

vyšších potenciálních rizicích pro ţivotní prostředí v případě úniků v důsledku netěsností vede tato koncepce ke

zdokonalené odolnosti proti korozi, konstrukčním řešením s nepřímým chlazením a k zvyšující se úrovni

monitorování chladicí vody.

Sniţování emisí optimalizovanou úpravou chladicí vody Optimalizace aplikování oxidačních biocidů v průtočných (chladicích) soustavách je zaloţena na časování a na

frekvenci provádění dávkování biocidu. Za BAT se povaţuje sniţování přiváděného mnoţství biocidů pouţitím

cíleného dávkování v kombinaci s monitorováním chování makroznečišťujících biologických druhů (např.

zavírací pohyb slávek jedlých, resp. mušlí) a vyuţití doby zdrţení chladicí vody v soustavě. Pro takové (chladicí)

soustavy, kde jsou ve výstupu smíchávány různé chladicí proudy, je pulsující střídavé chlorování BAT a můţe

ještě více sníţit koncentrace volných oxidačních látek ve vypouštěné vodě. Všeobecně vyjádřeno, přerušovaná

úprava chladicí vody průtočných chladicích soustav je dostatečná k prevenci znečišťování (snad taky „zabránění

znečišťování―) (v orig. „to prevent antifouling, pozn. překl.). V závislosti na biologických druzích a teplotě vody

(nad 10 ˚C aţ 12 ˚C) můţe být nutné pouţít nepřetrţitou úpravu (chladicí vody) při nízkých hladinách.

V případě mořské vody se hladiny BAT volné oxidační látky (FRO) ve vypouštěné vodě, přidruţené k těmto

postupům, liší podle pouţitého reţimu dávkování (nepřetrţitý nebo přerušovaný), podle hladiny koncentrace

dávkování a uspořádání chladicí soustavy. Jejich rozsah je od ≤ 0,1 [mg/l] do 0,5 [mg/l], s hodnotou 0,2 [mg/l]

jako průměrná hodnota v průběhu 24 hodin.

Důleţitým prvkem při zavádění přístupu pro úpravu (chladicí vody), který je zaloţen na BAT, zejména v případě

recirkulačních chladicích soustav, ve kterých se pouţívají neoxidační biocidy, je provádění informovaných

rozhodnutí ohledně toho, jaký reţim úpravy vody je pouţit, a jak by měl být řízen a monitorován. Volba

vhodného reţimu úpravy (chladicí vody) představuje komplexní cvičení, které musí vzít v úvahu celou řadu

faktorů lokálních a specifických pro předmětné místo, a uvést tyto faktory do vztahu k charakteristikám

samotných přídavných látek, které jsou pouţívány pro úpravu, a k mnoţstvím a kombinacím, ve kterých jsou

tyto látky pouţívány.

Za účelem pomoci při procesu tvorby rozhodnutí BAT ohledně přídavných látek chladicí vody na lokální úrovni

se BREF snaţí poskytnout místním úřadům, které jsou odpovědné za vydávání povolení IPPC, hlavní zásady pro

posuzování.

Směrnice o biocidních produktech 98/8/ES reguluje umístění biocidních produktů na Evropském trhu a povaţuje

biocidy, které jsou pouţívány v chladicích soustavách, za specifickou kategorii biocidů. Výměna informací

ukazuje, ţe v některých členských státech se jeví jako vhodné uskutečnit specifické reţimy posuzování pro

aplikování přídavných látek chladicí vody.

Z diskuse, která byla součástí výměny informací o průmyslových chladicích soustavách, vyplynul návrh dvou

koncepcí pro přídavné látky chladicí vody, které mohou být pouţívány jako doplňkový prostředek úřadů, které

vydávají povolení:

Prověřovací posuzování (screening), zaloţené na existujících koncepcích, které umoţňují jednoduché vzájemné

porovnávání přídavných látek chladicí vody z hlediska jejich moţného dopadu na vodní prostředí

(„Benchmarking“ posuzování, Příloha VIII.1).

Místně specifické posouzení očekávaných dopadů biocidů, které jsou vypouštěny do přijímací vody (recipientu),

které navazují na výsledky Směrnice o biocidních produktech a které pouţívají metodologii pro ustanovení

environmentálních norem jakosti (EQSs = Environmental Quality Standards) budoucí Rámcové směrnice o vodě

jako klíčových prvků (Lokální posuzování biocidů, Příloha VIII.2).

„Benchmarking“ posuzování můţe být chápáno jako metoda porovnávání environmentálních dopadů několika

alternativních přídavných látek chladicí vody, zatímco lokální posuzování pro biocidy poskytuje měřítko resp.

standard pro určení kompatibilního přístupu BAT zejména pro biocidy (PEC/PNEC < 1). Pouţívání lokálních

posuzovacích metodologií jako nástroje řízení průmyslových emisí je stále běţnou praxí.

Prováděcí souhrn

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL xii

Sniţování emisí do vzduchu

Sniţování dopadu emisí z provozování chladicí věţe do vzduchu je přidruţeno k optimalizaci kondicionování

chladicí vody za účelem sníţení koncentrací v kapkách vody. V případech, kde je unášení hlavním přepravním

mechanismem, povaţuje se za BAT pouţití eliminátorů unášení, jehoţ výsledkem je menší ztráta recirkulačního

průtoku unášením neţ 0,01 %.

Sniţování hluku

Primárními opatřeními pro sniţování hluku jsou pouţití zařízení s nízkým hlukem. Přidruţené hladiny sníţení

hluku jsou aţ 5 [dB(A)].

Sekundárním opatřením na vstupu a výstupu chladicích věţí s umělým tahem jsou přidruţeny hladiny sníţení

hluku minimálně 15 [dB(A)] nebo více. Nicméně je nutné poznamenat, ţe sníţení hluku, zejména sekundárními

opatřeními, mohou vést k poklesu tlaku, který vyţaduje přívod další energie k jeho kompenzaci.

Sniţování úniků netěsnostmi a mikrobiologického rizika

Přístupy BAT jsou: zabránění úniků v důsledku netěsností prostřednictvím konstrukčního provedení;

provozováním zařízení v rozsahu mezních hodnot daných konstrukčním provedením a pravidelnými kontrolními

prohlídkami chladicí soustavy.

Zejména v případě chemického průmyslu se povaţuje za BAT aplikování bezpečnostní koncepce VCI, která byla

zmíněna jiţ dříve pro sniţování emisí do vody.

Výskyt (bakterií) Legionellae pneumophila (LP) v chladicí soustavě nelze zcela zabránit. Za BAT se povaţuje

aplikování těchto opatření:

předcházení mrtvých prostorů a udrţování dostatečné rychlosti proudění vody;

optimalizace úpravy chladicí vody za účelem sníţení výskytu znečištění, růstu a bujného mnoţení řas (chaluh) a

améb;

periodické čištění bazénu/jímky chladicí věţe;

sniţování respirační zranitelnosti obsluhujícího personálu poskytnutím prostředků pro ochranu úst a ochranu

proti hluku v případě, kdyţ vstupuje do provozní jednotky, nebo při vysokotlakém čištění (chladicí) věţe.

5. Rozdíl mezi novými a existujícími soustavami chlazení

Na nové (chladicí) soustavy mohou být aplikovány všechny klíčové závěry BAT. Pokud tyto klíčové závěry

BAT zahrnují technologické změny, můţe být jejich aplikování pro existující chladicí soustavy omezeno. Změna

technologie v případě malých sériově vyráběných chladicích věţích se povaţuje za technicky a ekonomicky

snadnější. Technologické změny v případě velkých (chladicích) soustav jsou všeobecně finančně nákladnější

a vyţadují komplexní technické a ekonomické posouzení, které zahrnuje velké mnoţství faktorů. V některých

případech mohou být snadněji proveditelné relativně malé úpravy těchto rozsáhlých (chladicích) soustav změnou

části zařízení. Pro rozsáhlejší změny technologie můţe být nutné provést podrobné úvahy a posouzení účinků na

ţivotní prostředí a nákladů.

Všeobecně vzato BAT pro nové a existující (chladicí) soustavy jsou podobné v případech zaměření se na sníţení

environmentálních dopadů zdokonalením provozu (chladicích) soustav. Toto se vztahuje na:

optimalizaci úpravy chladicí vody řízeným dávkováním a volbou přídavných látek chladicí vody s

cílem sníţení dopadu na ţivotní prostředí;

pravidelnou údrţbu zařízení; a

monitorování provozních parametrů, jako je rychlost koroze povrchu výměníku tepla, chemie chladicí

vody a stupeň znečištění a úniky v důsledku netěsností.

Prováděcí souhrn

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 xiii

Příklady technik, které jsou povaţovány za BAT pro existující chladicí soustavy, jsou:

pouţití vhodné výplně, která působí proti znečišťování;

náhrada otáčejících se (rotačních) zařízení zařízeními s nízkým hlukem;

prevence úniků v důsledku netěsností monitorováním trubek výměníku tepla;

biologická filtrace vedlejšího/bočního toku;

zlepšení jakosti doplňované přídavné vody; a

řízené dávkování v průtočných (chladicích) soustavách.

6. Závěry a doporučení pro další práci

Tento BREF dosáhl vysoké úrovně podpory od technické pracovní skupiny (TWG). Je všeobecně povaţován za

komplexní a velmi specifický referenční dokument pro předmětné místo a daný proces k posouzení a identifikaci

BAT pro proces průmyslového chlazení, zahrnující mnoho technických a ekonomických aspektů. Doposud

existuje zřetelná podpora pro koncepci všeobecného BAT pro chladicí soustavy, vycházejícího z všeobecné

předmluvy BREF a úvodu k BAT uvedeného v Kapitole 4.

Proces výměny informací poukázal na celou řadu problematik, ve kterých je potřeba další práce v případě, pokud

tento BREF bude revidován. Lokální posouzení úpravy chladicí vody bude vyţadovat další zkoumání ve věci jak

vzít v úvahu veškeré relevantní faktory a chemické charakteristiky vztahující se k předmětnému místu, ale

zároveň je nutné poskytnout jasný návod a uskutečnitelný postup. Mezi jiné oblasti zájmu, ve kterých bude

potřeba vyvinout další úsilí, jsou zahrnuty alternativní techniky úpravy chladicí vody, sníţení biologického rizika

na minimum a důleţitost emisí do vzduchu.

Obsah

i

PROVÁDĚCÍ SOUHRN i PŘEDMLUVA 1 PŘEDMĚT REFERENČNÍHO DOKUMENTU 5 NÁZVOSLOVNÝ VÝKLADOVÝ SLOVNÍK 7

Termodynamické definice 7 Jiné definice 8 Zkratky a akronymy 13

1 VŠEOBECNÁ KONCEPCE BAT PRO PRŮMYSLOVÉ CHLADICÍ SOUSTAVY 15 1.1 Zdroje tepla, tepelné hladiny a rozsahy pouţití 19 1.2 Úroveň chladicí soustavy a vliv na účinnost procesu 20

1.2.1 Pouţití citlivá na teplotu 20 1.2.2 Pouţití necitlivá na teplotu 22

1.3 Optimalizace primárního procesu a opětné vyuţití tepla 22 1.3.1 Optimalizace primárního procesu 22 1.3.2 Pouţití odpadního tepla mimo místo jeho vzniku 23

1.4 Volba chladicí soustavy pro splnění poţadavkŧ procesu a podmínek daného místa 23 1.4.1 Poţadavky procesu 23 1.4.2 Volba místa 25 1.4.3 Klimatické podmínky 28 1.4.4 Matematické modelování, simulace na modelech a zkoušky na pilotních cyklech 30

1.5 Volba chladicí techniky pro splnění environmentálních poţadavkŧ 30 1.5.1 Všeobecné porovnání mezi chladicími soustavami chlazenými vzduchem a vodou 30 1.5.2 Konstrukční faktory a volba materiálů 31 1.5.3 Volitelné moţnosti pro technologickou změnu existujících chladicích soustav 32

1.6 Ekonomické okolnosti 37 2 TECHNOLOGOCKÉ ASPEKTY POUŢITÝCH CHLADICÍCH SOUSTAV 39

2.1 Úvod 39 2.2 Výměníky tepla 41

2.2.1 Kotlové výměníky tepla 41 2.2.2 Deskové výměníky tepla 41 2.2.3 Environmentální záleţitosti výměníků tepla 42

2.3 Prŧtočné chladicí soustavy 42 2.3.1 Přímé průtočné chladicí soustavy 42 2.3.2 Průtočné chladicí soustavy s chladicí věţí 43 2.3.3 Nepřímé průtočné chladicí soustavy 44

2.4 Otevřené recirkulační chladicí soustavy 45 2.4.1 Mokré chladicí věţe s přirozeným tahem 46 2.4.2 Mokré chladicí věţe s umělým tahem 48

2.5 Chladicí soustavy s uzavřeným okruhem 51 2.5.1 Chladicí soustavy chlazené vzduchem 51 2.5.2 Mokré chladicí soustavy s uzavřeným okruhem 56

2.6 Kombinované mokré/suché chladicí soustavy 58 2.6.1 Otevřené mokré/suché (hybridní) chladicí věţe 58 2.6.2 Hybridní chladicí soustavy s uzavřeným okruhem 59

2.7 Recirkulační chladicí soustavy 62 2.7.1 Přímé recirkulační chladicí soustavy 62 2.7.2 Nepřímé recirkulační chladicí soustavy 62

2.8 Náklady na chladicí soustavy 62 3 ENVIRONMENTÁLNÍ ASPEKTY PRŮMYSLOVÝCH CHLADICÍCH SOUSTAV A POUŢITÉ

TECHNIKY PREVENCE A REDUKOVÁNÍ 65 3.1 Úvod 65 3.2 Spotřeba energie 67

3.2.1 Přímá spotřeba energie 67 3.2.2 Nepřímá spotřeba energie 67 3.2.3Redukování energie poţadované pro chlazení 70

3.3 Spotřeba a emise chladicí vody 71 3.3.1 Spotřeba vody 71 3.3.2 Strhávání ryb 74 3.3.3 Emise tepla do povrchové vody 77

Předmluva

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL ii

3.4 Emise z úpravy chladicí vody 80 3.4.1 Pouţívání úpravy chladicí vody 80 3.4.2 Emise chemikálií do povrchové vody 83 3.4.3 Redukování emisí do povrchové vody 86 3.4.4 Redukování pouţitím dodatečné a alternativní úpravy chladicí vody 91 3.4.5 Redukování emisí posouzením a volbou přídavných látek chladicí vody 92 3.4.6 Optimalizace pouţívání přídavných látek chladicí vody 95

3.5 Pouţití chladicího vzduchu a emise vzduchu 101 3.5.1 Poţadavky na vzduch 101 3.5.2 Přímé a nepřímé emise 101 3.5.3 Parní vlečky chladicí věţe 103

3.6 Emise hluku 104 3.6.1 Zdroje hluku a hladiny hluku 104 3.6.2 Redukování hluku 107

3.7 Rizikové aspekty přidruţené k prŧmyslovým chladicím soustavám 110 3.7.1 Riziko úniků v důsledku netěsností 110 3.7.2 Skladování chemikálií a manipulace s nimi 113 3.7.3 Mikrobiologické riziko 113

3.8 Odpad z provozu chladicí soustavy 117 3.8.1 Tvorba kalů 117 3.8.2 Rezidua z úpravy chladicí vody a čisticích operací 117 3.8.3 Rezidua jako důsledek retrofitu, výměny a vyřazení z provozu 117

4 NEJLEPŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY PRO PRŮMYSLOVÉ CHLADICÍ SOUSTAVY 119 4.1 Úvod 119 4.2 Horizontální přístup k definování BAT pro chladicí soustavy 120

4.2.1 Integrovaný management tepla 121 4.2.2 Aplikování BAT v průmyslových chladicích soustavách 124

4.3 Sniţování spotřeby energie 125 4.3.1 Všeobecně 125 4.3.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 126

4.4 Redukování poţadavkŧ na vodu 127 4.4.1 Všeobecně 127 4.4.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 127

4.5 Redukování strhávání organismŧ (vodou) 128 4.5.1 Všeobecně 128 4.5.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 128

4.6 Redukování emisí do vody 128 4.6.1 Všeobecný přístup BAT k redukování emisí tepla 128 4.6.2 Všeobecný přístup BAT k redukování chemických emisí do vody 129 4.6.3 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 131

4.7 Redukování emisí do vzduchu 134 4.7.1 Všeobecný přístup 134 4.7.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 135

4.8 Redukování emisí hluku 135 4.8.1 Všeobecně 135 4.8.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 136

4.9 Redukování rizika únikŧ v dŧsledku netěsností 136 4.9.1 Všeobecný přístup 136 4.9.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 137

4.10 Redukování biologického rizika 138 4.10.1 Všeobecný přístup 138 4.10.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT 138

5 ZÁVĚRY A DOPORUČENÍ 139 5.1 Časové rozvrţení práce 139 5.2 Zdroje informací 139 5.3 Doporučení pro další práci 139

ODKAZY NA LITERATURU 141 PŘÍLOHY 149 PŘÍLOHA I TERMODYNAMICKÉ PRINCIPY 155

I.1Předávání tepla v kotlovém výměníku tepla 155

Obsah

iii

I.2 Přiblíţení 156 I.3 Kapacita/výkonnost výměníku tepla 157 I.4 Teplota vlhkého a suchého teploměru 158 I.5 Vztah mezi předáváním tepla a teplosměnnou plochou 158

PŘÍLOHA II PRINCIP ÚSPORY ENERGIE OPTIMALIZOVANÝM CHLAZENÍM 161 II.1 Předmět přílohy 161 II.2 Souhrn závěrŧ 161 II.3 Úvod 162 II.4 Výpočty 164 II.5 Celkový potenciál uchování energie na ºC chladnější mezní vrstvy chladicí vody 170 II.6 Příklady výpočtŧ pro relativní uchování energie a redukování environmentálního dopadu

dosaţeného pouţitím inhibitorŧ 173 II.7 Příklady výpočtŧ relativních úspor energie pouţitím chladnější chladicí vody 176 II.8 Dodatek k environmentálním dopadŧm 177

PŘÍLOHA III KOTLOVÉ VÝMĚNÍKY TEPLA PRO PRŮMYSLOVÉ PRŮTOČNÉ CHLADICÍ SOUSTAVY

A VÝSKYT ÚNIKŮ NETĚSNOSTMI 179 PŘÍLOHA IV PŘÍKLAD VOLBY MATERIÁLU PRO VODNÍ CHLADICÍ SOUSTAVY V

PRŮMYSLOVÝCH (NE-ELEKTRÁRENSKÝCH) POUŢITÍCH 185 IV.1 Úvod 185 IV.2 Přímé prŧtočné soustavy (s brakickou vodou) 186 IV.3 Nepřímé prŧtočné soustavy (brakická voda/demin-voda) 188 IV.4 Otevřené recirkulační chladicí soustavy 189

PŘÍLOHA V PŘEHLED CHEMIKÁLIÍ PRO KONDICIONOVÁNÍ VODNÍCH CHLADICÍCH SOUSTAV 191 V.1 Inhibitory koroze 191 V.2 Inhibitory kotelního kamene 192 V.3 Inhibitory znečištění (dispergovadla) 193 V.4 Biocidy 194

PŘÍLOHA VI PŘÍKLAD LEGISLATIVY V EVROPSKÝCH ČLENSKÝCH STÁTECH 205 PŘÍLOHA VII PŘÍKLAD KONCEPCE BEZPEČNOSTI PRO OTEVŘENÉ MOKRÉ CHLADICÍ

SOUSTAVY (KONCEPCE VCI) 209 VII.1 Úvod do koncepce 209 VII.2 Poţadavky koncepce 211 VII.3 Dodatek 1—Automatické analytické monitorování prŧtočných chladicích soustav 213 VII.4 Dodatek 2—R–formulace pouţité pro výpočet počtu bodŧ podle VCI 214

PŘÍLOHA VIII PŘÍKLADY PRO POSUZOVÁNÍ CHEMIKÁLIÍ POUŢÍVANÝCH PRO ÚPRAVU

CHLADICÍ VODY 217 VIII.1 Koncepce posouzení „benchmark― pro chemikálie pouţívané pro úpravu chladicí vody 217 VIII.2 Koncepce metody lokálního posouzení chemikálií pro úpravu chladicí vody, se zvláštním

dŧrazem na biocidy 231 PŘÍLOHA IX PŘÍKLAD MODELU PRO ODHADOVÁNÍ EMISÍ BIOCIDŮ V ODKALOVANÉ VODĚ 239 PŘÍLOHA X INVESTIČNÍ NÁKLADY A PROVOZNÍ NÁKLADY ZAŘÍZENÍ A ČÁSTÍ CHLADICÍCH

SOUSTAV PRO NE-ELEKTRÁRENSKÁ POUŢITÍ 241 PŘÍLOHA XI PŘÍKLADY TECHNIK, KTERÉ SE POSUZUJÍ PŘI PRIMÁRNÍM PŘÍSTUPU BAT PRO

PRŮMYSLOVÉ CHLADICÍ SOUSTAVY 247 XI.1 Úvod 247 XI.2 Úspory chladicí vody pomocí opětovného jejího vyuţití 247 XI.3 Redukce emisí optimalizací úpravy chladicí vody 253 XI.4 Pohony s měnitelným kmitočtem pro sníţení spotřeby energie [tm097, Immell, 1996] 276

PŘÍLOHA XII ZVLÁŠTNÍ POUŢITÍ: ENERGETICKÝ PRŮMYSL 277 XII.1Úvod 277 XII.2 Chladicí soustavy elektráren – principy a připomínky 278 XII.3 Moţné environmentální dopady chladicích soustav 279 XII.4 Předběţná studie míst:nezbytný nástroj pro vyhodnocení jejich přijímací kapacity, omezování

dopadŧ a prevence škodlivých účinkŧ 287 XII.5 Konstrukční provedení komponent a volba materiálŧ 288 XII.6 Porovnání nákladŧ mezi rŧznými typy chladicích věţí 292 XII.7 Volba alternativních metod úprav cirkulující vody – monitorování 295 XII.8 Konstrukční provedení soustavy chlazení 297 XII.9 Závěry 298 XII.10 Literatura 300

Předmluva

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL iv

XII.11 Obrázky 306

Obsah

v

Seznam tabulek Tabulka 1.1: Teplotní hladiny tepla a rozsah pouţití ………………………………………………… ………….. 20

Tabulka 1.2: Emise průměrné západoevropské elektrárny v důsledku poklesu účinnosti 3 % …………. ……….. 21

Tabulka 1.3: Relativní účinek na dodávku elektrické energie v důsledku pouţití mokrých, mokrých/suchých

nebo suchých chladicích věţí pro jednotky 1 300 MWe …………….. …………………………….. 21

Tabulka 1.4: Relativní účinek na dodávku elektrické energie v důsledku pouţití mokrých, mokrých/suchých nebo

suchých chladicích věţí pro jednotky 290 MWth s kombinovaným cyklem .………………………… 22

Tabulka 1.5: Kritéria pro volbu místa vztahující se k velkým poţadavkům na chlazení ……………….. ………… 27

Tabulka 1.6: Klimatické podmínky v Evropě ………………………………………………...……………………. 29

Tabulka 1.7: Porovnání různých chladicích soustav při poţadované maximální hladině akustického výkonu ….... 32

Tabulka 1.8: Volitelné moţnosti technologického zdokonalení pro existující soustavy …………….. …………. 34

Tabulka 1.9: Příklad přestavby průtočné soustavy na recirkulační soustavu ………………… …………………. 35

Tabulka 1.10: Příklad přestavby zastaralé mokré chladicí věţe s umělým tahem na moderní konstrukční provedení 36

Tabulka 1.11: Příklad náhrady zastaralé výplně mokré chladicí věţe s umělým tahem moderní výplní s vysokou

účinností ……………………………………………………………………….…………………….. 36

Tabulka 1.12: Příklad zdokonalení akustického provedení doplněním hlukové izolace ……………….… ………. 37

Tabulka 2.1: Příklad technických a termodynamických charakteristik různých chladicích soustav pro průmyslová (ne-

elektrárenská) pouţití ………………………………………………………………...…………….. 40

Tabulka 2.2: Příklady výkonu/kapacity a termodynamických charakteristik různých chladicích soustav pro pouţití v

energetickém průmyslu ……………………………………………………………………………… 41

Tabulka 2.3: Cena částí vodních a vzduchových chladicích soustav ……………………………………………… 63

Tabulka 3.1: Environmentální problematiky různých průmyslových chladicích soustav ……………….… ……. 66

Tabulka 3.2: Příklad porovnání ročního měrného poţadavku na přímou a nepřímou energii různých chladicích soustav

a důsledky na emise CO2 na MWth ……………………………………………………… …………. 69

Tabulka 3.3: Poţadavky různých chladicích soustav na vodu ………………………………………..… ………. 72

Tabulka 3.4: Poměrná mnoţství naraţených ryb (FIR) v elektrárnách. Roční zachycení normalizovaná (vztaţená) na

průtok chladicí vody ……………………………………………………….…. ……………………. 75

Tabulka 3.5: Dostupné technologie ochrany ryb pro vstupní zařízení chladicí vody …………………...… ……… 76

Tabulka 3.6: Tepelné poţadavky na teploty vody pro dva ekologické systémy (evropská Směrnice 78/659/EEC) . 78

Tabulka 3.7: Chemické komponenty pro úpravy chladicí vody pouţívané v otevřených a recirkulačních mokrých

chladicích soustavách ………………………………………………………………………...…. …. 82

Tabulka 3.8: Spotřeba chlornanu v mokrých chladicích soustavách v Nizozemsku ……..………………... …….. 83

Tabulka 3.9: Průměrný poţadovaný průtok vzduchu pro různé chladicí soustavy ……………………………. .. 101

Tabulka 3.10 Příklady výkonů a přidruţených netlumených hladin akustického výkonu zařízení chladicích soustav

velké rafinerie ………………………………………………………………………….. …………. 106

Tabulka 3.11: Porovnání netlumených hladin akustického výkonu v místě přívodu vzduchu a v místě vypouštění

vzduchu naměřených na různých typech mokrých chladicích věţí obvyklého/konvenčního konstrukčního

provedení ………….. ……………………………………………………………………………….. 106

Tabulka 3.12: Hlukové emise různých chladicích soustav bez tlumení hluku …………………………………….. 106

Tabulka 3.13: Příklad zvýšení nákladů pro redukovanou hladinu akustického výkonu při různých konstrukčních

provedeních ventilátorů …………………………………………………………………….. …….. 109

Tabulka 3.14: Účinky teploty a biocidní úpravy (vody) na hladiny CFU v chladicích věţích …………..... …… 116

Tabulka 4.1: Příklady poţadavků procesu a BAT …………………………………………………………... …. 122

Tabulka 4.2: Příklady charakteristik místa a BAT ………………………………………………………..… …… 123

Tabulka 4.3: BAT pro zvýšení celkové energetické účinnosti ……………………………………………...…. . 126

Tabulka 4.4: BAT pro sníţení poţadavků na vodu …………………………………………………….… ……… 127

Tabulka 4.5: BAT pro redukování strhávání (ryb a jiných organismů vodou) ……..……………………. ………. 128

Tabulka 4.6: BAT pro redukování emisí do vody konstrukčním provedením a technikami údrţby ……..… ….. 131

Tabulka 4.7: BAT pro redukování emisí do vody optimalizovanou úpravou chladicí vody ………………….. ….. 133

Tabulka 4.8: BAT pro redukování emisí do vzduchu …………………………………………………….… …… 135

Tabulka 4.9: BAT pro redukování emisí hluku ………………………………………………………...… ……… 136

Tabulka 4.10: BAT pro redukování rizika úniků v důsledku netěsností ……………………………………. ……. 137

Tabulka 4.11: BAT pro redukování biologického růstu ………………………………………………...…. …… 138

Předmluva

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL vi

Seznam obrázkŧ

Obrázek 1.1: Struktura provozních poruch znázorňující faktory zahrnuté do stanovení BAT pro soustavy vypouštění

odpadního tepla ………………………………………………………………………………….. 17

Obrázek 1.2: Plocha půdorysu (chladicí) věţe jako funkce času vyjádřeného v procentech, v jehoţ průběhu je

překročena konstrukční teplota vlhkého teploměru ……………………………………………… 24

Obrázek 2.1: Schematické znázornění přímé průtočné chladicí soustavy ……………………………………... 42

Obrázek 2.2: Schematické znázornění přímé průtočné chladicí soustavy s chladicí věţí, která se pouţívá v

energetickém průmyslu ………………………………………………………………….. ……… 43

Obrázek 2.3: Schematické znázornění nepřímé průtočné chladicí soustavy ………………………………….… 44

Obrázek 2.4: Schematické znázornění otevřené recirkulační (chladicí) soustavy …………………………….… 45

Obrázek 2.5: Mokrá protiproudová chladicí věţ s přirozeným tahem ………………………………………...… 47

Obrázek 2.6: Mokrá chladicí věţ s přirozeným tahem s kříţoproudým prouděním ………………………….…. 48

Obrázek 2.7: Chladicí věţ s přirozeným tahem podporovaným ventilátory ………………………………… … 49

Obrázek 2.8: Schematické znázornění protiproudé chladicí věţe s tlačným ventilátorem ..……………………… 50

Obrázek 2.9: Schematické znázornění kříţoproudé článkové chladicí věţe se sacími ventilátory ……………… 51

Obrázek 2.10: Schematické znázornění principu suché chladicí věţe s přirozeným tahem …………………….... 53

Obrázek 2.11: Příklad suché chladicí věţe s přirozeným tahem pro pouţití v elektrárně …………………... …… 53

Obrázek 2.12: Schematické znázornění principu suché chladicí soustavy chlazené vzduchem …….……….... … 54

Obrázek 2.13: Příklad suchého vzduchem chlazeného kapalinového chladiče v chemickém procesu …………… 54

Obrázek 2.14: Schematické znázornění principu vzduchem chlazeného kondenzátoru s přímým chlazením …… 55

Obrázek 2.15: Příklad vzduchem chlazeného kondenzátoru pro kondenzaci výfukové páry turbiny ……………. 56

Obrázek 2.16: Schematické znázornění principu uzavřené recirkulační mokré chladicí věţe s umělým tahem vytvářeným

sáním ……………………………………………………………………….… …………………… 57

Obrázek 2.17: Schematické znázornění principu hybridní chladicí věţe (příklad pouţitý v energetickém průmyslu 58

Obrázek 2.18: Schematické znázornění principu hybridní chladicí věţe s uzavřeným okruhem ……………… 60

Obrázek 2.19: Kombinovaný suchý/mokrý provoz hybridní chladicí soustavy ……………………………….. 61

Obrázek 3.1: Grafické znázornění vzájemných vztahů mezi různými problémy jakosti vody …………………. 81

Obrázek 3.2: Konstrukční schéma vodních chladicích soustav, jejichţ cílem je redukce pouţití biocidů ………... 87

Obrázek 3.3: „přístup― pro redukování pouţití biocidů v průmyslových vodních chladicích soustavách ………… 88

Obrázek 3.4: Ukázka průběhu koncentrace přídavných látek, který vyplývá z nesprávně stanoveného reţimu

monitorování a dávkování ………………………………………………………………………….... 95

Obrázek 3.5: Ukázka průběhu koncentrace přídavných látek, který vyplývá ze správně stanoveného reţimu

monitorování a dávkování …………………………………………………………………………… 96

Předmluva

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 1

PŘEDMLUVA

1. Status tohoto dokumentu

Pokud není uvedeno jinak, odkazy na „Směrnici―, které jsou uvedeny v tomto dokumentu, znamenají odkazy na

Směrnici Rady 96/61/ES, vztahující se na integrovanou prevenci a omezování znečištění. Tento dokument tvoří

část souboru, který prezentuje výsledky výměny informací mezi členskými státy EU a zainteresovaným

průmyslem, týkající se nejlepších dostupných technik (BAT), přidruţeného monitorování, a jejich dalšího

vývoje. *[Tento dokument je publikován Evropskou Komisí ve shodě s Článkem 16(2) Směrnice, a musí proto

být vzat v úvahu v souladu s Přílohou IV Směrnice při určování „nejlepších dostupných technik―.] * Poznámka: Závorky budou odstraněny, jakmile postup publikování Komisí bude dokončen.

2. Relevantní legální závaznosti Směrnice IPPC a definice BAT

Za účelem pomoci čtenáři pochopit legální souvislosti, ve kterých byl tento dokument navrţen, jsou v této

předmluvě popsány některé z nejdůleţitějších relevantních ustanovení Směrnice IPPC, včetně definice termínu

„nejlepší dostupné techniky―. Tento popis je nevyhnutelně nekompletní a je poskytnut pouze pro informaci.

Tento popis nemá ţádnou legální hodnotu a ţádným způsobem nemění nebo neovlivňuje (neprejudikuje) vlastní

ustanovení Směrnice.

Účelem Směrnice je dosáhnout integrované prevence a omezování znečištění ţivotního prostředí, vznikajícího

z činností, uvedených v její Příloze I, vedoucí k vysoké úrovni ochrany ţivotního prostředí jako celku. Legální

základ Směrnice se vztahuje k ochraně ţivotního prostředí. Její realizace (implementace) by také měla vzít

v úvahu další cíle resp. úkoly Společenství, jako je konkurenceschopnost průmyslu Společenství, a tím přispět

k trvalému a udrţitelnému vývoji.

Konkrétněji vyjádřeno, Směrnicí se zabezpečuje povolení provozu soustavy pro určité kategorie průmyslových

zařízení, která vyţadují jak od operátorů (provozovatelů), tak i od regulátorů (tzn. pravděpodobně vydavatelů

předpisů, pozn. překl.), aby se řídili integrovaným, celkovým pohledem na znečišťující a spotřební potenciál

daného zařízení. Globálním cílem takového integrovaného přístupu musí být zdokonalení řízení (managementu)

a kontroly průmyslových procesů tak, aby byla zabezpečena vysoká úroveň ochrany pro ţivotní prostředí jako

celku. Ústřední problematikou tohoto přístupu je všeobecný princip, který je uveden v Článku 3, kde je

stanoveno, ţe operátoři (provozovatelé) by měli provést veškerá příslušná preventivní opatření proti

znečišťování ţivotního prostředí, zejména prostřednictvím aplikování nejlepších dostupných technik, které jim

umoţňují zdokonalit provedení průmyslových zařízení z hlediska ţivotního prostředí.

Termín „nejlepší dostupné techniky― je definován v Článku 2(11) Směrnice jako „nejefektivnější a pokrokový

stupeň ve vývoji aktivit a jejich metod provozování, který svědčí o praktické vhodnosti konkrétních technik pro

poskytování v podstatě základní úrovně pro navrhované emisní mezní hodnoty k zabránění emisím, a tam, kde to

není prakticky proveditelné, obecně k redukování emisí a dopadu na ţivotní prostředí jako celek―. Článek 2(11)

pokračuje dále v objasnění této definice takto:

„techniky― zahrnují jak pouţitou technologii, tak i způsob, kterým je zařízení navrţeno, sestaveno, udrţováno,

provozováno a vyřazováno z provozu;

„dostupné― techniky jsou takové techniky, které jsou vyvinuty v rozsahu, který umoţňuje jejich implementaci

v příslušném průmyslovém sektoru, při ekonomicky a technicky proveditelných podmínkách, přičemţ se berou

v úvahu náklady a výhody, a dále to, zda tyto techniky jsou nebo nejsou pouţívány nebo vyráběny v členském

státu, o který se jedná, pokud jsou tyto techniky rozumně dostupné pro operátora (provozovatele);

„nejlepší― znamená nejefektivnější z hlediska dosaţení vysoké všeobecné hladiny ochrany ţivotního prostředí

jako celku.

Předmluva

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 2

Kromě toho Příloha IV Směrnice obsahuje seznam „okolností, které mají být vzaty v úvahu všeobecně nebo ve

specifických případech při určování nejlepších dostupných technik … přičemţ se mají na paměti pravděpodobné

náklady a přínosy daného opatření a principy předběţných opatření a prevence―. Do těchto okolností jsou

zahrnuty informace, které byly publikovány Komisí ve shodě s Článkem 16(2).

Od kompetentních úřadů, které jsou zodpovědné za vydávání povolení se poţaduje, aby při určování podmínek

pro povolení vzaly v úvahu všeobecné principy uvedené v Článku 3. Do těchto podmínek musí být zahrnuty

mezní hodnoty emisí, doplněné nebo nahrazené v případech, kde to je vhodné, ekvivalentními parametry nebo

technickými opatřeními. Podle Článku 9(4) Směrnice musí být tyto mezní hodnoty emisí, ekvivalentní parametry

a technická opatření, bez nepříznivého ovlivnění (prejudice) shody s environmentálními standardy (normami)

jakosti, zaloţeny na nejlepších dostupných technikách, bez předepisování pouţití jakékoliv techniky nebo

specifické technologie, přičemţ se ale berou v úvahu technické charakteristiky zařízení, o které se jedná, jeho

geografické umístění a lokální environmentální podmínky. Ve všech případech musí tyto podmínky pro povolení

zahrnovat opatření vztahující se na minimalizaci znečištění ţivotního prostředí do velkých vzdáleností nebo

přesahující hranice (přeshraniční) a musí zabezpečovat vysokou úroveň ochrany pro ţivotní prostředí jako celek.

Podle Článku 11 Směrnice mají členské státy povinnost zajistit, aby kompetentní úřady sledovaly nebo aby byly

informovány o vývoji v oblasti nejlepších dostupných technik.

3. Cíl tohoto dokumentu Článek 16(2) Směrnice poţaduje, aby Komise organizovala „výměnu informací ve věci nejlepších dostupných

technik, přidruţeného monitorování, a jejich dalšího vývoje mezi členskými státy (EU) a zainteresovanými

průmyslovými odvětvími―, a aby publikovala výsledky této výměny informací.

Účel této výměny informací je uveden v podrobném výčtu („in recital”) 25 Směrnice, kde je uvedeno, ţe „vývoj

a výměna informací na úrovni Společenství v záleţitosti nejlepších dostupných technik napomůţe k nápravě

technologických nerovnováţností ve Společenství, bude podporovat celosvětovou popularizaci mezních hodnot

a technik pouţívaných ve Společenství a napomůţe členským státům v účinné realizaci (implementaci) této

Směrnice―.

Komise (environmentální DG) ustanovila fórum pro výměnu informací (IEF) pro napomáhání v práci podle

Článku 16(2) a pod touto zastřešující organizací IEF byla ustanovena celá řada technických pracovních skupin.

Jak do IEF, tak i do technických pracovních skupin jsou začleněni zástupci z členských států a z průmyslu, jak to

je poţadováno v Článku 16(2).

Cílem tohoto souboru dokumentů je přesně reflektovat výměnu informací, která byla uskutečněna tak, jak to je

poţadováno v Článku 16(2), a poskytovat referenční informace pro úřady vydávající povolení tak, aby byly

vzaty v úvahu při určování podmínek pro vydání povolení. Tím, ţe poskytují relevantní informace vztahující se

na nejlepší dostupné techniky, mohly by tyto dokumenty působit jako cenné nástroje slouţící k řízení stavu věcí

v oblasti environmentálních parametrů.

4. Informační zdroje Tento dokument reprezentuje souhrn informací nashromáţděných z celé řady zdrojů, zahrnující především

odborné znalosti skupin, ustanovených pro napomáhání Komisi v její práci, které byly ověřeny pracemi Komise.

Veškeré příspěvky k vytvoření tohoto dokumentu jsou Komisí velmi oceňovány.

5. Jak chápat a pouţívat tento dokument Informace, které jsou poskytnuty v tomto dokumentu, jsou zamýšleny k pouţití jako vstupní informace pro

určení BAT ve specifických případech. Při určování BAT a stanovení podmínek pro vydání povolení na základě

BAT by vţdy měl být vzat v úvahu globální cíl, kterým je dosaţení vysoké úrovně ochrany ţivotního prostředí

jako celku.

Předmluva

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 3

Další údaje uvedené v této části popisují typ informací, které jsou poskytnuty ve zbývajících částech tohoto

dokumentu.

V Kapitole 1 jsou uvedeny informace k problematice průmyslových chladicích procesů a k horizontálnímu

přístupu, který je pouţit k prezentování BAT (nejlepších dostupných technik) aplikovaných na průmyslové

chladicí soustavy.

V Kapitole 2 jsou popsány chladicí soustavy a uspořádání chladicích soustav, které jsou obvykle pouţívány

v průmyslu. V této kapitole jsou uvedeny některé údaje přidruţené k výkonnosti a zároveň přehled problematik,

které jsou relevantní k problematice ţivotního prostředí.

V Kapitole 3 jsou podrobněji popsány environmentální problematiky s odkazem na redukování emisí, a jiné

techniky, které jsou povaţovány za nejvíce relevantní pro určování BAT jak z všeobecného hlediska, tak i jako

základ pro stanovení podmínek pro vydání povolení. Pokud to je aplikovatelné, zahrnují se do těchto informací

hladiny spotřeby a emisí, povaţované za dosaţitelné, které se vztahují na pouţité soustavy chlazení. Nejsou zde

zahrnuty techniky, které jsou všeobecně povaţovány za zastaralé.

Kapitola 4 uzavírá všeobecný pohled na BAT v rozsahu primárního přístupu podle BAT a potvrzuje se zde, ţe

BAT pro chladicí soustavy je s konečnou platností řešení, které je specifické pro předmětné místo.

V Kapitole 5 je uveden všeobecný závěr k výsledku procesu výměny informací ve vztahu k průmyslovým

chladicím soustavám a jsou zde popsány základy pro další práci.

Ve dvanácti přílohách jsou uvedeny další informace, které se vztahují k termodynamice, energii, provozním

faktorům, a také informace o technikách a pracovních postupech, které mají být vzaty v úvahu při aplikování

BAT na provozování průmyslové chladicí soustavy.

Účelem je tudíţ poskytnout všeobecné náznaky vztahující se k hladinám emisí a spotřeby, které mohou být

povaţovány za vhodný výchozí bod pro pomoc při určování podmínek k vydání povolení zaloţeného na BAT

pro zřízení všeobecně závazných pravidel podle Článku 9(8). Nicméně by mělo být zdůrazněno, ţe tento

dokument nenavrhuje hodnoty emisních limitů. Určení přiměřených podmínek k vydání povolení zahrnuje vzetí

do úvahy lokálních faktorů, specifických pro předmětné místo, jako jsou technické charakteristiky zařízení,

o které se jedná, jeho geografické umístění, a lokální environmentální podmínky. V případě existujících zařízení

je taky potřeba vzít v úvahu ekonomickou a technickou proveditelnost jejich zdokonalení („upgrading“).

Dokonce i do tak jednoduchého cíle, jakým je zabezpečení vysoké úrovně ochrany pro ţivotní prostředí jako

celku, bude často nutné zahrnout posouzení rovnováhy mezi různými typy dopadů na ţivotní prostředí, a tato

posouzení budou často ovlivňována lokálními okolnostmi.

Přestoţe je proveden pokus oslovit některé z těchto problematik, není moţné, aby tyto problematiky byly

v tomto dokumentu posouzeny v celém rozsahu. Proto techniky a hladiny, které jsou uvedeny v Kapitolách 3 a 4,

nemusí být bezpodmínečně vhodné pro všechna zařízení. Na druhé straně závazek zabezpečit vysokou úroveň

ochrany ţivotního prostředí, která zahrnuje minimalizaci znečištění ţivotního prostředí do velkých vzdáleností

nebo environmentální znečištění přesahující hranice (přeshraniční), znamená, ţe podmínky pro vydání povolení

nemohou být stanoveny na základě čistě lokálních posouzení. Proto je nesmírně důleţité, aby informace, které

jsou obsaţeny v tomto dokumentu, byly komplexně vzaty v úvahu úřady oprávněnými vydávat povolení.

Poněvadţ se nejlepší dostupné techniky v průběhu času mění, bude tento dokument podle potřeby revidován

a aktualizován. Veškeré připomínky a podněty by měly být předány Evropskému úřadu IPPC a Institutu pro

perspektivní technologické studie na tuto adresu:

Světové obchodní středisko, Isla de la Cartuja s/a, E-41092 Seville – Španělsko

Telefon: +34 95 4488 284 Fax: +34 95 4488 426

e-mail eippcb@jrc.es

Internet: http://eippcb.jrc.es

Předmět referenčního dokumentu

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 5

PŘEDMĚT REFERENČNÍHO DOKUMENTU

Tento referenční dokument vztahující se na BAT (nejlepší dostupné techniky) pro průmyslové chladicí soustavy

je horizontální dokument, který je zaměřen na obvykle pouţívané chladicí soustavy v rozsahu průmyslových

aktivit uvedených v Příloze I Směrnice IPPC. Průmyslové sektory s vysokou relevancí jsou průmysl chemický,

potravinářský, sklářský, průmysl ţeleza a oceli, rafinerie, průmysl pro výrobu buničiny a papíru, a spalovny.

Nesrovnatelně velké mnoţství informací a zkušeností vztahující se k chlazení bylo získáno v energetickém

průmyslu. Energetický průmysl také má při suboptimálním chlazení nejrozsáhlejší přímé a nepřímé dopady na

ţivotní prostředí. V samostatné příloze je věnována tomuto sektoru zvláštní pozornost a byly posouzeny všechny

rozdílnosti mezi elektrárnami a jinými průmyslovými aktivitami. Přestoţe zařízení pro výrobu jaderné energie

nejsou součástí předmětu Přílohy I Směrnice IPPC, jsou v tomto dokumentu posouzeny pouţité environmentální

techniky tam, kde se vztahují k chladicím soustavám konvenčních částí těchto zařízení. Chladicí soustavy

malých spalovacích provozoven a soustav pro klimatizaci vzduchu jak pro průmyslová, tak i pro domácí pouţití

jsou (z předmětu tohoto referenčního dokumentu) vyloučeny.

Rozsah termínu „chladicí soustavy― je v tomto referenčním dokumentu omezen na soustavy pro odnímání

odpadního tepla z jakéhokoliv média (jakékoliv látky) pouţitím výměny tepla s vodou a/nebo vzduchem pro

sníţení teploty tohoto média směrem k hladinám (teploty) okolí. Toto zahrnuje pouze část chladicích soustav,

vylučuje ale problematiku chladiv jako je čpavek a CFC(s) (tzn. zcela halogenované uhlovodíky). Také přímé

kontaktní chlazení a barometrické kondenzátory nejsou (v tomto referenčním dokumentu) posuzovány, poněvadţ

se povaţují za příliš specifické ve vztahu k procesu. Do rozsahu tohoto dokumentu jsou zahrnuty tyto

průmyslové chladicí soustavy nebo uspořádání:

Průtočné chladicí soustavy (s chladicí věţí, nebo bez chladicí věţe)

Otevřené recirkulační chladicí soustavy (mokré chladicí věţe)

Chladicí soustavy s uzavřeným okruhem

- vzduchem chlazené chladicí soustavy

- mokré chladicí soustavy s uzavřeným okruhem

Kombinované mokré/suché (hybridní) chladicí soustavy

- otevřené hybridní chladicí věţe

- hybridní věţ s uzavřeným okruhem

V tomto dokumentu jsou popisovány BAT (nejlepší dostupné techniky) pro chladicí soustavy, které jsou

povaţovány za takové, které pracují jako pomocné soustavy pro normální provoz průmyslového procesu.

Uznává se, ţe spolehlivý provoz chladicí soustavy pozitivně ovlivní spolehlivost průmyslového procesu.

Nicméně funkce chladicí soustavy ve vztahu k bezpečnosti procesu není v rozsahu předmětu tohoto BREF.

V rozsahu horizontálního „přístupu― znamená integrace zaměření se na všechny relevantní environmentální

aspekty a na způsob, jakým jsou ve vzájemném vztahu, přičemţ se uznává, ţe vyváţení různých aspektů

vyţaduje odborné posouzení. V případech, kde to je vhodné, se uvede důleţitost environmentálních parametrů

chladicí soustavy v rozsahu parametrů celého průmyslového procesu.

Tento dokument je zaměřen na následující environmentální aspekty a metody a techniky redukování emisí:

vlivy návrhu procesu a zařízení, materiálu a údrţby;

spotřeba zdrojů (voda, vzduch, energie, chemické látky);

emise chemikálií a tepla jak do vody, tak i do vzduchu;

emise hluku a parních vleček;

vytváření odpadu a emise do půdy a pozemních míst (habitatů) s výskytem organismů;

rizikové aspekty;

znečištění vznikající ve specifických případech (při spouštění/zastavování) nebo incidentech; a

vyřazení zařízení z provozu.

Předmět referenčního dokumentu

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 6

Předmět referenčního dokumentu

Tento dokument poskytne přehled dostupných technik pro průmyslové chladicí soustavy, ale neposkytne řešení

ve věci, která chladicí soustava je nejlepší, a není určen k tomu, aby vyloučil (resp. diskvalifikoval) kteroukoli

z existujících chladicích soustav, které jsou pouţívány. Tento dokument také neposkytne návod k tomu, zda

daný proces vůbec potřebuje chladicí soustavu. Znamená to, ţe tento dokument nezachází do podrobností

samotných výrobních procesů vyţadujících chlazení, které by byly zaměřeny na opatření, souvisící s celkovou

energetickou účinností. Je dodrţován všeobecný „přístup―, který vede k vyváţené volbě nové (chladicí)

soustavy, nebo k volbě opatření pro optimalizaci existující chladicí soustavy s cílem zabránit emisím do

ţivotního prostředí, které souvisí s provozem chladicích soustav.

Názvoslovný výkladový slovník

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 7

NÁZVOSLOVNÝ VÝKLADOVÝ SLOVNÍK

Terminologie pouţívaná pro různé aspekty průmyslových chladicích soustav se velmi liší a pro tutéţ část jsou

často pouţity různé termíny. Aby nedocházelo k nejasnostem v pouţívání termínů a k zabránění opakovaným

vysvětlováním v tomto dokumentu jsou v této části uvedeny definice některých termínů a jejich zkratky.

Termodynamické definice

Přiblíţení (1) v zařízení výměníku tepla vedením to je teplotní

(Approach) rozdíl mezi teplotou látky pouţité v procesu, která

je odváděna z výměníku tepla, a teplotou chladicí látky,

která je přiváděna do výměníku tepla.

(2) v odpařovací soustavě (např. v mokré chladicí

věţi) to je rozdíl mezi teplotou látky pouţité v procesu,

která je odváděna z chladicí soustavy, a teplotou

vlhkého teploměru vzduchu, který je přiváděn

do chladicí věţe nebo odpařovací chladicí soustavy.

(3) v kondenzátoru viz koncový rozdíl.

Konstrukční teplota suchého teploměru teplota okolního vzduchu, pro kterou je zkonstruován

(Design Dry Bulb Temperature) výměník tepla. Obvykle se pouţívají hodnoty 95 % –

konstrukční teplota během 95 % času není překročena.

Teplota suchého teploměru je relevantní teplotou pro

citelné předávání tepla (předávání tepla sdílením).

Konstrukční teplota vlhkého teploměru nejniţší teplota, na kterou můţe být ochlazen vzduch

(Design Wet Bulb Temperature) adiabatickým odpařováním. Tato teplota je relevantní

teplotou pro latentní předávání tepla (využití výparného

tepla vody při předávání tepla). Konstrukční teplota

vlhkého teploměru je teplota (sytého) vzduchu,

odpovídající relativní vlhkosti, která se vyuţije při

konstrukci odpařovacího výměníku tepla odpadního

tepla. Obvykle se pouţívají hodnoty 95 % – konstrukční

teplota v průběhu 95 % času není překročena. Teplota

vlhkého teploměru je vţdy nižší než teplota suchého

teploměru.

Výkon (kapacita) odnímání tepla mnoţství tepla, které muţe být odejmuto chladicí

(Heat Rejection Capacity) soustavou, měřené v kWth (nebo MWth).

Předávání latentního tepla Předávání tepla do vzduchu prostřednictvím odpařování

(Vyuţití výparného tepla vody) vody. Kapacita odvádění tepla odpařující se vody je

(Latent Heat Transfer) mnohem vyšší neţ kapacita odvádění tepla do vzduchu.

Hladina odpadního tepla teplotní hladina, při které musí být předáváno teplo.

(Level of Waste Heat) V závislosti na procesu se odpadní teplo vytváří při

specifické teplotní hladině.

LMTD Logaritmický střední teplotní rozdíl je míra hnací síly

(LMTD) výměny tepla v závislosti na teplotě studeného proudu

(chladivo) a proudu na straně procesu, který má být

ochlazován.

Názvoslovný výkladový slovník

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 8

Rozsah (chladicí rozsah) Rozsah (chladicí rozsah) je rozdíl mezi teplotou na

(Range) vstupu a teplotou na výstupu výměníku tepla.

Předávání citelného tepla (sdílením) Předávání tepla vedením a prouděním se nazývá

(Sensible Heat Transfer) citelné předávání tepla (předávání tepla sdílením).

Koncový rozdíl je teplotní rozdíl v kondenzátoru. Koncový rozdíl

(Terminal Difference) odpovídá teplotnímu rozdílu mezi teplotou páry, která je

přiváděna do kondenzátoru (nebo kondenzátu, který je

odváděn z kondenzátoru) a teplotou chladicí látky

(vody) odváděné z kondenzátoru. Hodnoty tohoto

„koncového rozdílu― kolísají v rozsahu mezi 3K aţ 5K.

Odpadní teplo Odpadní teplo je inherentní, i kdyţ nevyuţitelné teplo,

(Waste Heat) které nelze rekuperovat, a které musí být odejmuto

z průmyslového nebo výrobního procesu a musí být

předáno do okolního prostředí.

Jiné definice

Přístup BAT metodologie uvedená v tomto dokumentu, pomocí které

(BAT Approach) se dospěje k definici BAT pro průmyslové chladicí

soustavy a identifikují se techniky pouţité v rozsahu

této definice.

Koeficient biokoncentrace kapacita organismu bioakumulovat látku definovaná

(Bioconcentration factor) jako poměr mezi koncentrací látky v organismu a její

koncentrací v okolní vodě (v rovnováţném stavu).

Biokoncentrace se vţdy stanoví experimentálně.

Odkalování (BD, kg/s) úmyslné vypouštění (vody) z chladicí soustavy

(Blow down (BD, kg/s)) k vyrovnání zvyšující se koncentrace pevných částic

(látek) v chladicí soustavě; prakticky to je voda, která

musí být odebrána z odpařovací chladicí soustavy

za účelem řízení cyklu koncentrace (v soustavě).

Odkalování se vypočítá jako BD = E*1/(x-1), kde E je

ztráta odpařováním a x je koeficient koncentrace. Do

výpočtu odkalování se obvykle zahrnují (jiné) ztráty

nevzniklé odpařováním, jako jsou např. ventilační

ztráty, unášení a úniky v důsledku netěsností.

Biocid chemikálie, která ničí nebo zpomaluje růst neţádoucích

(Biocide) organismů. Ve vodních chladicích soustavách biocid

ničí nebo zpomaluje růst makro- a mikro-znečišťujících

organismů, čímţ minimalizuje znečištění chladicích

soustav. Mezi nejdůleţitější biocidy patří: chlor,

chlornan sodný, ozon, sloučeniny s kvarterním dusíkem

a bromované organické sloučeniny.

Biocidní poţadavek mnoţství biocidu, které je redukováno nebo změněno na

(Biocide demand) inertní nebo méně aktivní formy biocidu látkami

obsaţenými ve vodě, nebo mnoţství biocidu, které

způsobí kompletní reakci se všemi látkami reagujícími

s biocidy.

Názvoslovný výkladový slovník

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 9

Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) mnoţství kyslíku poţadovaného (pro mikroorganismy)

(Biochemický kyslíkový poţadavek (BOD)) k odbourání organických látek ve vodě. Vyšší organická

(nazývaný taky Biologický kyslíkový poţadavek) zatíţení vyţadují větší mnoţství kyslíku a mohou

(Biochemical oxygen demand (BOD)) sniţovat mnoţství kyslíku dostupného pro ryby a vodní

(also named Biological oxygen demand) ţivot pod únosné úrovně. Tento kyslíkový poţadavek je

moţné posoudit pouţitím standardní pětidenní (BOD5)

nebo sedmidenní (BOD7) (inkubační) zkoušky.

Bio-sliz nebo bio-sliz je definován jako biologický film, který se

(Bio-slime) vytváří na jakémkoliv substrátu (předmětu) ponořeném

do vody. Je sloţen z řas a sesilní mikrobiální populace, obsahující bakterie vytvářející sliz a (např.)

anaerobní bakterie redukující sírany. Mikroznečišťování podporuje usazování (sedimentaci)

makroznečišťování.

Mezní stav poţadavek na dávku oxidačních biocidů spotřebovanou

(Breakpoint) nečistotami obsaţenými ve vodě, který musí být

realizován před dosaţením ţivotaschopné koncentrace biocidŧ.

Chemická spotřeba kyslíku (CHSK) mnoţství anorganické a organické látky vyskytující

(Chemický kyslíkový poţadavek (COD)) se ve vodě nebo v odpadové (vypouštěné chladicí) vodě,

(Chemical oxygen demand (COD)) která spotřebovává kyslík; mnoţství kyslíku, které se

spotřebuje chemickou oxidační látkou ve specifické zkoušce (která se obvykle vztahuje k analýze

s diochromanovou oxidací).

Povlaky materiály aplikované na povrchové plochy k vytvoření

(Coatings) buďto povrchu s nízkým třením ke sníţení ztrát při

čerpání, nebo k vytvoření ochranné vrstvy pro sníţení

eroze, koroze a znečišťování.

Koeficient koncentrace (CR) koeficient koncentrace nebo cykly koncentrace je poměr

(Concentration factor CR) koncentrace jakékoliv konkrétní látky rozpuštěné

v roztoku cirkulující chladicí vody ke koncentraci této látky v přídavné vodě. Vypočítá se jako CR =

MU/BD, kde MU je přídavná voda a BD je odkalená voda.

Kondenzátor chladič pouţívaný pro kondenzaci proudícího plynu

(Condenser) (nebo páry). Kondenzace klade zvláštní/další poţadavky

na výměník tepla; musí být k dispozici prostor pro

objem látky v plynném stavu. Kondenzátory elektráren

jsou proto extrémně veliké a vyznačují se specifickým

konstrukčním provedením.

Chladivo synonymum pro chladicí látku. V mnoha případech je

(Coolant) chladivem voda nebo vzduch, ale můţe to být také voda

smíchaná s nemrznoucí látkou, nebo látka jako je olej nebo plyn.

Koroze můţe být definována jako destrukce kovu (elektro-)

(Corrosion) chemickou reakcí s prostředím (obsahujícím kyslík), ve

kterém se kov nachází.

Inhibitory koroze jsou chemické látky, které jsou schopny zpomalit proces

(Corrosion inhibitors) koroze ve vodě. Jsou to deoxygenační látky, pasivační

Názvoslovný výkladový slovník

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 10

inhibitory (např. chroman, dusitan, molybdenan

a ortofosforečnan), sráţecí inhibitory (fosforečnan

zinečnatý, uhličitan vápenatý a ortofosforečnan

vápenatý), a adsorpční inhibitory (deriváty glycinu,

alifatické sulfonáty a křemičitan sodný).

Protiproud princip, kde vzduch ve výměníku tepla proudí opačným

(Counter flow) směrem (neţ chladicí látka). V protiproudých

(chladicích) věţích se vzduch pohybuje směrem nahoru,

opačně neţ dolů směřující proud (skrápěné) chladicí

vody. Taková konstrukce poskytuje dobrou výměnu

tepla, neboť nejchladnější (přiváděný) vzduch je

v kontaktu s nejvíce ochlazenou vodou. K distribuci

vody se pouţívají sběrače a rozstřikovací trysky.

Příčné proudění; kříţoproudé proudění princip, kde vzduch ve výměníku tepla proudí kolmo na

(Cross flow) proud tekutiny pouţívané v procesu. V (chladicích)

věţích s příčným prouděním (kříţoproudým prouděním)

vzduch proudí vodorovně napříč přes dolů skrápějící

proud chladicí vody.

Cykly koncentrace (nebo „cykly―) jsou poměry koncentrací rozpuštěných

(Cycles of concentration) pevných látek v odkalené vodě s jejich koncentrací

v přídavné vodě. Takţe tyto cykly jsou definovány jako

podíl koncentrace soli v odkalené vodě a koncentrace

soli v přídavné vodě.

Dispergující látky neboli dispergovadla jsou chemikálie, které brání

(Dispersion substances) shlukování a ukládání částic vyskytujících se ve vodě

zvýšením elektrického náboje (jejich povrchu)

způsobeného absorpcí. Výsledkem je to, ţe se vzájemně

odpuzují částice, které zůstávají v rozptýleném stavu.

Eliminátory unášení (únosu) zařízení, která mění směr proudění vzduchu a umoţňují

(Drift eliminators) odstředivou silou oddělit kapky vody od vzduchu.

Ztráta unášením (únosem) ztráta vody způsobená unášením/únosem malých kapek

(Drift loss) proudem vzduchu nad a mimo horní část chladicí věţe.

Ztráta odpařováním (E, kg/) hmotnost chladicí vody, která se odpaří za jednotku

(Evaporative loss (E, kg/s)) času v průběhu provozu odpařovací chladicí soustavy.

Volná oxidační látka (FO)/ aplikovaná koncentrace volných oxidačních látek ve

Celkové zbytkové oxidační látky (TRO) výtoku vodních chladicích soustav. Bývají na ni také

(Free oxidant (FO)/ odkazy jako na TRO, nebo celkový chlór (TC), nebo

Total residual oxidants TRO)) volný chlór (FC).

Volný vyuţitelný chlór (FAC)/ volný chlór reprezentuje rovnováţnou směs kyseliny

nebo volný zbytkový chlór chlorné a chlornanového iontu ClOˉ ve vodní chladicí

(Free available chlorine (FAC) soustavě. Obě formy jsou oxidačními látkami, ale ClOˉ

or free residual chlorine) je mnohem méně účinný neţ HClO.

Stabilizátory tvrdosti jsou chemické látky, které jsou schopny při přidání do

(Látky sniţující účinky tvrdosti vody) vody zabraňovat ukládání tvrdých solí tím, ţe ovlivňují

(Hardness stabilisers) proces krystalizace prostřednictvím absorpce zárodků

vytvářených krystalů. Tímto způsobem se podporuje

růst amorfních forem, které je relativně snadné udrţet

v suspenzi a poskytnout méně příčin k tvorbě usazenin.

Názvoslovný výkladový slovník

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 11

Nebezpečné látky látky nebo skupiny látek, které mají jednu nebo několik

(Hazardous substances) nebezpečných vlastností, jaké mají např. látky toxické,

persistentní, bioakumulativní; nebo jsou klasifikovány

jako nebezpečné pro člověka nebo pro ţivotní prostředí

podle Směrnice 67/548 (o nebezpečných látkách).

Makroznečištění neţádoucí organismy v okruzích chladicí vody, které

(Macrofouling) jsou viditelné pouhým okem. Makroznečištění je

reprezentováno převáţně slávkami/mušlemi, svijonoţci

a serpulid polychaetes, které tvoří inkrustace na stěnách

okruhů jejich vápenatými schránkami, (dále také)

vláknitými organismy jako jsou hydroidy, a jinými

organismy jako jsou houby, mechovky a pláštěnci.

Doplnění (M, kg/s) je definováno jako veškerá hmotnost vody za jednotku

(Make up (M, kg/s)) času, která je doplněna do soustavy jako kompenzace

ztráty vody v důsledku odpařování a odkalování.

Maximálně přípustná úroveň rizika koncentrace látky v povrchové vodě v případě, kdyţ je

(Maximum allowable risk-level) chráněno 95 % druhů. Důleţité aspekty jsou toxicita

a odbouratelnost (rozloţitelnost).

Věţ s umělým tahem chladicí věţe vybavené ventilátory, které tlačí (ţenou

(Mechanical draught tower) vzhůru) chladicí vzduch přes věţ (tah vytvářený

protlačováním), nebo táhnou chladicí vzduch nahoru

přes věţ (tah vytvářený sáním).

Mikroznečištění nebo bio-sliz je definováno jako biologický film, který

(Micro-fouling) se vytváří na jakémkoliv substrátu (předmětu)

ponořeném do vody. Je sloţen z řas a sesilní mikrobiální

populace, obsahující bakterie vytvářející sliz a (např.)

anaerobní bakterie redukující sírany. Mikroznečištění

podporuje usazování (sedimentaci) makroznečištění.

Věţ s přirozeným tahem chladicí věţe velkých rozměrů bez ventilátorů, ale

(Natural draught tower) zkonstruované tak, aby vyuţívaly rozdílu hustoty mezi

vzduchem přiváděným do věţe a teplejším vzduchem

uvnitř věţe k vytvoření průtoku chladicího vzduchu.

Neoxidační biocidy převáţně organické látky pouţívané pro úpravu chladicí

(Non-oxidising biocides) vody především v recirkulačních chladicích soustavách.

Jejich působení (na mikroorganismy) je specifičtější neţ

působení oxidačních biocidů, které oxidují některé

druhy účinněji neţ jiné. Působí na mikroorganismy

prostřednictvím reakce se specifickými částmi buňky,

nebo dráhami reakcí v buňce.

Oxidační biocidy převáţně anorganické látky (bránící ţivotu organismů),

(Oxidising biocides) které jsou pouţívány zejména v otevřených průtočných

(chladicích) soustavách proti znečištění. Oxidační

biocidy napadají organismy prostřednictvím

nespecifických mechanismů. Biocidy oxidují stěnu

buňky nebo vnikají do buňky a oxidují části buňky.

Tyto biocidy působí rychle a vzhledem k jejich

nespecifičnosti mají širší spektrum (působnosti) neţ

neoxidační biocidy.

Názvoslovný výkladový slovník

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 12

Parní vlečka je viditelná pára vzniklá zpětnou kondenzací odpařené

(Plume) vody ve vzduchu, který vychází z chladicí věţe.

Změkčování sráţením tento proces se pouţívá k sniţování tvrdosti vody, její

(Precipitation softening) zásaditosti, obsahu kysličníku křemičitého, a jiných

sloţek. Voda se upravuje (například) vápnem nebo

kombinací vápna a bezvodé sody (uhličitanovým

iontem). Tímto způsobem se často upravuje voda se

střední aţ vysokou tvrdostí (150-500 ppm jako CaCO3).

Látka pouţitá v procesu výraz látka použitá v procesu se bude vţdy vztahovat na

(Proces medium) látku, která má být ochlazována.

Tvorba kotelního kamene proces sráţení (tvorba krystalických úsad) v CWS, který

(Scaling) se vyskytuje tehdy, kdyţ koncentrace solí ve vodním

filmu poblíţ výměníku tepla je vyšší neţ jejich

rozpustnost. (CWS = Cooling Water System, viz stranu

13 dokumentu; vodní chladicí soustava, pozn.)

Hladina akustického tlaku (LP) míra pro imisi zvuku – mnoţství zvuku v definovaném

(Sound Pressure Level (LP)) směru a vzdálenosti od zdroje zvuku. Hladina

akustického tlaku se měří v dB na kmitočtové pásmo

nebo jako A váţený zvuk v dB(A). Míra pro imisi

zvuku je logaritmická, coţ znamená, ţe zdvojnásobení

hladiny akustického tlaku je rovno zvýšení o 6 dB(A).

Hladina akustického výkonu (LW) míra pro mnoţství zvukové energie, která je vyzařována

(Sound Power Level (LW)) (emitována) ze zdroje zvuku. Hladina akustického

výkonu se měří v dB na kmitočtové pásmo nebo jako

A váţený zvuk v dB(A). Míra je logaritmická, coţ

znamená, ţe zdvojnásobení hladiny akustického výkonu

je rovno zvýšení o 3 dB(A).

Hydraulický poločas je definován jako čas potřebný pro sníţení původní

(Hydraulic half time) koncentrace neodbouratelné (nerozloţitelné) sloučeniny

na 50 % její původní koncentrace.

Celkový (vyuţitelný) chlór (TAC)/ součet volného chlóru a chemicky vázaného chlóru,

celkový zbytkový chlór (TRC) s chemicky vázaným chlórem jako zbytkovým chlórem

(Total available chlorine (TAC)/ v chloraminech nebo jiných sloučeninách, které mají

total residual chlorine (TRC)) N-C vazbu, ve vodní chladicí soustavě.

Celkové zbytkové oxidační látky (TRO) kapacita oxidační látky naměřená ve vodní chladicí

(Total residual oxidants (TRO)) soustavě pouţitím stoichiometrické metody (jod.jod).

TRO je numerický a provozní ekvivalent k TRC a TAC.

Převod s měnitelnými otáčkami způsob ovládání rychlosti (otáček) motoru, obvykle

(Variable speed drive) elektronicky pouţitím invertoru. Rychlost, resp. otáčky

motoru se mohou měnit manuálně, ale mnohem častěji

jsou otáčky ovládány na základě signálu z procesu, coţ

jsou např. signály tlaku, průtoku, hladin/úrovní, atd.

Názvoslovný výkladový slovník

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 13

Zkratky a akronymy

Zkratky/akronymy Vysvětlení

Číslo strany

ACC Vzduchem chlazený kondenzátor 304

AOX Adsorbovatelné organické halogeny (X = Cl, Br) 98

ATP Adenosintrifosfát 103

BAT Nejlepší dostupná technika 1

BCDMH Brom-chlor-dimetyl hydantoin 212

BCF Koeficient biokoncentrace 245

BNPD Bromnitropropandiol 130

BNS β-brom-β-nitrostyren 98

BOD (BSK) Biochemická spotřeba kyslíku (Biochemický kyslíkový poţadavek (nazývaný

taky Biologický kyslíkový poţadavek)) 23

BPM Nejlepší praktické prostředky 108

BREF Referenční dokument BAT 5

BTM Nejlepší technické prostředky 108

CCA Síran měďnatý, dvojchroman draselný, oxid arzeničný 132

CFU Jednotky tvořící kolonii 154

COD (CHSK) Chemická spotřeba kyslíku (Chemický kyslíkový poţadavek) 23

CWS Vodní chladicí soustava 26

DBNPA Dvojbrom-nitrilopropionamid 95

DPD N-N-dietyl-p-fenylendiamin 103

EDF Electricité de France (francouzské elektrárenství) 36

EIPPCB Evropský úřad integrované prevence a omezování znečištění 3

EOX Extrahovatelné/vyluhovatelné organické halogeny (X = Cl, Br) 278

EQS Environmentální norma jakosti 10

EUR neboli Э Jednotka evropské měny 48

FAC Volný vyuţitelný chlor 24

FO Volná oxidační látka 11

FRO Volná zbytková oxidační látka 15

IEF Fórum výměny informací 2

Э neboli EUR Jednotka evropské měny 10

kWth nebo kWe 1 000 wattů (tepelných nebo elektrických) 9

LD Choroba legionářů 128

Lp Legionella pneumpophila (bakterie) 128

mg/l Miligram na litr 15

MBT Metylén(bis)thiokyanát 98

MIC Mikrobiologicky ovlivněná koroze 205

Mt nebo Mt Metrická tuna 188

MWth nebo MWe 1 000 000 wattů (tepelných nebo elektrických) 8

mwg Metry vodního sloupce (m v. sl.); (metre water gorge) 82

Nf Naegleria Fowleri (améba/měňavka) 128

NOEC Hladina bez pozorovatelného účinku 82

PEC Předpovídaná environmentální koncentrace 15

PHMB Polyhexametylénbiguanidchlorid (QAC) 130

PNEC Předpovídaná koncentrace bez účinku 15

Pow Rozdělovací koeficient fází n-oktanolu a vody 108

ppm Počet částic na jeden milion 26

Názvoslovný výkladový slovník

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 14

Zkratky/akronymy Vysvětlení

Číslo strany

RIZA Nizozemský institut managementu vody pro management vnitrozemské vody

a úpravu odpadní vody 155

QAC Sloučeniny s kvarterním dusíkem 130

QSARs Kvantitativní vztah strukturní aktivity 245

TBTO Oxid tributyl cíničitý 105

TDS Celkové rozpuštěné tuhé látky 263

TEMA Sdruţení výrobců trubkových výměníků 194

THM Metyltrihalogenidy 211

TOC Celkový organický uhlík 221

TRO Celková zbytková oxidační látka 24

TWG Technická pracovní skupina 17

UV Ultrafialové (světlo) 95

VCI Sdruţení chemického průmyslu v Německu 14

VDI Sdruţení německých inţenýrů (Verein Deutscher Ingenieure) 118

VFD Pohon s měnitelnou frekvencí 290

WFD Rámcová směrnice o vodě (má být přijata) 144

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 15

1 VŠEOBECNÁ KONCEPCE BAT PRO PRŮMYSLOVÉ CHLADICÍ

SOUSTAVY

V mnoha průmyslových procesech musí být odnímáno teplo pomocí toho, co se nazývá soustava pro odnímání

odpadního tepla nebo chladicí soustava. Provozování těchto chladicích soustav má určité důsledky na ţivotní

prostředí. Míra a charakter environmentálních dopadů jsou proměnlivé v závislosti na principu chlazení a na

způsobu, kterým jsou tyto soustavy provozovány. Pro omezení těchto dopadů na nejmenší moţnou míru můţe

být dodrţován „přístup―, jehoţ cílem je prevence emisí vhodným konstrukčním provedením a volbou technik.

V rámci IPPC by chlazení mělo být povaţováno za integrální část celkového managementu energie

průmyslového procesu. Záměrem by mělo být opětné vyuţití nadbytečného tepla jednoho procesu v jiných

částech téhoţ procesu, nebo v jiných procesech v daném místě za účelem minimalizace potřeby vypouštění

odpadního tepla do ţivotního prostředí. Toto ovlivní celkovou energetickou účinnost procesu a sníţí poţadavky

na chlazení pro poţadovanou kapacitu soustavy a pro její provozní poţadavky. Optimalizace energetické

účinnosti je nicméně sloţité cvičení a je povaţováno za velmi specifické pro daný proces a jako takové přesahuje

předmět tohoto horizontálního dokumentu. Pokud neexistují ţádné volitelné moţnosti pro opětné vyuţití

(odpadního tepla) přímo v daném místě, nemusí to automaticky vést k vypouštění tepla do ţivotního prostředí,

ale měly by být zváţeny volitelné moţnosti pro opětné vyuţití tohoto tepla mimo místo jeho vzniku, a to

v průmyslových nebo občanských/civilních pouţitích. A aţ nakonec, pokud volitelné moţnosti pro opětné

vyuţití (odpadního) tepla nemohou být jakkoliv exploatovány, má být posouzeno vypouštění nadbytečného tepla

do ţivotního prostředí.

Jakmile byla posouzena hladina tepla, které má být odejmuto, je moţné rozhodnout o první volbě vhodné

soustavy pro chlazení. Mnoho environmentálních parametrů v důsledku provozování chladicí soustavy můţe být

ovlivněno vhodným konstrukčním provedením a volbou správného materiálu, přičemţ se berou v úvahu

poţadavky procesu a lokální aspekty. Uvádí se, ţe 80 % parametrů chladicí soustavy bylo určeno jiţ na

konstrukčním stole a (jen) 20 % je určeno způsobem, jakým je chladicí soustava provozována (tzv. pravidlo

80/20). Při posuzování toho, co jsou BAT (nejlepší dostupné techniky) pro redukování dopadů chlazení na

ţivotní prostředí je nutné vyváţit mnoho rozdílných faktorů. Je důleţité uvědomit si hned na začátku, ţe pro

jakýkoliv průmyslový proces je chladicí soustava sice pomocná soustava, ţe je ale stěţejní a integrovaná

soustava pro jakýkoliv průmyslový proces, a ţe kaţdá změna aplikovaná na proces chlazení můţe potenciálně

ovlivnit parametry průmyslových a výrobních procesů, které mají být ochlazovány.

Proto by integrované posouzení spotřeby a emisí chladicích soustav a rozhodnutí o aplikování chladicí techniky

mělo být provedeno ve světle celkových environmentálních parametrů daného provozu a v rozsahu poţadavků

procesu, který má být ochlazován, tak, aby bylo co nejvíce v rovnováze s náklady. Musí být zaručena

poţadovaná hladina chlazení s minimálními důsledky na ţivotní prostředí. Poţadovaná hladina chlazení je

specifická pro daný proces. Pokud některé procesy mohou tolerovat určité dočasné zvýšení teploty procesu, jiné

procesy, citlivější na teplotu, toto tolerovat nemohou, poněvadţ by to mohlo mít rozsáhlý dopad na

environmentální parametry celého provozu.

V souladu s IPPC musí být environmentální parametry chladicích soustav, diskutované v tomto BERF,

zdokonaleny prostřednictvím aplikování BAT. Otázkou je zda a jak můţe být BAT pro chladicí soustavy určen

ve všeobecném významu, kdyţ konečné stanovení toho, co je nejlepší, je zcela určitě lokální záleţitostí, která

reaguje na specifické poţadavky procesu, ţivotního prostředí a ekonomiky. Za účelem strukturování a v určitém

ohledu zjednodušení sloţitého procesu stanovení BAT, sleduje tento dokument „přístup― popsaný výše

a znázorněný na obrázku 1.1. Tento přístup by měl vést k vyváţenému rozhodnutí o aplikování soustavy pro

chlazení a o její optimalizaci zaloţené na BAT jak pro nové, tak i pro existující situace.

Koncepce BAT sestává z následujících kroků, které jsou zaměřeny na sníţení emisí a omezení

environmentálních dopadů na nejmenší moţný rozsah:

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 16

sníţení finální hladiny vyprodukovaného odpadního tepla, při posouzení volitelných moţností pro opětné

vyuţití odpadního tepla;

definování poţadavků procesu;

zváţení všeobecných podmínek předmětného místa;

posouzení environmentálních poţadavků:

– volitelné moţnosti pro minimalizaci spotřeby zdrojů;

– volitelné moţnosti pro redukování emisí;

vývoj provozního systému (údrţba, monitorování a prevence rizika);

aplikování ekonomických poţadavků.

Na obrázku 1.1 je „přístup― BAT prezentován schematickým způsobem, který znázorňuje nejrelevantnější

faktory zahrnuté do určování BAT pro průmyslové chladicí soustavy. Za účelem dosaţení přehlednosti nejsou do

tohoto schématu zakresleny všechny spojovací čáry, které by moţná mohly být vytvořeny mezi různými aspekty

chlazení. Například je zde spojovací čára mezi opatřeními pro tlumení zvuku a sníţením měrné přímé spotřeby

energie; a očekávatelná minimální koncová teplota chladicí soustavy je omezena lokálními klimatickými

podmínkami.

V následujících částech tohoto dokumentu bude „přístup― BAT dále diskutován z hlediska společných principů

provozování průmyslových chladicích soustav, a tam, kde to je moţné, s naznačením toho, které aplikace

prostředků BAT jsou v duchu Směrnice IPPC. Tato optimalizace, podle své povahy, nemůţe být exaktním

matematickým porovnáním různých řešení. Proces optimalizace zahrnuje podobný úkol pro veškeré

environmentální rovnováţné stavy, jaké vyţadují různé environmentální dopady a rozhodnutí, mezi nimiţ jsou

některé, které jsou nejobtíţnější, nebo některé, které jsou nejakceptovatelnější. Nicméně cíl navrhovaného

„přístupu― BAT je poskytnout významné informace o dopadech různých řešení na ţivotní prostředí, o nákladech

a rizicích, stejně tak, jako o ovlivňujících faktorech. Na základě těchto informací můţe být učiněno takové

rozhodnutí, které je mnohem více oprávněno, neţ pouhé soustředění se na optimalizaci jednoho z faktorů (např.

přívod vody, spotřeba energie, vytváření parní vlečky, nebo emise hluku, atd.).

Budou uvedeny příklady pro naznačení směru změn, spíše neţ pro specifikování konkrétních emisí nebo

redukování. V případech, kde to je vhodné, jsou uvedeny údaje, nebo jsou uvedeny odkazy na přílohy, ale pro

většinu souvisících faktorů jsou údaje o pouţívání zdrojů a o emisích chladicích soustav buďto omezeny, nebo

jsou příliš specifické pro to, aby mohly být všeobecně pouţitelné.

Souhrnně vyjádřeno, posouzení chladicí soustavy, dosaţení rovnováhy mezi různými faktory, je zaloţeno na

těchto bodech:

poţadavky procesu, který má být ochlazován, mají přednost před opatřeními k redukování

environmentálního dopadu chladicí soustavy;

aplikování „přístupu― BAT není zaměřeno na diskvalifikaci (vyloučení) jakéhokoliv z uspořádání, která jsou

popsána v Kapitole 2;

„přístup― BAT má více volnosti k optimalizaci a prevenci emisí v etapě konstrukčního řešení v případě

nových zařízení, ale pro existující zařízení by konstrukční volitelné moţnosti také měly být posouzeny;

následně na to se pro existující provozy očekává, ţe „přístupem― BAT se zahájí další podrobnější činnosti

postupných kroků posuzování;

další rozlišení můţe být provedeno mezi velkými, na zakázku vyrobenými chladicími soustavami,

a menšími (chladicími) soustavami (sériovými výrobky) s ohledem na míru dopadu na ţivotní prostředí;

optimalizace by měla být chápána jako aplikování konstrukčních volitelných moţností, technik pro

redukování a dobrých pracovních postupů provozovatele;

míra redukování emisí vyplývající z „přístupu― BAT není předvídatelná, ale závisí na poţadavcích, které

jsou kladeny na soustavu chlazení;

„přístup― BAT je zaměřen na provozování chladicí soustavy k dosaţení rovnováhy mezi poţadavky procesu,

který má být ochlazován, a lokálními environmentálními cíli;

volba schémat je uţitečná pro vytvoření vyváţené volby; a

konečně kaţdý vyváţený výsledek bude mít určitý environmentální dopad.

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 17

Kapitola 1

Obrázek 1.1: Struktura provozních poruch znázorňující faktory zahrnuté do stanovení BAT pro soustavy vypouštění odpadního tepla

[tm134, Eurovent, 1998]

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 18

Kapitola 1

Obrázek 1.1: (pokračování/dokončení) Struktura provozních poruch znázorňující faktory zahrnuté do stanovení BAT pro soustavy vypouštění odpadního tepla

[tm134, Eurovent, 1998]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

18 Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 19

1.1 Zdroje tepla, tepelné hladiny a rozsahy pouţití

Všechny průmyslové a výrobní procesy, které vyuţívají energii, transformují různé formy energie (mechanická,

chemická, elektrická, atd.) do tepla a hluku. V závislosti na procesu nemůţe být toto teplo vţdy zcela

rekuperováno a/nebo opětně vyuţito, ale musí být z procesu odejmuto prostřednictvím chlazení. Mnoţství

nerekuperatovetelného tepla můţe být nazýváno odpadní teplo, a toto teplo musí být odvedeno do ţivotního

prostředí, poněvadţ ţivotní prostředí slouţí jako tepelná jímka. Celá řada procesů se specificky vysokou

produkcí odpadního tepla a s vysokým poţadavkem na chlazení je uvedena níţe v tomto dokumentu. Ve velkém

počtu procesů existují různé zdroje odpadního tepla na různých (teplotních) hladinách: vysoká hladina

(nad 60 ºC), střední hladina (25 ºC aţ 60 ºC), a nízká hladina (10 ºC aţ 25 ºC). Je taky moţné nalézt v rozsahu

téhoţ výrobního místa rozdílné procesy s jejich specifickými poţadavky. Velké chladicí soustavy jsou pouţívány

pro velké spalovací provozy (energetický průmysl), v chemickém průmyslu, rafineriích, v průmyslu ţeleza

a oceli, v potravinářském průmyslu, průmyslu pro výrobu buničiny a v integrovaném papírenském průmyslu,

ve spalovnách a sklářském průmyslu.

V rozsahu podobných procesů je chlazení pouţíváno pro různé účely, jako je chlazení látek pouţívaných

v procesu ve výměníku tepla, chlazení čerpadel a kompresorů, vakuových zařízení a chlazení kondenzátorů parní

turbiny. Lze rozlišovat následující hlavní zdroje odpadního tepla s jejich přidruţenými hladinami odpadního

tepla.

Tření – podle definice to je přeměna mechanické energie v teplo. Chladicí soustavy pro tyto procesy

jsou obvykle nepřímé soustavy s olejem jako primárním chladivem. Protoţe olej je pouţit jako chladicí

látka, je chladicí soustava citlivá na vysoké teploty. Proto je průměrná teplota odpadního tepla na střední

hladině.

Spalování – přeměna chemické energie na teplo prostřednictvím oxidace. Hladina odpadního tepla

procesů spalování je různá.

Exotermické procesy (chemické) – Mnoho chemických procesů je exotermických: Chemická energie

je transformována na teplo bez jakéhokoliv spalování. Exotermické procesy jsou často velmi citlivé na

účinnost odnímání odpadního tepla. Teplotní hladina odpadního tepla je střední aţ vysoká, v závislosti na

procesu.

Komprese/stlačování – Stlačování plynu vede k vytváření tepla. Toto teplo musí být obvykle odstraněno

jako odpadní teplo při střední aţ vysoké teplotní hladině.

Kondenzace (termodynamické cykly) – Mnoho procesů pracuje na základě principů termodynamických

cyklů. Kapalná látka se vypařuje, čímţ přejímá energii, následně je tato látka zkondenzována, přičemţ se

odejmutá energie přeměňuje na teplo. Termodynamické soustavy jsou velmi citlivé na teplotu a teplotní

hladina je střední aţ nízká.

Hladina odpadního tepla je důleţitým činitelem, který má být vzat v úvahu při volbě průmyslové chladicí

soustavy. Tabulka 1.1 znázorňuje teplotní rozsahy látky (média), která má být ochlazena, a nejvhodnější chladicí

soustavy. Čím je hladina odpadního tepla niţší, tím je obtíţnější provést ochlazování pomocí suchých vzduchem

chlazených soustav. V praxi je vzduchové chlazení často pouţíváno pro teploty procesu nad přibliţně 60 ºC.

Teplotní hladiny nad 100 ºC jsou obvykle předchlazovány vzduchovými chladiči, pokud nejsou k dispozici

ţádné volitelné moţnosti pro opětné vyuţití tepla. Odpařovací chlazení je v podstatě často pouţíváno

k ochlazování proudění v procesu při středních a nízkých teplotách. Pro nízké teploty jsou taky pouţívány

průtočné soustavy, zejména v těch případech, kdy jsou potřeba vysoké kapacity.

Při volbě chladicí soustavy by rozsahy neměly být brány jako pevně určené. Pro vysokoteplotní rozsah se

pouţívá 50 ºC stejně tak jako výše uvedených 60 ºC. Teploty taky do značné míry závisí na lokální situaci

(podnebí a teplota chladiva) a potenciální aplikování (chladicí) soustavy se podle toho mění. Takţe průtočné

chladicí soustavy jsou taky pouţívány při vyšších teplotních hladinách, za předpokladu, ţe nebudou překročeny

přípustné teploty vypouštění na výstupu do recipientu (přijímací vody). V případě procesů, které mají být

provozovány po celý rok při měnících se klimatických podmínkách můţe být taky nutné pouţít kombinaci

různých chladicích soustav.

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 20

Tabulka 1.1: Teplotní hladiny tepla a rozsah pouţití

[tm139, Eurovent, 1998]

Rozsah teploty Vhodná chladicí soustava Typické pouţití

Nízká teplota

(10 ºC – 25 ºC)

průtočné chladicí soustavy

(přímé/nepřímé)

mokré chladicí věţe

(umělý/přirozený tah)

hybridní chladicí věţe

kombinované chladicí soustavy

výroba energie

(petro-) chemické procesy

Střední teplota

(25 ºC – 60 ºC)

průtočné soustavy

(přímé/nepřímé)

mokré chladicí věţe

(umělý/přirozený tah)

chladicí věţe s uzavřeným okruhem

odpařovací kondenzátory

vzduchem chlazené fluidní chladiče

vzduchem chlazené kondenzátory

hybridní chladicí věţe/kondenzátory

hybridní chladicí věţ s uzavřeným okruhem

chladicí cykly

kompresor

chlazení strojů

autoklávové chlazení

chlazení rotačních pecí

ocelárny

cementárny

výroba energie v teplejších regionech

(Středozemí)

Vysoká teplota

(nad 60 ºC)

průtočné soustavy

(přímé/nepřímé) ve zvláštních případech

mokré chladicí věţe

(umělý/přirozený tah)

vzduchem chlazené chladiče/kondenzátory

spalovny odpadu

chlazení spalovacího motoru

chlazení výfukových plynů

chemické procesy

1.2 Úroveň chladicí soustavy a vliv na účinnost procesu

1.2.1Pouţití citlivá na teplotu Mnoho chemických a průmyslových procesů jsou teplotně kritická pouţití. Účinnost procesu je citlivá na teplotu

a/nebo tlak a z toho důvodu je v korelaci s účinností odnímání odpadního tepla. Pro tyto procesy je horizontální

„přístup― nejlepší dostupné technologie chlazení spojen s vertikálním „přístupem― nejlepší dostupné technologie

procesu. Příklady teplotně kritických pouţití jsou tyto:

výroba energie;

termodynamické cykly;

exotermické procesy.

Integrovaná prevence znečištění znamená, ţe volba nejlepší dostupné technologie chlazení a aplikování technik,

úprav (asi vody) nebo způsobů provozování by měla vzít v úvahu ne jenom přímé dopady různých chladicích

soustav na ţivotní prostředí, ale také nepřímé environmentální dopady způsobené měnícími se účinnostmi

různých procesů. Musí být rozhodnuto na lokální úrovni, zda by (volba nejlepší dostupné technologie) měla být

prováděna zaměřením se raději na soustavu chlazení, neţ na výrobní proces. Zvýšení nepřímých dopadů

(na ţivotní prostředí) můţe být podstatně vyšší, neţ sníţení přímých dopadů zvolené chladicí soustavy.

Elektrárny (viz Přílohu XII) jsou nejvýznamnějším zdrojem odpadního tepla. Přeměna fosilní energie na

elektrickou energii je spojena s mnoha procesy, které vytvářejí odpadní teplo, jak je zmíněno v Části 1.1.

Odpadní teplo je vytvářeno v průběhu spalování, tření v turbině, kondenzace páry a během transformace

elektrické energie. Samostatná chladicí vodní soustava pro pomocná zařízení pouţívající olej nebo plyn pro

hladký provoz zařízení taky vytváří malé mnoţství odpadního tepla. Pokud poţadavky na chlazení soustavy na

výrobu energie nemohou být splněny, okamţitě se to projeví ve sníţení celkové účinnosti, a ve zvýšení emisí do

vzduchu.

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 21

Tato korelace je znázorněna pomocí následujícího příkladu pro elektrárnu, ve které pouţití alternativní,

pravděpodobně méně účinné chladicí soustavy, vede k poklesu účinnosti elektrárny kolem 3 % (Tabulka 1.2).

Jako důsledek přívod zdrojů do elektrárny a její emise do vzduchu se taky zvýší kolem 3 %. Protoţe emise závisí

taky na pouţitém palivu, mohly by snadno být rozdílné v jiných situacích, ale nebyly k dispozici ţádné údaje pro

další vyhodnocení této záleţitosti.

Tabulka 1.2: Emise průměrné západoevropské elektrárny v důsledku poklesu účinnosti 3 %

[tm139, Eurovent, 1998] Emise do vzduchu Emise /přívod energie

[g/kWh] Další emise zpŧsobené poklesem

účinnosti ve výši 3 % [g/kWh] CO2 485 14,6

SO2 2,4 0,072 NOx 1,0 0,031 Prach 0,2 0,006 Přívod primární energie: 2,65 kWh a přívod dodatečné energie 0,08 kWh.

Jak můţe volba chladicí soustavy ovlivnit parametry je dobře znázorněno pomocí následujících příkladů, které

jsou převzaty z literatury Caudron [tm056, Caudron, 1991]. Tato čísla upozorňují na účinky volby chladicí

soustavy v daných klimatických podmínkách. Takţe této problematice musí být věnována pozornost, protoţe se

můţe vyskytnout ztráta v závislosti na volbě chladicí soustavy, na klimatických podmínkách, a na konstrukčním

provedení turbiny. Podtlaky v kondenzátorech ((pře)tlaky v kondenzátorech) se budou měnit podle toho, co je

uvedeno v následujících tabulkách. V oblastech, kde se vyskytují vyšší teploty okolí, jsou hladiny vakua vyšší

při suchých soustavách a mohou dosáhnout aţ 425 mbar. Nicméně mnoho jiných faktorů, jako je znečištění,

tvorba kotelního kamene, koroze a neoptimální (resp. „suboptimální/podoptimální―) konstrukční provedení můţe

vést k podobným ztrátám účinnosti.

Tabulka 1.3: Relativní účinek na dodávku elektrické energie v důsledku pouţití mokrých,

mokrých/suchých nebo suchých chladicích věţí pro jednotky 1 300 MWe

[tm056, Caudron, 1991] Typ

chladicí

soustavy

Mokrá chladicí věţ Mokrá/suchá

chladicí věţ Suchá chladicí věţ

Prŧtočná Mokrá

s přirozeným

tahem

Přirozený

tah Umělý sací

tah Umělý sací tah Přirozený

tah Umělý

sací tah

Přiblíţení K

(suchý vzduch 11 [ºC] /

mokrý vzduch 9 [ºC])

— 12 12,5 12,5 13,5 16 17

Jmenovitý tlak

kondenzace (mbar) 44 68 63 63 66 82 80

Tepelný výkon

(MWth) 1 810 1 823 2 458 — — — —

Dodávaný elektrický

výkon (MWe) 955 937 1 285 1 275 1 275 1 260 1 240

Diference dodávaného

elektrického výkonu

(%)

+ 1,9 0 0 - 0,8 - 0,8 - 2 - 3,5

Ve výše uvedené tabulce je průtočná (chladicí) soustava brána jako výchozí bod pro zkoušení úrovně jiných

(chladicích) soustav. Přiblíţení recirkulačních chladicích soustav jsou přídavná k přiblíţení výměníku tepla

(kondenzátoru), o kterém se předpokládá, ţe je stejný pro všechny (chladicí) soustavy.

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 22

Z této tabulky je zřejmé, ţe volba chladicí soustavy, jako je například suchá chladicí soustava místo mokré

chladicí soustavy, vyţaduje pečlivé posouzení. Tato tabulka také ukazuje, proč je mnoho elektráren přednostně

umístěno na pobřeţí, nebo u velkých řek. Z výrobního hlediska jsou průtočné (chladicí) soustavy účinnější neţ

referenční (chladicí) soustavy (mokré s přirozeným tahem).

V případě pouţití kombinovaných cyklů se tlak kondenzátoru a dodávaný elektrický výkon mění podobně podle

typu chladicí soustavy a relativní ztráta výkonu se stává ještě více zřetelnější.

Tabulka 1.4: Relativní účinek na dodávku elektrické energie v důsledku pouţití mokrých,

mokrých/suchých nebo suchých chladicích věţí pro jednotky 290 MWth s kombinovaným cyklem

[EDF, osobní připomínky, 1999] Typ chladicí soustavy Mokrá chladicí věţ Vzduchem chlazený

kondenzátor Prŧtočná Přirozený tah Umělý sací tah

Přiblíţení K

(suchý vzduch 11 [ºC] /

mokrý vzduch 9 [ºC])

/ ≈ 8 ≈ 8 ≈ 29

Jmenovitý tlak kondenzace

(mbar) 34 44 44 74

Tepelný výkon (MWth) 290 290 290 290 Diference dodávaného

elektrického výkonu (MWe) + 0,65 0 - 1,05 - 5,65

1.2.2Pouţití necitlivá na teplotu Jiné aplikace jsou méně citlivé na teplotu. Účinnost těchto procesů je méně v korelaci (souvztaţná) s teplotou

nebo tlakem. V případě těchto procesŧ by těţiště pozornosti mělo být zaměřeno na ekonomicky a

ekologicky nejefektivnější chladicí soustavu pro rozptýlení odpadního tepla, které zŧstává k dispozici

poté, co byly vyuţity všechny volitelné moţnosti pro jeho opětné vyuţití.

1.3 Optimalizace primárního procesu a opětné vyuţití tepla

Optimalizace celkové energetické účinnosti primárního procesu nebude v tomto referenčním dokumentu

řešena do hloubky. Nicméně v preventivním „přístupu― IPPC by tato optimalizace měla být provedena

ještě předtím, neţ se začne uvaţovat o odnímání/odstraňování odpadního tepla. Jinak vyjádřeno, potřeba

vypouštění tepla musí být omezena na nejmenší moţnou míru, coţ současně ovlivní uspořádání a velikost

poţadované chladicí soustavy. Kromě toho chladicí soustava nutně neznamená vypouštění (odpadního

tepla) do ţivotního prostředí, protoţe byly uskutečněny úspěšné pokusy pro vyuţití taky této energie.

1.3.1 Optimalizace primárního procesu Optimalizace primárního procesu můţe významně redukovat celkové účinky na ţivotní prostředí. V mnoha

členských státech vzniká většina tepla, které nelze rekuperovat, a které má být odstraněno resp.

zlikvidováno,

v dŧsledku výroby energie. V závislosti na celkové (energetické) účinnosti je aţ 60 % energie obsaţené v

palivu přeměněno na odpadní teplo. Pokud se účinnost procesu výroby energie zvýší, mohou být

environmentální účinky sníţeny, a chladicí proces zde hraje rozhodující roli. Tento princip mŧţe být

rovněţ aplikován pro jiné prŧmyslové sektory, coţ zároveň sniţuje náklady na energii, mnoţství tepla

vypouštěného do ţivotního prostředí, a také emise do vzduchu (CO2). Obecně vyjádřeno čím je hladina

tepla vyšší, tím snadněji mŧţe být toto teplo rekuperováno.

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 23

Několik příkladů běţně pouţívaných technik:

předehřívání paliva nebo surovin (kovů);

technologie štípání („pinch-technology“);

externí pouţití (například vytápění zahradních skleníků/obytných čtvrtí);

společná výroba v energetickém průmyslu.

Místo pouţívání pouze chladicí vody nebo chladicího vzduchu je v rafineriích obvyklé předehřívat paliva

pouţitím přiváděného studeného proudu uhlovodíku k ochlazení horkého rafinovaného proudu, který je odváděn

z jednotky. Následně na to se zmenší potřeba předehřívat (studené) surové palivo a je niţší poţadavek na vodu

pro chlazení. V závislosti na daném procesu můţe být počet studených proudů omezen a určitá potřeba na

chladicí vodu nebo vzduch zůstane zachována.

Společná výroba, neboli kombinovaná výroba tepla a energie, se pouţívá v energetickém průmyslu a v jiných

průmyslových sektorech (například papírenský průmysl, (petro-) chemický průmysl). V případech, kde jsou

potřebné obě dvě formy energie, můţe být jejich výroba sloučena. Takové uspořádání šetří energii, redukuje

emise CO2 a SO2, a prakticky nevyţaduje téměř ţádné chlazení, čímţ se předchází tomu, aby byla potřeba

(velkých) chladicích soustav.

1.3.2 Pouţití odpadního tepla mimo místo jeho vzniku Pokud optimalizace procesu vytváření odpadního tepla nevede k jakémukoliv dalšímu redukování odpadního

tepla, měl by být posouzen „přístup― BAT zaměřený na to, zda je moţné nalézt nějaké volitelné moţnosti

opětného vyuţití odpadního tepla. Tato problematika se nachází mimo rozsah IPPC, protoţe se vztahuje také na

genericky dobrý environmentální management tepla. Můţe být uskutečněn jak na místě jiţ existujícím, tak i jako

integrální část volby místa (viz další kapitolu). Nicméně vyhledání vhodných spotřebitelů není jednoduchou

záleţitostí. Poţadavky spotřebitelů jsou často neslučitelné/nesmiřitelné s poţadavky na chlazení. V některých

případech vyţadují spotřebitelé tepla vyšší teplotní hladinu, neţ je plánována. Pokud to je technicky moţné

provozovat primární proces na vyšší teplotní hladině, musí být pečlivě sledována celková energetická rovnováha.

Často ztráta energetické účinnosti primárního procesu převaţuje nad úsporami dosaţenými prostřednictvím

spotřeby „odpadní― energie. Také by měla být věnována pozornost vzniku situací, ve kterých se vytváří závislost

na dostupnosti „odpadního― tepla.

Je moţné objevit celou řadu příkladů externího pouţití „odpadního― tepla elektráren pro přímé vytápění domovů

a kanceláří v průběhu zimních období, nebo vytápění zahradních skleníků pouţitím systému společné výroby,

nebo provozováním kombinovaného cyklu. Tyto aplikace mohou zvýšit účinnost vyuţití paliva z hodnoty kolem

40 % na více neţ 70% a tak sníţit poţadavky chlazení na takové zařízení. V uvedených příkladech byly

pouţívány hybridní chladicí věţe, jejichţ ventilátory měly regulovatelné otáčky, aby byly schopny přizpůsobit se

měnícím se potřebám dálkového vytápění. V jiném případě bylo potřeba provozovat (chladicí) věţ v suchém

reţimu při asi 10 % její celkové kapacity, jakmile teplota venkovního vzduchu poklesla na 5 ºC jednoduše proto,

ţe v tomto bodě bylo dosaţeno maximálního vnějšího pouţití tepla. Tímto vzniká otázka, do jakého rozsahu

mohou potenciální volitelné moţnosti pro opětné vyuţití (tepla) ovlivnit volbu chladicí soustavy, ve které je

poţadována flexibilita provozování. Běţně nejsou známy ţádné příklady, na kterých by bylo předvedeno, jak se

volitelné moţnosti pro opětovné vyuţití (tepla) zohledňují ve volbě chladicí soustavy.

1.4 Volba chladicí soustavy pro splnění poţadavkŧ procesu a podmínek

daného místa

1.4.1 Poţadavky procesu Jakmile byla posouzena hladina tepla (vysoká, střední, a nízká), mohla by být uskutečněna první hrubá volba

pouţitím Tabulky 1.1. Kromě hladiny tepla se do volby chladicí soustavy taky zahrnuje mnoho dalších faktorů

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 24

za účelem splnění poţadavků procesu a všeobecných podmínek daného místa, jako jsou:

poţadovaná minimální koncová teplota látky, která má být ochlazována;

poţadovaný výkon chlazení;

poţadavek na nepřímý (chladicí) okruh, který zvyšuje přiblíţení;

klimatické podmínky, dostupnost vody a prostorové poţadavky.

Z hlediska nepřímých účinkŧ procesu chlazení, které je menší, neţ je optimální chlazení, je poţadovaná

minimální koncová teplota procesu, který má být ochlazován, stěţejní záleţitostí. Znamená to, ţe chladicí

soustava pouţitá (soustavy pouţité), nebo která má být zvolena (které mají být zvoleny), bude (budou)

muset dosáhnout této koncové teploty a zároveň splnit jiné (k procesu se vztahující) podmínky. Výkonnost

soustavy chlazení by přednostně měla být optimalizována, přičemţ se bere v úvahu roční teplotní rozsah

chladiva.

V případě mokrého chlazení je dŧleţitá teplota vlhkého teploměru a existuje určitá flexibilita pro volbu

konstrukční teploty, která zase ovlivní velikost chladicí soustavy a její výkonnostní poţadavky. Zmenšení

velikosti chladicí soustavy musí být pečlivě vyhodnocena a akceptována pouze případ od případu. Některé

provozy musí být provozovány v prŧběhu celého roku s přijatelnými hodnotami účinnosti a maximálním

jmenovitým výkonem. Například v případech, kdy jsou pouţity chladicí věţe s umělým tahem, nebo suché

vzduchové chladiče, je moţné provozovat soustavu nejekonomičtějším zpŧsobem tehdy, jestliţe chladiče

mají několik článkŧ. Některé z nich mohou být vyřazeny z činnosti za účelem úspory vody a elektrické

energie, aniţ by došlo k znatelné ztrátě účinnosti.

Obrázek 1.2: Plocha pŧdorysu (chladicí) věţe jako funkce času vyjádřeného v procentech, v jehoţ

prŧběhu je překročena konstrukční teplota vlhkého teploměru

(konstrukční teploty 40/24/18 ºC), [tm083, Adams a Stevens]

Ve vztahu k energetickému průmyslu je Obrázek 1.2 nepouţitelný, protoţe optimalizace studeného konce se

provádí pouţitím teplot, jejichţ hodnoty jsou potvrzeny:

pro mokré nebo suché chladicí věţe se teplota mokrého (nebo suchého) vzduchu měří v průběhu celého

roku, při pouţití jedné hodnoty pro kaţdé 3 hodiny;

pro průtočné se měří teplota vody a doporučuje se jedna hodnota na měsíc.

% ročního překročení konstrukční teploty vlhkého teploměru

Konstrukční teplota vlhkého teploměru (ºC)

Plocha

půdorysu

věţe

(m2)

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 25

Optimalizace se tedy provádí tak, ţe se bere v úvahu valorizace energie v průběhu celého roku. Tato metoda,

která se nazývá globální aktualizovaná rovnováha, je vysvětlena v Příloze XII.

Všeobecně se ve většině průmyslových odvětví pouţívá bezpečnostní rezerva k zabezpečení toho, aby chladicí

soustava splnila poţadavky na chlazení kdykoliv a zejména v letních měsících. Při okolnostech, kde teplota

vlhkého teploměru vţdy zůstává dostatečně nízko pod konstrukční teplotou vlhkého teploměru, nebo kde se

ukazuje, ţe tepelné zatíţení je niţší, můţe mít výměník tepla nadměrně vysokou kapacitu. Pokud se očekává

takový stav, měly by být věnovány úvahy provozním opatřením, jako je provoz ventilátoru s proměnnými

otáčkami, coţ umoţní, aby soustava pracovala pod svou kapacitu a tím sníţila poţadavek na přímou energii.

V mnoha průmyslových odvětvích je pouţívána praxe předimenzovat chladicí soustavu v etapě instalace zařízení

aby byl ponechán prostor pro nárůst kapacity: náhradní kapacita je potom postupně vyuţívána aţ do doby, kdy je

potřeba doplnit další (chladicí) věţ. V době, kdy se zvaţuje ţádost o udělení povolení (licence) pro rozšíření

výroby a chladicí kapacity, musí být vţdy provedeno posouzení rozsahu, do kterého se vyskytuje náhradní

kapacita v existující chladicí soustavě, ať uţ je vyuţívána neúčinně (protoţe je nedostatečně vyuţívaná), nebo

proto, ţe není dobře udrţována.

Tato strategie umoţňuje stanovit poţadovanou chladicí kapacitu (kWth nebo MWth), rozměry resp. velikost

chladicí soustavy (výměníku tepla) a snad dokonce i volbu chladiva (voda nebo vzduch). Průmyslová odvětví

v Evropě, která vyţadují rozsáhlé chladicí kapacity pro nízké teploty procesu (elektrárny a (petro-)chemický

průmysl), dávají přednost místům, kde je k dispozici rozsáhlý a spolehlivý zdroj vody a kde je moţné pouţití

průtočné (chladicí) soustavy. V případech, kde dodávka vody je omezena, pouţívají se velkokapacitní otevřené

mokré nebo mokré/suché chladicí věţe.

Potřeba chladit (potenciálně) škodlivé látky můţe také ovlivnit velikost chladicí soustavy, stejně tak jako

moţnou koncovou teplotu (viz např. bezpečnostní koncepci VCI v Kapitole 3 a v Příloze VI). V této situaci

můţe vést „přístup― BAT k závěru, ţe účinkům úniků v důsledku netěsností můţe být patřičně zabráněno pouze

tehdy, pokud se pouţije sekundární (nepřímá) soustava chlazení. Znamená to, ţe musí být navrţen druhý okruh,

a ţe konstrukční teplota se zvýší, neboť to vyplývá ze zvýšení přiblíţení. Toto povede k vyšším koncovým

teplotám látky, která má být ochlazována/chlazena a k dalšímu sníţení celkové účinnosti.

1.4.2 Volba místa Je zřejmé, ţe existuje mezní hodnota rozsahu, ve kterém charakteristiky specifické pro předmětné místo mohou

být optimalizovány volbou optimálního místa. Jednoduše vyjádřeno, pro jiţ existující (chladicí) soustavy je

místo danou hodnotou a environmentální optimalizace musí být zvaţována v rozsahu omezení předmětného

místa. Například restrikce pouţití vody provedením změny na suché vzduchové chlazení se můţe jevit jako

samozřejmá volba. Nicméně klimatické podmínky toho řešení nemusí umoţnit v těch případech, kde teplota

suchého teploměru se očekává taková, ţe překročí poţadovanou konstrukční teplotu po dobu velké části roku,

ledaţeby byl akceptován sníţený výkon výrobního procesu, stejně tak jako současné sníţení celkové účinnosti

daného provozu.

Pokud je volba místa jen jednou z volitelných moţností, mohou být významně ovlivněny poţadavky chladicího

procesu. Proto je důleţité, aby v průběhu konstrukční fáze byly zváţeny všechny níţe uvedené aspekty v procesu

volby místa:

mnoţství, jakost a náklady na dostupnou chladicí látku (chladicí médium) (voda, stejně tak, jako vzduch);

dostupné rozměry (plocha, výška, tíha chladicího zařízení);

vliv na jakost vody a na vodní organismy;

vliv na jakost vzduchu;

meteorologické vlivy;

vypouštění chemických látek do vody;

emise hluku;

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 26

estetické aspekty stavby/budov;

kapitálové náklady na chladicí soustavy, čerpadla, potrubí a úpravu vody;

provozní výdaje na čerpadla, ventilátory a úpravu vody;

roční náklady na údrţbu a opravy;

provozní parametry, jako jsou minimální ţivotnost (provozní ţivot), roční doba provozování, průměrné

zatíţení tepelným výkonem a průtokem vody;

provozní poţadavky jako je poţadované přiblíţení a dostupnost (chladicí) soustavy;

environmentální legislativní poţadavky vztahující se na tepelné emise, emise parních vleček, akustické

emise, celkovou výšku, atd.;

pro elektrárny: ztráty účinnosti provozu, kapitálové náklady na kompenzování ztrát výkonu, ţivotnost

provozu a ztráty příjmů za energii v důsledku niţší účinnosti provozu.

Prostor

Různé chladicí soustavy potřebují různé velikosti prostoru pro tutéţ chladicí výkonnost a odlišují se od sebe

pokud se jedná o poţadavky na prostor, výšku a tíhu/hmotnost. Toto všechno závisí na principu předávání tepla,

podle kterého vykonávají svoji činnost (viz Přílohu I).

V případě rozsáhlých (chladicích) soustav mohou být prostorová omezení problémem a je to součást posouzení

předmětného místa. Vztahuje se to takové procesy, které mají být chlazeny pouze vzduchem, kde pro

zabezpečení poţadované kapacity chlazení jsou poţadovány rozsáhlé článkové konstrukce, sestávající z několika

článků. V případě menších kapacit by prostorová omezení neměla být omezujícím faktorem, protoţe na trhu jsou

střešní konstrukce, které jsou speciálně navrţeny pro tyto situace.

Významným činitelem při volbě chladicích soustav jsou prostorová omezení na existujících místech, například

v hustě zastavěných městských oblastech, nebo v hustě zastavěných průmyslových oblastech. Například chladicí

věţ umístěná na střeše budovy nevyţaduje ţádný další prostor na zemi, ale umístění na střeše můţe způsobit

omezení ohledně její tíhy.

Prostorové a výškové poţadavky jsou důleţitá kritéria pro vzduchem chlazené a hybridní chladicí soustavy.

Ventilace (asi vhodnější „proudění“, pozn. překl.) vzduchu můţe být dosaţeno přirozeným tahem nebo ventilací

umělým tahem za pouţití ventilátorů. Pro tentýţ výkon chlazení musí být chladicí soustavy s přirozeným tahem

mnohem větší a vyšší, neţ chladicí soustavy s umělým tahem pouţitím ventilátorů.

Posouzení místa

Pokud se jedná o volbu místa je v celé řadě členských států obvyklá praxe, ţe pro rozsáhlá místa je posouzení

environmentálního dopadu vyţadováno jako součást postupu povolování (schvalovacího řízení?). Kromě toho

v důsledku potenciálního vysokého dopadu volby místa na chladicí výkon (výkonnost) existují iniciativy pro

předběţnou volbu optimálních míst pro chladicí zařízení v regionálních programech (územního) plánování.

Příkladem posouzení místa pro chladicí soustavy s velkými poţadavky na vodu, jako jsou takové, které jsou

pouţívány elektrárnami, je uveden v Tabulce 1.5 [tm012, UBA, 1982]. Kombinace lokálních kritérií vede

směrem ke klasifikaci předmětného místa, resp. vhodnosti takového místa, jako nejvhodnější, středně vhodné,

nebo nejméně vhodné. Mělo by být poznamenáno, ţe pouţívání takového hodnocení je opět jenom částí

celkového posouzení, a ţe místo, které je klasifikováno jako stupeň/třída 3 (pochybná vhodnost), by dobře

mohlo být vhodné na základě dosaţení celkové rovnováhy faktorů.

Příklad důsledků volby místa je moţné pozorovat v případě, kdy je pouţit „přístup― BAT pro místo, které je

kvalifikováno jako stupeň/třída 3.

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 27

Kapitola 1

Tabulka 1.5 Kritéria pro volbu místa vztahující se k velkým poţadavkům na chlazení (Odvozeno z [tm012, UBA, 1982])

Kritéria Stupeň 1

(dobrá vhodnost) Stupeň 2

(uspokojivá vhodnost) Stupeň 3

(pochybná vhodnost) Vysvětlení

Dostatečná dodávka chladicí vody W

NNQ > ------------ ζ c ΔT

Bohatá dodávka chladicí vody

W

NNQ ≈ ------------ ζ c ΔT

Dostatečná dodávka chladicí vody

W

NNQ < ------------ ζ c ΔT

Nedostatečná dodávka chladicí vody

bez technických opatření

NNQ: nejniţší známý objem průtoku

povrchové vody W: tepelný tok, který má být odveden

do vody

ζ: hustota vody c: měrná tepelná kapacita vody

ΔT: přípustné zvýšení teploty povrchové

vody

Vhodná jakost vody Třída jakosti vody

II mírně znečištěná

II/III kriticky znečištěná

Třída jakosti vody

III váţně kontaminovaná

Bez ohledu na třídu jakosti (Německé třídění jakosti vody)

I neznečištěná

II mírně znečištěná II/III kriticky znečištěná

III/IV velmi váţně kontaminovaná

IV nadměrně kontaminovaná

Dodrţování povolených ztrát

odpařováním

V < A a

Menší ztráty odpařováním

V ≈ A a

Únosné ztráty odpařováním

V > A a

Ztráty odpařováním nejsou přijatelné

bez technických opatření

V: ztráty odpařováním ve zvoleném místě

(objemový průtok)

A: přípustné odpařování pro místo a: část A, která můţe být pouţita,

omezená

jinými zdroji odpadního tepla v daném

místě

Dopad na dodávku pitné vody Vypouštění chladicí vody nemá ţádný

dopad na dodávku pitné vody

Vypouštění chladicí vody můţe mít za

určitých okolností dopad na dodávku

pitné vody, negativním účinkům můţe být zabráněno

Vypouštění chladicí vody má dopad na

dodávku pitné vody, negativní účinky

nemohou být vyloučeny bez dodatečných technických opatření

Toto kritérium musí být zváţeno pokud

směrem po proudu od daného místa je z

povrchové vody získávána pitná voda (současně, nebo se plánuje do budoucna)

Frekvence dlouhých parních vleček v

malé nadmořské výšce a odvádění odpadního tepla do bezprostředního okolí

daného místa (poloměr 2 km)

Velmi nízká frekvence (< 2 % v průměru

ročně), dlouhé (< 100 m) parní vlečky v malé nadmořské výšce (≤ 300 m) a

odvádění odpadního tepla < 10 000 MW)

Častější výskyt dlouhých parních vleček

v malé nadmořské výšce a odvádění odpadního tepla < 10 000 MW

Odvádění odpadního tepla

> 10 000 MW

Topografická situace v okolí daného

místa

Ţádné nebo jenom několik málo

vyvýšenin s nadmořskou výškou větší neţ má

chladicí věţ v rozsahu poloměru asi 20

km od daného místa

Několik vyvýšenin vyšších neţ je

chladicí věţ v rozsahu poloměru asi 2km aţ 20 km

od daného místa

Několik vyvýšenin vyšších neţ je

chladicí věţ v rozsahu poloměru menšího neţ 2 km od daného místa

Moţnost ekonomického vyuţití

odpadního tepla

Velký potenciál pro ekonomicky

realizovatelné pouţití dálkového vytápění

Malý potenciál pro ekonomicky

realizovatelné pouţití dálkového

vytápění

Ţádná moţnost ekonomického vyuţití

odpadního tepla, nebo pochybná

moţnost, protoţe nebyla pečlivě prozkoumána

Moţnost ekonomického vyuţití odpadního

tepla zvyšuje atraktivnost daného místa a

můţe překonat jiné nevýhody a zmenšit vypouštění tepla

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 27

Kapitola 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 28

Posouzení by mělo být zahájeno volbou některé z volitelných moţností pro opětné vyuţití tepla, poněvadţ toto

by mělo mít vliv na poţadavky na chladicí vodu. Toto kritérium nemůţe být splněno, kdyţ ţádné externí vyuţití

tepla není moţné a veškeré teplo, které nelze rekuperovat, musí být vypuštěno. Dodávka vody a přípustné

odpařování jsou omezeny a ve vztahu k parním vlečkám se mohou vyskytovat poruchy v blízkém okolí

předmětného místa. Jestliţe z důvodů daného procesu je nutné pouţít vodou chlazenou chladicí soustavu, musí

být aplikovány metody, kterými se šetří voda a, například, by měla být doporučena recirkulační chladicí soustava

(například otevřená mokrá chladicí věţ) místo průtočné chladicí soustavy. Toto bude znamenat aplikování

některých druhů úpravy vody, v závislosti na jakosti vody a na cyklech koncentrace. Dalším poţadavkem by

mohlo být potlačení vzniku parní vlečky, který vybízí k úvahám o hybridním uspořádání. Pokud je k dispozici

dostatečně veliký prostor a klimatické podmínky jsou příznivé, můţe být taky zváţeno pouţití vzduchového

chlazení. Integrovaný „přístup― se bude řídit podle porovnání vyuţití energie a nákladů.

Proces volby místa vyţaduje, aby pro „konečného kandidáta― pro dané místo byla provedena detailní posouzení

ohledně volby moţných chladicích soustav za účelem zjištění optimálního řešení z celkového pohledu.

1.4.3 Klimatické podmínky

Klima neboli podnebí, vyjádřeno ve smyslu teplot vlhkého a suchého teploměru, je nesmírně důleţitá podmínka

specifická pro dané místo. Ovlivňuje jak volbu typu chlazení a moţnou koncovou teplotu procesu, který má být

ochlazován. Rozpor mezi chlazením vzduchem a/nebo vodou nastává tehdy, kdyţ poţadavek na chlazení je

vysoký a splnění poţadavků se stává obtíţnější. Zejména v oblastech, kde vysoké teploty vzduchu a vysoké

teploty vody kolidují s nízkou dostupností vody během části kalendářního roku a určitá provozní flexibilita

chladicí soustavy můţe být velmi důleţitá a můţe být dosaţena kombinováním vodního a vzduchového chlazení.

Nicméně někdy můţe nastat případ, ţe určité ztráty účinnosti musí být akceptovatelné.

Pro dosaţení poţadované teploty procesu je samozřejmým poţadavkem pro všechny chladicí soustavy, ţe

chladicí látka (chladicí médium) musí mít niţší teplotu, neţ je teplota látky, která (média, které) má být

ochlazována(o); nicméně toto ale závisí na teplotách vlhkého a suchého teploměru. Jak pro chladicí soustavu

chlazenou vodou, tak pro chladicí soustavu chlazenou vzduchem mohou být sezónní výkyvy teploty chladicího

média mezním faktorem pro volbu chladicí soustavy a mohou vyţadovat pouţití určitého způsobu provozu.

Teplota vlhkého teploměru je vţdy niţší neţ teplota suchého teploměru (Tabulka 1.6). Teplota vlhkého

teploměru závisí na naměřené teplotě ovzduší, na vlhkosti a tlaku vzduchu. Pro předávání latentního tepla

(předávání tepla odpařováním) je teplota vlhkého teploměru relevantní teplotou. Je to teoreticky nejniţší teplota,

na kterou můţe být voda ochlazena odpařováním. Pro citelné předávání tepla (předávání tepla sdílením, resp.

vedením a prouděním) je relevantní teplota suchého teploměru v případech, kde chladivem je vzduch.

Pro volbu typu a konstrukčního provedení chladicí soustavy je konstrukční teplota důleţitá a obvykle se vztahuje

k letním hladinám teplot vlhkého a suchého teploměru. Čím vyšší je rozdíl mezi těmito teplotami a čím vyšší

jsou teploty suchého teploměru, tím obtíţnější bude dosáhnout dolních teplot chladicími soustavami chlazenými

vzduchem. Jak uţ je zmíněno výše, toto můţe vést k poklesům/ztrátám účinnosti. K překonání poklesů účinnosti

mohou být učiněna opatření, tyto však vyţadují určité investice. Z ekonomických důvodů je uţitečné stanovit

kolísání těchto teplot v průběhu (kalendářního) roku a během jaké části roku v procentním vyjádření byly

maximální teploty ve skutečnosti dosaţeny.

Jako příklad je v Tabulce 1.6 uvedeno, jak můţe pro rozdílné klimatické podmínky v Evropě volba suché nebo

mokré chladicí soustavy ovlivnit poklesy účinnosti procesu v důsledku Carnotova cyklu. V tomto příkladu je

uvaţováno s přiblíţením pro mokré chlazení ve výši 4 K a tato hodnota musí být připočtena k teplotě vlhkého

teploměru pro získání minimální koncové teploty chladiva. Přiblíţení pro suché chlazení je nastaveno na 12 K,

které mají být připočteny k teplotě suchého teploměru. Čím vyšší je rozdíl mezi vlhkými a suchými koncovými

teplotami, tím vyšší je pokles/ztráta účinnosti (v tomto příkladu), kde se vyskytují ztráty/poklesy účinnosti

průměrně 0,35 % na K. Zároveň pro příklad 5% ztráty účinnosti by účinnost elektrárny konvenčního provedení

byla 38,6 % místo 40 % (viz Přílohu XII.6).

__________________________________________________________________________________________

28 Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 29

Kapitola 1

Tabulka 1.6 Klimatické podmínky v Evropě

(odvozeno z [tm139, Eurovent, 1998])

Země a místo Teplota suchého

teploměru (1%)2

(ºC)

Teplota vlhkého

teploměru (1%)2

(ºC)

Rozdíl K Koncová teplota

Suchá soustava3

(ºC)

Koncová teplota

Mokrá soustava4

(ºC)

ΔT mokrý-

suchý (K)

Pokles

účinnosti5

(%)

Řecko Atény 36 22 14 48 26 22 7,7

Španělsko Madrid 34 22 12 46 26 20 7,0

Francie Paříţ 32 21 11 44 25 19 6,7

Itálie Řím 34 23 11 46 27 19 6,7

Rakousko Vídeň 31 22 9 43 26 17 6,0

Německo Berlín 29 20 9 41 24 17 6,0

Nizozemsko Amsterodam 26 18 8 38 22 16 5,6

Francie Nice 31 23 8 43 27 16 5,6

UK Londýn 28 20 8 40 24 16 5,6

Německo Hamburk 27 20 7 39 24 15 5,3

Norsko Oslo 26 19 7 38 23 15 5,3

Belgie Brusel 28 21 7 40 25 15 5,3

Španělsko Barcelona 31 24 7 43 28 15 5,3

Finsko Helsinky 25 19 6 37 23 14 4,9

Dánsko Kodaň 26 20 6 38 24 14 4,9

Portugalsko Lisabon 32 27 5 44 31 13 4,6

UK Glasgow 23 18 5 35 22 13 4,6

Irsko Dublin 23 18 5 35 22 13 4,6

Poznámky:

1)

2)

3)

4)

5)

údaje uvedené v tabulce 1.4 jsou ilustrativní pro varianty podnebí v Evropě. V jiných referenčních dokumentech mohou být uvedeny poněkud odlišné údaje. Přesné údaje nebo místo mohou být

analyzovány meteorologickým institutem.

statisticky jen 1 % maximálních teplot se nachází nad tímto údajem

přiblíţení 12 K

přiblíţení pro mokrou soustavu: 4 K

průměrný pokles účinnosti 0,35 % na ΔT K

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 29

1.4.4 Matematické modelování, simulace na modelech a zkoušky na pilotních cyklech

Pro posouzení dopadu nových a jiţ existujících velkých chladicích soustav a pro optimalizaci jejich provedení

resp. výkonnosti mohou být pouţity matematické modely, zejména v případě citlivých ekosystémů. Mohou být

provedeny simulace a zkoušky na pilotních cyklech, pomocí kterých se předpovídají tepelné změny povrchové

vody v blízkosti a ve vzdálených místech, které jsou způsobeny emisemi tepla; stejně tak se provádí optimalizace

úpravy proti znečištění.

Účelem modelování je studovat fyzikálně-chemické dopady a adaptovat výsledky tohoto modelování na daná

zařízení za účelem redukování těchto dopadů v co moţná největším rozsahu. Zejména je důleţité prostudovat:

odběry a vypouštění vody;

vizuální aspekty předmětného místa;

vytváření parních vleček;

tepelné a chemické dopady na přijímací prostředí (recipienty).

Cílem zkoušek na pilotních modelech je definovat optimální úpravu chladicí vody jak s ohledem na tvorbu

kotelního kamene, tak i s ohledem na jakékoliv biologické výviny (růsty). Aby toto bylo realizováno, jsou na

předmětném místě instalována pilotní zařízení reprezentující skutečné komerční provozní podmínky na dobu

kolem jednoho roku. Toto umoţňuje vzít v úvahu odchylky jakosti vodní cesty v průběhu jednotlivých období

kalendářního roku a zkusit realizovat některé volitelné moţnosti v reprezentativním měřítku (například volba

výplní chladicí věţe, volba směsí/slitin).

1.5 Volba chladicí techniky pro splnění environmentálních poţadavkŧ

Environmentální poţadavky mohou ovlivnit pouţití chladicích soustav a jsou dalším krokem při vyváţené volbě

nové chladicí soustavy, nebo při optimalizaci jiţ existující chladicí soustavy. Obecně vyjádřeno, lze rozlišit pět

hlavních aspektů, které mají důsledky na volbu chladicích soustav:

minimalizace pouţití energie;

minimalizace emisí tepla;

minimalizace emisí rozsáhlých parních vleček;

minimalizace emisí do vody;

minimalizace hlukových emisí;

minimalizace imisí do půdy a pozemních míst (habitatů) s výskytem organismů.

(je ovšem uvedeno šest aspektů, pozn. překl.)

Tyto aspekty jsou průřezově spojeny a kaţdá volba má potenciálně své důsledky na jeden z dalších aspektů.

Cílem je preventivní zabránění emisím do ţivotního prostředí z běţných provozních postupů. V průběhu tohoto

postupného kroku posuzování (chladicích soustav) by se měly vyjasnit rozdíly mezi vodním chlazením,

vzduchovým chlazením a chlazením vzduch/voda, jakoţ i provozní důsledky volby konkrétního konstrukčního

provedení, nebo konkrétního materiálu.

1.5.1 Všeobecné porovnání mezi chladicími soustavami chlazenými vzduchem a vodou

Minimalizace environmentálních aspektů je často překládána jako porovnání mezi chladicími soustavami

chlazenými vodou a chlazenými vzduchem. Jiţ dříve v tomto dokumentu byl prosazován názor, ţe posouzení

vodního chlazení versus vzduchové chlazení by nemělo být prováděno v obecném smyslu, protoţe se tím

opomíjí lokální omezení, která mohou limitovat kteroukoliv z těchto dvou chladicích soustav. Nicméně by

mohlo být vhodné posoudit nebo znovu posoudit poţadavky na vodu pouţívanou v chladicí soustavě z hlediska

programů na uchování vody a z hlediska zvyšujícího se poţadavku na vodu dobré jakosti pro jiné účely

(občanské/civilní a průmyslové), neţ je chlazení.

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 31

Rozhodující ekonomický mezní bod při volbě mezi soustavou suchého vzduchového chlazení a soustavou

vodního chlazení není pevným bodem a podle literatury se bude nacházet někde mezi 50 ºC a 65 ºC (jako

koncová teplota) v závislosti na lokálních klimatických podmínkách.

Bylo sestaveno několik obecně platných poznámek při srovnávání charakteristik suchého vzduchového chlazení

a mokrých chladicích soustav, jejichţ poţadovaný chladicí výkon je stejný: [tm001, Bloemkolk,1997].

Pokud se jedná o prostorové poţadavky:

Vzduchové chlazení vyţaduje prostor kvůli nízké měrné tepelné kapacitě vzduchu. Prostor můţe být

udrţován jako minimální prostřednictvím instalování vzduchových chladičů nad zařízením, které je pouţito

v procesu, nebo nad potrubním mostem;

Vzduchem chlazené soustavy mají svá omezení vztahující se k jejich umístění, poněvadţ nemohou být

umístěny příliš blízko u budov kvůli výsledné cirkulaci vzduchu, blokování dodávky vzduchu a nebezpečí

recirkulace;

Náklady na údrţbu

Náklady na údrţbu pro vzduchové chlazení jsou všeobecně povaţovány za nízké, protoţe se nevyţaduje

odstraňování kotelního kamene a mechanické čištění povrchových ploch, které jsou v kontaktu s vodou

a nevyţadují přídavnou povrchovou plochu ke kompenzaci ztráty povrchové plochy způsobené znečištěním

na vodní straně;

Řízení procesu

Omezování teploty procesu je v případě vzduchového chlazení, nebo v případě recirkulačního proudění

snadnější, neţ v případě průtočného chlazení, kde uvedení přívodu a odvodu vody do rovnováhy omezuje

ovladatelnost vodního proudu a zvyšování teploty. V případě chlazení s umělým tahem nebo v případě

odpařovacích soustav neexistuje ţádný limit na dostupné mnoţství vzduchu a proud vzduchu můţe být

nastaven podle poţadavku procesu za pouţití cyklování ventilátoru, pouţitím instalace několika ventilátorů,

nebo modulačním řízením kapacity;

Omezování úniků chladicí vody netěsnostmi je snadněji zjistitelné, přestoţe detekce úniku vlivem netěsností

v kondenzátorech se uvádí jako obtíţnější. Úniky vlivem netěsností obvykle ovlivňují účinnost procesu.

1.5.2 Konstrukční faktory a volba materiálŧ

Při postupu podle „přístupu― BAT je (konstrukční) návrh chladicí soustavy a volba materiálů, které mají být

pouţity, důleţitým preventivním krokem. Jednak mohou ovlivnit provoz jako poţadované mnoţství přímé

spotřeby energie, dále výskytem řízených emisí (úprava vody) a neřízených emisí (úniky v důsledku netěsností)

do ţivotního prostředí, dále emisemi hluku, a směrem tepelných emisí (voda nebo vzduch). Rovněţ zvolené

konstrukční provedení a zvolené materiály budou vyţadovat určitou úroveň investování Opět zde je dosaţení

rovnováhy hledáno mezi mírou prevence emisí konstrukčním provedením, pouţitými materiály a zahrnutými

investičními náklady. Je to opět záleţitost komplexní a specifická pro předmětné místo, ve které se berou

v úvahu následující faktory:

typ provozu (např. průtočný nebo recirkulační);

konstrukční provedení chladiče a uspořádání chladicí soustavy (přímá/nepřímá);

hladina tlaku (kondenzátor);

sloţení a korozívnost chladicí vody;

sloţení a korozívnost látky (média), která (které) má být ochlazována (ochlazováno);

poţadovaná dlouhá ţivotnost a náklady;

Je k dispozici celá řada materiálů a za účelem zvyšování odolnosti (chladicích zařízení) jsou nejobvykleji

pouţívány uhlíková ocel, ocel s povrchovou úpravou (pozinkovaná), hliník/mosaz, měď/nikl, vhodné typy

nerezové oceli a titan. V rozsahu těchto skupin se pouţívá další podrobnější členění podle jakosti. Rozsáhlým

způsobem se zjišťuje zejména odolnost proti korozi, mechanické erozi a biologickému znečištění podle jakosti

vody kombinované s moţnými prostředky pro kondicionování vody.

V Příloze VI jsou uvedeny některé úvahy ohledně volby materiálu pro průtočné a otevřené recirkulační (chladicí)

soustavy. Pro kaţdou průmyslovou chladicí soustavu můţe být provedeno podobné posouzení. V případě

vodních (chladicích) soustav a chladicích soustav /voda/vzduch můţe být zvolen materiál v závislosti jak na

chladivu a na látce, která je pouţita (médiu, které je pouţito) v procesu, zatímco v případě primárního

uzavřeného okruhu suchého chlazení je látka pouţitá (médium pouţité) v procesu důleţitější.

Je samozřejmé, ţe pro různé části zařízení mohou být pouţity různé materiály. Dává se přednost jakosti

materiálu, která je méně citlivá na korozívnost vody, nebo na podmínky procesu. Pokud jsou zvoleny citlivější

materiály (slitiny), důsledkem můţe být to, ţe bude třeba provést komplexní úpravu chladicí vody a zabezpečit

kontrolní program, coţ povede k emisím a nákladům.

V Tabulce 7 je znázorněn příklad vlivu, který je způsoben odchylkami v konstrukčním provedení. Jsou navrţeny

tři (chladicí) věţe pro stejnou chladicí výkonnost a pro tytéţ poţadované environmentální parametry. Volba

chladicí soustavy znamená rozdílné velikosti, ale především rozdíl v energetických nákladech, který je kolem

7 kW vyšší pro chladicí věţ s uzavřeným okruhem, aby byl schopen tutéţ výkonnost se stejnou hladinou

akustického výkonu. V tomto případě mohou provozní náklady vést k volbě jedné z jiných volitelných moţností.

Pro jiné konstrukční/návrhové faktory můţe být provedena podobná porovnání, která mohou vést k odlišným

účinkům, které favorizují jiná volitelná řešení.

Tabulka 1.7: Porovnání různých chladicích soustav při poţadované maximální hladině akustického

výkonu [tm139, Eurovent, 1998]

Mokrá chladicí věţ

s umělým tahem

Chladicí věţ

s uzavřeným okruhem

Hybridní chladicí věţ

s uzavřeným okruhem

Podnebí/klima

teplota suchého teploměru 26 ºC

teplota vlhkého teploměru 18 ºC

Dané výkonnosti

Výkon/kapacita 1 200 kW

vstupní teplota 38 ºC

výstupní teplota 32 ºC

Průtok 47,8 l/s

hladina akustického výkonu 90 dB(A) 90 dB(A) 90 dB(A)

Specifické údaje

Délka 3,7 m 3,7 m 5,2 m

Šířka 2,8 m 2,4 m2,0 m

Výška 3,2 m 4,2 m 3,0 m

Výkon ventilátoru 5 kW 11 kW 5,0 kW

Výkon skrápěcího čerpadla 1 kW 2,2 kW 1,0 kW

1.5.3 Volitelné moţnosti pro technologickou změnu existujících chladicích soustav

V případě nových chladicích soustav bude existovat větší flexibilita pro volbu mezi úplnými soustavami

a posouzením alternativních volitelných moţností, zatímco pro jiţ existující zařízení je změna technologie často

drastickým řešením. Někdy je ve specifických případech moţné změnit technologii, ale počet volitelných

moţností pro redukování emisí prostřednictvím technických řešení je pro existující zařízení omezen. Protoţe

„přístup― BAT zvaţuje ţe prevence emisí je převládající záleţitostí, přičemţ se berou v úvahu taky ekonomické

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 33

aspekty, změna technologie ve volitelnou moţností, která by měla být uváţena před optimalizací provozování

chladicí soustavy, která má být dále posuzována. V dále uvedených odstavcích jsou uvedena pozorování

a zkušenosti dodavatelů k poskytnutí příkladů moţných optimalizačních kroků, uskutečněných v rámci

„přístupu― BAT (viz taky Přílohu XI).

1.5.3.1 Retrofit – důvody a okolnosti

Provedení retrofitu jiţ existujícího zařízení můţe být zvaţováno z následujících důvodů:

1. náhrada existující technologie odlišnou technologií s niţšími poţadavky na provoz;

2. náhrada zastaralého technologického zařízení moderním zařízením s vyšší účinností, a

3. modifikace existujícího zařízení za účelem zlepšení parametrů, nebo splnění dalších poţadavků.

Na rozdíl od volby nového zařízení (instalace), kde mohou být parametry předmětného místa více či méně

definovány, ve scénáři retrofitu je obvykle následující počet parametrů pevně stanoven:

prostor – zařízení, na kterém je realizován retrofit, musí zapadnout do existujícího prostoru;

dostupnost provozních zdrojů – nové zařízení (nová instalace) by neměla přesáhnout provozní zdroje, které

byly potřeba pro staré zařízení, nová infrastruktura by mohla mít za následek zvýšení nákladů; a

legislativní omezení – environmentální dopady, jako jsou zvuková (hluková) kritéria obvykle musí být na

stejné úrovni, nebo niţší, neţ platilo pro stará zařízení (staré instalace).

Prostor je často důleţitým důvodem pro samotné provedení retrofitu. Pokud bude vystavěn nový provoz, nebo

budou postaveny nové budovy na existujícím prostorově omezeném místě, mohlo by být řešením zvolit

chladicího zařízení nového typu, které můţe být umístěno na střeše budovy, nebo které vyţaduje menší prostor,

neţ vyţadoval starý typ.

Přednostním řešením by mohlo být nové zařízení s niţšími provozními potřebami, takţe retrofit je také přidruţen

k niţším provozním nákladům. Niţší provozní náklady budou jedním z hlavních důvodů pro uskutečnění

retrofitu. Nicméně se dává přednost tomu, aby byl posouzen scénář retrofitu, který redukuje emise stejně tak jako

spotřebu provozních zdrojů. Toto bude všeobecně vyţadovat vyšší investiční náklady. Při posuzování úspor

provozních nákladů a jakéhokoliv redukování emisí, vyšší investiční náklady se mohou během krátkého

časového období zaplatit.

Všechny scénáře retrofitu musí posoudit jak technologii chlazení, tak i proces, který má být ochlazován. Na obě

dvě tyto poloţky musí být pohlíţeno jako na jednu soustavu (jeden systém). Změny v soustavě chlazení mohou

mít vlivy na předmětný proces a obráceně. Prvním cílem jakéhokoliv retrofitu musí být zachovat, nebo pokud to

je moţno zlepšit účinnost procesu, který má být ochlazován. Na druhé straně změny v procesu, který má být

ochlazován, budou mít taky za následek odlišné poţadavky na chladicí soustavu. Toto by mohl být další

významný důvod pro uskutečnění retrofitu.

Změny v procesu, který má být ochlazován, mohou mít za následek změnu poţadavků na chladicí soustavu.

V důsledku nové technologie se procesem vytváří méně odpadního tepla a je poţadována menší chladicí

kapacita (poţadován niţší chladicí výkon) (příklad: počítačové terminály, proces se třením).

Teplotní hladina odpadního tepla byla změněna, a to jak směrem k vyšším teplotám tak i k niţším teplotám

(příklad: procesy spalování).

Teplo vytvářené procesem je z velké části tepla rekuperováno, takţe do ţivotního prostředí musí být

odstraněna menší mnoţství odpadního tepla.

Citlivost procesu na teplotu je zvýšena, a je potřeba pouţít účinnější chladicí soustavu.

V Tabulce 1.8 je uveden souhrn volitelných moţností pro technologické zdokonalení, která, podle informací

dodavatelů, mohou být povaţována za technicky snadná (E), moţná (P), obtíţná (D), nemoţná (NP), nebo se na

daný případ nevztahují (NA). Všeobecně vyjádřeno kaţdá (chladicí) soustava má variabilní počet volitelných

moţnosti pro retrofit. Moţnosti NP-E udávají, ţe aplikování volitelné moţnosti do značné míry závisí na

specifické situaci, ve které je chladicí soustava provozována. (Viz taky Kapitolu 3 a přílohy).

Tabulka 1.8: Volitelné moţnosti technologického zdokonalení pro existující soustavy

(osobní připomínky) Volitelné moţnosti Prŧmyslové chladicí soustavy

1

OTCS OWCT OWDCT CCWCT CCDCT CCWDCT

Všeobecně E E E E E E

Zlepšení výkonu/kapacity E E D D D D

Redukování kWe D E D E D D

Redukování pouţití vody NA NP-E D NP-E NA D

Redukování parní vlečky NA NP-E NA E NA NA

Redukování hluku NA E D E D E

Redukování unášení NA E E E NA E

Poznámky: 1 Kód chladicí soustavy (viz taky Kapitolu 2)

OTCS

OWCT

OWDCT

CCWCT

CCDCT

CCWDCT

— průtočná chladicí soustava

— otevřená mokrá chladicí věţ

— otevřená mokrá/suchá chladicí věţ

— mokrá chladicí věţ s uzavřeným okruhem

— suchá chladicí věţ s uzavřeným okruhem

— mokrá suchá chladicí věţ s uzavřeným okruhem

Existuje mnoho moţných způsobů retrofitu chladicího procesu a některé typické scénáře společně s jejich

relevantními úvahami jsou uvedeny v následujících odstavcích.

1.5.3.2 Změna technologie předávání tepla

Niţší provozní náklady přidruţené k nové technologii nebo k legislativním omezením jsou obvykle hlavními

důvody pro náhradu jedné technologie předávání tepla jinou technologií.

Typickým příkladem je náhrada průtočné chladicí soustavy recirkulační chladicí soustavou, vykazující úspory

provozních nákladů (voda a odpadní voda(„sewage“)) a následující omezení emisí tepla do povrchové vody.

Ekonomické parametry recirkulační chladicí soustavy závisí na měrných nákladech na vodu, odpadní vodu

(„sewage“) a elektrickou energii. Za předpokladu, ţe průměrná cena vody a odpadní vody („sewage“) je

1 [EUR/m3] a cena za elektrickou energie je 0,1 [EUR/kWh], jsou v tomto příkladě provozní náklady 38 800

EUR pro průtočnou soustavu a 48 000 EUR (2 100 EUR za vodu a 27 000 EUR za energii) pro recirkulační

chladicí soustavu. (zřejmě je zde nějaká chyba v uvedených číslech, pozn. překl.). Roční úspora je 34 000 EUR,

která je vyšší, neţ investiční náklady ve výši 21 000 EUR. Pokud dosaţení rovnováhy dává na prvním místě

přednost ţivotnímu prostředí a investiční náklady budou mnohem vyšší, neţ roční náklady, stane se doba pro

znovuzískání investic důleţitým faktorem.

Do tohoto příkladu je zároveň zahrnuto jak ţivotní prostředí ve vztahu k poţadavkům na vodu, tak i profit firmy,

který vyplývá ze změny technologie. Nicméně environmentální náklady jsou způsobeny dodatečnými

energetickými poţadavky, a to na energii pro další ventilátory a čerpadla. Pouţití vody je v tomto příkladu

značně ovlivněno ztrátami odpařováním, které byly vypočítány za předpokladu, ţe jejich mnoţství je 1,8 %

cirkulujícího mnoţství (vody) na 10 K (viz Přílohu V.3).

Tento příklad pouze ukazuje, jak přistupovat k změnám technologie. Vzhledem k rozdílným cenovým hladinám

budou výsledky zcela odlišné a mohou upřednostňovat průtočnou chladicí soustavu. Například v Itálii, kde je

cena elektřiny kolem 0,05 [EUR/kWh] a cena vody pro otevřený okruh činí 0,01 [EUR/m3] ve srovnání s cenou

0,1 [EUR/m3] aţ 0,2 [EUR/m

3] pro uzavřený okruh, mohla by být průtočná chladicí soustava z ekonomického

pohledu příznivější.

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 35

Tabulka 1.9: Příklad přestavby prŧtočné soustavy na recirkulační soustavu

[tm139, Eurovent, 1998]

Příklad:

vzduchový kompresor 500 kW

Prŧtočná chladicí

soustava

Recirkulační chladicí

soustava

vstupní teplota 15 ºC 27 ºC

výstupní teplota 35 ºC 35 ºC

průtok 6 l/s 15 l/s

počet hodin provozu za rok 1 800 h 1 800 h

ztráta odpařováním — 1 400 m3/rok

odkalování — 700 m3/rok

potřeba vody za rok 38 800 m3/rok 2 100 m

3/rok

další energie pro ventilátor a čerpadlo — 15 kW

investiční náklady — 21 000 EUR

Jestliţe se zvaţuje změna chladicího uspořádání, musí být vzaty do úvahy vlivy na celkovou účinnost. Pokud to

je moţné, účinnost by měla být zvýšena. V případě procesů citlivých na teplotu je potřeba zkontrolovat, zda

technologie chlazení můţe poskytnout niţší koncové teploty při stejné úrovni bezpečnosti.

Příklad náhrady vodou chlazeného kondenzátoru s otevřenou chladicí věţí odpařovacím kondenzátorem ukazuje

vliv na koncovou teplotu a na účinnost (chladicí) soustavy. taková technologická náhrada můţe potenciálně

sníţit kondenzační teplotu o 4 K aţ 6 K v závislosti na skutečných podmínkách. Velikost přínosu účinnosti

takového retrofitu můţe být odhadován v řádu 12 % aţ 15 % poţadavku na výkon chladivového kompresoru

[tm139, Eurovent, 1998].

V případech, ve kterých pouţití ((s)potřeba) vody a/nebo náklady na vodu/odpadní vodu („sewage“) musí být

redukovány, by pro teplotně citlivá pouţití ve středním teplotním rozsahu mohlo být zavedení hybridních

(chladicích) soustav příznivé. Taková změna obecně nezvyšuje poţadavky na elektřinu, ale můţe značně sníţit

roční spotřebu vody. V závislosti na skutečných podmínkách a poţadované velikosti můţe koncepce hybridního

chlazení vyţadovat další prostor.

1.5.3.3 Náhrada zastaralé technologie předávání tepla moderní technologií

Změna technologie často není z různých důvodů vhodná. Nicméně také modifikace/úprava existující technologie

by mohla vést k lepší účinnosti, lepší výkonnosti, menším emisím a niţším provozním nákladům. Vývoj soustav

proudění vzduchu a ploch pro předávání tepla, stejně tak, jako pouţívání trvanlivějších konstrukčních materiálů,

jsou hlavními důvody pro scénáře náhrady/výměny.

Protoţe obvykle nedojde k ţádné změně teplot procesu (tatáţ technologie), je hlavní střed pozornosti v tomto

scénáři zaměřen na redukování potřeby provozních zdrojů a sníţení environmentálních dopadů, stejně tak, jako

dosáhnout prodlouţení ţivotnosti předmětných zařízení. Prodlouţení ţivotnosti zařízení o více neţ 10 let můţe

být dosaţeno pouţitím nových trvanlivých materiálů. Je velmi pravděpodobné, ţe jakékoliv zařízení instalované

před 15 lety nebo 20 lety, můţe nyní být nahrazeno moderním zařízením s vyšší provozní účinností a lepšími

environmentálními a ekonomickými parametry.

Typickým příkladem pro zdokonalení průtočných chladicích soustav je pouţití účinnějších deskových/rámových

výměníků tepla. V případě odpařovacích chladicích soustav například se hlavní vývojové aktivity uskutečnily

v oblasti zlepšení parametrů výplňových svazků a soustav proudění vzduchu, coţ má za následek kompaktnější

konstrukční provedení s vyššími energetickými účinnostmi. V případě vzduchem chlazených soustav novou

technologií tvarování ţeber různými způsoby bylo dosaţeno podobných výsledků. Příkladem toho, jaký by mohl

vliv na pouţití energie v případě aplikování lepší účinnosti, je uveden v Tabulce 1.10. V tomto případě musí být

investiční náklady uvedeny do rovnováhy s ročními provozními náklady pro pouţití/vyuţívání energie a na

údrţbu výplně.

Tabulka 1.10: Příklad přestavby zastaralé mokré chladicí věţe s umělým tahem na moderní konstrukční

provedení [tm139, Eurovent, 1998]

Příklad:

Mokrá chladicí věţ

s umělým tahem

Zastaralá konstrukce:

koncepce s umělým sacím tahem

s málo účinnou výplní

a soustavou ventilátorŧ

Moderní konstrukce:

koncepce s umělým sacím tahem

s vysoce účinnou výplní

a soustavou ventilátorŧ Výkon (kapacita) 1 200 kW Vstupní teplota 38 ºC Výstupní teplota 28 ºC Teplota vlhkého teploměru 21 ºC Průtok vody 28,7 l/s Poţadovaný výkon ventilátoru 7,5 kW 4 kW Spotřeba energie pro ventilátory 9 MW/rok 4,8 MW/rok Investiční náklady — 14 000 EUR

1.5.3.4 Zdokonalení existující technologie předávání tepla

Často není nutné nahrazovat celou soustavu chlazení. Parametry (resp. výkonnost) existujících chladicích

soustav mohou být zlepšeny také zdokonalením („by upgrading“) (chladicí soustavy). Hlavní komponenty nebo

příslušenství (chladicí soustavy) jsou vyměněny nebo opraveny, přičemţ existující (chladicí) zařízení zůstává na

daném místě. Zdokonalení můţe zvýšit účinnost (chladicí) soustavy a redukovat environmentální dopady.

Příklady zdokonalení (chladicí soustavy) jsou nové a účinnější výplňové svazky chladicích věţí a aplikování

zvukových izolací.

Příklady, které jsou uvedeny v Tabulkách 1.11 a 1.12 by mohly být povaţovány za zjednodušená znázornění

takových zdokonalení (upgrading). Pro integrované posouzení environmentálních přínosů by rovněţ měly být

posouzeny ostatní faktory. Například při náhradě výplně chladicí věţe za zdokonalenou výplň musí být taky

zahrnuty environmentální náklady, které musí být vynaloţeny na likvidaci staré výplně.

Tabulka 1.11: Příklad náhrady zastaralé výplně mokré chladicí věţe s umělým tahem moderní výplní s

vysokou účinností [tm139, Eurovent, 1998]

Příklad: mokrá chladicí věţ

s umělým tahem

Zastaralá výplň Vysoce účinná výplň

Výkon (kapacita) 3 600 kW

Vstupní teplota 38 ºC

Výstupní teplota 28 ºC

Teplota vlhkého teploměru 21 ºC

Průtok vody 86,1 l/s

Dosavadní podlahová plocha článků 26 m2

Poţadavek na výkon ventilátoru 22,5 kW 13,5 kW

Spotřeba energie ventilátory 81 MWh/rok 48,6 MWh/rok

Investiční náklady — 29 000 EUR

To, ţe ne všechny změny mají pouze pozitivní účinky, je moţné pozorovat z údajů uvedených v Tabulce 1.12,

kde je uveden příklad dosaţení značného sníţení hladiny hluku. Nicméně sníţení hluku obvykle vede k poklesu

Kapitola 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 37

tlaku, který musí být kompenzován vyšším výkonem ventilátorů. Toto zase naopak zvyšuje přímou spotřebu

energie chladicí soustavy. Bude to záleţitostí lokální preference, zda převáţí niţší spotřeba energie nebo niţší

hladina hluku.

Zdokonalení neboli modernizace provozní strategie je jiným příkladem zlepšení účinnosti. Cyklické zapínání

a vypínání ventilátorů můţe být změněno na modulované řízení s pouţitím měničů kmitočtu. Důsledkem tohoto

zdokonalení („upgrading“) mohou být významné úspory elektrické energie, které, v závislosti na podmínkách,

mohou být 70 % a více.

Investiční náklady na zdokonalení („upgrading“) se mohou značně lišit a závisí na typu zdokonalení a na stáří

jiţ existujícího zařízení. Investice jsou doprovázeny niţšími provozními náklady, které jsou důsledkem vyšší

účinnosti. Investiční náklady na zdokonalení („upgrading“) budou obvykle niţší, neţ jsou investiční náklady na

technologické změny, nebo na náhrady předmětného zařízení.

Tabulka 1.12: Příklad zdokonalení akustického provedení doplněním hlukové izolace

[tm139, Eurovent, 1998]

Příklad: mokrá chladicí věţ

s umělým tahem

Existující mokrá chladicí věţ Zdokonalení pouţitím hlukové

izolace

Výkon (kapacita) 1 200 kW

Vstupní teplota 38 ºC

Výstupní teplota 28 ºC

Teplota vlhkého teploměru 21 ºC

Průtok vody 28,7 l/s

Poţadavek na výkon ventilátoru 15 kW 18 kW

Hladina akustického výkonu 90 dB(A) 81 dB(A)

Investiční náklady — 12 000 EUR

1.6 Ekonomické okolnosti

Náklady jsou vţdy mezi nejdůleţitějšími/nejvýznamnější faktory pro volbu chladicí soustavy a mohou být

posouzeny pouze na úrovni individuálního projektu. Je moţné rozlišovat tři důleţité/významné typy nákladů:

investiční náklady;

náklady na údrţbu;

provozní náklady vztahující se k poţadavkům na energii (a vodu);

environmentální náklady, jako jsou daně a náklady na likvidaci odpadu.

(jsou ovšem uvedeny čtyři typy nákladů, pozn. překl.)

Absolutní náklady a vztah mezi různými náklady se mění a závisí na předmětné chladicí soustavě. Chladicí

soustava, která má nejniţší investiční náklady, nemusí nutně také být (chladicí) soustavou, která vyţaduje

minimální provozní zdroje. Technická řešení, která jsou pouţita za účelem minimalizace spotřeby zdrojů, často

vedou k vyšším investičním nákladům.

Proto je důleţité, aby ekonomické úvahy nebyly soustředěny pouze na jednoduché porovnávání investičních

nákladů, ale aby byly zaměřeny taky na provozní náklady chladicí soustavy. V případě elektráren jsou provozní

náklady přidruţeny k celkové energetické účinnosti. Musí být posouzeny finanční efekty změn účinnosti, které

jsou způsobeny volbou různých chladicích soustav. Všeobecně v případě elektráren je porovnávání různých

řešení prováděno pomocí jiţ dříve/výše zmíněné technicko-ekonomické metody, při které se pouţívá

„aktualizovaný― nebo „valorizovaný― poměr, který se liší mezi jednotlivým zeměmi [tm056, Caudron, 1991].

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 39

2 TECHNOLOGOCKÉ ASPEKTY POUŢITÝCH CHLADICÍCH SOUSTAV

2.1 Úvod

V této kapitole je uveden stručný popis principů uspořádání některých chladicích soustav, které jsou pouţívány

v evropském průmyslu. V rozsahu těchto konfigurací je moţné nalézt rozmanité aplikace, které jsou všechny

zaměřeny na splnění poţadavků daného procesu, poţadavků předmětného místa a na splnění environmentálních

a ekonomických poţadavků. Velikost a typ výměníku tepla, typ ventilátorů a provozní praktiky se taky mění.

Rozdílné typy chladicích soustav mohou být klasifikovány pouţitím různých kritérií. Standardní literatura

pouţívá následující kritéria:

(chladicí soustavy) suché chlazené vzduchem a odpařovací s mokrým chlazením – podle převládajícího

termodynamického principu – popřípadě předávání citelného tepla (předávání tepla sdílením) a

kombinace předávání latentního tepla (využitím výparného tepla vody) a předávání citelného tepla

(předávání tepla sdílením) V případě odpařovacího chlazení jsou spojeny dva principy, ale hlavní část

tepla je předávána latentně, a při suchém chlazení se uskutečňuje pouze předávání citelného tepla

(sdílením).

otevřené nebo uzavřené (chladicí) soustavy – v otevřené (chladicí) soustavě je látka pouţitá v procesu,

nebo chladivo, v kontaktu s ţivotním prostředím; v uzavřené (chladicí) soustavě látka pouţitá v

procesu, nebo chladivo, cirkuluje uvnitř trubek, trubkových hadů, nebo v potrubích a nemá kontakt s

ţivotním prostředím.

přímé nebo nepřímé (chladicí) soustavy – v přímé (chladicí) soustavě je jeden výměník tepla, ve kterém

mezi chladivem a médiem, které má být ochlazováno (látkou, která má být ochlazována) dochází k

výměně tepla; v nepřímé (chladicí) soustavě jsou nejméně dva výměníky tepla a uzavřený sekundární

chladicí okruh, mezi procesem nebo výrobkem, který má být ochlazován a primárním chladivem. V

důsledku dalšího výměníku tepla mají nepřímé (chladicí) soustavy vyšší přiblíţení (kolem 5 K). Přímé a

nepřímé (chladicí) soustavy jsou známy taky jako primární a sekundární (chladicí) soustavy. V zásadě

kaţdá přímá chladicí soustava můţe být přeměněna na nepřímou (chladicí) soustavu a tato volitelná

moţnost je zvaţována

v situacích, kdy únik média pouţitého v procesu v důsledku netěsností by mohl ohrozit ţivotní

prostředí.

Chladicí soustavy s přímým kontaktem (nezaměňovat za přímé/nepřímé (chladicí soustavy)) nejsou v tomto

BREF popisovány, protoţe jejich charakteristiky silně závisí na průmyslovém procesu, v němţ jsou aplikovány

(například horká ocel). Jiným typem chlazení je průtočná (chladicí) soustava s barometrickými kondenzátory, ve

kterých je proud plynu přímo ochlazován dávkováním vody nad tímto proudem plynu. Soustavy chlazení tohoto

typu lze nalézt v potravinářském průmyslu. Takové (chladicí) soustavy nejsou zahrnuty do tohoto dokumentu,

protoţe to jsou soustavy, které buďto pouţívají podtlakové techniky, nebo specifická chladiva, jako je například

HCFC (halogenované uhlovodíky obsahující vodík, chlor, fluor a uhlík).

V praxi je moţné v Evropě i mimo Evropu objevit rozmanité názvy, které se pouţívají jak pro chladicí zařízení,

tak i pro chladicí uspořádání. Názvosloví je mnohdy spojeno s účelem aplikování a typologie provozoven pro

výrobu energie se řídí podle procesu kondenzace (viz Přílohu XII). Všeobecně vyjádřeno, následující seznam

(chladicích) soustav běţně pouţívaných evropským průmyslem můţe být odvozen z výše uvedených zásad.

průtočné chladicí soustavy (s chladicí věţí nebo bez chladicí věţe)

otevřené recirkulační chladicí soustavy (mokré chladicí věţe)

chladicí soustavy s otevřeným okruhem

– chladicí soustavy chlazené vzduchem

– mokré chladicí soustavy s uzavřeným okruhem

kombinované mokré/suché (hybridní) chladicí soustavy

– otevřené hybridní chladicí věţe

– hybridní věţe s zavřeným okruhem

V případě uzavřených recirkulačních chladicích soustav můţe být provedeno další rozlišení mezi malými

předem smontovanými hotovými („off-the-peg“) zařízeními a velkými, na zakázku zhotovenými (”tailor-

made”) uzavřenými chladicími soustavami, které jsou vyrobeny nebo smontovány na místě jejich provozování.

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 40

Všeobecně vyjádřeno, průtočné (chladicí) soustavy a otevřené recirkulační (chladicí) soustavy se pouţívají pro

velké provozy v energetickém průmyslu a (petro-) chemickém průmyslu.

Termín (název) věţ se pouţívá jak pro konstrukce plášťového typu (například velké chladicí věţe s přirozeným

tahem), tak i pro konstrukce článkového typu, které mohou být malé a lze je nalézt v pouţitích na střechách.

Pro srovnání jsou některé technické a termodynamické charakteristiky nejobvyklejších průmyslových chladicích

soustav shrnuty do Tabulky 2.1. Tyto údaje jsou příkladem odvozeným z daného počtu předpokladů (viz legendu

uvedenou v dolní části tabulky). Je důleţité uvědomit si, ţe přiblíţení se mohou měnit (kolísat) a do značné míry

závisí na konstrukčním provedení výměníku tepla a na teplotě okolního vzduchu. Minimální koncové teploty

média pouţitého (látky pouţité) v procesu se budou podle toho měnit. Přiblíţení pro elektrárny se vypočítá

odlišným způsobem (viz Přílohu I).

Tabulka 2.1: Příklad technických a termodynamických charakteristik rŧzných chladicích soustav pro

prŧmyslová (ne-elektrárenská) pouţití

[tm139, Eurovent, 1998]

Chladicí soustava Chladicí

médium

(látka)

Hlavní

princip

chlazení

Minimální

přiblíţení

(K)4

Minimální

dosaţitelná

koncová teplota

média pouţitého

v procesu

(ºC)

Kapacita/výkon

prŧmyslového

procesu

(MWth)

Otevřená průtočná (chladicí)

soustava – přímá

Voda Vedení/

Proudění

3 – 5 18 – 20 < 0,01 – > 2 000

Otevřená průtočná (chladicí)

soustava – nepřímá

Voda Vedení/

Proudění

6 – 10 21 – 25 < 0,01 – > 1 000

Otevřená recirkulační

chladicí soustava – přímá

Voda1)

Vzduch2)

Odpařování3)

6 – 10 27 – 31 < 0,1 – > 2 000

Otevřená recirkulační

chladicí soustava – nepřímá

Voda1)

Vzduch2)

Odpařování3)

9 – 15 30 – 36 < 0,1 – > 200

Mokrá chladicí soustava

s uzavřeným okruhem

Voda1)

Vzduch2)

Odpařování

+ proudění

7 – 147)

28 – 35 0,2 – 10

Chladicí soustava chlazená

suchým vzduchem

s uzavřeným okruhem

Voda Proudění 10 – 15 40 – 45 < 0,1 – 100

Otevřené hybridní chlazení Voda1)

Vzduch2)

Odpařování

+ proudění

7 – 14 28 – 35 0,15 – 2,56)

Uzavřené hybridní chlazení Voda1)

Vzduch2)

Odpařování

+ proudění

7 – 14 28 – 35 0,15 – 2,56)

Poznámky:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

Voda je sekundární chladicí médium (látka) a většinou recirkuluje. Odpařováním vody se teplo

předává do vzduchu.

Vzduch je chladicí médium (látka), ve kterém (které) se teplo předává do ţivotního prostředí.

Odpařování je hlavním chladicím principem. Teplo je taky předáváno vedením/prouděním, ale v

menším rozsahu.

Musí být doplněna přiblíţení výměníku tepla a chladicí věţe.

Koncové teploty závisí na podnebí (klimatu) předmětného místa (údaje platí pro průměrné

středoevropské klimatické podmínky (30/21) ºC teplota vlhkého teploměru a teplotu vody

maximálně 10 ºC.

Kapacita/výkon malých jednotek – při kombinaci několika jednotek nebo speciálně postaveném

chlazení je moţné očekávat vyšší kapacity/výkony soustavy.

V případech, kdy je aplikována (chladicí) soustava s nepřímým chlazením, nebo je taky pouţito

proudění, přiblíţení

se v tomto případě zvýší o (3 aţ 5) K, coţ vede ke zvýšené teplotě procesu.

V Tabulce 2.1 je uvedeno, ţe jednotlivá uspořádání mají různé teplotní rozsahy a ţe teplotní rozsah, vyţadovaný

pro proces, by mohl vyţadovat určité uspořádání. Z důvodů prostoru a nákladů se vzduchem chlazené soustavy

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 41

obvykle nepouţívají pro velmi velké kapacity resp. výkony, zatímco vodní chlazení můţe být aplikováno pro

vypouštění tepla aţ do hodnoty 2 000 MWth, nebo i pro větší hodnoty.

V případě kondenzátorů jsou přiblíţení vyšší. Přiblíţení pro průtočné (chladicí) soustavy odpovídá součtu

„koncového rozdílu― a zvýšení teploty chladicí vody. Termín (resp. název) „koncový rozdíl― (se vztahuje)

k teplotnímu rozdílu mezi teplotou páry přiváděné do kondenzátoru (nebo kondenzované páry odváděné

z kondenzátoru) a teplotou chladicího média, resp. chladicí látky (vody) odváděného z kondenzátoru. Hodnoty

kolísají v rozsahu mezi 3 K a 5 K. Pouţitelné údaje jsou uvedeny v Tabulce 2.2.

Tabulka 2.2: Příklady kapacity/výkonu a termodynamických charakteristik rŧzných chladicích soustav

pro pouţití v energetickém prŧmyslu

[Připomínka EDF/[tm056, Caudron, 1991] [tm056, Caudron, 1991] [tm056, Caudron, 1991]]

Chladicí soustava Pouţitá přiblíţení (K) Výkon/kapacita procesu

vyrábějícího energii (MWth)

Otevřená průtočná (chladicí) soustava 13 – 20 (koncový rozdíl 3 – 5) < 2 700

Otevřená mokrá chladicí věţ 7 – 15 < 2 700

Otevřená hybridní chladicí věţ 15 – 20 < 2 500

Suchý kondenzátor chlazený vzduchem 15 – 25 < 900

V této kapitole je poskytnut přehled nejobvyklejších průmyslových chladicích soustav a jsou poskytnuty

náznaky environmentálních aspektů, které jsou k těmto chladicím soustavám přidruţeny. Podrobnější informace

o výměnících tepla a o materiálu je moţné nalézt v Přílohách III a IV, stejně tak jako v dokumentech, které jsou

uvedeny v seznamu odkazované referenční literatury. V následujících odstavcích budou pouţívány ty technické

termíny, se kterými se lze běţně setkat ve zmíněné literatuře. Jako pomůcka pro odkazy při případných

konzultacích bude uvedeno upozornění v případech, kdy byly pouţity taky jiné termíny (názvy).

2.2 Výměníky tepla

Výměníky tepla jsou stěţejní prvky předávání tepla, přičemţ jsou jak součástí procesu, který má být ochlazován,

tak i součástí chladicí soustavy. Následně po výměníku tepla jsou pouţívány různé systémy pro vypouštění tepla

do ţivotního prostředí. Běţně jsou pouţívány dva typy výměníků tepla: výměníky tepla kotlového typu (jsou

nejobvykleji pouţívány) a výměníky tepla deskového typu.

2.2.1 Kotlové výměníky tepla

Je k dispozici mnoho zkušeností s tímto druhem výměníku tepla v procesech, které jsou pouţívány v průmyslu

a tento výměník prokázal, ţe je přiměřeně spolehlivý. Existuje celá řada různých konstrukčních provedení, ve

kterých jsou trubky přímé, nebo jsou zformovány do tvaru písmene U, nebo kde je výměník tepla konkrétně

navrţen pro vysokotlaké podmínky, pro podmínky vysokého tlaku, k provozování s párou, nebo s tepelnými

tekutinami. V obvyklých případech je v trubkách obsaţena chladicí voda a látka, která je pouţívána v procesu, se

pohybuje kolem trubek uvnitř pláště. Pro rozsáhlejší diskusi ohledně kotlových výměníků tepla viz Přílohu II.

2.2.2 Deskové výměníky tepla

Deskové výměníky tepla jsou ve zvyšujícím se rozsahu pouţívány v celé řadě aplikací v rafineriích cukru,

(petro-) chemickém průmyslu a v elektrárnách. Deskové výměníky tepla jsou zejména vhodné k pouţívání při

niţších hodnotách přiblíţení, stejně tak jako v aplikacích za niţších teplot (< 0 ºC). Nicméně tyto výměníky tepla

jsou méně vhodné pro chlazení páry a velkých objemů plynu, a v situacích, kde je nebezpečí sedimentace a/nebo

znečištění a pro vysoké tlakové rozdíly mezi tekutinou pouţívanou v procesu a chladivem. Některá konstrukční

provedení mají dvojitou konstrukci k zaručení provozování bez úniků v důsledku netěsností, nicméně toto řešení

je uváděno jako velmi obtíţné z hlediska provádění údrţby. Deskové výměníky tepla jsou ekonomické, protoţe

mohou být při ekvivalentní ploše povrchu pro výměnu tepla (resp. teplosměnné ploše) provedeny mnohem

kompaktnější (například kruhové), neţ kotlové výměníky tepla.

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 42

2.2.3 Environmentální záleţitosti výměníkŧ tepla

Z hlediska ţivotního prostředí jsou níţe uvedené záleţitosti důleţité pro oba dva typy výměníků tepla:

– vhodné konstrukční provedení z hlediska účinné výměny tepla;

– vhodná výroba k zabránění úniku tekutiny pouţívané v procesu do chladicího média (chladicí látky)

v důsledku netěsností;

– volba materiálu z hlediska účinného předávání tepla, odolnosti proti korozi ve vodě a korozi v důsledku

působení média (látky) pouţívaného (pouţívané) v procesu;

– moţnost pouţívání mechanických čisticích zařízení.

2.3 Prŧtočné chladicí soustavy

2.3.1 Přímé prŧtočné chladicí soustavy

Technický popis

V přímých průtočných chladicích soustavách je voda čerpána ze zdroje (například z řeky, jezera, moře, nebo

z ústí řeky) přes velké kanály pro přívod vody přímo do procesu. Po průtoku výměníky tepla nebo kondenzátory

je ohřátá voda vypouštěna přímo nazpět do povrchové vody. Teplo z procesu je předáváno do chladiva přes

přepáţkovou stěnu ve formě trubek v kotlovém nebo deskovém výměníku tepla. Průtočná (chladicí) soustava je

identifikována různými názvy. Například v papírenském průmyslu se mnoho mlecích zařízení odkazuje na svou

průtočnou vodu jako na „mlecí přivaděč; přivaděč do mlýna―. [tm010, Betz, 1991].

Obrázek 2.1: Schematické znázornění přímé prŧtočné chladicí soustavy

[tm 001, Bloemkolk, 1997]

Chladicí výkon/kapacita

Průtočné (chladicí) soustavy jsou určeny převáţně pro velké chladicí výkony/kapacity (> 1 000 MWth), ale

mohou být navrţeny také pro malé chladicí soustavy(< 10 kWth). Typické vodní průtoky pro velké elektrárny

k ochlazení 1 MWth jsou v rozsahu od 0,02 m3/s (ΔT = 12 K) do 0,034 m

3/s (ΔT = 7 K). V případě průtočného

chlazení mohou být koncové teplota dosaţeny s odpovídajícím přiblíţením 3 K aţ 5 K.

Environmentální aspekty Pro průtočné (chladicí) soustavy jsou uváděny tyto hlavní environmentální aspekty:

pouţití velkých mnoţství vody;

emise tepla;

Uţivatelé

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 43

riziko nasátí ryb;

citlivost na biologické znečištění, utváření kotelního kamene a vznik koroze;

pouţití přídavných látek a z toho vyplývající emise do vody;

spotřeba energie, zejména pro čerpadla;

riziko úniků v důsledku netěsností z proudu látky pouţité v procesu; a

zanesení sít na přívodu vody.

Pouţití

Průtočné (chladicí) soustavy se pouţívají ve velkých průmyslových procesech, jako jsou výroba energie,

chemický průmysl a rafinerie. Voda pouţívaná pro průtočné chlazení je převáţně povrchová voda. Pro pouţití

v malém rozsahu, jako je chlazení čerpadel se pouţívá taky voda z vodovodního potrubí, nebo podzemní voda.

Podstatnou podmínkou pro průtočné (chladicí) soustavy je spolehlivý zdroj vody s přiměřeně nízkou teplotou

a v blízkosti předmětného místa. Jakost povrchové vody a mezní hodnoty pro její vypouštění mohou taky

ovlivnit pouţitelnost, ale všeobecně jsou jakost vody a chemie vody méně omezující, neţ je tomu v případě

recirkulačních (chladicích) soustav. [tm005, Van Donk a Jenner, 1996].

2.3.2 Prŧtočné chladicí soustavy s chladicí věţí

Protoţe proces výroby energie se provozuje v podmínkách podtlaku, úniky následkem netěsností v kondenzátoru

elektrárny obvykle znamenají znečištění vody pouţívané v procesu chladicí vodou. Na značném počtu míst lze

nalézt průtočné (chladicí) soustavy kombinované s chladicí věţí k předchlazení výtoku předtím, neţ je vypuštěn

do přijímací povrchové vody (recipientu). Toto uspořádání se pouţívá v situacích, kde chladicí voda můţe

recirkulovat a zvyšovat tak teplotu chladicí vody, která je přiváděna do téţe provozovny, nebo do jiných

průmyslových provozoven. Dalšími faktory jsou kapacita řeky, příliv a odliv, velikost průmyslového provozu

a teplota povrchové vody. Tento druh předchlazování je moţné nalézt v elektrárnách umístěných na mořském

pobřeţí, při ústích řek a ve vnitrozemí na březích řek.

Na tyto chladicí soustavy se budou vztahovat environmentální aspekty otevřených mokrých chladicích věţí. Při

volbě výplně chladicí věţe bude muset být posouzen biologický růst a usazeniny. Všeobecně se pouţívají

chladicí věţe se širokou rozdělovací výplní nebo s rozstřikovací výplní.

Obrázek 2.2: Schematické znázornění přímé prŧtočné chladicí soustavy s chladicí věţí, která se pouţívá

v energetickém prŧmyslu

[tm132, Eurelectric, 1998]

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 44

2.3.3 Nepřímé prŧtočné chladicí soustavy

Obrázek 2.3: Schematické znázornění nepřímé prŧtočné chladicí soustavy

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Technický popis

Toto chladicí uspořádání je podobné jako přímá průtočná (chladicí) soustava, ale je nepřímé, protoţe zde není

ţádné přímé předávání od páry/tekutiny pouţívané v procesu do chladiva, které má být vypouštěno. Pro tento

případ se taky pouţívá termín/název sekundární chladicí soustava. Teplo je předáváno od média/látky, které jsou

pouţívány v procesu, nebo od výrobku, do chladiva, které cirkuluje v uzavřeném okruhu (t3 a t4). Chladivo

v tomto sekundárním chladicím okruhu předává své teplo prostřednictvím výměníků do chladiva (např. do

povrchové vody), která protéká přes výměníky tepla pouze jednou, do tzv. primární chladicí vody (t1 a t2). Tato

voda je vypouštěna přímo do povrchové vody, zatímco sekundární chladivo zůstává v uzavřeném okruhu.

Chladicí výkon/kapacita

V případě nepřímého průtočného chlazení mohou být dosaţeny stejné koncové teploty, ale v důsledku pouţití

zvláštního výměníku tepla se přiblíţení můţe zvýšit o dalších 3 K aţ 5 K, podle účinnosti výměníku tepla.

Environmentální aspekty

Viz taky přímé OTS (tato zkratka není uvedena v přehledu na stranách 13/14, jedná se o „once-through system“

tedy „průtočná (chladicí) soustava, pozn. překl.). Konstrukční provedení znamená, ţe riziko vypouštění tekutin

pouţívaných v procesu v důsledku netěsností do povrchové vody je minimální nebo nulové.

Pouţití Nepřímá prŧtočná chladicí vodní soustava se pouţívá tam, kde existuje vysoké environmentální riziko v

případě, jestliţe tekutiny, které se pouţívají v procesu, unikají v dŧsledku netěsností do chladicí vody.

Dostupnost a jakost povrchové vody jsou pro tuto chladicí soustavu taky dŧleţité. Tato (chladicí) soustava

taky vytváří tepelné zatíţení v přijímací povrchové vodě (recipientu). Variantou nepřímé prŧtočné

(chladicí) soustavy je recyklovat část vody primárního cyklu. Tato část se chladí vzduchem předtím, neţ

se smíchá s nově přiváděnou chladicí vodou. Tento další chladicí výkon (kapacita) se mŧţe pouţívat v těch

obdobích roku, kdy není k dispozici dostatečné mnoţství chladicí vody. Všeobecně vyjádřeno, důsledkem pouţití dalšího výměníku tepla (tj. vyšší přiblíţení) koncové teploty procesu,

kterých je moţné dosáhnout, nejsou tak nízké, jako v případě přímého průtočného chlazení.

Uţivatelé

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 45

2.4 Otevřené recirkulační chladicí soustavy

Obrázek 2.4: Schematické znázornění otevřené recirkulační (chladicí) soustavy

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Technický popis

Otevřené recirkulační chladicí soustavy jsou taky odkazovány jako otevřené odpařovací chladicí soustavy.

V těchto (chladicích) soustavách je chladicí voda, která protéká přes soustavy výměníku/výměníků tepla,

ochlazována v chladicí věţi, kde se většina tepla vypouští do ţivotního prostředí. V chladicí věţi je ohřátá voda

rozváděna přes výplň chladicí věţe, je ochlazována kontaktem se vzduchem a shromaţďována v jímce (nádrţi),

ze které se čerpá nazpět do teplé části, aby byla opětně pouţita jako chladivo. Pohyb vzduchu (v chladicí věţi) je

vytvářen buď přirozeným tahem, nebo umělým tahem pouţitím ventilátorů, které protlačují nebo protahují

(nasávají) vzduch chladicí věţí. Ochlazení vody je výsledkem odpařením malé části chladicí vody a citelnou

ztrátou tepla přímým ochlazováním vody vzduchem, které se taky nazývá proudění (konvekce). Hladiny, na

kterých jsou tyto soustavy provozovány, významně ovlivňují teploty suchého a vlhkého teploměru.

Většina, ne však veškerá voda, která je ochlazována v (chladicí) věţi, recirkuluje a můţe být znovu pouţita jako

chladicí voda. Hlavními příčinami ztráty vody jsou odpařování, odkalování (ventilace, unášení, pročišťování

(úmyslné odkalování) a úniky v důsledku netěsností. Úmyslné odkalování je vypouštění vody z okruhu, které je

nutné k zabránění zahušťování chladicí vody (Příloha VI). Za účelem kompenzace odkalování a odpařování se

musí voda přidávat a toto je tzv. doplnění. Všeobecně vzato průtok doplňované vody pouţívaný otevřenou

recirkulační (chladicí) soustavou je kolem 1 % aţ 3 % průtoku vody průtočné (chladicí) soustavy se stejnou

chladicí kapacitou neboli chladicím výkonem. V případě energetického průmyslu toto můţe být 1 % aţ 5 %.

Rovná se to poţadavku přibliţně „0,25 % krát chladicí rozsah―, coţ je mnoţství doplňované vody v procentním

vyjádření cirkulujícího vodního toku. Odkalování se obvykle pohybuje v rozsahu 0,15 m3/s aţ 0,80 m

3/s na

ochlazovaných 1 000 MWth. (Poločas vody kolísá mezi jednou hodinou a čtyřmi dny.) Tato soustava vyţaduje,

aby byla k dispozici dostatečná mnoţství vody po celý rok a obvykle je nutné provádět úpravu chladicí vody.

Chladicí výkon/kapacita

Otevřené recirkulační (chladicí) soustavy jsou hlavně pouţívány pro průmyslová pouţití s tepelným výkonem

resp. tepelnou kapacitou v rozsahu od 1 MWth do 100 MWth, ale taky pro elektrárny s mnohem většími výkony.

Tyto (chladicí) soustavy jsou většinou pouţívány ve vnitrozemí, kde není k dispozici dostatečné mnoţství vody,

nebo kde další nárůst teploty vody recipientu je nepřijatelný, a taky v situacích, které lze nalézt podél břehů řek

s nízkými průtoky vody v teplých letních měsících [tm005, Van Donk a Jenner, 1996]. Mokré chladicí věţe

předávají do ovzduší kolem 80 % zbytkového tepla ve formě latentního tepla (vodní pára) a kolem 20 % jako

citelné teplo [tm132, Eurelectric, 1998]. Přiblíţení v hodnotě 4 K jsou technicky a ekonomicky dosaţitelná mezi

15 ºC a 30 ºC. Přiblíţení a minimální koncové teploty závisí na klimatických podmínkách na předmětném místě.

Uţivatelé

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 46

Environmentální aspekty

Environmentální aspekty recirkulačních (chladicích) soustav jsou závislé zejména na typu chladicí věţe a na

způsobu provozování. Jsou to:

přídavné látky chladicí vody a jejich emise přes odkalování do povrchové vody;

pouţití energie pro čerpadla a ventilátory;

emise do vzduchu;

utváření parní vlečky, kondenzace a namrzání;

hluk;

odpady v důsledku výměny/náhrady výplně chladicí věţe; a

aspekty působící na lidské zdraví.

Pouţití

Recirkulační (chladicí) soustavy jsou pouţívány v širokém rozsahu procesů. Jedním z charakteristických prvků

je sníţení tepelného zatíţení recipientu změnou směru vypouštěného odpadního tepla z povrchové vody do

vzduchu. Dalším charakteristickým rysem je redukování mnoţství vody pouţité pro chlazení. Proto je běţnou

praxí modifikace průtočných chladicích soustav na otevřené odpařovací chladicí soustavy pouţitím jedné nebo

většího počtu chladicích věţí.

Otevřená recirkulační uspořádání jsou:

– otevřené mokré chladicí věţe;

– otevřené hybridní nebo mokré/suché chladicí věţe.

2.4.1 Mokré chladicí věţe s přirozeným tahem

Konstrukce

V dnešní době jsou velké (chladicí) věţe plášťového typu a jsou zhotoveny ze ţelezobetonu. Konstrukce jsou

většinou hyperbolické rotační pláště, které mají výhody z hledisek termodynamických a statických. Investiční

náklady jsou vysoké, zatímco provozní náklady jsou poměrně nízké. Mokré chladicí věţe s přirozeným tahem

jsou obvykle pouţívány pro velké elektrárny a pro velké průmyslové provozovny.

Soustava distribuce vody Voda odváděná z výměníku tepla je přiváděna do (chladicí) věţe pouţitím soustavy pro distribuci vody (tzn. pro

rozvod a rozstřik (ochlazované) vody). Tato soustava vytváří drobné kapičky vody nebo vodní film.

Rovnoměrná distribuce vody zvyšuje výměnu tepla. Jsou nabízeny volitelné moţnosti pro částečný provoz

soustavy distribuce vody pro sníţení chladicího výkonu, pokud to je potřeba. Taky jsou nabízeny reţimy pro

zimní provoz vycházející z předehřívání chladicího vzduchu.

Výplň chladicí věţe

Výplňová sekce je důleţitou částí kaţdé otevřené mokré (chladicí) věţe tím, ţe vytváří kontaktní povrch pro

výměnu tepla z vody do vzduchu. Můţe to být buďto fóliová výplň nebo výplň rozstřikovacího typu. Fóliová

výplň je obvykle sestavena z vertikálních vlnitých (ocelových) plechů, nebo plechů z organických materiálů,

umístěných těsně vedle sebe, které způsobí, ţe voda stéká v (chladicí) věţi dolů ve formě velmi tenkého filmu.

Tato výplň je velmi účinná a můţe být pouţita pro většinu aplikací. Některé typy mohou vyţadovat určitou

jakost vody, protoţe jsou náchylné k znečištění.

Výplň rozstřikovacího typu je moţno nalézt v různých uspořádáních a můţe být zhotovena z rozmanitých

materiálů (například ze dřeva). Rozstřikovací výplň má mnohem niţší účinnost, neţ fóliová výplň, ale pouţívá se

zejména v situacích, kde je voda těţce kontaminována, nebo její jakost je špatná, kde by fóliová výplň mohla mít

problémy v důsledku kontaminovaného povrchu. V případech, kde obsah zavěšené hmoty je vysoký, pouţívají

se taky cementovláknité (vláknitocementové) desky.

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 47

Eliminátory unášení

K úspoře vody jsou nad zařízením pro distribuci vody instalovány eliminátory unášení, aby bránily strhávání

kapek vody proudem vzduchu. V dnešní době jsou eliminátory unášení zhotovovány z celé řady materiálů, jako

jsou plasty nebo cementová vláknina, a jsou navrţeny tak, aby způsobovaly co nejmenší tlakový pokles.

Charakteristiky mokrých chladicích věţí s přirozeným tahem

– proudění vzduchu je důsledek rozdílů hustoty vzduchu a tvaru věţe jako komínové konstrukce;

– výška je značná (80 m aţ 200 m); [konstrukční výška je překáţkou pro lidi, letectví, elektronické přenosy

dat a parní vlečky];

– nejsou ţádné poţadavky na energii pro ventilátory, ledaţe by byly pouţity přídavné ventilátory, které

umoţní, aby chladicí věţe měly menší výšky;

– chladicí věţ je zkonstruována jako protiproudá pouţívající vnitřní výplň, nebo jako kříţoproudá pouţívající

vnější výplň (viz Obrázek 2.5 a Obrázek 2.6);

– vyţaduje základní zatíţení pro provoz, tj. aby chladicí věţ byla v provozu po dobu delší neţ 60 % ročního

provozu;

– všeobecně se pouţívá pro kapacitu odnímání tepla větší neţ 200 MWth, tj. velké provozovny, jako jsou

elektrárny, nebo velké chemické provozy;

– nabízí jako volitelnou moţnost vypouštění odsířených kouřových plynů pouţitím chladicí věţe jako komínu,

čímţ se předchází opětnému ohřevu kouřových plynů, který je vyţadován z environmentálních důvodů.

Obrázek 2.5: Mokrá protiproudová chladicí věţ s přirozeným tahem

[tm103, BDAG, 1996]

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 48

Obrázek 2.6: Mokrá chladicí věţ s přirozeným tahem s kříţoproudým prouděním

[tm010, Betz, 1991]

2.4.2 Mokré chladicí věţe s umělým tahem

Konstrukce

Chladicí věţe s umělým tahem se pouţívají v různých typech konstrukcí. Pro konstrukci těchto chladicích věţí

se pouţívají velmi rozmanité materiály, v závislosti na velikosti a typu chladicí věţe a na poţadavky s ohledem

na místo, ve kterém se nachází, podle ţivotnosti a s ohledem na investiční náklady. Větší jednotky mohou být

postaveny ze ţelezobetonu; menší jednotky se mohou značně lišit, ale převáţně jsou sestaveny ze syntetických

materiálů, z ocelových desek/plechů, jako plášťové ocelové konstrukce a z monolitického betonu (betonovaného

přímo na místě), nebo jako konstrukce z prefabrikovaného betonu. Pro relativně menší chladicí věţe (5 MW th)

se stále ještě pouţívá (stavební) dřevo; je levnější, stavba můţe být uskutečněna ve kterémkoliv ročním období

a můţe být postavena rychleji neţ betonové chladicí věţe.

Je taky moţné pouţít modulovou soustavu, tj. několik paralelních chladicích věţí v téţe betonové konstrukci.

Tímto způsobem můţe být soustava provozována nejekonomičtějším způsobem, protoţe lze zvolit počet částí,

které budou v provozu v závislosti na podmínkách okolí a na mnoţství tepla.

Materiály a typ konstrukce a konstrukční provedení ovlivní environmentální parametry chladicí věţe. Ve vztahu

k tvaru a velikosti nebo (obchodní) značce se v literatuře pouţívají nejrozličnější názvy za účelem popisu pouţití

a aplikování těchto chladicích věţí. Jako příklady názvů jsou kruhová chladicí věţ a chladicí věţe článkového

typu, a to jak v provedení s umělým tahem vytvářeným protlačováním vzduchu věţí, tak i s umělým tahem, který

je vytvářen nasáváním vzduchu do (chladicí) věţe.

Konstrukce zařízení pro distribuci vody, výplně a eliminátorŧ unášení můţe být odlišná od konstrukce, která

se pouţívá v mokré chladicí věţi s přirozeným tahem, nicméně pracovní principy jsou tytéţ.

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 49

Kapitola 2

Obrázek 2.7: Chladicí věţ s přirozeným tahem podporovaným ventilátory

[tm103, BDAG, 1996]

Ventilátory

Chladicí věţe s umělým tahem pouţívají ventilátory k vytvoření proudu vzduchu a v důsledku toho mohou být

mnohem menší neţ velké typy chladicích věţí s přirozeným tahem. V chladicích věţích s umělým tahem (suché,

mokré nebo hybridní) se pouţívá velký počet různých typů ventilátorů. V závislosti na poţadavcích se

ventilátory liší průměrem ventilátoru, velikostí a umístěním lopatek (radiální/odstředivé nebo axiální/osové).

Kromě toho pohon ventilátorů s jednou rychlostí nebo s několika rychlostmi umoţňují flexibilitu jejich provozu.

Volba typu ventilátoru a jeho pohonů ovlivní poţadavky na energii a hladiny emise zvuku (lépe „hluku“, pozn.

překl.) chladicí věţe. Podle způsobu, jakým je vytvářeno proudění vzduchu chladicí věţí, se chladicí věţe

rozlišují na věţe s umělým tahem vytvářeným tlakem (protlačováním vzduchu věţí) a na věţe s umělým tahem,

který je vytvářen nasáváním vzduchu tak, aby proudil (chladicí) věţí.

Chladicí věţ s (přirozeným) tahem podporovaným ventilátory je speciální konstrukční řešení, které je pouţíváno

v celé řadě případů, kde lokální situace vyţaduje, aby chladicí věţ byla niţší.

2.4.2.1 Mokré chladicí věţe s umělým tahem vytvářeným protlačováním vzduchu věţí

Charakteristiky chladicí věţe s umělým tahem vytvářeným protlačováním vzduchu věţí

– ventilátory umístěné ve spodní části chladicí věţe protlačují vzduch chladicí věţí;

– tepelný výkon je nastavitelný stupňovitě nebo modulačně;

– pouţívají se konstrukční provedení s jedním ventilátorem nebo s několika ventilátory;

– velikost chladicí věţe je limitována, vyţaduje méně prostoru neţ chladicí věţ s přirozeným tahem;

– chladicí věţ můţe být přizpůsobena okolnímu terénu (instalace na střeše);

– předpokládá se, ţe přímá spotřeba energie bude niţší;

– jsou obvykle navrţeny jako protiproudové konstrukční provedení;

– můţe být navrţena pro široký rozsah pouţití: pro špičkové zatíţení a pro vysoké mnoţství odnímaného

tepla, a pro provozní standard od základního zatíţení ke střednímu zatíţení;

– pouţívá se pro tepelný výkon odpadního tepla od méně neţ 100 kWth do tepelného výkonu, který je větší

neţ přibliţně 100 MWth;

– investiční náklady jsou nízké ve srovnání s chladicími věţemi s přirozeným tahem;

– při pouţívání chladicích věţí s umělým tahem mají být dodrţovány předpisy s ohledem na emise hluku,

vlhkosti (parní vlečka) a bakterie.

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 50

Obrázek 2.8: Schematické znázornění protiproudé ventilátorové chladicí věţe s tlačným

ventilátorem

[tm010, Betz, 1991]

2.4.2.2 Mokré protiproudé chladicí věţe s umělým tahem a sacím ventilátorem

Charakteristiky chladicí věţe s umělým tahem vytvářeným sáním vzduchu

– ventilátory na horní části konstrukce chladicí věţe táhnou vzduch věţí;

– tepelný výkon je řiditelný v rozsahu mezních hodnot;

– přednostní je relativně jednoduchá konstrukce (prefabrikované díly, smontovaný/hotový výrobek);

– velikost chladicí věţe je limitována, vyţaduje méně prostoru neţ chladicí věţ s přirozeným tahem;

– chladicí výkon můţe být zvětšen tím, ţe pracuje větší počet částí;

– chladicí věţ můţe být přizpůsobena okolnímu terénu (instalace na střeše);

– předpokládá se, ţe cena přímé spotřeby energie bude nízká;

– konstrukční provedení s protiproudem, nebo kříţoproudým prouděním;

– pouţívá se pro široký rozsah pouţití: pro špičkové zatíţení a pro vysoké mnoţství odnímaného tepla,

a pro provozní standard od základního zatíţení ke střednímu zatíţení; pouţívá se pro tepelný výkon

odpadního tepla od přibliţně 100 MWth;

– investiční náklady jsou nízké ve srovnání s chladicími věţemi s přirozeným tahem;

– při pouţívání chladicích věţí s umělým tahem mají být dodrţovány předpisy s ohledem na emise hluku,

vlhkosti (parní vlečka) a bakterie.

ODVÁDĚNÝ VZDUCH

ELIMINÁTORY

UNÁŠENÍ

VENTILÁTOR

PŘIVÁDĚNÝ

VZDUCH

OD

VÝMĚNÍKŦ

TEPLA

VÝPLŇ

K

VÝMĚNÍKŦ

M TEPLA

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 51

–

Obrázek 2.9: Schematické znázornění kříţoproudé článkové chladicí věţe se sacími ventilátory

[tm010, Betz, 1991]

2.5 Chladicí soustavy s uzavřeným okruhem

2.5.1 Chladicí soustavy chlazené vzduchem

Ve vzduchem chlazených chladicích soustavách (nebo suchých chladicích soustavách) cirkuluje látka (tekutina,

pára) uvnitř trubkových hadů, potrubí, trubek nebo kanálků, které jsou ochlazovány protékajícím proudem

vzduchu. Suché vzduchové chlazení má všeobecně následující pouţití:

– chlazení média/látky téměř jakéhokoliv chemického sloţení, které můţe být pouţito; vyţaduje to pouze

vhodný materiál pro výměník tepla;

– v situacích, kde přídavná voda do chladicí věţe není k dispozici, nebo je k dispozici jen v krátkém časovém

období; a

– tam, kde utváření parních vleček je nepřípustné.

Technický popis

V závislosti na pouţití jsou uzavřené okruhy suchých vzduchem chlazených soustav sestaveny z trubkových

elementů opatřených ţebry, trubkových hadů nebo kanálků kondenzátoru, z ventilátorů a jejich pohonů, a nosné

ocelové konstrukce nebo (chladicí) věţe. Samotné médium (látka) pouţité v procesu nebo chladivo (nepřímá

soustava) cirkuluje resp. obíhá uvnitř trubek. Vytvoří se proud vzduchu, přirozeným tahem nebo pouţitím

ventilátorů, který protéká podél trubek a tak ochlazuje médium vedením a prouděním. Téměř ve všech případech

proudí vzduch napříč výměníkem tepla. Podle pouţitého uspořádání prochází médium pouţité v procesu

výměníkem tepla jednou nebo vícekrát.

Pokud je médium pouţité (látka pouţitá) v procesu tekutina, chladicí soustava se nazývá vzduchem chlazený

tekutinový chladič. Pokud pára (plynu nebo chladiva) je přímo ochlazována tak, aby zkondenzovala na kapalinu,

taková chladicí soustava se nazývá vzduchem chlazený kondenzátor. Pouţití můţe být v chladicích konstrukcích

s umělým nebo přirozeným tahem.

PROUD VZDUCHU

PLÁŠŤ

ČELNÍ STĚNY

PROUD VZDUCHU

PODÉLNÁ PŘEPÁŢKA

OBLAST (PROSTOR)

PRO DISTRIBUCI VODY

VÍCELOPATKOVÝ

VENTILÁTOR

ROZSTŘIKOVACÍ

NEBO FÓLIOVÁ

VÝPLŇ

S PODPĚRAMI

PROUD VZDUCHU

ŢALUZIE

ELIMINÁTORY UNÁŠENÍ

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 52

Pro konstrukci (resp. pro výrobu) se pouţívá celá řada rozmanitých materiálů odolných proti korozi. Volitelné

moţnosti pro konstrukci jsou bezpočetné. Chladicí soustavy chlazené vzduchem je moţné nalézt jako velké

samostatné jednotky, stejně tak, jako malé jednotky, které jsou instalovány na střechách. Mohou být umístěny

horizontálně, střešní typy pravoúhle, svisle, nebo jako V-konstrukce tak, aby vyhovovaly poţadavkům

uspořádání provozovny.

Chladicí výkon/kapacita

V praxi bývá vzduchové chlazení často pouţíváno pro chlazení takových průtoků v procesu, které mají vysokou

hladinu teploty (> 80 ºC), aţ na (teplotní) hladinu, při které se stává vhodnější vodní chlazení. Hnací silou pro

výměnu tepla je teplotní rozdíl mezi chladicím vzduchem a průtokem (média/látky) v procesu. Maximální

konstrukční teplota chladicího vzduchu můţe být prakticky překročena pouze po dobu několika hodin za rok.

Konstrukční teplota závisí na teplotě suchého teploměru a klimatické podmínky jsou velmi důleţité.

Protoţe tepelná kapacita vzduchu je nízká (1,0 kJ/kg.K) a součinitel vedení a proudění (prostupu tepla) je nízký,

je potřeba značné mnoţství vzduchu a poţaduje se větší plocha pro výměnu tepla, neţ je tomu v případě vodního

chlazení. Z tohoto důvodu jsou často umísťovány na povrch trubek ţebra pro zvýšení účinné plochy pro

předávání tepla. Na základě ekonomických úvah se při konstrukci vzduchových chladičů pouţívá přiblíţení

minimálně 10 ºC aţ 15 ºC. Toto obvykle má za následek vyšší koncové teploty (minimálně 40 ºC aţ 45 ºC),

přestoţe v oblastech kde se vyskytují vyšší teploty okolního vzduchu, přesahují přiblíţení a koncové teploty

průměrné hodnoty uvedené v Tabulce 2.1 a v Tabulce 2.2. Pro nepřímá (chladicí) uspořádání se přiblíţení (13 ºC

aţ 20 ºC) a dosaţitelné koncové teploty (50 ºC aţ 60 ºC) odpovídajícím způsobem zvýší.

Environmentální aspekty

Hlavními environmentálními aspekty jsou hluk a energie pouţitá pro pohon ventilátorů. Nepouţívá se ţádná

voda, pokud není pouţita jako sekundární chladivo v konstrukčním provedení nepřímého chlazení. Nicméně tato

voda vyţaduje minimální nebo nevyţaduje ţádnou údrţbu, protoţe je uzavřena.

Čištění vnějšku (ţebrovaných) trubek je nutné a někdy mohou vzniknout problémy v důsledku nahromadění

nečistot a jiných pozůstatků přenášených vzduchem a drobného hmyzu.

Pouţití

Suché vzduchem chlazené výměníky tepla jak malých tak i velkých rozměrů se rozsáhle pouţívají v různých

průmyslových odvětvích. Pouţívají se pro ochlazování výrobků v chemickém i petrochemickém průmyslu, pro

vakuovou kondenzaci v elektrárnách a pro chlazení výfukových zařízení.

Pro tentýţ výkon vyţaduje suché vzduchové chlazení větší plochu, neţ soustava mokrého chlazení a suché

(chladicí) soustavy jsou všeobecně povaţovány za draţší. V energetickém průmyslu je proto pouţití suchého

vzduchového chlazení zvaţováno ve specifických situacích, kdy se výroba energie plánuje v lokalitách, v nichţ

je nedostatečná dodávka vody pro mokré chlazení.

2.5.1.1 Suché chladicí věţe s přirozeným tahem

Charakteristiky suché chladicí věţe s přirozeným tahem jsou:

– základní provozní zatíţení, tj. více neţ 60 % roku v provozu;

– odnímání tepla větší neţ 200 MWth, tj. velké provozovny jako jsou elektrárny, velké chemické provozy, atd.;

– pouţití v situacích, kde se vyţaduje absolutně nehlučný provoz;

– pouţití v situacích, kdy přídavná voda pro chladicí věţ není dostupná (vůbec), nebo je dostupná jenom

v krátkém časovém období.

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 53

Obrázek 2.10: Schematické znázornění principu suché chladicí věţe s přirozeným tahem

[Eurovent, 2000]

Obrázek 2.11: Příklad suché chladicí věţe s přirozeným tahem pro pouţití v elektrárně

[VGB, 2000]

Z3 dth

d1

Z2

Z1

PODPĚRNÉ SLOUPY

ODVOD VZDUCHU

HRDLO

PLÁŠŤ

PŘÍVOD VZDUCHU

ELIMINÁTOR

UNÁŠENÍ

DISTRIBUCE

VODY

VÝPLŇ

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 54

2.5.1.2 Kapalinové chladicí soustavy chlazené vzduchem Charakteristiky vzduchem chlazené kapalinové chladicí věţe jsou:

– tepelný výkon je nastavitelný pomocí ovládání ventilátoru;

– je nutný uzavřený okruh;

– pouţívá se jak umělý tah vytvářený protlačováním vzduchu, tak i vytvářený nasáváním vzduchu;

– náklady na vnitřní spotřebu energie se předpokládají vyšší, neţ pro mokré chladicí věţe;

– malé odnímání tepla, tj. menší neţ 100 MWth;

– změna teploty chladicího média (chladicí látky) téměř lineární s teplotou vzduchu (suchý teploměr)

musí být přijatelná pro proces, který má být ochlazován;

– provozní náklady téměř úplně sestávají z nákladů na energii;

– environmentální aspekty jsou zejména hluk a energie.

Obrázek 2.12: Schematické znázornění principu suché chladicí soustavy chlazené vzduchem

[Pozornost od Euroventu, 2000]

Obrázek 2.13: Příklad suchého vzduchem chlazeného kapalinového chladiče v chemickém procesu

[Soukromý archiv]

VYPOUŠTĚNÍ VZDUCHU

PŘÍVOD VZDUCHU

PŘÍVOD TEKUTINY

ODVOD TEKUTINY

PŘÍVOD VZDUCHU

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 55

2.5.1.3 Parní kondenzátory chlazené vzduchem

Vzduchem chlazené kondenzátory (viz Přílohu XII) jsou ve velkém rozsahu pouţívány v energetickém průmyslu

a v chemických provozech pro kondenzaci páry. Vzduch je nasáván ventilátory, které jsou umístěny pod částmi

kondenzátoru, a je protlačován přes kondenzátor. Vzduch procházející kondenzátorem ochlazuje páru, která je

přiváděna do svazku trubek kondenzátoru (viz Obrázek 2.14). Pokud je pouţita nepřímá chladicí soustava,

kondenzátor je ochlazován proudem chladicí vody, který je zase ochlazován v chladicí věţi s přirozeným tahem.

Charakteristiky parních kondenzátorŧ chlazených vzduchem jsou:

– odnímání tepla pro malá i velká zařízení;

– není potřeba ţádná chladicí voda;

– náklady na přímou spotřebu energie se předpokládají ţe budou vyšší, neţ pro mokré kondenzátory nebo

mokré chladicí věţe;

– vyţaduje relativně malou celkovou výšku;

– je moţné pouţít krátké trubky pro výfuk páry;

– značné poţadavky na prostor v bezprostřední blízkosti parního generátoru;

– je nutné provést adaptaci na kolísání zatíţení a teploty ve velkých rozsazích, které vyţaduje provozování

ventilátoru s měnitelnými otáčkami;

– environmentální aspekty jsou zejména hluk a energie.

Obrázek 2.14: Schematické znázornění principu vzduchem chlazeného kondenzátoru

s přímým chlazením

[Balcke Dürr, 2000]

Parní kotel

Generátor

Turbina

Chladicí vzduch

Svazky

trubek

Ventilátor

Čerpadlo

Sběrná nádrţ

kondenzátu

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 56

Obrázek 2.15: Příklad vzduchem chlazeného kondenzátoru pro kondenzaci výfukové páry turbiny

[tm111, BDAG, 1996]

2.5.2 Mokré chladicí soustavy s uzavřeným okruhem

V chladicích soustavách s uzavřeným okruhem látka/médium, která má být ochlazována, cirkuluje v uzavřeném

okruhu bez kontaktu s ţivotním prostředím. Látka je vedena trubkovým hadem (primární okruh). Trubkové hady

jsou z vnější strany smáčeny (sekundární nebo postřikovací okruh). Teplo je vedeno z látky do smáčející

rozstřikované vody (předávání citelného tepla (sdílením)). Odpařování malé části vody vede k odpařovacímu

ochlazování a teplo je předáváno z vody do vzduchu. Vyskytuje se další předávání citelného tepla (sdílením)

z trubkového hadu do vzduchu. V praxi při odpařovacím ochlazování dochází vţdy k sloučení předávání

citelného tepla (sdílením) s předáváním latentního tepla (vyuţívajícího výparného tepla vody). Smáčející (resp.

rozstřikovaná) voda se upravuje tak, aby se zabránilo poškození (chladicího) zařízení. Ztráty odpařováním,

unášením a ventilací způsobují zvyšování koncentrace, a tak je potřeba v určitém rozsahu provést odkalování

a musí být doplněno potřebné mnoţství přídavné vody.

Chladicí výkon/kapacita

Schopnost předávání tepla je niţší, neţ v případě otevřených (chladicích) soustav v důsledku niţší schopnosti

trubkového hadu předávat teplo. Kombinací jednotek můţe být dosaţeno větších (chladicích) výkonů a to od

(150-400) kWth do 2,5 MWth. Obvykle resp. typicky jsou dosaţitelná přiblíţení 4 K. Výhodou je uzavřený

primární chladicí okruh bez kontaminace resp. znečišťování (coţ platí pro veškerá uzavřená chlazení), který

v některých případech eliminuje potřebu pouţití vnitřních výměníků tepla. Pokud se jedná o vyuţívání zdrojů,

musí být posouzeny energetické poţadavky pro okruh rozstřikované vody. Při ochlazování v chladicí soustavě

s uzavřeným okruhem je moţné očekávat koncové teploty mezi 25 ºC a 30 ºC v závislosti na klimatických

podmínkách předmětného místa [tm139, Eurovent, 1998].

Teploty ve vodní vrstvě (vodním filmu) na povrchových plochách výměníku tepla jsou aţ o 5 ºC vyšší, neţ jsou

teploty vody ve sběrné nádrţi, jejíţ teploty jsou obvykle (typicky) v rozsahu 40 ºC aţ 50 ºC, přestoţe v praxi je

moţné se setkat s teplotami v rozsahu 70 ºC aţ 80 ºC.

Environmentální aspekty

Pokud chladicí soustavy s uzavřeným okruhem pouţívají vodu jako sekundární chladicí látku (médium), jedná se

obvykle o alkalizovanou vodu, ze které byly odstraněny nerostné látky (demineralizovanou vodu), nebo o pitnou

vodu. Rezidenční doby (doby zdrţení) v těchto soustavách mohou být aţ 6 měsíců. Přídavná voda je zapotřebí

jenom v případech výskytů úniků v důsledku netěsností v ucpávkách/těsněních čerpadel, nebo odpařování, nebo

kdyţ voda byla vypuštěna za účelem opravy (chladicí) soustavy. Protoţe potřeba přídavné doby je malá, můţe

tato voda obvykle mít vysokou jakost, a důsledkem této skutečnosti nejsou problémy s usazeninami kotelního

kamene. Vytváření kotelního kamene můţe být způsobeno vodou pouţitou na vnějších částech trubek nebo

trubkových hadů a můţe být potřebné provést ošetření (očištění). [tm010, Betz, 1991]. V závislosti na technické

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 57

koncepci, reţimu provozování, a na klimatických podmínkách se můţe vyskytnout vytváření formací parní

vlečky. Je moţné sníţit spotřebu vody, protoţe (chladicí) věţ můţe být provozována jako suchá (chladicí) věţ

v případě, kdy teploty okolí jsou nízké. Problémem můţe být hluk ventilátoru.

Pouţití

Chladicí soustavy s uzavřeným okruhem jsou pouţívány v mnoha aplikacích. Jsou velmi dobře vhodné pro

chlazení plynových (spalovacích) motorů a kompresorů a mohou poskytnout spolehlivou metodu řízení teploty

průmyslového procesu [tm010, Betz, 1991]. Mohou být pouţity jak pro velká, tak i pro malá pouţití. Mohou být

pouţity jako kapalinové chladiče (například pro chlazení mazacích olejů, chladicí vody pro kompresory), jako

plynové chladiče (například chlazení vznětových (spalovacích) motorů, chlazení plynu pouţívaného v procesu)

a jako vzduchem chlazené kondenzátory (pro provozovny s kombinovaným cyklem, pro plynové turbiny).

Pokud látka (resp. médium), která se pouţívá v procesu, (chlazená) v trubkových hadech nebo trubkách, je pára

(plyn nebo chladivo), tak, aby byla ochlazena pro kondenzaci na kapalinu, taková chladicí soustava se taky

nazývá odpařovací kondenzátor.

2.5.2.1 Mokré chladicí soustavy s uzavřeným okruhem s umělým tahem

Charakteristiky mokrých chladicích soustav s uzavřeným okruhem s umělým tahem:

– odnímání tepla pro zařízení malá aţ velká;

– je moţné dosáhnout nízkých chladicích teplot;

– kompaktní konstrukční provedení ve srovnání se zařízením chlazeným vzduchem;

– nízké poţadavky na energii;

– poţadavek na dodávku vody a poţaduje se okruh na rozstřikování vody;

– omezení tvorby parní vlečky je moţné dosáhnout pouţitím trubkových hadů ve vypouštěném vzduchu,

určených pro jejich redukování, a/nebo suchým provozem v zimním období;

– environmentální aspekty jsou zejména úprava vody a likvidace vypouštěné kapaliny (vody).

Obrázek 2.16: Schematické znázornění principu uzavřené recirkulační mokré chladicí věţe s umělým

tahem vytvářeným sáním

[Eurovent, 2001]

2.5.2.2 Odpařovací parní kondenzátory

Charakteristiky odpařovacích parních kondenzátorŧ:

– odnímání tepla pro zařízení střední aţ velká;

– niţší kondenzační teploty, neţ jsou v případě vzduchem chlazených parních kondenzátorů;

– nízké poţadavky na energii;

– jsou obvykle vyšší neţ vzduchem chlazené parní kondenzátory, ale s menším půdorysem;

– environmentální aspekty jsou zejména úprava vody a likvidace vypouštěné kapaliny (vody).

ODVOD

VZDUCHU

PŘÍVOD VZDUCHU

PŘÍVOD

TEKUTIN

Y

ODVOD

TEKUTIN

Y

PŘÍVOD VZDUCHU

ČERPADLO PRO

ROZSTŘIKOVÁNÍ VODY

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 58

2.6 Kombinované mokré/suché chladicí soustavy

2.6.1 Otevřené mokré/suché (hybridní) chladicí věţe

Technický popis

Otevřená mokrá/suchá chladicí věţ nebo(li) hybridní chladicí věţ představuje speciální konstrukční řešení, které

bylo vyvinuto jako významné/důleţité řešení problému spotřeby chladicí vody a vytváření parní vlečky. Je to

kombinace „mokré― a „suché― chladicí věţe, nebo, jinak vyjádřeno, kombinace odpařovacího a neodpařovacího

procesu. Hybridní chladicí věţ můţe být provozována buďto jako čistě mokrá chladicí věţ, nebo jako kombinace

mokré/suché chladicí věţe v závislosti na teplotě okolí resp. podle teploty okolí. Ohřátá chladicí voda nejprve

protéká přes suchou sekci/část chladicí věţe, kde část tepelného zatíţení je odejmuta proudem vzduchu, který je

často vytvořen tím, ţe je nasáván ventilátorem. Po průchodu suchou sekcí/částí věţe je voda dále ochlazována

v mokré sekci chladicí věţe, jejíţ funkce je podobná funkci otevřené recirkulační (chladicí) věţe. Ohřátý vzduch

ze suché sekce se v horní části chladicí věţe směšuje s párou z mokré sekce, čímţ se sniţuje relativní vlhkost

vzduchu ještě předtím, neţ proud vzduchu odchází z chladicí věţe, coţ (téměř) úplně redukuje vytváření formací

parní vlečky nad chladicí věţí.

Optimalizace účinku hybridní chladicí věţe znamená ve skutečnosti optimalizaci mnoţství suchého tepla

předávaného do vzduchu za účelem splnění poţadavkŧ na řízení vzniku parní vlečky. Současně je mokrá

sekce (chladicí věţe) pouţívána jako hlavní část z hlediska chlazení.

Obrázek 2.17: Schematické znázornění principu hybridní chladicí věţe (příklad pouţitý v energetickém

prŧmyslu)

[Eurelectric, 1999]

Charakteristiky otevřených hybridních chladicích věţí jsou:

– provoz při základním zatíţení a částečném zatíţení pro všechny výkony/kapacity;

– chladicí látka (médium) je pouze voda;

– přídavná voda chladicí věţe se vyţaduje v průběhu větší části provozní doby;

– tepelný výkon je stejný jako v případě mokrých chladicích věţí;

– sníţené mnoţství přídavné vody;

– předpisy pro ochranu ţivotního prostředí, například sníţení celkové výšky (v důsledku pouţití pomocných

ventilátorů) a omezené vytváření parní vlečky;

– vyţaduje se zařízení pro zvukovou (lépe „hlukovou“, pozn. překl.) izolaci v důsledku hlukových předpisů.

1 Izotopická směs

2 Tlumič hluku

3 Ventilátory, suchá sekce

4 Ţebrované trubky, části

suchého chlazení

5 Chladicí zařízení mokré

sekce

6 Ventilátory mokré sekce

7 Potrubí studené vody

suché sekce

Hybridní chladicí věţ

mokrý provoz mokrý-suchý provoz

8 Hlavní čerpadla chladicí vody

9 Kondenzátory turbiny

10 Potrubí teplé vody mokré

sekce

11 Potrubí teplé vody suché

sekce

12 Přídavná čerpadla chladicí

věţe

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 59

– K účinnému provozování hybridní chladicí věţe se pouţívá celá řada zařízení:

– ventilátory s měnitelnými otáčkami;

– uzavírací zařízení pro otvory přívodního vzduchu (jako jsou ţaluzie a posuvné uzávěry);

– ventily pro průtok vody v mokré sekci a v suché sekci;

– obtokové soustavy;

– přídavná čerpadla (pro speciální konstrukce);

– soustava pro směšování mokré parní vlečky se suchou parní vlečkou.

Konstrukční provedení hybridních (chladicích) věţí V současné době jsou k dispozici pouze hybridní chladicí věţe s umělým tahem. Hybridní chladicí věţ se liší od

charakteristického konstrukčního provedení otevřené mokré (chladicí) věţe v tom, ţe má suchou a mokrou sekci,

kaţdá sekce má svůj přívod vzduchu a odpovídající ventilátory. Hybridní chladicí věţe lze nalézt, resp. vyskytují

se jako komplexní chladicí věţe, velké kruhové chladicí věţe s ventilátory, které vytváří umělý tah způsobený

tlakem, nebo jako chladicí věţe článkového typu s ventilátory, které vytváří umělý tah způsobený sáním. Výplň

(chladicí věţe), soustava pro distribuci vody, odstranění unášení (vody) a tlumení zvuku/hluku jsou aspekty,

které jsou společné pro obě dvě konstrukční provedení (chladicích) věţí.

Mokré/suché chladicí věţe s umělým tahem jsou vybaveny vnitřními směšovacími soustavami pro směšování

proudu mokrého a suchého vzduchu. Mohou být řízeny automaticky v závislosti na tepelném zatíţení, průtoku

vody a na stavu okolního vzduchu a parní vlečky.

Chladicí výkon

Hybridní chladicí věţe mohou být postaveny jako komplexní chladicí věţe, chladicí věţe s umělým tahem

vytvářeným sáním vzduchu, nebo protlačováním vzduchu, a – ve velkém rozsahu – jako chladicí věţe

článkového nebo kruhového typu s kapacitou/výkonem odnímání tepla v rozsahu od < 1 MW th do 2 500 MWth.

Environmentální aspekty

Hlavní rozdíl mezi hybridní chladicí věţí a konvenční chladicí věţí je poměrně nízká spotřeba vody hybridní

chladicí věţe (coţ je přídavná voda), která dosahuje hodnot aţ o 20 % niţších, neţ je spotřeba vody v případě

mokré chladicí věţe [tm132, Eurelectric, 1998].

Výsledná roční spotřeba energie hybridní chladicí věţe s umělým tahem můţe být sníţena aţ na úroveň 1,1 aţ

1,5 násobku roční spotřeby energie srovnatelné mokré chladicí věţe s umělým tahem, protoţe při nominálních,

resp. jmenovitých podmínkách je průtok vzduchu téměř dvojnásobný (mokrá sekce a suchá sekce). Chladicí věţe

s přirozeným tahem v konstrukčním provedení mokrá/suchá jsou pod úrovní této úvahy.

Pouţití

Rozhodnutí instalovat hybridní chladicí věţ se provádí z hlediska poţadavků, které jsou specifické pro dané

místo (omezení vztahující se na výšku chladicí věţe a redukování parní vlečky) a několik hybridních chladicích

věţí lze nalézt v energetickém průmyslu zejména v Německu a v UK (ve Spojeném království Velké Británie

a Severního Irska) (v konegeračních soustavách). Pouţití hybridních chladicích věţí je omezeno na teplotní

rozsahy od 25 ºC aţ 55 ºC, protoţe nad teplotou 55 ºC bylo zpozorováno, ţe na trubkách se mnohem snadněji

vyskytuje sráţení uhličitanu vápenatého. Toto neznamená, ţe pod teplotou 55 ºC se ţádné sráţení uhličitanu

vápenatého nevyskytuje, a určitá péče v tomto ohledu musí být zpravidla vynaloţena jiţ při tomto pouţití.

2.6.2 Hybridní chladicí soustavy s uzavřeným okruhem

Technický popis

Charakteristiky hybridních chladicích soustav s uzavřeným okruhem mohou být popsány podobným způsobem,

jako charakteristiky pro uzavřené recirkulační mokré chladicí soustavy, pokud se jedná o ventilátory (axiální

resp. osové a radiální resp.odstředivé), směr proudění vzduchu (kříţoproudý nebo protiproudý), a soustavy pro

redukování hluku. Pro hybridní chladicí věţe s uzavřeným okruhem mohou být pouţity tři technické reţimy:

postřikované trubkové hady s ţebrovanými trubkami, adiabatické chlazení, nebo kombinované soustavy.

Environmentální aspekty

Hybridní chladicí věţe s uzavřeným okruhem slučují výhody chlazení s uzavřeným okruhem s významnými

úsporami spotřeby vody při srovnání s konvenčními mokrými chladicími věţemi s uzavřeným okruhem.

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 60

Při srovnání se suchými chladicími věţemi s uzavřeným okruhem nabízí hybridní chladicí věţe výhodu niţších

teplot chlazení. Z hlediska velikosti/rozměrů, spotřeby energie a hlukových emisí jsou hybridní chladicí věţe

porovnatelné s konvenčními mokrými chladicími věţemi s uzavřeným okruhem. Podle konstrukčního provedení

hybridních chladicích věţí (postřikované trubkové hady s ţebrovanými trubkami) musí být zvláštní pozornost

věnována jakosti úpravy vody. Dodatečné náklady mohou být větší neţ kompenzace významnými úsporami

spotřeby vody, protoţe takové výrobky (zřejmě hybridní chladicí věže, pozn.překl.) vyţadují pouţití vody jenom

v průběhu velmi krátkého časového období za rok. Hybridní chladiče s uzavřeným okruhem taky významně

potlačují a v případě některých konstrukčních provedení dokonce vylučují vytváření parní vlečky.

2.6.2.1 Sprchované (ţebrované) trubkové hady

Obrázek 2.18: Schematické znázornění principu hybridní chladicí věţe s uzavřeným

okruhem V chladicí věţi s uzavřeným okruhem protéká látka (médium) pouţívaná v procesu chladicími elementy (coţ je

trubkovnice nebo trubkový had opatřený ţebry) v uzavřeném obvodu, tzn. v primárním okruhu. Tyto chladicí

elementy jsou zvlhčovány/postřikovány sekundárním vodním okruhem a vzduch současně proudí přes tyto

elementy k vytvoření odpařovaného tepla. Chladicí voda, která odtéká z těchto chladicích elementů, je

shromaţďována v nádrţi a můţe několikrát recirkulovat, přičemţ je někdy pouţita v jiné chladicí věţi, a někdy

taky po odkalení (viz Obrázek 2.19). V nepřímém uspořádání není látka (resp. médium), která protéká primárním

chladicím okruhem, látkou (médiem) pouţitou v procesu, ale je to jiné chladivo, které zase v druhém výměníku

tepla ochlazuje látku (resp. médium) pouţitou v procesu.

2.6.2.2 Adiabatické chladiče, vlhčení a předchlazování vzduchu, který ochlazuje trubkové hady

V adiabatickém reţimu obtéká tekutina, která má být ochlazována, primární povrchovou plochu trubkového

hadu. Chladicí voda stéká dolů na mokré patro a vzduch, který prochází tímto patrem, je zvlhčován na takovou

vlhkost, kterou můţe převzít. Zvlhčený vzduch proudí kolem trubkových hadů, jejichţ trubky jsou opatřeny

ţebry, a převezme více tepla, neţ by mohl převzít vzduch, který je suchý. Ve srovnání s konvenčním

odpařovacím chladicím zařízením je spotřeba vody mnohem sníţena. (Viz Obrázek 2.19).

1 Primární chladicí okruh

2 Přívod/vstup

3 Chladicí elementy

4 Odvod/výstup

5 Zdroj tepla

6 Čerpadlo chladicího

okruhu

7 Okruh vody pro

zvlhčování

8 Přídavná voda

9 Sběrná nádrţ pro vodu

10 Zařízení pro odkalování

11 Chladicí vzduch

12 Ventilátor

13 Pohon ventilátoru

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 61

Obrázek 2.19: Kombinovaný suchý/mokrý provoz hybridní chladicí soustavy

[tm151, BAC, 1999]

2.6.2.3 Kombinovaná technologie

V případě kombinované technologie se pouţívají všechny části, tzn. trubkové hady opatřené ţebry, postřikované

povrchové plochy primárního trubkového hadu a mokrá patra. V suchém reţimu provozování je potom moţné

uzavřít veškeré rozstřikování vody a nechat proudit látku (resp. médium), která má být ochlazována, jak přes

trubkové hady opatřené ţebry, tak i přes primární trubkové hady, přičemţ oba trubkové hady jsou ochlazovány

pouze suchým vzduchem. Při mokrém/suchém reţimu provozování látka (médium), poté, co projde suchými

trubkovými hady, prochází přes primární trubkové hady, jejichţ povrchová plocha je postřikována (vodou),

předtím, neţ se vrátí zpět do procesu jako ochlazená látka (médium). Ohřátá voda skapávající dolů z primárních

trubkových hadů stéká přes povrchovou vodu mokrého patra. Nasávaný vzduch proudí jak přes povrchovou

plochu primárního trubkového hadu, tak i povrchovou plochu mokrého patra, kde se stává nasyceným, a odebírá

teplo. Protoţe proudí přes trubkový had opatřený ţebry, můţe být odebráno více tepla (viz taky Obrázek 2.19).

2.6.2.4 Náklady na hybridní soustavy

V případě pouţití hybridních (chladicích) soustav se vţdy uvádí odkaz na investiční a provozní náklady, které

jsou s nimi spojeny. Obecně vyjádřeno, hybridní (chladicí) soustavy vyţadují vyšší investiční náklady. Náklady

na potlačení vzniku parní vlečky kolísají v závislosti na chladicí soustavě. Při porovnání s chladicí věţí stejného

chladicího výkonu, Fluor [1995] vypočítal, ţe v případě instalace 300 MW otevřené mokré chladicí věţe jsou

náklady na instalaci chlazení přibliţně 2,5 krát vyšší, neţ pro chladicí věţe bez potlačení vzniku parní vlečky.

Pro mokré chladicí věţe s uzavřeným okruhem jsou uváděny náklady pro potlačení vzniku parní vlečky 1,5 krát

aţ 2 krát vyšší, neţ jsou náklady pro (chladicí) věţe bez potlačení vzniku parní vlečky (Eurovent). Náklady musí

být přizpůsobeny vzhledem k úsporám nákladů pro přívod vody a vzhledem k provozní flexibilitě. Roční

náklady na vodu, včetně úpravy vody a včetně elektřiny, mohou v některých případech představovat hodnotu

kolem 10 % ročních nákladů chladicí věţe. Tyto ekonomické úvahy jsou samozřejmě závislé na individuálních

pouţitích a na cenách vody a energie [tm139, Eurovent, 1998].

Náznaky nákladů pro hybridní chladicí věţe s umělým tahem poskytnuté energetickým průmyslem představují

hladiny 40 000 EUR aţ 70 000 EUR na MWth. V tomto sektoru (průmyslu) toto znamená hladinu instalačních

nákladů rovnou (1,3 aţ 1,6) násobku, neţ jsou náklady pro chladicí věţe podobného (chladicího) výkonu bez

potlačení vzniku parní vlečky.

ODVOD VZDUCHU

TRUBKOVÝ HAD

OPATŘENÝ ŢEBRY

AXIÁLNÍ/OSOVÝ VENTILÁTOR

SOUSTAVA PRO

DISTRIBUCI VODY

PŘÍVOD

VZDUCH

U

VZDUCH

VZDU

CH

PŘÍVOD

VZDUCHU

POVRCHOVÁ PLOCHA

PRIMÁRNÍHO

TRUBKOVÉHO HADU

ČERPADLO PRO

ROZSTŘIKOVÁNÍ

VODY

POVRCHOVÁ PLOCHA

MOKRÉHO PATRA

NÁDRŢ

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 62

2.7 Recirkulační chladicí soustavy

Popisy hlavních chladicích uspořádání, které jsou uvedeny výše v tomto dokumentu, vysvětlují principy chlazení

(resp. ochlazování) a přidruţená rozdílná technická konstrukční provedení, která jsou pouţita v průmyslu, a to

v závislosti na poţadavcích procesu, poţadavcích předmětného místa a na poţadavcích z hlediska ţivotního

prostředí. Některé klíčové definice byly vysvětleny v úvodu (k tomuto dokumentu), stejně tak jako rozdíl mezi

suchým a odpařovacím chlazení, a rozdíl mezi termíny otevřená a uzavřená (chladicí) soustava, které jsou

pouţívány při popisech (chladicích) soustav. Nicméně pouţívání kritéria přímá a nepřímá (chladicí soustava),

resp. přímé a nepřímé chlazení, můţe vést k mnoha zmatkům/rozpakům, pokud nejsou tyto termíny definovány

v souvislosti s recirkulačními chladicími soustavami.

2.7.1 Přímé recirkulační chladicí soustavy

Jak bylo konstatováno výše v tomto dokumentu, v přímých chladicích soustavách existuje pouze jednoúrovňový

výměník tepla, kde si chladivo a látka (médium) pouţitá v procesu vyměňují teplo a kde je chladivo (voda nebo

vzduch) v kontaktu s ţivotním prostředím. Únik v důsledku netěsností přes stěnu mezi látkou (médiem), která je

pouţita v procesu, a chladivem (tzn. vodou nebo vzduchem) by proto znamenal, ţe látka (médium) pouţitá

v procesu je vypouštěna do ţivotního prostředí, nebo ţe, při podmínkách podtlaku resp.vakua (kondenzátory), je

ovlivněn proces. A tak, přestoţe ochlazování chladiva, jak je uskutečňováno v chladicí věţi, je taky procesem

výměny tepla, je to stále ještě povaţováno za přímou soustavu.

Příklad otevřené chladicí věţe ochlazující vodní okruh kondenzátoru chlazeného vodou je proto přímá soustava

(přestoţe, jak jiţ bylo zmíněno, unik v důsledku netěsností ovlivní spíše proces neţ chladivo).

2.7.2 Nepřímé recirkulační chladicí soustavy

Klíčovým prvkem pro definování nepřímé (chladicí) soustavy by bylo to, ţe únik v důsledku netěsností

v procesu by nekontaminoval chladivo, které je v přímém kontaktu s ţivotním prostředím. Toto znamená pouţití

chlazení ve dvou hladinách/úrovních.

V případě otevřené recirkulační chladicí věţe by si voda, která odchází z věţe, vyměňovala teplo ve výměníku

tepla s vodou, která je v uzavřeném obvodu. Voda v tomto uzavřeném obvodu by odcházela z tohoto výměníku

a byla by přiváděna do jiného výměníku tepla, ve kterém si vymění teplo s látkou (médiem) pouţitým v procesu.

V uzavřených recirkulačních chladicích věţích se sleduje tentýţ princip a trubkové hady nebo trubky jsou

naplněny vodou, která je ochlazována vodou a/nebo vzduchem. Ochlazená voda je přiváděna do výměníku tepla

nebo do kondenzátoru, které jsou umístěny v rozsahu procesu, za účelem výměny tepla s látkou (médiem), která

je pouţívána v procesu.

V případech, kdy uzavřené recirkulační chladicí soustavy jsou provozovány v zimě a je potřeba provést ochranu

proti zamrznutí, uzavřený (chladicí) okruh obvykle neobsahuje pouze vodu, ale taky chladivo nebo nemrznoucí

směs, která je smíchána s vodou. Ve skutečnosti tyto (chladicí) soustavy mohou opět být klasifikovány jako

přímé (chladicí) soustavy, protoţe chladivo by mohlo znečistit chladicí látku (médium), která je v otevřeném

kontaktu s ţivotním prostředím.

2.8 Náklady na chladicí soustavy

Byly uvedeny náznaky cenových údajů pro kaţdé uspořádání (chladicí soustavy), ale provedené výpočty nákladů

na chladicí soustavy ukazují značné odchylky a tato problematika můţe být uzavřena konstatováním, ţe rozdíly

v nákladech mezi různými (chladicími) soustavami nemusí nutně indikovat nejméně nákladnou variantu. Pokud

se jedná o různé faktory, které ve výsledném efektu ovlivňují náklady resp. cenu, jsou velmi důleţité poţadavky

uţivatelů a legální poţadavky. Z tohoto důvodu by odhad realizovatelnosti (chladicí) soustavy, nebo pouţití

předmětné techniky (chlazení) měl být proveden (zvlášť) pro kaţdý jednotlivý případ. Ceny energie musí být

vţdy vzaty v úvahu. Bude to důleţité například v těch případech, kdy se zvaţuje rekuperace tepla.

Důleţitým aspektem při výpočtu nákladů chladicí soustavy a nákladů na moţná zdokonalení je porovnání mezi

původními investičními náklady (chladicí) soustavy, nebo náklady na pouţitá opatření, a mezi výslednými

ročními náklady. V praxi mohou vysoké investiční náklady vést k niţším nákladům na údrţbu, ale taky k vyšším

ročním fixním nákladům, které mohou být překáţkou pro samotné investování. Za účelem porovnávání musí být

náklady taky vyjádřeny z hlediska tepelného výkonu (chladicí) soustavy, pro kterou jsou předmětná opatření

navrhována (kWth nebo MWth).

Kapitola 2

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 63

Pro průmyslová (ne-elektrárenská) pouţití [tm001, Bloemkolk, 1997] je sestaven seznam celé řady částí, resp.

elementů, podle kterých jsou stanoveny náklady, jak pro vodou chlazené soustavy, tak i pro vzduchem chlazené

soustavy, kde jsou vypočteny celkové náklady a kde je provedeno porovnání různých (chladicích) soustav.

Seznam těchto částí/elementů a přístup, podle kterého bylo postupováno, jsou vysvětleny níţe a výsledky jsou

přehledně uvedeny v Příloze X. Pro elektrárny platí odlišný model, který je vysvětlen v Příloze XII.

Části/elementy

Obvykle musí být vzaty v úvahu následující části/elementy, podle kterých jsou stanoveny náklady:

Tabulka 2.3: Cena částí vodních a vzduchových chladicích soustav

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Typ nákladŧ Cena částí/elementŧ Vodní chladicí

soustavy

Vzduchové chladicí

soustavy

Fixní Výměník(výměníky) tepla (typ, velikost a model) X X

Výměník tepla (materiál) X X

Potrubí v procesu, trubky pro přemostění X X

Čerpadla/záloţní čerpadla X X

Přívodní/vstupní zařízení X

Potrubí přívodní/vypouštěcí X

Výtoková zařízení X

Chladicí věţ (chladicí věţe) (případně) X X

Ventilátory X X

Tlumení zvuku (resp. hluku) X X

Nepřímá soustava (další výměník tepla, potrubí, čerpadla) X X

Proměnné Voda (podzemní voda, voda z vodovodu) X

Poplatek za vypouštění vody (stočné?) X

Monitorování úniků v důsledku netěsností X X

Kondicionování vody X

Spotřeba energie (čerpadla a ventilátory) X X

Údrţba X X

Metodologie

Pro porovnávání nákladů různých chladicích soustav byly vyvinuty rozdílné metodologie. Pouţitá metoda je

stručně popsána v Příloze X.

Kapitola 2

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 64

Porovnávání Porovnávání by vţdy mělo být provedeno na základě stejných provozních podmínek a pro stejný výkon a mělo

by být vztaţeno na MWth rozptýleného resp. ztrátového tepla.Výpočty ukázaly, ţe citlivost nákladů je do značné

míry určena úrovní investic a spotřebou energie. Odchylky v cenách výměníků tepla (kotlových výměníků tepla)

v důsledku zvoleného uspořádání a volby materiálu jsou velmi významné. Levné materiály a modely (typy)

určují vypočtené dolní mezní hodnoty. Speciální materiály určují horní mezní hodnoty. Nemělo by zde být

zapomínáno na to, ţe dobré materiály by mohly značně sníţit náklady na údrţbu, provozní náklady a pouţití

chemických látek.

Při výpočtu jako roční náklady se investiční náklady a provozní náklady významně liší. Faktory jako jsou

poţadavky na (přídavnou) vodu a náklady na vodu, a spotřeba energie, mají velký vliv. Volba materiálu má taky

důsledky na výši ročních nákladů. V případech, kde je pouţito suché vzduchové chlazení, je dosaţitelná koncová

teplota velmi důleţitá a čím je poţadovaná koncová teplota niţší, tím se vzduchové chlazení stane draţším.

V případě vodního chlazení je nízká koncová teplota méně důleţitější pro odhad nákladů, pokud nejsou při

výpočtu pouţity nízké hodnoty přiblíţení.

V Tabulce X.2 v Příloze X jsou uvedeny rozsahy nákladů pro různé velké průmyslové chladicí soustavy. Podle

údajů, které byly pouţity při této metodě, se ukázalo, ţe provozní náklady otevřené mokré chladicí věţe budou

vyšší, neţ pro suché vzduchové chlazení. Na druhé straně byly investiční náklady pro vzduchové chlazení

všeobecně vyšší, neţ pro ostatní (chladicí) soustavy. Toto dále naznačuje, zejména v případě vodních chladicích

soustav, ţe vyšší investiční náklady mohou znamenat niţší provozní náklady (údrţba, kondicionování).

Na základě výše uvedených údajů můţe být učiněn závěr, ţe rozdíly nákladů mezi různými (chladicími)

soustavami nemusí bezpodmínečně označit nejdraţší variantu. Toto zcela jasně závisí na poţadavcích uţivatelů

a poţadavcích na hladiny emisí, které jsou stanoveny úřady. Z tohoto důvodu odhad toho, co je realizovatelné,

by měl být proveden pro kaţdý jednotlivý případ. Výše uvedené údaje mohou být pouţity jako počáteční

(všeobecné) indikace a jsou pro ilustraci uvedeny v Příloze X.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 65

3 ENVIRONMENTÁLNÍ ASPEKTY PRŮMYSLOVÝCH CHLADICÍCH

SOUSTAV A POUŢITÉ TECHNIKY PREVENCE A REDUKOVÁNÍ

3.1 Úvod

Environmentální aspekty průmyslových chladicích soustav jsou různé pro kaţdé uspořádání, které je popsáno

v Kapitole 2. Environmentální aspekty chladicích soustav jsou přímá a nepřímá spotřeba energie, emise tepla

a přídavných látek chladicí vody do povrchové vody, hluk a vytváření parní vlečky. V kaţdém případě by

environmentální význam těchto problematik (jako je např. hluk) měl vţdy být posuzován

z hlediska celkového environmentálního zatíţení včetně toho, které vytváří průmyslový proces, který má být

ochlazován. Ne všechny poloţky jsou stejně důleţité pro kaţdou soustavu, jako jsou např. poţadavky z hlediska

vody a vytváření parní vlečky, které v suchých chladicích soustavách nehrají ţádnou roli. Problematiky, které

jsou potenciálně relevantní a měly by být vzaty v úvahu orgánem poskytujícím písemný úřední souhlas při

posuzování průmyslových chladicích soustav, jsou kvalitativně charakterizovány a sumarizovány v Tabulce 3.1.

Samozřejmě tam, kde jsou provedena příslušná opatření, stane se problematika méně relevantní, nicméně toto

nebylo vzato v této tabulce v úvahu, poněvadţ to bude součástí diskuse v následujících kapitolách. Charakter

a úroveň emisí do ţivotního prostředí nejsou pouze výsledkem pouţitého uspořádání, ale ve značném rozsahu

závisí na způsobu, kterým je soustava provozována, a na způsobu, kterým je řízeno pouţívání zdrojů potřebných

k provozování chladicí soustavy.

V této kapitole jsou prodiskutovány environmentální aspekty a mikrobiologická rizika (nebo zdravotní rizika),

která je nutné brát v úvahu tehdy, kdyţ musí být posouzena ţádost o vydání úředního souhlasu z hlediska

ţivotního prostředí. Zároveň jsou zde popsány zásady technik, které mohou být vzaty v úvahu při určení BAT.

V mnoha případech bude chladicí soustava představovat jiţ existující zařízení a je zřejmé, ţe volitelné moţnosti

pro zdokonalení jsou omezeny ve srovnání se situacemi na zelené louce. Všeobecně vzato návrh procesu a volba

patřičné technologie a konstrukčního provedení chlazení mohou sníţit spotřebu a zabránit mnoha emisím do

ţivotního prostředí. V individuálních případech, kde specifičnosti daného místa hrají hlavní roli, to bude způsob

stanovení priorit z hlediska co by mělo být uděláno, nebo co můţe být uděláno.

Pro konkrétní určení BAT je „přístup― BAT popsán odděleně pro kaţdou environmentální poloţku a kaţdou

techniku, přičemţ se berou v úvahu potenciální vzájemná působení látek. Vyhodnocení navazuje na všeobecný

„přístup―, který je uveden v Kapitole 1. Začíná se sniţováním poţadavků na chlazení a uvolňování tepla do

ţivotního prostředí. Následuje posouzení volitelných moţností k minimalizaci zdrojů věnovaných na prevenci

nebo sniţování emisí, přičemţ je nutno brát v úvahu to, ţe toto také povede k snadnějšímu provozování

chladicího procesu:

1. prevence pomocí technologických moţností:

– integrovaná technická opatření

– změna uspořádání

2. prevence pomocí optimalizace provozu (chladicích) soustav

3. pouţití technologie „end-of-pipe― („konec potrubí―) nebo dalších technik.

Jsou prodiskutovány environmentální důsledky kaţdé volitelné moţnosti a kaţdá technika je vyhodnocena

z hlediska vlivu na celkovou spotřebu energie. Nejprve je znázorněno jak mohou změny v provozech chlazení

ovlivnit spotřebu energie. Informace o jednotlivých technikách a jejich parametrech a provedeních jsou uvedeny

v přílohách.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 66

Tabulka 3.1: Environmentální problematiky různých průmyslových chladicích soustav

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Spotřeba

energie

(přímá)

Poţadavek

na vodu

Strhávání

ryb(2)

proudem vody

Emise do

povrchové vody

Vzduchové

emise

(přímé)

Tvorba

parní

vlečky

Hluk Riziko Residua

Chladicí soustava (§ 3.2) (§ 3.3)(1)

(§ 3.3) Teplo

(§ 3.3)

Přídavné

látky

(§ 3.4)

(§ 3.5) (§ 3.5) (§ 3.6) Úniky

v dŧsledku

netěsností

(§ 3.7)

Mikro

biologické

riziko (zdraví)

(§ 3.7)

(§ 3.8)

Průtočné chlazení

(přímý okruh) Malá ++ + ++

+

(biocidy) -- -- -- ++ --/Malé +

(6)

Průtočné chlazení

(nepřímý okruh) Malá ++ + ++

+

(biocidy) -- -- -- Malé --/Malé +

(6)

Otevřená mokrá chladicí věţ

(přímý okruh) + + -- Malé +

(3) Malé

(ve vlečce) + + + + --/Malá

Otevřená mokrá chladicí věţ

(nepřímý okruh) + + -- Malé +

(3) Malé

(ve vlečce) + + Malé + +

Otevřená mokrá/suchá

chladicí věţ + Malý -- Malé Malé

(3) -- --

(5) + Malé ? +

Mokrá chladicí věţ

s uzavřeným okruhem + + -- -- Malé

Malé (4)

(ve vlečce) -- + Malé Malé --/Malá

Suché chlazení s uzavřeným

okruhem ++ -- -- -- -- --/Malé -- ++ Malé -- --

Mokré/suché chlazení

s uzavřeným okruhem + Malý -- -- Malé

(3) Malé -- Malý Malé Malé --/Malá

Poznámky:

--

Malý/Malá/Malé

+

++

ţádné/není relevantní

relevance pod průměrem

relevantní

vysoce relevantní

1: odstavec v textu

2: jiné druhy mohou být taky strhávány

3: biocidy, proti tvorbě kotelního kamene, proti korozi

4: potenciálně, v případě úniků v důsledku netěsností

5: při správném provozování se nevyskytuje

6: odpad se vztahuje na kal z přiváděné vody a z dekarbonizace

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 67

3.2 Spotřeba energie

Poţadavek na energii průmyslových chladicích soustav můţe být povaţován jako přímá nebo nepřímá spotřeba.

Přímá spotřeba je pouţití energie k provozování chladicí soustavy. Hlavní spotřebiče energie jsou čerpadla

a ventilátory. Čím vyšší je odpor, který musí být kompenzován k udrţování poţadovaného průtoku vzduchu

nebo vody, tím více energie vyţaduje chladicí soustava.

Pokud není správně provozována, můţe být chladicí soustava nepřímo odpovědná za zvýšený příkon energie

nebo surovin do výrobního procesu. K vyhodnocení jakékoliv změny v chladicí soustavě musí být vzata v úvahu

celková energetická rovnováha jak chladicí soustavy, tak i výrobních procesů.

3.2.1 Přímá spotřeba energie

Energie v chladicích soustavách je poţadována k čerpání chladicí vody a/nebo vytváření proudění vzduchu.

Vyjadřuje se jako měrná spotřeba energie v kWe na MWth ztrátového/rozptýleného tepla. Měrná spotřeba energie

můţe značně kolísat a závisí na uspořádání pouţité chladicí soustavy (konstrukční provedení (přístupové

teploty), tlak čerpání) a modelu provozu (celoroční provoz, pouze v létě nebo v zimě). Odchylky způsobí také

lokální podmínky, poněvadţ tatáţ chladicí soustava v teplejších klimatických podmínkách typicky vyţaduje

větší příkon energie neţ v chladnějších klimatických oblastech. V některých případech je poţadována energie

k přípravě přídavných látek v místě provozu chladicí soustavy. Hlavní spotřebiče energie v chladicích

soustavách jsou:

čerpadla (pouţívají se ve všech soustavách, které pouţívají chladicí vodu) pro přívod vody a také pro

cirkulaci chladicí vody:

– jejich spotřeba energie je určena průtokem (vody), mnoţstvím vody, která musí být přečerpána,

poklesem tlaku v procesu (počet výměníků tepla, konstrukční provedení), místem, ve kterém je

dodávána a odváděna chladicí voda a látka, která má být čerpána (plyn, tekutina, tuhá látka).

– nepřímé soustavy mají dva okruhy a budou proto potřebovat více čerpadel.

– v případě chladicí věţe je zdvih (sací/výtlačná výška) větší, coţ vyţaduje větší spotřebu energie ve

srovnání se spotřebou energie v průtočné (chladicí) soustavě.

ventilátory pro větrání se pouţívají ve všech chladicích věţích s umělým tahem a ve strojně chlazených

kondenzátorech:

– jejich spotřeba energie je určena počtem, velikostí/rozměry a typem ventilátorů, mnoţstvím a zdvihem

(sací/výtlačnou výškou) vzduchu,

– suché soustavy chlazení všeobecně vyţadují více vzduchu pro tentýţ chladicí výkon neţ odpařovací

(mokré) chladicí soustavy, přestoţe toto nemusí nutně vést k větší spotřebě energie.

Energie pouţitá pro přidruţené aktivity

Do celkového posouzení energetických poţadavků chladicích soustav by měla být zahrnuta pomocná zařízení,

která jsou podstatná pro provoz chladicí soustavy. Pro tuto oblast není uváděno mnoho údajů. Jako typický

příklad se uvádí výroba chemikálií pro chladicí vodu, jako je např. ozon, přímo v místě chladicího zařízení, kde

spotřeba energie pro výrobu 1 kg ozonu, pouţívaného jako látka působící proti znečišťování, kolísá mezi 7 kWh

aţ 20 kWh v závislosti na generátoru. Na základě minimální koncentrace poţadované v místě vstřikování, která

je mezi 0,5 g aţ 1 g O3/m3 a objemu chladicí vody je moţné odhadnout poţadovanou energii.

3.2.2 Nepřímá spotřeba energie

Spotřeba energie výrobního procesu se povaţuje za nepřímou spotřebu energie, která je způsobena procesem

chlazení. Spotřeba energie se bude zvyšovat s neefektivností chlazení. Menší přenos tepla (např. v důsledku

znečištění) zvýší teplotu na straně procesu, coţ bude vyţadovat více energie, která bude muset být vyrobena

přímo na místě, nebo jinde. Neúčinnost chlazení vede ke ztrátám výroby a bude sniţovat účinnost procesu.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 68

V článku 1.2.1 a 1.4.3 jsou diskutovány účinky na aplikace, které jsou citlivé na teplotu. V důsledku sníţeného

ochlazování kondenzátoru můţe být celková přeměna energie sníţena o 0,25 %, coţ je rovno sníţení účinnosti

kolem 0,4 % na stupeň Celsia. Pokud se dá přednost pouţití otevřené mokré chladicí věţe před průtočnou

soustavou, coţ má např. za následek o 5 ˚C vyšší koncovou teplotu, bude vyprodukováno maximálně o 2 %

méně energie. Pokud by se vzal v úvahu rozdíl v energii pro čerpání, která se poţaduje pro chladicí věţ (který je

(6 – 8) kWe na ochlazovanou MWth), způsobilo by to další jednoprocentní ztrátu účinnosti. V případě konvenční

elektrárny, ve které je spalováno uhlí, znamená 1% sníţení to, ţe účinnost by poklesla z 40 % na 39,6 %.

Vyhodnocení environmentálních dopadů chlazení by mělo zahrnovat vyhodnocení nepřímé spotřeby energie.

Důsledky změny nepřímé spotřeby energie na celkovou spotřebu energie mohou být vyjádřeny jako účinek

zvýšení teploty na straně procesu na chlazení menší neţ je optimální. Tento údaj byl spočítán a bylo provedeno

porovnání mezi hlavními chladicími uspořádáními [tm059, Paping, 1995]. Údaje v Tabulce 3.2 reprezentují

přímou a nepřímou spotřebu energie a emise CO2 pro kaţdé z chladicích uspořádání. Tři proměnné se povaţují

za lineární funkci následujících konstrukčních parametrů:

– průtok chladicí vody

– čerpací tlak

– účinnost čerpání (nepřímo úměrná)

V tomto příkladu jsou údaje vypočítány pro průtočnou soustavu jakoţto referenční soustavu pro kaţdý

z (uvedených) chladicích principů. Průtočná chladicí soustava má kapacitu 100 m3/hodinu na MWth (nebo 8,6 ˚C

na MWth) a potřebuje tlak 3 bar k čerpání vody do poţadované výšky. Toto vyţaduje kolem 10 kWe/MWth/rok

s účinností čerpání 75 %. V případě nepřímé průtočné chladicí soustavy se vyskytuje pokles tlaku a musí být

navíc vytvořeno 4,5 bar, coţ vyţaduje 15 kWe/MWth. Soustava chladicí věţe potřebuje navíc energii k zvednutí

vody do výšky nad například 8 m a kromě toho kolem 7 mwg přes rozstřikovací trysky. Při porovnání

s průtočnou chladicí soustavou toto vyţaduje navíc 4,5 bar a 15 kWe/MWth.

Pokud se jedná o ventilátory předpokládá se, ţe potřebují 15 kWe/MWth. Pokud jsou v provozu jenom v létě

(4 měsíce), pak průměrná poţadovaná energie je rovna 5 kWe/MWth.

V téţe tabulce je nepřímá energie vyjádřena jako funkce zvýšené vstupní teploty chladicí vody. Toto povede

k zvýšené teplotě na straně procesu. Koeficient reprezentující toto zvýšení se vypočítá jako 1,4 kWe/MWth ˚C

(viz Přílohu II). Znamená to, ţe na jeden stupeň zvýšení teploty na straně procesu se poţadovaná energie zvýší

koeficientem 1,4.

Při znalosti celkové spotřeby energie pro kaţdé chladicí uspořádání je moţné vyjádřit tuto spotřebu v hladinách

emitovaného CO2 na vypouštěnou MWth. Je moţné vypočítat energii poţadovanou ve výrobě energie k vytvoření

energie spotřebované chladicí soustavou. Za předpokladu účinnosti 40 % ve výrobě energie musí být kaţdá kWe

přiváděná do provozu chladicí soustavy vynásobena 2,5, coţ vyjadřuje energii poţadovanou pro vypouštění

energie (=chlazení), nebo kWe na kWe (v ‰). Pro kaţdou ‰ je emitováno určité mnoţství CO2. Předpokládá se,

ţe v průměru je emitováno 2 000 (1 500-2 500) tun CO2 ročně na MWe (nepřetrţitý provoz), nebo 2 tuny

CO2/‰. (Tato hodnota je odvozena z emisních údajů Dánska a závisí na palivové směsi).

Údaje uvedené v Tabulce 3.2 se nacházejí uvnitř rozsahů relativních spotřeb energie, které lze obvykle zjistit při

porovnávání různých chladicích soustav s podobnými chladicími kapacitami/výkony. Údaje nejsou přesné

a neměly by být pouţívány jako přesné hodnoty. Stejně tak tyto údaje neznamenají to, ţe jedna soustava je méně

preferovaná neţ druhá chladicí soustava. Co tabulka uvádí zřetelně, je to, ţe vliv způsobený ztrátou účinnosti

chlazení můţe být značný a ţe důsledky na celkovou energetickou rovnováhu mohou být prezentovány

v porovnatelné podobě. Tato tabulka ukazuje důleţitost zvaţování jak přímé spotřeby energie, tak i nepřímé

spotřeby energie při provozu chladicí soustavy.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 69

Tabulka 3.2: Příklad porovnání ročního měrného poţadavku na přímou a nepřímou energii různých chladicích soustav

a důsledky na emise CO2 na MWth

[tm059, Paping, 1995]

Chladicí soustava

Měrná přímá spotřeba

energie (kWe/MWth)

Zvýšená T

čerpadla

(˚C)

Měrná nepřímá

spotřeba energie

(kWe/MWth)

Celková spotřeba

energie

(kWe/MWth)

E vstupní na

E vypouštěnou

(v ‰)

CO2

(tuny/rok/MWth)

Čerpadla Ventiláto

ry

Celke

m

Pouţitý korekční

koeficient1)

=

1,4 kWe/MWth ˚C

Celková

přímá+nepřímá

Průtočná – přímá 10 (9-12) - 10 0 0 10 25 50

Průtočná – nepřímá 15 (12-18) - 15 5 7 22 55 110

Otevřená mokrá chladicí věţ 15 (13-17) 5 20 5 7 27 68 136

Hybridní chlazení 15 (13-17) 8 23 5 7 30 75 150

Chladicí věţ s uzavřeným okruhem > 15 (13-17) 8 > 23 8 11 > 34 > 85 > 170

Chlazení suchým vzduchem - 20 20 20 28 48 120 240

1) Pokud se jedná o výpočet korekčního koeficientu, viz Přílohu II.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 70

3.2.3 Redukování energie poţadované pro chlazení

Redukování poţadované energie pouţité v chladicích soustavách je záleţitostí environmentální rovnováhy.

Integrovaná opatření v rozsahu průmyslového procesu k opětnému vyuţití tepla sníţí potřebu vypouštění

nadměrného tepla do ţivotního prostředí. Pokud je poţadován menší chladicí výkon, všeobecně a v absolutních

poměrech je potřeba méně energie k provozu chladicí soustavy. Účinnějším zařízením a správným

provozováním chladicí soustavy, které zabraňují zvýšení teploty na straně procesu, se můţe dosáhnout dalších

sníţení poţadované energie.

Správnou volbou materiálu a konstrukčního provedení se sníţí poţadovaná spotřeba energie chladicích soustav.

Toto je velmi sloţitá záleţitost zahrnující mnoho faktorů, kde je obtíţné poskytnout všeobecně platnou radu.

Pouţívají se a mohou být zmíněny následující postupy a jako volitelné moţnosti by měly být vzaty na vědomí:

1. správné uspořádání chladicí soustavy jako jsou hladké povrchy a podle moţností co nejméně změn směru

proudění zabrání turbulenci a sníţí odpor proudění chladiva;

2. v chladicích věţích s umělým tahem jsou volitelné moţnosti k sníţené spotřebě energie volba typu

a umístění ventilátorů a moţnost nastavování proudění vzduchu;

3. volba správné výplně nebo náplně (z hlediska provozních podmínek), aby byla kdykoliv zabezpečena

maximální výměna tepla;

4. volba eliminátorů unášení s minimální odporem proudění.

Změny materiálu a konstrukčního provedení se nejeví jako ekonomicky účinné volitelné moţnosti k sníţení

poţadavků na energii pro jiţ existující chladicí soustavy, zejména v případě velkých soustav. Náhrada vnitřního

vybavení chladicích věţí (ventilátory, výplň a eliminátory unášení) jsou v některých případech volitelné

moţnosti. V případě menších soustav, jako jsou otevřené a uzavřené recirkulační mokré chladicí soustavy, které

jsou na trhu jako hotové („off-the-peg“) výrobky, je změna chladicí soustavy technicky mnohem snadnější.

Dobrým příkladem vlivu konstrukčního provedení je pouţití hladkých (s ţebry) podpěrných pilířů na vstupu

velké (178 m) chladicí věţe s přirozeným tahem pro jadernou elektrárnu. Toto konstrukční provedení zvětšovalo

průtok vzduchu a sniţovalo pokles tlaku umoţňující o 0,3 °C studenější chlazení, přičemţ sníţení teploty o 1 °C

pro toto zařízení je přibliţně rovno úspoře 250 000 EUR za rok.

Velmi málo bylo publikováno o moţnostech volby pro sníţení poţadovaného mnoţství energie pro chladicí věţ

prostřednictvím energeticky účinnějších ventilátorů, nebo pomocí flexibility provozní soustavy. V informacích

dodavatelů lze nalézt údaje o dostupných typech ventilátorů a jejich energetické náročnosti. Jsou k dispozici

ventilátory, které mohou být provozovány při proměnlivých otáčkách [tm97, Immell, 1996], nebo je uţivatelům

doporučováno pouţít soustavu s více ventilátory, která má větší flexibilitu při nastavování poţadovaného

průtoku vzduchu.

Pokud se jedná o vliv eliminátorů unášení na výkonnost ventilátorů v důsledku indukovaného poklesu tlaku

[tm092, Becker a Burdick, 1994] byl učiněn závěr, ţe existují rozdíly mezi různými konstrukčními provedeními

a ţe rozdíl ve vlivu na výkonnost ventilátoru vyţaduje pečlivé posouzení, přičemţ je nutné vzít v úvahu

souvislost s úplnými soustavami. Znamená to, ţe musí být provedeno komplexní vyhodnocení, které zahrnuje

uspořádání věţe a distribuci proudění ventilátorem a eliminátorem unášení. Na základě tohoto bude moţné

provést uţitečné porovnání různých konstrukčního provedení ventilátorů.

Příklady změny výplně chladicí věţe uváděly značná zvýšení účinnosti výměny tepla, sníţení teploty chladicí

vody odváděné z věţe a dosaţení lepšího chlazení [tm034, Hobson a jiní, 1995] [tm041, Burger, 1994], [tm117,

Remberg a Fehndrich, 1993].

Zlepšení kapacity výměny tepla výplně zdokonalí chlazení procesu ve výměníku tepla. V důsledku tohoto můţe

být redukována činnost ventilátorů při dosaţení stejné úrovně chlazení jako předtím. Při nezměněné úrovni

provozu bude kapacita chlazení vyšší. Pouţití nesprávného uspořádání výplně můţe vytvořit neţádoucí odpor

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 71

pro proudění vzduchu kolem nebo napříč, ale geometrie věţe je také důleţitá. Hustá vrstva výplňových svazků

vytvoří větší poklesy tlaku a obvykle vyţaduje větší spotřebu energie pro ventilátory. Rozstřikovací výplně mají

niţší pokles tlaku na straně vzduchu, ale v důsledku své niţší účinnosti vyţaduje tato výplň větší věţe, nebo více

článků a kompenzace nemůţe být provedena vyšším energetickým příkonem pro činnost ventilátorů.

Praktické zkušenosti uvádějí zřetelný vliv údrţby na sníţení poţadovaného mnoţství energie pro provoz

chladicích soustav. Všeobecně řečeno, pro vodou chlazené soustavy toto znamená řádné ošetřování soustavy za

účelem sníţení odporu v soustavě způsobeného tvorbou kotelního kamene, korozí, znečištěním, atd. Ošetřování

(chladicích) soustav bude udrţovat povrch výměníků (tepla), potrubí/kanálů a (výplňových) svazků v chladicích

věţích v hladkém stavu. Zabrání vzniku odporu pro proudění vody, sníţí poţadovaný výkon pro čerpání a zlepší

výměnu tepla. Patřičná úprava chladicí vody (viz Část 3.4), vyváţené pouţití přídavných látek ve vztahu

k zvýšení teploty procesu, sníţí přímou spotřebu energie stejně tak jako nepřímou spotřebu energie. Není

uváděna ţádná kvantifikace sníţení kWe na odváděnou MWth v důsledku zdokonalené údrţby.

3.3 Spotřeba a emise chladicí vody

3.3.1 Spotřeba vody

3.3.1.1 Přívod vody a poţadavky na vodu

Voda je pro chladicí soustavy významná látka, a to zejména pro velké průtočné chladicí soustavy, zatímco pro

suché vzduchem chlazené soustavy nemá ţádný význam. Pouţívá se povrchová voda, podzemní voda a pitná

voda. Pro účely chlazení můţe být v zásadě pouţita slaná voda, brakická/poloslaná voda a sladká voda. Slaná

voda je hojně k dispozici v pobřeţních lokalitách, ale nevýhodou slané vody je její účinek na korozi. Očekává se,

ţe pouţití podzemní vody pro účely chlazení se bude v nastávajících letech sniţovat, protoţe pro účely

druhořadého pouţití (jako je chlazení) bude podzemní voda stále méně povolována, pokud toto pouţití nebude

kombinováno s nezbytným získáváním podzemní vody, které je přidruţeno k jiným potřebám. Příklady jsou

sniţování hladiny podzemní vody v případech, kdy překáţí při těţení v dolech, nebo voda z čerpacích zařízení

pro vodní energii. Menší dostupnost podzemní vody by mohla mít za následek zvýšení spotřeby povrchové vody

pro účely chlazení.

Pouţití vody a spotřeba vody jsou termíny, které se oba pouţívají pro poţadavky vodních chladicích soustav.

Pouţití vody znamená, ţe stejný objem ohřáté chladicí vody se vrátí zpět do zdroje, ze kterého byla odebrána

(průtočná chladicí soustava). Spotřeba vody znamená, ţe jen část vody pouţité pro chlazení (odkalování

recirkulačních soustav) se vrátí zpět do přijímací vody (recipientu), přičemţ zbývající část vody zmizí odpařením

a unášením v průběhu procesu chlazení. Spotřeba vody je zejména významná tam, kde se pro účely chlazení

pouţívá podzemní voda v oblastech citlivých na sucho.

Objem pouţité vody je široce spojen s typem průmyslu. Podle různých zdrojů se ukazuje, ţe potřeba chladicí

vody v Evropě je značná. [Correia, 1995]. Všeobecně vzato největší podíl (povrchové) vody se vyţaduje pro

elektrárny. Se zbývající částí vody se počítá pro malý počet větších průmyslových odvětví, z nichţ největším

uţivatelem je chemický průmysl.

Objem poţadované vody je rozdílný pro různé vodní chladicí soustavy (Tabulka 3.3). V případě průtočných

chladicích soustav (přímých a nepřímých) závisí pouţití vody na:

poţadavku procesu (kondenzátor)

teplotě přívodní vody

maximálním přípustném zvýšení teploty přijímací vody (recipientu)

maximální přípustné teplotě chladicí vody, kdyţ je vypouštěna.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 72

Tabulka 3.3 Poţadavky různých chladicích soustav na vodu

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Chladicí soustava Prŧměrná potřeba

vody

[m3/h/MWth]

Relativní potřeba

vody

[%] 1)

Průtočná soustava – přímá 86 100

Průtočná soustava – nepřímá 86 100

Otevřená mokrá chladicí věţ – přímá 2 2,3

Otevřená mokrá chladicí věţ – nepřímá 2 2,3

Otevřená mokrá/suchá (hybridní) chladicí věţ 0,5 0,6

Uzavřený okruh mokré chladicí věţe proměnlivá proměnlivá

Uzavřený okruh suché vzduchové chladicí věţe 0 0

Uzavřený okruh mokré/suché chladicí věţe 1,5 1,7 1) předpoklad:

kapacita chlazení ΔT 10 K

otevřená mokrá chladicí věţ: cykly koncentrace mezi 2 a 4

otevřené mokré/suché chlazení: suchý provoz 75 %

uzavřený okruh mokré/suché věţe suchý provoz v rozsahu od 0 do 25 %

V otevřených recirkulačních soustavách, uzavřených okruzích mokrých a uzavřených okruzích mokrých/suchých

chladicích věţí je většina vody recyklována a teplo je rozptýleno do ovzduší převáţně odpařováním. V těchto

soustavách se spotřeba vody značně odchyluje a nejsou k dispozici ţádné specifické údaje, protoţe činnost závisí

na pouţitém koeficientu koncentrace (je regulován úmyslným odkalováním), odpařování a v menším rozsahu na

teplotě okolí.

Nepřímý uzavřený okruh suchých chladicích věţí můţe pouţívat vodu jako sekundární chladivo, ale potřeba je

velmi nízká ve srovnání s potřebou ve vodních chladicích soustavách. V normálních případech je voda pro

doplnění potřeba pouze tehdy, kdyţ se vyskytne netěsnost, např. v těsnění čerpadel, přírubách a ve ventilech,

nebo kdyţ byla voda vypuštěna k umoţnění opravy soustavy. Za těchto okolností jsou mnoţství malá a můţe být

ekonomicky pouţita pitná voda, nebo dokonce voda zbavená nerostných látek (demineralizovaná).

Legislativa

V členských státech se o vodu jako o zdroj nebo jako látku přijímanou ţivotním prostředím starají různé úřady.

Ve všech případech by potřeba (pouţití?) vody měla být součástí integrovaného environmentálního povolení,

zejména tam, kde jsou omezené zdroje. Očekává se, ţe v celém rozsahu Evropy tlak na zdroje vody dobré jakosti

zvýší tlak na opatření pro zachování vody v chladicích soustavách a ţe budou stanoveny mezní hodnoty objemů

vody, kterou bude moţné odebrat ze zdroje. Co se týká pouţití vody, je základním legislativním dokumentem na

evropské úrovni „rámcová směrnice o vodě― („Water Framework Directive“). Tato směrnice je zaměřena jak na

jakost vody, tak i na kvantitativní status podzemní vody definovaný ve smyslu vlivu hladiny podzemní vody na

přidruţené povrchové ekosystémy a ve smyslu udrţitelnosti vodního zdroje. Na národní úrovni mají některé

členské státy samostatnou legislativu pro aspekty zabývající se přívodem a pouţíváním povrchové vody.

Průřezové záleţitosti

Záleţitost omezování potřeby vody se vztahuje k následujícím environmentálním aspektům:

– emise tepla do povrchové vody,

– pouţívání přídavných látek do chladicí vody,

– spotřeba energie jak v chladicí soustavě, tak i ve výrobním procesu,

– nepřímé emise.

Kaţdý z výše uvedených faktorŧ vyţaduje posouzení, aby mohlo být vyhodnoceno, zda zmenšený přívod

vody pro chlazení je tím nejlepším řešením. V následujících odstavcích je učiněn pokus popsat pouţitelné

volitelné moţnosti technik sniţování (s)potřeby vody a jejich prŧřezové účinky.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 73

3.3.1.2 Pouţité techniky pro sniţování spotřeby vody

Sníţení spotřeby vody pro chlazení představuje konkrétní zájem tam, kde dostupnost vody je nízká na základě

přírodních nebo ekologických důvodů. Mohou to být buď oblasti postiţené suchem, nebo oblasti se sezónními

nízkými dešťovými sráţkami. Nebezpečí vyčerpání zdrojů podzemní vody a situace s relativně vysokými

poţadavky na chladicí vodu, kde se poţadavky blíţí nebo by mohly být větší neţ průtok vody v řece, nebo kde

emise tepla do povrchové vody jsou omezeny, jsou další typické příklady.

1. Technologie chlazení Při sniţování mnoţství vody poţadované pro chlazení je důleţitá volba chladicí soustavy. V situacích na zelené

louce se navrhuje, aby byla posouzena moţnost pouţití chlazení vzduchem např. pouţitím otevřených chladicích

věţí. V případě velkých soustav by poţadovaná kapacita chlazení mohla omezovat volitelnou moţnost suchého

vzduchového chlazení, poněvadţ to vyţaduje velké teplosměnné plochy. Pokud to je uskutečnitelné, měla by být

věnována pozornost změně celkové účinnosti, zvýšeným provozním nákladům na provoz ventilátorů a nákladům

na sníţení hluku. Pouţití soustav suchého chlazení obvykle vede k sníţení účinnosti procesu. Z toho vyplývá, ţe

mají být upřednostňovány mokré soustavy (chlazení). Pouze v případě, kdy neexistuje ţádný zdroj vody

(resp. přídavné vody) je moţné, ţe suché chlazení je nevyhnutelné.

Pro jiţ existující průtočné soustavy je pouţití recirkulačních soustav (otevřené mokré chladicí věţe) pouţitelnou

volitelnou moţností k sníţení poţadavků na vodu. Věţe jsou vybaveny eliminátory unášení jakoţto standardní

technikou k dalšímu sniţování ztrát vody odpařováním. Obecně vzato recirkulace znamená, ţe musí být učiněna

opatření k ochraně teplosměnné plochy před tvorbou kotelního kamene nebo před korozí. Na druhé straně

pouţití recirkulace chladicí vody současně znamená sníţení tepelné emise do povrchové vody.

2. Provoz chladicích soustav Běţně pouţívaný provoz v recirkulačních mokrých chladicích soustavách je zvyšování koeficientu koncentrace

prostřednictvím sníţení frekvence odkalování. Čím je čistější voda, tím snadnější to je a správná údrţba otevřené

mokré chladicí věţe sníţí znečištění/kontaminaci chladicí vody a můţe způsobit vyšší počet cyklů a následně na

to niţší frekvenci odkalování.

Zvýšení cyklů koncentrace obvykle vede ke zvýšenému poţadavku na chemikálie proti znečištění k umoţnění

vyšších koncentrací soli bez rizika usazování (sedimentace). Je k dispozici, resp. lze nalézt mnoţství zpráv, ve

kterých jsou prezentovány programy úpravy vody určené zejména pro provoz s vyššími cykly koncentrace za

účelem redukování objemu odkalování [tm094, Alfano a Sherren, 1995]. V rámci přípustných podmínek by měla

být věnována pozornost potenciálnímu zvýšení koncentrací prvků v odkalované vodě.

Kritické posouzení výsledků maximalizace cyklů chladicí věţe a problémů, které s tímto souvisí, je moţné nalézt

v dokumentu [tm095, Cunningham, 1995]. Závěr je takový, ţe schopnost, resp. moţnost zvýšit počet cyklů

závisí na mnoha chemických a fyzikálních faktorech (např. teplota vody, pH, rychlost vody) a vyţaduje vysokou

úroveň expertízy. S uváţením dané rozmanitosti provozních podmínek a chemie vody můţe být nesnadné

předpovídat maximální cykly koncentrace a musí být věnována pozornost zváţení souvisících nákladů předtím,

neţ chladicí soustava můţe být provozována ekonomickým způsobem.

3. Další techniky V případě recirkulačních soustav, které pouţívají relativně omezená mnoţství vody, je aplikováno mnoţství

dalších technik. Cílem těchto technik je zlepšení jakosti chladicí vody. Předběţná úprava chladicí vody (jako je

vločkování/flokulace, sráţení, filtrace nebo membránová technologie) můţe sníţit poţadavky na vodu tam, kde

se poţaduje menší odkalování k udrţení téhoţ koeficientu koncentrace. Úpravy vody nicméně povedou k vzniku

kalu, který bude muset být zlikvidován (viz Přílohu IV pojednávající o odkalování).

Pouţití odpařovací nádrţe (odpařovacího rybníku) je technika, která je stále pouţívána v některých starších

provozních místech a podrobuje se dalšímu vývoji. Můţe být pouţita k prevenci emisí tepla do povrchové vody

předchlazováním chladicí vody před jejím vypouštěním, ale můţe slouţit podobným způsobem jako chladicí věţ

tak, ţe je částí celkové cirkulace. V odpařovací nádrţi se voda ochlazuje rozstřikováním přes velkou plochu

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 74

povodí, čímţ se vytváří velký chladicí povrch, a posléze můţe voda být znovu pouţita (Příloha XI). Měla by být

věnována pozornost mikrobiologickým rizikům v důsledku vytváření aerosolů (viz 3.7.3).

Pokus sníţit poţadavek na zdroje vody se uskutečňuje také spojováním průtoků vody různých průmyslových

jednotek do jednoho nebo více míst. Tato metoda uchovávání vody můţe být docela úspěšná, nicméně vyţaduje

pečlivé posouzení. Pokud se jedná o vyhodnocování alternativních řešení při uchovávání vody pro průmyslové

oblasti je k dispozici celá řada důleţitých úvah [tm065, Meier a Fulks, 1990], které by měly být vzaty v úvahu:

přehled dostupných vodních zdrojů a jejich chemie;

posouzení mnoţství těchto zdrojů a jejich kolísání/fluktuace;

posouzení znečišťujících látek a úprav vodních zdrojů;

vliv běţných programů úprav vodního zdroje na existující metody úprav chladicí vody;

vliv potenciálních zvýšení vodivosti recyklované vody na proces, ve kterém je voda pouţita;

volitelné moţnosti programu chemické úpravy pro chladicí soustavy;

ekonomika alternativních metod opětovného pouţití.

Faktory, jejichţ seznam je uveden výše, ovlivňují volbu vodních zdrojů a mnoţství vody, která můţe být opětně

pouţita. Typické vodní zdroje v místě (průmyslového procesu) jsou odkalené vody z chladicích věţí a boilerů.

Také se pouţívají terciárně upravené výtoky z obecních/městských podniků na zpracování odpadů. Ve všech

případech je důleţité zabránit zvýšené potřebě ještě sloţitějších programů úpravy vody k umoţnění opětného

pouţití vody (Příloha XI). Je také moţné opětné pouţití odkalené vody z odpařovacích nádrţí/rybníků, pokud se

jedná o pouţití, která nejsou citlivá na zvýšený obsah soli ve vodě.

Technologie zaloţená na soustavě s nulovým vypouštěním můţe být aplikována tím, ţe se upraví a opětně

pouţije odkalená voda. Je nutno posoudit náklady na likvidaci kalu vznikajícího z této technologie v závislosti

na environmentálních nákladech na úpravu a vypouštění odkalené vody (Příloha XI).

3.3.2 Strhávání ryb

3.3.2.1 Míra strhávání

V případě velkých přívodů vody, jako je přívod vody pro průtočné soustavy vodního chlazení, existuje problém

nárazů na ryby a jejich strhávání. Pokud se jedná o strhávané ryby – hlavně rybí larvy, procházející přes síta

umístěná na přívodu chladicí vody, na čerpadlech a kondenzátorech – obvykle nejsou odebírány vzorky.

Strhávání ryb je záleţitostí lokálního významu a mnoţství strhávaných ryb je zaloţeno na komplexu technických

a biologických faktorů, které vedou k řešení, které je specifické pro dané místo. Voda je vtahována/nasávána do

vstupních kanálů ve velkých mnoţstvích a při značně vysokých rychlostech. Vstupní kanály jsou obvykle

vybaveny filtry k zachycování úlomků pro ochranu výměníků tepla před ucpáním/zanesením a mechanickým

poškozením. K nárazům dochází tehdy, kdyţ jsou ryby tlačeny na síta umístěná před kondenzátory a výměníky

tepla. Značné mnoţství menších tvorů je unášeno chladicí vodou a usmrceno jejich mechanickým poškozením,

coţ se nazývá strhávání.

Údaje o mnoţství ryb unášených chladicí vodou, nebo zachycených na vstupu chladicí soustavy, nejsou

podrobně uváděny. Byly analyzovány výsledky 24-hodinových vzorků z hlediska počtu ryb unášených chladicí

vodou na holandské 600 MWe elektrárně [KEMA, 1992] na řece Rýn s průtokem chladicí vody (22 – 25) m3/s.

Výsledky ukazují, ţe počet unášených ryb v jednotlivých letech, stejně tak, jako počty ryb unášených

v jednotlivých obdobích téhoţ roku, se velmi liší. Většina ryb byla zachycena v létě.

Studie, které byly provedeny na 2 000 MW vnitrozemské elektrárně na řece Trent v Anglii ukázaly, ţe velká

většina strhávání ryb se vyskytla při soumraku nebo vzápětí po soumraku, nebo v létě. Tato elektrárna nemá

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 75

průtočnou chladicí soustavu a nebyl objeven ţádný důkaz významného vlivu na ryby. Toto byl také případ na

jiné elektrárně podobné velikosti umístěné na řece Temţi [Carter a Reader, v tisku]. Síta v případě obou

elektráren mají oka přibliţně 9 mm široká. Výzkum ve věci strhávaných a potlučených ryb v případě devíti

holandských elektráren ukázal, ţe více neţ 95 % potlučených ryb byly ryby 0+, narozené na jaře téhoţ roku,

a jejich délka byla menší neţ 10 cm. Toto je potvrzeno výsledky, které jsou ve výše zmíněné elektrárně na řece

Trent, přestoţe úmrtnost byla 100%, přičemţ se tam vyskytovala zanedbatelná úmrtnost ryb ve srovnání

se zmíněnou přirozenou smrtí [Carter a Reader, v tisku].

Vyskytuje se také odchylka v počtu strhávaných ryb a druhů strhávaných ryb mezi různými elektrárnami.

Výsledky programu odběru vzorků, provedených v šesti holandských elektrárnách na řece Rýn, na řece Meuse

a ramenech těchto řek ukázaly odchylky v druzích strhávaných ryb mezi 12 a 25 druhy a odchylky v mnoţství

potlučených ryb na sítech chladicí vody mezi 0,02 a 2,45 ryb na 1 000 m3 chladicí vody v průměru za celý rok

[Hadderingh a jiní, 1983]. V případě elektráren umístěných na jezerech, na ústích řek a na mořském pobřeţí

můţe být pozorované mnoţství potlučených ryb mnohem vyšší neţ na elektrárnách, které jsou umístěny na

řekách, a to aţ 25 ryb na 1 000 m3 [KEMA, 1982].

Tabulka 3.4 Poměrná mnoţství naraţených ryb (FIR) v elektrárnách. Roční zachycení normalizovaná

(vztaţená) na prŧtok chladicí vody

[tm164, Travade, 1987] a [tm165, Turnpenny a jiní, 1985]

Voda Elektrárna Výkon

(MWe)

FIR

(kg/106 m

3)

Severní moře Sizewell A 480 73

Kingsnorth 2 000 4,4

Dunkerque 600 19

Gravelines 5 400 48

Anglický kanál Dungeness A 410 190

Dungeness B 1 200 40

Paluel 5 200 43

Fawley 2 000 19

Bristolský kanál Hinkley B 1 300 24

Ústí řek Le blayais 3 600 79

Řeky Loire (St Laurent A) 1 000 1,8

3.3.2.2 Pouţité techniky pro redukování

V závislosti na odlišných výsledcích bylo vyvinuto mnoţství technik, které byly pouţity v prŧmyslu k

zabránění nasátí ryb v dŧsledku velkého mnoţství přiváděné chladicí vody. Optimální řešení a výsledky a

schopnost splnit poţadavky BAT jsou ovlivňovány širokým spektrem biologických, environmentálních a

technických faktorŧ, které musí být vyhodnoceny na základě specifických podmínek v místě procesu

(elektrárny). Porovnání rŧzných technik proto není moţné.

1. Technologie chlazení

Technologické změny uskutečněné k zabránění strhávání ryb nebyly publikovány. Je zřejmé, ţe strhávání ryb

nebude problémem při změně na otevřené nebo uzavřené recirkulační chladicí soustavy, které jsou finančně

nákladnou operací. Můţe to být zváţeno v situacích na zelené louce. Zařízení k zabránění nasátí ryb lze nalézt

např. v energetickém průmyslu a v rafineriích. Řešení pro prevenci jsou tato:

– zvuková zařízení, pozitivní pro odvrácení velkých mnoţství (hejna) ryb, ne však pro úhoře;

– světelné systémy se svítilnami umístěnými pod vodou, pozitivní pro odvrácení úhořů;

– poloha, hloubka a konstrukční provedení vstupního otvoru;

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 76

– mezní hodnoty rychlosti proudění nasávané vody (přestoţe údaje ze studií uskutečněných v Anglii ukazují,

ţe strhávané ryby samy umoţňují, aby byly unášeny proudem (tj. úmyslné unášení nebo rozprchnutí se),

i kdyţ jsou fyzicky schopny uniknout z proudu vody plaváním);

– velikost ok sít umístěných v chladicí vodě (které chrání chladicí soustavu před poškozením). Pozorováními

bylo zjištěno, ţe ve stejné elektrárně velikost ok sít 5 x 5 mm v průměru zdvojnásobí počet strhávaných ryb

ve výstupu chladicí vody, které přeţijí, ve srovnání s velikostí ok sít 2 x 2 mm, protoţe úmrtnost

potlučených rybích larev je vyšší neţ úmrtnost při strhávání [KEMA, 1972] a [Hadderigh, 1978].

Úmrtnost potlučených ryb můţe být sníţena pomocí dobrého systému vytvoření zpětného proudění ryb směrem

od sít chladicí vody a jejich spláchnutí zpět do povrchové vody.

2. Provozní praxe a techniky „end-of-pipe“

Sníţení rychlosti proudu vody, nasávané do chladicí soustavy, na hodnotu pod (0,1 aţ 0,3) m/s, jasně ukázalo

pozitivní účinek a sníţené mnoţství ryb vtaţených dovnitř soustavy. Nicméně sníţení rychlosti můţe znamenat

to, ţe jsou poţadovány vstupní kanály s většími rozměry, coţ můţe mít technické a finanční důsledky.

Všeobecně vzato změny provozní praxe nebo pouţití technik „end-of-pipe“ („konec potrubí“) se nevztahuje na

strhávání ryb, ale existuje také pohled – který není sdílen všemi – ţe strhávání ryb by mohlo být sníţeno tak, ţe

se vezme v úvahu denní a sezónní model strhávání.

Tabulka 3.5: Dostupné technologie ochrany ryb pro vstupní zařízení chladicí vody

Odvozeno podle [tm152, Taft, 1999]

Kategorie Techniky ochrany Účinky Poznámky

Systémy sběru

ryb

Optimalizace (zvětšení)

velikosti ok pohyblivých

vodních sít

Zvyšuje úroveň přeţití

strhávaných rybích larev

a ryb ve velmi mladé etapě

jejich ţivota

Úmrtnost při strhávání ryb

v této etapě ţivota je niţší

neţ úmrtnost při potlučení

v těchto etapách ţivota

Nízkotlaké vodní trysky

pouţívané pro odpláchnutí

ryb od pohyblivých sít

a pro jejich navracení

do povrchové vody

Přeprava ryb zpět

do povrchové vody

Vyţaduje druhý systém

vysokotlakých trysek

k očištění pohyblivých sít

Nádoby pro ryby umístěné

na sítech

Zvyšuje úroveň přeţití

potlučených ryb

Ryby v průběhu přepravy zpět

do povrchové vody zůstávají

trvale ve vodě

Průběţné otáčení

pohyblivých sít

Zvyšuje úroveň přeţití

potlučených ryb

Zkrácení doby naráţení

Čerpadla na ryby Přeprava ryb zpět

do povrchové vody

Komplikované pro udrţování

správného stavu v potrubích

Systémy

k odklonění ryb

(vytváření

obtoku pro

ryby)

Šikmá síta nebo ţaluzie

s obtokem („by-pass“)

pro ryby

– Přeţití tvrdších druhů

(50-100) % je větší neţ

měkčích druhů

– Ne pro rybí vajíčka,

larvy a malé

bezobratlovce

– Vyţaduje stejnoměrný,

konstantní průtok

s nízkou rychlostí

– Je nutné odstraňovat

úlomky

Překáţky

ovlivňující

chování

Světla

– stroboskopická světla

– trvale svítící světla

– rtuťová světla

– jiná světla

Účinky různých světelných

systémů závisí na místní

situaci, na druzích ryb,

a na etapě vývoje ryb

V mnoha situacích je nutné

zhotovit obtok („by-pass“)

pro odkloněné ryby

Zvuk Účinky závisí na místní

situaci, na druzích ryb,

a na etapě vývoje ryb

V mnoha situacích je nutné

zhotovit obtok („by-pass“)

pro odkloněné ryby

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 77

3.3.2.3 Náklady na akustická zařízení a světelné systémy

Je samozřejmé, ţe jakákoliv změna provedená na existující (chladicí) soustavě bude nákladná. Energetický

průmysl oznámil, ţe dodatečné náklady na technologie ochrany ryb, aplikované na existující zařízení jsou ve

výši mezi (40 000 aţ 200 000) EUR, včetně nákladů v době nečinnosti. V situacích na zelené louce by dodatečné

investice na alternativní vtoková zařízení byly pravděpodobně méně podstatné.

Z hlediska dobré účinnosti nesmí být rychlost proudění vody přes zvuková zařízení a světelné systémy vyšší neţ

(0,3 – 0,5) m/s. Tímto poţadavkem je určena délka systémů.

Náklady na materiál a stavbu světelného systému jsou (90 000 aţ 140 000) EUR na délku 100 m, a na zvukový

systém (BAFF) kolem 180 000 EUR na 100 m.

3.3.3 Emise tepla do povrchové vody

3.3.3.1 Hladiny emise tepla

Veškeré teplo, které je odváděno, nakonec skončí ve vzduchu. Pokud je pouţita voda jako vloţená chladicí látka,

veškeré teplo bude převedeno do vzduchu buďto z vodních kapek v chladicí věţi nebo z povrchu přijímací vody

(recipientu). Ještě předtím, neţ teplo opustí povrchovou vodu, můţe ovlivnit vodní ekosystém a tomuto by se

mělo zabránit.

Emise tepla je také záleţitostí bezprostředně se vztahující na mnoţství chladicí vody pouţité a vypouštěné.

Průtočné chladicí soustavy, jak přímé, tak i nepřímé, vytvářejí podle definice největší zdroj tepla předávaného do

povrchové vody, poněvadţ celé mnoţství tepla je odváděno přes chladicí vodu. Chladicí voda v recirkulačních

soustavách uvolňuje většinu svého tepla prostřednictvím chladicí věţe do vzduchu. Mnoţství tepla odvedeného

s odtokem z chladicí věţe představuje přibliţně 1,5 % tepla, které má být celkem odvedeno, zatímco kolem

98,5 % tepla je odvedeno do vzduchu. Existuje málo informací o účincích emisí tepla na vodní ekosystém, ale

jsou k dispozici zkušenosti s vysokými letními teplotami a s malými přijímacími odvodňovacími odpady.

Zvýšení teploty můţe vést ke zvýšeným poměrným hodnotám respirace a biologické produkce (eutrofizace).

Vypouštění chladicí vody do povrchové vody ovlivňuje celkové vodní prostředí, především ryby. Teplota má

přímý vliv na všechny formy ţivota a jejich fyziologii, a nepřímý vliv působením na kyslíkovou rovnováhu.

Zvyšováním teploty se sniţuje hodnota nasycení kyslíkem; s vysokou koncentrací kyslíku, která vede ke sníţené

hladině kyslíku. Zvyšování teploty také zrychluje mikrobiální odbourávání organických látek, coţ způsobuje

zvýšenou spotřebu kyslíku. Stejně tak tam, kde se vyskytuje cirkulace chladicí vody, nebo kde větší počet

průmyslových odvětví pouţívá tentýţ omezený zdroj povrchové vody, musí být emise tepla pečlivě posouzeny

za účelem zabránění interference (vzájemného pronikání) vypouštěných vod z provozů průmyslových procesů.

Z měrného tepla vody, jehoţ velikost je přibliţně 4,2 kJ/kg/K, lze vypočítat zvýšení teploty vody. Například

kdyţ se chladicí voda ohřeje průměrně o 10 K, 1 MWth tepla vyţaduje průtok chladicí vody kolem 86 m3/hodinu.

Všeobecně přibliţně vzato kaţdá kWth vyţaduje 0,1 m3/hodinu chladicí vody. V případech, kdy chladicí voda

recirkuluje, je teplo předáváno do vzduchu prostřednictvím odpařování chladicí vody v chladicí věţi, přičemţ

výparné teplo vody je 2 500 kJ/kg (při 20 ˚C).

Byl proveden výzkum faktorů, které hrají roli v odvádění velkých mnoţství tepla do povrchové vody zejména

v energetickém průmyslu. Při posuzování emisí tepla musí být vzato do úvahy mnoţství fyzikálních jevů, jako

jsou například tyto:

sezónní odchylky teploty přijímající vody (recipientu);

sezónní odchylky hladiny vody v řekách a odchylky rychlosti proudění;

rozsah směšování vypouštěné chladicí vody s přijímací vodou, tzn. s recipientem (v blízkosti a ve větší

vzdálenosti);

přílivové pohyby nebo silné proudy v místech na pobřeţí; a

proudění/konvekce ve vodě a do vzduchu.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 78

Sledování parní vlečky obsahující horkou vodu v povrchové vodě nebude jen přínosné pro ochranu přijímacího

prostředí (recipientu), ale také pro volbu správného místa pro přivádění a odvádění. Bude vţdy důleţité zabránit

cirkulaci parní vlečky, coţ ovlivňuje teplotu odebírané vody a následně na to účinnost chladicí soustavy. Jako

příklad můţe být uveden rozsah termální parní vlečky, definované jako plocha nacházející se v rozsahu tepelné

izotermy 1 K, bez směšování se silnými proudy (např. v jezeru), která je kolem 1 ha na MWe pro konvenční

elektrárnu, nebo kolem 45 km2 pro elektrárnu 5 000 MWe. Pokud se jedná o rozsáhlejší popis sledování horké

parní vlečky viz Přílohu XII.

3.3.3.2 Legislativní poţadavky vztahující se na emise tepla

Poţadavky vztahující se na specifické útvary sladké vody

Evropská Směrnice 78/659/EEC (ze dne 18. července 1978) stanovuje standardy environmentální jakosti pro

určité látky a pro uvolňování tepla v určených sladkovodních rybářských lovištích. Směrnice uznává lokální

podmínky, a to v ustanovení, které je uvedeno v Článku 11, při respektování derogace pro členské státy.

V případech, kde tepelné poţadavky závisí na druzích ryb, jsou uznávány dva typy vodních těles v závislosti na

populaci ryb, které se tam vyskytují:

– lososové vody

– vody pro máloostní ryby (cyprinidové vody).

Pro kaţdý ekologický systém jsou aplikovány tři tepelné parametry:

– maximální teplota vody na hranici oblasti směšování

– maximální teplota vody v průběhu období rozmnoţování druhů ţijících ve studené vodě („chladnovodních―)

– maximální nárůst teploty.

Tabulka 3.6: Tepelné poţadavky na teploty vody pro dva ekologické systémy

(evropská Směrnice 78/659/EEC)

Parametr Lososové vody Cyprinidové vody

Tmax na hranici oblasti směšování (˚C) 21,5 28,0

Tmax v průběhu období rozmnoţování

biologických druhů ţijících ve studené vodě (˚C) 10,0 10,0

ΔTmax (˚C) na hranici oblasti směšování 1,5 3,0

Poznámka: Mezní hodnoty teploty mohou být překročeny maximálně po dobu 2 % časového období.

Jiné útvary přijímací vody (recipientu)

Emise tepla do povrchové vody je v členských státech regulována nejrůznějšími způsoby, podle ekologických

podmínek a jiných faktorů, jako jsou: sensitivita/citlivost přijímací povrchové vody (recipientu); lokální

klimatické podmínky; kapacita recipientu absorbovat tepelná zatíţení a převládající proudy a vlny (vodní

hydrodynamika). Regulační opatření často zvaţují emise tepla ve vztahu k ploše povrchu přijímací vody

(recipientu). Příklady jsou tyto:

– standardizace maximální teploty vypouštěné vody (např. 30 ˚C v létě v mírných klimatických podmínkách

a 35 ˚C v horkých zemích),

– stanovení mezních hodnot maximálního ohřevu ve vztahu k obdrţené vodě a k sezónním teplotním rozdílům

(např. ΔTmax (7 – 10) K, měřeno v celém rozsahu vzdálenosti chladicí vody ve výrobním procesu)

– stanovení maximálního přijatelného teplotního profilu povrchové vody a celkové dostupné chladicí kapacity

(výkony) povrchové vody.

Tyto poţadavky jsou formulovány v (písemných) povoleních.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 79

Jiná regulační opatření nepředepisují všeobecně fixní teploty vypouštěné vody. Mezní hodnota výstupní teploty

nejprve odpovídá typu chladicí soustavy. Kromě toho hraje důleţitou roli při stanovení výpustné teploty, která

má být povolena, také sezónní odchylka teploty povrchové vody. Některé regionální úřady také dále klasifikují

přijímací vody (recipienty) za pouţití charakteristik jejich fauny.

3.3.3.3 Pouţité techniky redukování

1. Technologie chlazení

Nejlepší způsob jak minimalizovat emise tepla je sníţit potřebu vypouštění (chladicí vody) tím, ţe se uskuteční

optimalizace primárního procesu, nebo nalézt spotřebiče pro nadměrné/nadbytečné teplo. V případě emise tepla

do okolního prostředí je středem pozornosti problém emisí tepla do povrchových vod. Při zvaţování technik

redukování je důleţité uvědomit si, ţe nakonec veškeré teplo zmizí ve vzduchu, a ţe povrchová voda je pouze

zprostředkovávající látkou. Uskutečňováním volby mezi různými chladicími soustavami se můţe rozhodnout, co

je přednostní. Tudíţ dopad odstraňovaného tepla na okolní prostředí můţe být minimalizován vypouštěním více

tepla do ovzduší a méně tepla do povrchových vod na úkor ztrát vody v důsledku odpařování. Minimalizace

mnoţství tepla předávaného do povrchové vody je spojeno s minimalizací spotřebované vody a s celkovou

energetickou účinností. Čím více tepla je odstraněno prouděním/konvencí a odpařováním, tím více E na

odváděnou MWth se poţaduje v důsledku pouţití ventilátorů, pokud není pouţit přirozený tah. Takové řešení

všeobecně potřebuje větší investiční náklady a mnoho prostoru.

V případě velkých kapacit je široce praktikovaným řešením pro sníţení tepelného zatíţení povrchové vody

(hlavně) řek a jezer zvolit vhodnou technologii předávání tepla, např. místo průtočné chladicí soustavy

recirkulační chladicí soustava s otevřenou mokrou nebo mokrou/suchou chladicí věţí.

2. Provozní praxe

Ţádné konkrétní volitelné provozní moţnosti pro zmenšení mnoţství vypouštěného tepla, nebo prevence

vypouštění tepla do povrchové vody nebyly publikovány.

3. Další techniky

Stará praxe stále v Evropě pouţívaná, ale jen ve velmi malém rozsahu, a v poslední době přitahující

novou pozornost, je pouţívání odpařovacích (rozstřikovacích) nádrţí/rybníkŧ. Pro zvětšení ochlazování

vody je dŧleţitá velikost úhlu nastavení trysky a doba, po kterou je voda ponechána v nádrţi před

opětovným přivedením do chladicího okruhu, stejně tak, jak je dŧleţitá velikost povrchové plochy. Pro

posouzení této techniky by mělo být provedeno porovnání s chladicí věţí, která má podobnou kapacitu.

Při tomto posuzování by měla být věnována pozornost těmto záleţitostem: – poţadovaná plocha povrchu,

– ztráta vody v důsledku odpařování

– spotřebovaná energie

– potřeba úpravy vody, stejně tak jako

– mikrobiologická rizika v důsledku vytváření aerosolů (viz také 3.7.3).

Jiný druh techniky „end-of-pipe“ (konec potrubí) je předchlazování vody vypouštěné z velkých elektráren

pouţitím chladicí věţe. Je to finančně nákladná technika pouţívaná tam, kde cirkulace vypouštěné vody

v povrchové vodě můţe ovlivnit teplotu chladicí vody v místě přívodu. Další finanční náklady způsobené

pouţitím zvláštní chladicí věţe plus ztráta vody v důsledku odpařování bude muset být porovnána s náklady,

které se vztahují k sníţené účinnosti v důsledku vyšší teploty přiváděné vody.

Opatření, které je také navrhováno pro sníţení vlivu odváděného tepla, je konstrukční provedení výstupu vody

z chladicí soustavy takovým způsobem, ţe se turbulencí vody ztratí určité mnoţství tepla v průběhu vypouštění.

Vedlejším účinkem tohoto opatření je zvýšení obsahu kyslíku v chladicí vodě, coţ kompenzuje ztrátu kyslíku

v důsledku vyšších teplot chladicí vody. K tomuto nejsou dostupné ţádné údaje a rozsah tohoto účinku je také

předmětem pochybností.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 80

3.4 Emise z úpravy chladicí vody

Emise do povrchové vody, které vyplývají z úpravy chladicí vody, jsou povaţovány za jeden z nejdůleţitějších

problémů chladicích soustav. Je moţné rozlišovat čtyři zdroje emisí do povrchové vody, které způsobují mokré

chladicí soustavy:

– chemikálie z procesu (zplodiny) a jejich reagující sloţky, v důsledku netěsností;

– produkty koroze v důsledku koroze zařízení chladicí soustavy;

– pouţité přídavné látky chladicí vody a jejich reagující sloţky;

– látky přenášené vzduchem.

Pro řízení, resp. omezování těchto emisí se pouţívají různé techniky. Riziko netěsností můţe být sníţeno stejně

tak jako moţnost neřízených emisí po úniku v důsledku netěsností a pro zařízení můţe být zvolen nejvhodnější

materiál z hlediska zmenšení koroze. Tato část (tohoto dokumentu) bude zaměřena na opatření pro sníţení

mnoţství a dopadu emisí způsobených pouţitím přídavných látek do chladicí vody:

– sníţením potřeby úpravy vody;

– volbou chemických úprav, které mají menší dopad na ţivotní prostředí;

– pouţitím chemikálií nejefektivnějším způsobem (provozování soustav).

3.4.1 Pouţívání úpravy chladicí vody

Chladicí voda se upravuje za účelem podporování účinného přenosu tepla a k ochraně chladicí soustavy tak, aby

bylo překonáno mnoţství nepříznivých účinků působících na činnost (resp. výkonnost) chladicího zařízení. Jinak

vyjádřeno cílem úpravy chladicí vody je sníţit celkovou spotřebu energie.

Nepříznivé účinky se silně vztahují k chemii vody, která je pouţita pro chlazení, a ke způsobu, kterým je chladicí

soustava provozována (např. cykly koncentrace). Slaná voda bude mít odlišné poţadavky ve srovnání se sladkou

vodou a průmyslové emise z proudících znečištěných látek mohou být náročným problémem k řešení. Kromě

toho chladicí voda můţe být kontaminována ve výměníku tepla tekutinami pouţitými v procesu unikajícími

v důsledku netěsností, nebo, v případě mokrých otevřených chladicích věţí vzduchem, který proudí věţí

a unáší sebou prach, mikroorganismy a výpary.

Přídavné látky se pouţívají v případě průtočných (chladicích) soustav, otevřených mokrých chladicích soustav,

v uzavřených okruzích mokrého chlazení a v mokrých/suchých soustavách. Tam, kde je voda pouţita jako

zprostředkovávající chladivo v trubkových hadech suchých (chladicích) soustav, můţe být pouţito velmi malé

mnoţství přídavných látek k úpravě/kondicionování vody v uzavřených okruzích.

Z hlediska environmentálního jsou přídavné látky důleţité: v určité etapě opouští chladicí soustavu, jsou

vypouštěny do povrchové vody nebo jsou, v mnohem menším rozsahu, vypouštěny do vzduchu. Všeobecně

řečeno, chemie a aplikování pouţitých chemikálií jsou známé, ale volba neoxidačních bioxidů je převáţně

zaloţena na metodě „pokus a omyl―. Účinky pouţitých chemikálií na ţivotní prostředí mohou být posouzeny

pomocí modelování (riziko/nebezpečí), nebo měřením. Poněvadţ jsou pouţity pro zlepšení účinné výměny tepla,

jejich pouţití se vztahuje také k nepříznivým účinkům, které vznikají při menší účinnosti výměny tepla.

Průmyslový proces, který má být ochlazován, můţe být ovlivněn tehdy, kdyţ je přenos tepla neúčinný, a způsobí

zvýšenou spotřebu energie (tj. podobně jako při zvýšení emisí vzduchu), nebo vyšší poţadavek na suroviny pro

kompenzaci ztrát výroby. Spotřeba energie v chladicí soustavě se můţe zvýšit v důsledku vyššího poţadavku na

čerpadla a ventilátory ke kompenzaci ztráty účinnosti výměny tepla.

Problémy vznikající z jakosti vody, se kterými je moţné se běţně setkat, jsou tyto:

Koroze zařízení chladicí vody, která můţe vést k netěsnosti výměníků tepla a rozlití tekutin pouţívaných

v procesu do okolního prostředí, nebo ke ztrátě podtlaku v kondenzátorech;

Tvorba kotelního kamene, převáţně sráţením uhličitanů vápenatých, síranů a fosforečnanů, Zn a Mg;

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 81

(Bio-) Znečištění potrubí a výměníků tepla (také výplní mokrých chladicích věţí) mikroorganismy,

makroorganismy a unášenými pevnými materiály, které můţe vést k zablokování trubek výměníku tepla velkými

částicemi (slupkami), nebo k emisím z chladicích věţí do vzduchu.

Obrázek 3.1: Grafické znázornění vzájemných vztahů mezi různými problémy jakosti vody

Problémy jakosti chladicí vody mají často mezi sebou vzájemné vztahy. Tvorba kotelního kamene můţe vést jak

ke korozi, tak i k biologickému znečištění. Místa, ve kterých vznikla koroze, vedou ke změně způsobu proudění

vody a vytváří turbulentní oblasti, kde se vyskytuje zvýšené biologické znečištění. Bio-znečištění můţe dále

zvětšovat korozi ploch, které se nacházejí pod tímto znečištěním (Obrázek 3.1).

Pro úpravu/kondicionování vody se pouţívají následující skupiny chemikálií (viz taky Přílohu V):

Inhibitory koroze:

původně byly převáţně pouţívány kovy, ale vyskytuje se tendence směrem k azosloučeninám, fosfonátům,

polyfosforečnanům a polymerům. Tato tendence znamená, ţe toxicita je sniţována, zatímco trvanlivost se

zvyšuje. Nedávno bylo vyvinuto několik lepších biologicky odbouratelných (rozloţitelných) polymerů.

stabilizátory tvrdosti nebo inhibitory zabraňující tvorbě kotelního kamene:

existují chemické vzorce hlavně polyfosforečnanů, fosfonátů a některých polymerů. Nedávné vývojové

aktivity v oblasti tohoto pouţití jsou také ve směru k sloučeninám, které jsou lépe biologicky rozloţitelné

Disperzní chemikálie:

převáţně kopolymery, často v kombinaci s povrchově aktivními činidly. Hlavní environmentální účinek je

špatná biologická odbouratelnost/rozloţitelnost (schopnost biologické degradace).

Oxidační biocidy:

převáţně se pouţívá chlor (nebo kombinace chloru a bromu) a jednoduchý (mono)chloramin. Chlor (brom)

je silné oxidační činidlo (akutně jedovaté), coţ znamená, ţe poločas je krátký, ale vedlejší účinky chlorování

jsou vytváření halogenovaných vedlejších produktů. Další oxidační biocidy jsou ozon, UV, peroxid vodíku

nebo kyselina peroctová. Pouţití ozonu a UV vyţaduje předběţnou úpravu doplňované vody a vyţaduje

speciální materiály. Očekává se, ţe environmentální účinky budou méně škodlivé neţ je tomu v případě

halogenovaných biocidů, nicméně aplikování vyţaduje zvláštní péči, je finančně nákladné a není pouţitelné

ve všech situacích.

Neoxidační biocidy:

izothiazoloiny, DBNPA, glutaraldehyd a kvartérní amoniové sloučeniny, atd. Tyto sloučeniny jsou

všeobecně akutně jedovaté a často nesnadně biologicky odbouratelné, přestoţe se vyskytují některé, které

hydrolyzují, nebo jsou rozkládány pomocí jiných mechanismů. Environmentální účinky jsou významné.

Koroze

Bio-filmSedimentace

(znečištění)

Kotelní

kámen

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 82

Tabulka 3.7: Chemické komponenty pro úpravy chladicí vody pouţívané v otevřených a

recirkulačních mokrých chladicích soustavách

Odvozeno z [tm135, Nalco, 1988]

Příklady chemické

úpravy*

Problémy jakosti vody

Koroze Tvorba kotelního

kamene (Bio-)znečištění

Prŧtočné

soustavy

Recirkulační

soustavy

Prŧtočné

soustavy

Recirkulační

soustavy

Prŧtočné

soustavy

Recirkulační

soustavy

Zinek X

Molybdenany X

Křemičitany X

Fosfonáty X X

Polyfosforečnany X X

Polyolestery X

Přírodní organické látky X

Polymery X X X X X X

Neoxidační biocidy X

Oxidační biocidy X X

Poznámky: Chroman se jiţ ve velkém rozsahu nepouţívá vzhledem k jeho značnému dopadu na ţivotní prostředí

Potřeba úpravy chladicí vody a typ a mnoţství pouţitých chemikálií jsou rozsáhleji popsány v Příloze V.

Aplikace úpravy/kondicionování chladicí vody je velmi sloţitá a lokální záleţitost, kde je volba zaloţena na

kombinaci následujících poloţek:

– konstrukční provedení a materiál zařízení výměníku tepla;

– teplota a chemie chladicí vody;

– organismy v povrchové vodě, které mohou být strhávány;

– citlivost přijímacího vodního ekosystému (recipientu) na emitované přídavné látky a jim přidruţené vedlejší

produkty.

Pro správnou funkci jakýchkoliv úprav (vody) se obvykle poţaduje kontrola pH chladicí vody a její zásaditosti

ve specifikovaném rozsahu. Dobrá kontrola pH a zásaditosti/alkality se stala důleţitější tam, kde jsou pouţívány

programy úpravy vody, které jsou citlivější na pH, nebo tam, kde jsou aplikovány vyšší cykly koncentrace

v otevřených recirkulačních chladicích věţích za účelem minimalizace odkalování a sníţení poţadavku na vodu.

Ve stále se zvětšujícím rozsahu je v průmyslu obvyklá taková praxe, ţe se pouţívají programy údrţby vyvinuté

a uskutečňované dodavatelem přídavných látek, přičemţ ale zodpovědnost za provoz soustav zůstává na tom,

kdo danou chladicí soustavu vlastní.

Při uváţení specifičnosti místa (instalování chladicí soustavy) a vlastní (chladicí) soustavy bude obtíţné nalézt

typické hladiny mnoţství přídavných látek pouţitých v rozdílných (chladicích) soustavách. Pokud jsou tyto

hladiny uváděny, jsou vyjádřeny v kg nebo v tunách na m3 chladicí vody, nebo v kg nebo v tunách na

rozptýlenou (ztrátovou) MWth. V Tabulce 3.8 je uveden výsledek nedávno provedené inventarizace

v Nizozemsku, zaměřené na chlor, který je rozsáhle pouţíván v nizozemském průmyslu. Údaj ukazuje, ţe se

vyskytuje odchylka mezi (chladicími) soustavami, stejně tak jako mezi různými typy vody. Jiné zdroje vody,

které pouţívají recirkulační soustavy, jsou například pitná voda, podzemní voda a kondenzát.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 83

Tabulka 3.8: Spotřeba chlornanu v mokrých chladicích soustavách v Nizozemsku

[tm160, Bijstra, 1999]

Zdroj chladicí vody Spotřeba aktivního chloru v kg/MWth/rok

Prŧtočné soustavy Recirkulační soustavy

Sladká voda 85 (10 – 155) 200 (20 – 850)

Slaná nebo brakická (poloslaná) voda 400 (25 – 2 500)

Jiné vodní zdroje

400 (20 – 1 825)

3.4.2 Emise chemikálií do povrchové vody

V Evropě a v U.S. bylo uskutečněno velké mnoţství práce v záleţitosti optimalizace úpravy/kondicionování

chladicí vody, aplikování alternativních úprav a jiných technik k zabránění jakýchkoliv škodlivých účinků na

vodní prostředí (vodní environment), způsobených přídavnými látkami do chladicí vody. Ve velkém rozsahu je

tato práce zaměřena na aplikování biocidů.

Můţe být obtíţné posoudit specifické emise, které vyplývají z úpravy chladicí vody v takových situacích, kde

nejsou k dispozici analytické metody pro chemické látky pouţívané pro tuto úpravu. Kromě toho specifické

chemické látky pouţívané pro úpravu chladicí vody a vedlejší produkty vznikající z pouţitých chemických látek

mohou taky významně přispět k environmentálnímu dopadu na povrchovou vodu. V případech, kdy jsou pouţity

jako přídavné látky chlor nebo brom, (3 – 5) % produktu reaguje na haloformové sloučeniny (chloroform nebo

bromoform) [tm072, Berbee, 1977].

Kvantifikace krátkodobých účinků můţe být dosaţena tak, ţe se provedou zkoušky (akutní) toxicity na proudech

vypouštěné chladicí vody. Výsledky těchto zkoušek mohou být povaţovány za minimální odhad

environmentálních účinků v chladicí vodě [protoţe dlouhodobé (chronické) účinky, bio-degradace (biologická

rozloţitelnost), bio-akumulace (Pow) a karcinogenní účinky nejsou do těchto zkoušek zahrnuty]. Nedávno bylo

v Nizozemsku provedeno několik studií, které byly zaměřeny na pouţití oxidačních biocidů (zejména chlornanu)

([tm001, Bloemkolk, 1997], [tm072, Berbee, 1997] a [tm160, Bijstra, 1999]), a na pouţití neoxidačních biocidů

([tm001, Bloemkolk, 1997] a [tm149, Baltus a jiní, 1999]).

3.4.2.1 Oxidační biocidy

V několika zemích byly ustanoveny programy k dosaţení optimálního pouţití chlornanu v chladicí vodě. Volný

oxidant [mg FO/l] je často pouţíván jako řídicí parametr v chladicí vodě. V Nizozemsku je pouţívána

koncentrace (0,1 – 0,2) [mg FO/l] ve vypouštěné vodě jako cílová koncentrace pro chladicí soustavy

s průběţným dávkováním (průtočné soustavy). V případě reţimů s přerušovaným nebo nárazovým (šokovým)

chlorováním je koncentrace FO nebo FRO vţdy pod hodnotou 0,2 mg/l jako denní (24 h) průměrná hodnota.

Nicméně v průběhu nárazového (šokového) vstřikování mohou být koncentrace FO nebo FRO v blízkosti

hodnoty nebo rovny hodnotě 0,5 mg/l (denní průměr).

Optimalizace prostřednictvím implementace monitorování a řízeného (automatického) dávkování biocidů můţe

významně sníţit roční spotřebu chemikálií pouţitých pro chladicí vodu. Důsledkem tohoto opatření můţe být

sníţení zatíţení ţivotního prostředí biocidy a jejich vedlejšími produkty, jako jsou organohalogenované

sloučeniny s bromoformem jako hlavním produktem [tm157, Jenner a jiní, 1998].

Několik společností v chemickém průmyslu a v sektoru vyrábějícím energii dosáhlo sníţení v pouţití chlornanu

v chladicí vodě aţ na 50 % zavedením výše zmíněných optimalizačních opatření [tm160, Bijstra, 1999].

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 84

3.4.2.2 Neoxidační biocidy V roce 1999 byla provedena studie zaměřená na problematiku environmentálních dopadů pouţití oxidačních

a neoxidačních chemikálií v recirkulačních chladicích soustavách. V případě pouţití chemických látek, pro které

byly k dispozici analytické metody, byly měřeny koncentrace chemikálií v chladicí vodě. Pro všechny pouţité

chemikálie byly pouţity zkoušky toxicity k vyhodnocení environmentálního dopadu na povrchovou vodu. Pokud

byla chladicí voda vypouštěna přímo do povrchové vody, mělo pouţití neoxidačních chemikálií v recirkulačních

chladicích soustavách v mnoha případech za následek silné environmentální účinky na povrchovou vodu.

V případě oxidačních chemikálií (chlornan) byly zjištěny poměry PEC/PNEC, vycházející ze zkoušek toxicity,

v rozsahu 3 (průběţné dávkování) a 33 (nárazové dávkování); a pro neoxidační chemikálie byly zjištěny poměry

PEC/PNEC v hodnotě 20 (izothiazoloiny), 2 500 (BNS), 660 – 13 000 (BNS/MBT) a 3 700 (DBNPA) ([tm149,

Baltus a jiní, 1999], viz přehled na stranách 9 – 10, tabulku 16 na straně 64 a kapitolu 9 na stranách 75 – 82)).

Jiná provedená studie ukázala, ţe potenciální rizika pro přijímající povrchovou vodu nemohou být vyloučena,

pokud jsou v chladicí vodě pouţity jako přídavné látky izothiazoloiny (1,2-benzizothiazoloin-3-on,

2-metyl-4 izothiazoloin-3-on) (viz [tm149, Baltus a jiní, 1999], str. 13 a 14).

Programy úpravy (vody) jsou značně odchylující se a závisí na faktorech zmíněných výše a jako takové jsou

specifické podle místa (instalace chladicího zařízení). Emise přídavných látek se liší pokud jde o objem a chemii

(toxicita, reaktivita). Rozklad, vzájemné působení a moţná opatření pro čištění mohou ovlivnit skutečné

mnoţství, které je finálně vypouštěno a v důsledku toho výsledný dopad na vodní prostředí. Optimalizace

a řízená úprava/kondicionování chladicí vody pouţitím (automatického) dávkování a monitorování můţe

významně sníţit pouţití chemikálií v chladicí vodě a důsledku toho environmentální dopad na přijímací vodu.

V Nizozemsku je aplikování chlornanu a bromu v chladicí vodě jedním z nejdůleţitějších zdrojů

halogenovaných organických sloučenin, měřených jako AOX, v povrchové vodě [tm001, Bloemkolk, 1997]

a [tm072, Berbee, 1997].

Někdy je chladicí voda před vypouštěním upravována v zařízeních pro úpravu odpadní vody. Příkladem tohoto

řešení je úprava odkalované vody společně s jinými proudy odpadní vody v rafineriích. Tato úprava by moţná

mohla sníţit účinek biocidů v povrchové vodě. Biologická úprava můţe být citlivá na nízké úrovně neoxidačních

biocidů, které by mohly narušit práci provozu pro tuto úpravu (úpravny). Bylo oznámeno, ţe se pouţívá inhibice

aktivního kalu v mnoţství 60 % a více (100 %). Fyzikální/chemická úprava biocidů je stále na experimentální

úrovni. Polarita neoxidačních biocidů bude tvořit překáţku pro jejich fyzikální úpravu, poněvadţ budou zůstávat

ve vodní fázi.

Odkalovaná voda otevřených recirkulačních (chladicích) soustav představuje více kontrolovanou cestu, kterou se

biocidy dostávají do vnějšího prostředí. V případě uzavřených soustav to v praxi není uskutečňováno. Provádí se

odkalení, ta ale jsou v malých mnoţstvích a jsou obvykle vypouštěna do kanalizační soustavy. Je samozřejmé, ţe

koncentrace biocidů v chladicí vodě bezprostředně po dávkování bude nejvyšší a následně na to koncentrace ve

vypouštěné vodě nebo odebrané při odkalení. V důsledku chemických reakcí v soustavách chladicí vody, jako je

hydrolýza, se bude koncentrace biocidů postupně zmenšovat a znalost této skutečnosti můţe být vyuţita

k odhadu očekávané koncentrace ve vypouštěné vodě. Tato informace se vyuţije také při ukončení odkalení po

úpravě k zabránění vypouštění biocidů s vysokou úrovní chemické aktivity. Několik faktorů je důleţitých

k dosaţení další optimalizace. Kromě koncentrace na výstupu je zde podstatnou záleţitostí také řízení procesu.

3.4.2.3 Faktory ovlivňující emise biocidŧ

Faktory, které ovlivňují vypouštění a setrvávání v přijímacím vodním prostředí (recipientu) byly rozsáhle

popsány [tm004, Baltus a Berbee, 1996] pro mnoţství běţně aplikovaných oxidačních a neoxidačních biocidů.

Níţe uvedené faktory, v kombinaci s podmínkami chladicího procesu, hrají roli při volbě programu úpravy

chladicí vody:

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 85

Hydraulický poločas (pouţívaný je taky poločas soustavy);

Hydrolýza;

Biologické odbourávání/rozloţení (biologická degradace);

Fotolýzy;

Těkavost/prchavost.

Objemem odebraných nečistot je určen hydraulický poločas. Čím rozsáhlejší jsou odebrané nečistoty, tím menší

je hydraulický poločas a kratší retenční doba biocidů. Hydraulický poločas neovlivňuje působení oxidačních

biocidů kvůli jejich rychlé disociaci a rychlému působení, ale v případě neoxidačních biocidů stanoví mezní

hodnoty jejich činnosti.

Hydrolýza neoxidačních biocidů se vyskytuje při určité hodnotě pH a určité teplotě vody. Všeobecně vzato platí,

ţe se zvyšující se hodnotou pH a/nebo při zvyšující se teplotě se hydrolýza zvětšuje a biocidní účinky se budou

sniţovat. V důsledku toho niţší teplota přijímací vody (recipientu) bude dále zpomalovat hydrolýzu a bude

zvyšovat (dobu) trvání neoxidačních biocidů ve vodním prostředí.

Biologické odbourávání, fotolýza a těkavost/prchavost nehrají významnou roli při odbourávání/degradaci

neoxidačních biocidů. Fotolýza se můţe uskutečnit, pokud je vodní prostředí vystaveno slunečnímu svitu.

Odpařování můţe hrát roli v případě oxidačních biocidů (chlornan). Můţe být uveden výzkum, ve kterém byl

shledán tzv. vypuzovací účinek (“stripping effect”) chladicích věţí k vysvětlení ztráty, která se vyskytla ve výši

(10-15) % chlornanu v kaţdém kanálu chladicí věţe. V případě chlornanu úroveň pH ovlivňuje jeho odpařování.

Biologické odbourávání, resp. biologický rozklad biocidů závisí na mnoţství organické a anorganické látky

a také na biologické odbouratelnosti (rozloţitelnosti, degradovatelnosti) samotného biocidu. Biologické

odbourávání/rozkládání (biologická degradace) je zvyšováno (zvyšována) rozsáhlou mikrobiální populací,

zvýšením teploty a vyšším obsahem kyslíku v chladicí vodě nebo v přijímací vodě (recipientu). Povrchová voda

obsahuje mnoţství unášených organických látek, na které mohou být biocidy absorbovány, coţ má za následek

hromadění sedimentu. Biocidy mohou být redukovány také organickými látkami.

3.4.2.4 Hladiny emisí

Je obtíţné uvádět reprezentativní úrovně koncentrací v emisích chladicí vody do povrchové vody. Byl proveden

pokus kvantifikovat emise látek ve vypouštěné chladicí vodě a byly vyvinuty příslušné modely. Nicméně kvůli

specifičnosti kaţdého předmětného místa nemůţe být uveden ţádný všeobecně aplikovatelný model, který by

vzal do úvahy veškeré existující aspekty. Musí být provedeno mnoho předpokladů a přestoţe tyto odhady

poskytují určitou indikaci, výtoky mohou snadno být odhadnuty jako příliš vysoké (přeceněny), nebo jako příliš

nízké (podceněny). Příklad modelu pro biocidy v otevřené mokré chladicí věţi je vysvětlen [tm004, Baltus

a Berbee, 1996] v Příloze IX.

3.4.2.5 Legislativa

V mnoha členských státech jsou emise chemikálií chladicí vody ošetřeny legislativou, která je zaměřena na

znečištění povrchových vod. Zákony jsou obvykle zaměřeny na průtok vypouštěné (chladicí) vody s minimálním

vypouštěným objemem (v m3/den). V některých legislativách (např. v Itálii) jsou přijímací vody (recipienty)

klasifikovány a pro kaţdou vodu je stanovena různá úroveň pro relevantní emisní parametry vypouštěné vody.

Jakost vypouštěné vody vyţaduje stanovit mezní hodnoty na přítomnost určitých chemických látek (např. chrom,

zinek nebo sloučeniny rtuti), čímţ se zmenšuje moţnost pouţití konkrétních/partikulárních přídavných látek

chladicí vody.

Pro velké a malé objemy vypouštěné (chladicí) vody jsou stanoveny poţadavky na teplotu a na hodnoty pH.

Obvykle není dovoleno, aby teplota v průběhu většiny roku přesáhla maximální teplotu. Určitá flexibilita je

poskytnuta kolísajícími mezními teplotami vypouštěné (chladicí) vody při nepříznivých sezónních podmínkách,

jako jsou teploty vlhkého teploměru dosahující ve středozemském klimatu aţ 40 ˚C.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 86

Specifičtější poţadavky na chemické sloţení se mezi jednotlivými členskými státy liší, ale všeobecně jsou

zahrnuty poţadavky na koncentraci adsorbovatelných organických halogenů (AOX), na rozpuštěný kyslík, na

biochemickou spotřebu kyslíku (biochemický kyslíkový poţadavek) (BSK/BOD), chemickou spotřebu kyslíku

(chemický kyslíkový poţadavek) (CHSK/COD), látky obsahující chlor a sloučeniny obsahující fosfor, a na

zbytkový účinek luminiscenčních bakterií. Některé zákony stanoví rozlišnosti mezi různými typy chladicích

soustav (průtočná soustava, recirkulační soustava), nebo zvaţují specifické operace, jako je např. nárazová

(šoková) úprava s mikrobiálními látkami.

V Nizozemsku jsou úsilí o omezován resp. redukování zaloţena na vlastnostech, které jsou vlastní daným látkám

a na posouzení rizika. Byla vyvinuta všeobecná vyhodnocovací metodologie pro umoţnění firmě/společnosti

a úřadům, v jejichţ kompetenci je voda, jednoznačně identifikovat účinek látek a přípravků, které znečišťují

vodu. Tato (nizozemská) metodologie hodnocení je zaloţena na evropské legislativě vztahující se na klasifikaci

resp. třídění, balení a na označování pouţitím štítků.

V závislosti na vlastnostech látky se musí aplikovat metoda BTM nebo BPM. Po pouţití metody BTM/BPM je

provedeno vyhodnocení zbytkového vypouštění v závislosti na aplikovatelných cílech pro jakost vody. Pokud

tyto cíle nejsou dosaţeny, mohou být uvedena resp. indikována další opatření.

Evropská chemická legislativa postihující aplikování přídavných látek chladicí vody můţe být nalezena zejména

v těchto dokumentech:

Směrnice Rady o znečištění způsobeném určitými nebezpečnými látkami vypouštěnými do vodního

prostředí Společenství (76/464/EEC),

Rámcová Směrnice o vodě („Water Framework Directive“),

Směrnice o přípravách (výroby) („Preparations Directive”), a

Směrnice o biocidních produktech 98/8 (“Biocidal Products Directive” 98/8).

3.4.3 Redukování emisí do povrchové vody

3.4.3.1 Všeobecný přístup

Techniky pro sníţení/redukci emisí do povrchové vody v důsledku aplikování chladicí vody jsou tyto:

1. zmenšení koroze chladicího zařízení

2. zmenšení úniků látek pouţitých v procesu netěsnostmi do chladicího okruhu

3. aplikování alternativní úpravy chladicí vody

4. volba méně nebezpečných přídavných látek (přísad) chladicí vody

5. optimalizace aplikování přídavných látek (přísad) do chladicí vody

Při respektování (zásad uvedených) v IPPC by se sniţování emisí v důsledku úpravy chladicí vody mělo zaměřit

na sníţení potřeby úpravy (tj. prevence) a na volbu a optimální aplikování přídavných látek (tj. řízení, resp.

omezování znečištění) v rámci poţadavku maximální výměny tepla. Pro sníţení emisí chemických látek ve

vypouštěné chladicí vodě je k dispozici mnoho volitelných moţností. Kromě posouzení patřičné/vhodné chladicí

konfigurace, která je vysvětlena v Kapitole 1 a v souladu s preventivním „přístupem― aplikování BAT na

průmyslové chladicí soustavy mohou být volitelné moţnosti sníţení/redukce posouzeny v určitém pořadí. Pro

nové chladicí soustavy s velkou kapacitou (resp. velkým výkonem) chlazení byl vyvinut „přístup― pro sníţení

emisí do povrchové vody [tm001, Bloemkolk, 1997].

Byl vyvinut ―přístup‖ pro volbu biocidů k pouţití jak pro nové, tak i pro jiţ existující (chladicí) soustavy.

[tm005, Van Donk a Jenner, 1996]. Oba dva „přístupy― zahrnují více nebo méně stejné kroky a dodrţování

těchto kroků zajistí to, ţe všechny důleţité faktory zahrnuté do sniţování pouţití přídavných látek jsou vzaty

v úvahu. Tyto „přístupy― jsou znázorněny na Obrázku 3.2 a na Obrázku 3.3.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 87

Pro optimalizaci pouţití biocidů existuje široký rozsah moţností, které jsou často ve vzájemných souvislostech.

Pro sestavení schematického znázornění optimalizace jsou nabízeny výhody strukturovaného „přístupu―.

Doporučení jsou nyní prezentována prostřednictvím dvou postupových diagramů; jeden je pro vodní chladicí

soustavy, nacházející se v etapě konstrukce, a druhý je pro jiţ existující CWS (pro vodní chladicí soustavy, resp.

”Cooling Water Systems”). Tyto diagramy nabízejí pro optimalizaci biocidů „přístup― zvaný krok za krokem.

V dalším textu je vysvětlen Obrázek 3.2 [tm005, Van Donk a Jenner, 1996]. V etapě konstrukčního řešení vodní

chladicí soustavy by mělo být provedeno rozhodnutí ohledně typu chlazení, který se má pouţít. Pokud se pouţije

vodní chlazení, měla by být zváţena technická řešení, kterými bude řízena očekávaná bioznečišťující populace

v CWS. Důleţité záleţitosti ke zváţení v etapě konstrukčního řešení jsou: údrţba ve všech částech vodní chladící

soustavy s dosti vysokými rychlostmi proudění a hladká konstrukce potrubí a výměníků tepla. Takové řešení

sníţí usazování/sedimentaci bioznečišťujících organismů. Pouţití netoxických povlaků uvolňujících znečištění

pomůţe k dalšímu sníţení usazování organismů. Konstrukční řešení přívodu (vody) by mělo být takové, aby

bylo na nejmenší moţnou míru omezeno strhávání úlomků a organismů. Pouţití filtračních zařízení a česel/brlení

můţe dále sníţit mnoţství strhávaných materiálů s velkými rozměry. Musí být také posouzeno pouţití materiálů

s vysokým stupněm neporušenosti/integrity. Pro výměníky tepla můţe být takovým materiálem titan (je odolný

proti korozi, má hladký povrch). Konstrukční provedení jak přívodních, tak i výstupních komor výměníků tepla

respektující hydrodynamická hlediska znamená, ţe mohou být zhotoveny ze sklolaminátů. Tento materiál můţe

být také pouţit pro zhotovení potrubí a spojů v chladicí soustavě. Stejně tak mohou být v etapě konstrukčního

řešení pouţita relativně jednoduchá opatření, jako jsou přípojky pro chemická a biologická monitorovací

zařízení, nebo pro dávkování (například speciální dávkovací česla a místa), nebo komplexnější zařízení pro účely

mechanického čištění, jako jsou např. síta k zachycení mušlí, nebo soustavy s koulemi zhotovenými z mechové

pryţe. V některých případech můţe být k omezování makroznečištění pouţito tepelné ošetření, a potom nebude

vůbec potřeba pouţívat ţádné biocidy. Pro aplikování tepelného ošetření bude potřeba provést při konstrukčním

řešení CWS speciální okruh. Další moţnosti pro optimalizaci jsou podobná těm opatřením, která jsou jiţ

realizována v existujících chladicích soustavách.

Obrázek 3.2: Konstrukční schéma vodních chladicích soustav, jejichţ cílem je redukce pouţití biocidŧ

[tm005, Van Donk a Jenner, 1996]

Rozhodnutí o typu chlazení

Chlazení vzduchem Chlazení vodou

Technická řešení

Příklady:

– materiály odolné proti korozi– hladké konstrukční provedení

– vysoké rychlosti proudění

Dodatečná a

alternativní řešení

Příklady:

– techniky předběţných úprav– soustava s koulí z mechové pryţe

– povlaky na silikonové bázi

Omezování bioznečištění

Omezování s biocidyTepelné ošetření

Průtočná CWS Recirkulační CWS

Navazuje na povolení

vypouštět Viz blokové schéma 2 Viz blokové schéma 2

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 88

Obrázek 3.3: „přístup― pro redukování pouţití biocidů v průmyslových vodních chladicích

soustavách [tm005, Van Donk a Jenner, 1996]

Problémy bioznečištění:

– typ organismů

– lokalizace v CWS

– rozsah problému

Zjištění příčiny bioznečištění

Zlepšení jakosti přívodní vody?

Netěsnosti v procesu?

ne

Technická řešení:

– předběţná úprava chladicí vody

– modifikace struktury přívodu

Vyloučení příčiny:

– materiály odolávající korozi

– instalování náhradních výměníků tepla

Technická řešení:

– alternativní a doplňkové techniky

– rychlost proudění chladicí vody

– pouţití netoxických povlaků

uvolňujících znečištění

– předcházení vzniku oblastí bez pohybu

– vyvarování se ostrým ohybům

ano

Zdokonalení soustavy kondicionování ?

Otevřená recirkulační CWSOmezování bioznečištěníPrůtočná CWS

Pouţití filtrace bočního proudu

ano

ne

ne

Volba typu biocidu

Dávkování neoxidačního biocidu:

– nárazově (šokově)

– vývoj toleranční dávky

Dávkování oxidačního biocidu:

– nárazově (šokově)

– průběţně

– cílová hodnota

– hodnota pH

Adaptace reţimu odkalování podle typu biocidu

Minimalizace dávky biocidů

Monitorování:

– bioznečištění

– biocidy

Dodatečná úprava vytékající vody

Navazuje na povolení vypouštět

ano

Minimalizace dávky biocidů

Monitorování:

– bioznečištění

– biocidy

Navazuje na povolení vypouštět

Navazuje na poţadovanou

činnost/výkonnost CWS:

– přenos tepla

– bezpečnost

Volba typu oxidačního biocidu

Reţim dávkování:

– nárazový (šokový)

– průběţný

– cílová hodnota dávkování

– dávkovací česle

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 89

Na Obrázku 3.3 jsou znázorněny všechny kroky, které mají být zváţeny při volbě biocidů [tm005, Van Donk

a Jenner, 1996]. V jiţ existujících CWS (vodních chladicích soustavách; „Cooling Water Systems“) je důleţité

charakterizovat bioznečišťující populaci a rozsah bioznečišťujícího rizika. Předběţnou podmínkou pro tuto

charakterizaci je patřičné/adekvátní biologické monitorování.

Měla by být analyzována a pojmenována příčina bioznečišťujícího problému. Jakost chladicí vody můţe být

zlepšena předběţnou úpravou vody (např. mikro-filtrací a makro-filtrací). Toto opatření můţe odstranit část

bioznečišťujícího rizika sníţením mnoţství přiváděných organismů a ţivin. Jestliţe jsou hlavní příčinou

zvýšeného biologického růstu netěsnosti, které vznikají v procesu, měly by být eliminovány např. aplikováním

materiálů, které odolávají korozi, nebo instalováním rezervních výměníků tepla, které umoţňují častěji provádět

mechanické čištění. Za účelem zdokonalení stavu (chladicí) soustavy by měly být zváţeny všechny volitelné

moţnosti zmíněné ve schématu 1.

V případě průtočných (chladicích) soustav je někdy makroznečišťování omezováno resp. kontrolováno

prostřednictvím pouţití tepelného ošetření (chladicí vody), bez pouţití jakýchkoliv biocidů. Nejdůleţitější

biocid, který se pouţívá, je chlornan sodný. Jeho dávkování je prováděno nárazovým způsobem, nebo se dávkuje

průběţně. Strategie dávkování pro omezování makroznečištění by měla být preventivní, poněvadţ

nápravné/léčebné dávkování tehdy, kdyţ uţ došlo k vydatnému vývinu makroznečištění, vyţaduje pouţití velmi

vysokých dávek během rozsáhlých časových period. Doporučuje se, aby byla věnována pozornost alternativě

cílového dávkování v místech s vysokým rizikem, jako jsou vstupní a výstupní komory výměníku tepla.

Podstatnou záleţitostí pro stanovení minimální poţadované dávky biocidů je chemické monitorování. Protoţe

koncentrace oxidačních biocidů, které byly aplikovány do CWS se bude sniţovat, je potřeba pouţívat chemické

monitory k registrování efektivní zbytkové úrovně biocidů na kritických místech v CWS. On-line měřiče by

měly být ručně kalibrovány s kolorimetrickou zkouškou DPD na pravidelném základě. Pro optimalizační

schémata je také uţitečné měření koncentrací biocidů na základě toxicity v chladicí vodě. Zařízení monitorující

makroznečištění poskytují informace o usazení a růstu makroznečišťujících organismů a o činnosti/výkonnosti

programu omezování bioznečištění. V případě průtočných (chladicích) soustav, které mají problémy

s makroznečišťováním, je toto základní, resp. podstatná informace pro biocidní optimalizační programy.

V případě otevřených recirkulačních (chladicích) soustav je mikroznečištění mnohem důleţitější neţ

makroznečištění. Monitory mikroznečištění, jako je metoda ATP, a technika „plate count“ poskytují důleţité

informace o vývoji a stavu mikroznečišťující populace v CWS. K zabránění strhávání organismů a ţivin chladicí

vodou můţe být přiváděná voda předběţně upravena (např. mikrofiltrací, sráţením). Filtrace bočního proudu

(„side-stream“) coţ je průběţná filtrace části objemu recirkulační vody, dále napomáhá ke sníţení mnoţství

organického materiálu v chladicí vodě. Mnoţství biocidů, které je poţadováno pro úspěšnou úpravu (vody), tak

můţe být redukováno. Filtry bočního proudu by přednostně měly být dočasně uzavřeny v průběhu nárazového

dávkování biocidů, čímţ se předejde zbytečnému biocidnímu poţadavku filtru a zabrání se zničení mikrobiální

populace na filtru.

V případě recirkulačních vodních chladicích soustav se pouţívají oxidační a neoxidační biocidy. V Nizozemsku

je (chladicí voda) pro přibliţně 90 % recirkulačních soustav upravována chlornanem sodným. Neoxidační

biocidy jsou pouţívány pouze tehdy, kdyţ oxidační biocidy nemohou poskytnout dostatečnou ochranu. Pro

oxidační a neoxidační biocidy se doporučuje průběţné nebo jednorázové dávkování za účelem omezení jejich

pouţívání na nejmenší moţnou míru, přestoţe v některých případech průběţná halogenace při nízkých úrovních

můţe spotřebovat méně chemikálií neţ při jednorázovém dávkování. Takové řešení také sníţí riziko vývoje

tolerance biologie. Pro optimalizaci pouţití neoxidačních biocidů jsou vyţadovány přesné chemické analytické

provozní metody. Moţnosti pro měření chlornanu byly zmíněny jiţ dříve. V recirkulačních (chladicích)

soustavách mohou být uţitečné také biologické metody pro měření koncentrací biocidů v chladicí vodě.

Pokud to je moţné, doporučuje se uzavřít nebo redukovat odkalování v průběhu nárazového dávkování a to jak

oxidačních, tak i neoxidačních biocidů za účelem redukování emisí aktivních biocidů. Takové opatření je

efektivní zejména v případě rychle reagujících nebo rozpadajících se biocidů. Dále se doporučuje provozovat

recirkulační CWS (vodní chladicí soustavy), jejichţ chladicí voda je upravena chlornanem, při hodnotě pH (8-9),

za účelem minimalizace ztrát HOCL odpařováním v chladicí věţi. Zkušenost ukázala, ţe takové opatření nevede

nutně k sníţené účinnosti biocidů. Toto opatření je důleţité, přestoţe vede k riziku vzniku kotelního kamene.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 90

Kombinované pouţití chlornanu a bromidu můţe být atraktivní volitelná moţnost pro CWS (vodní chladicí

soustavy; „Cooling Water Systems“), které pouţívají sladkou vodu a také pro průtočné CWS (vodní chladicí

soustavy), neboť některé vedlejší produkty – bromované aminy – mají silnější biocidní účinky neţ chlorované

členy jejich homologické řady a velmi rychle se odbourávají.

V recirkulačních soustavách s vyšší jakostí vody můţe být volitelnou moţností ozon. V tomto případě je důleţité

věnovat pozornost riziku koroze. Pokud se jedná o aplikování ozonu, byly některé zkušenosti v Evropě úspěšné.

Konečně UV-světlo můţe také nabídnout moţnosti pro recirkulační soustavy jako doplňková technika. Nicméně

UV-světlo samotné nemůţe atakovat bioznečištění, které se usadilo na povrchových plochách CWS. K tomu aby

UV-světlo bylo účinné se vyţaduje relativně čistá/průzračná chladicí voda, protoţe světlo musí být schopno

proniknout vodním sloupcem.

Zde je moţné „přístup― shrnout takto:

1. Dostupnost vody, mezi jinými faktory, rozhodne o zvoleném uspořádání chlazení (průtočná soustava,

otevřená nebo uzavřená mokrá chladicí věţ nebo hybridní chladicí věţ). Zvolené uspořádání můţe

naopak zase mít vliv na druh úpravy vody. Zde se vyskytují obecné rozdíly mezi průtočnými a

otevřenými mokrými chladicími věţemi, pokud se jedná o pouţití oxidačních a neoxidačních biocidů.

2. Jakmile byla provedena volba (chladicí) soustavy (viz téţ Kapitolu 1), bude muset být aplikováno

komplexní schéma posuzování k přizpůsobení početných kombinací mezi následujícími volitelnými

moţnostmi, které budou dále mít vliv na potřebu úpravy chladicí vody:

– vvolba materiálu a povrchové úpravy výměníku tepla a potrubí;

– uspořádání soustavy chlazení za účelem předcházení turbulence sedimentaci nebo růstu slávek

(mušlí), nebo za účelem zvýšení poţadované rychlosti proudění vody;

– zdokonalení chemie chladicí vody prostřednictvím předběţné úpravy (chladicí) vody;

– mechanické čištění chladicí soustavy;

– alternativní ošetření/úprava, jako je tepelná úprava, UV a filtrace bočního proudu.

V závislosti na výsledku tohoto posouzení by mohla mokrá chladicí soustava stále ještě potřebovat určitou

ochranu proti tvorbě vodního kamene, korozi, nebo znečišťování. Toto závisí na chemii chladicí vody, dále na

způsobu, kterým je chladicí soustava provozována, jako je například počet cyklů koncentrace, a na zvoleném

uspořádání chlazení.

Je zřejmé, ţe pro uzavřený okruh suchého vzduchového chlazení nebo kondenzátory chlazené suchým vzduchem

nebude nutné realizovat ţádné úpravy. Mohly by být pouţívány chemikálie k očištění vnějšku (ţebrovaných)

trubek, ale obvykle ne pro provozování (chladicí) soustavy.

Pokud jiţ byla ustanovena potřeba pro úpravu chladicí vody, je vhodné provést přesnou volbu programu úpravy

chladicí vody, který navazuje na legislativní poţadavky. Tyto poţadavky mohou být:

– zákaz pouţívání určitých látek pro úpravu chladicí vody, například pouţívání chromu, sloučenin rtuti,

organokovových sloučenin, dusitanů, merkaptobenzothiazolů;

– omezení určitých látek nebo skupin látek (například zinek, fosfor, chlor, AOX) ve výtoku chladicí vody tím,

ţe jsou definovány mezní hodnoty emisí;

– poţadavek minimální úrovně biologické odbouratelnosti/rozloţitelnosti sloţených činidel;

– omezení ekologicko toxikologických účinků výtoku chladicí vody.

Volba přídavných látek pro úpravu chladicí vody jak pro nové, tak i pro existující (chladicí) soustavy pouţitím

následujícího „přístupu― povede k redukci emisí chemikálií chladicí vody:

1. ustanovení potřeby úpravy chladicí vody bylo aplikováno po jiných fyzikálních čisticích

metodách;

2. volba typu poţadovaných přídavných látek;

3. bylo aplikováno posouzení environmentálního rizika látek;

4. jsou aplikovány látky, které mají niţší potenciál dopadu na ţivotní prostředí tam, kde to je

moţné.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 91

3.4.3.2 Redukování volbou materiálu a konstrukčním provedením soustav

Za účelem redukce pouţívání přídavných látek mohou být pro nové (chladicí) soustavy aplikovány moţnosti

volby materiálů a konstrukčního provedení. Pro zařízení chladicích soustav se pouţívá mnoho různých

materiálů. Dodavatelé zařízení obvykle nabízí svoje zařízení v širokém rozsahu různých kovových materiálů

a slitin tak, aby umoţnili provozovateli zvolit takový materiál, který je vhodný z hlediska chemie chladicí vody

a podmínek procesu, pro který je dané (chladicí) zařízení určeno. V Příloze IV jsou prodiskutovány materiály

pro průtočné (chladicí) soustavy a otevřené recirkulační (chladicí) soustavy, ve kterých se pouţívá brakická

(resp. poloslaná) voda nebo slaná voda. Je důleţité uvědomit si, ţe některé vlastnosti materiálu mohou mít

opačné charakteristiky, které mohou zkomplikovat volbu materiálu a ovlivní program úpravy chladicí vody.

Například zmenšená korozívnost můţe současně znamenat vyšší citlivost na bioznečištění.

Správné uspořádání a konstrukční provedení chladicí soustavy můţe ovlivňovat potřebu přídavných látek pro

chladicí vodu. V průběhu montáţe by se mělo předcházet neţádoucím vyvýšeninám („ridges“) stejně tak jako

ostrým změnám směru proudění vody. Obojí vede k turbulentnímu proudění a pokud to je moţné, mělo by se

takovým případům zabránit, protoţe se tím zvětšuje koroze nebo usazování například mušlí.

Provozování (chladicí) soustavy s vhodnou/přiměřenou minimální rychlostí (proudění chladicí) vody udrţuje

nejenom poţadovanou kapacitu (výkon) chlazení, ale také redukuje (sniţuje) makroznečištění a korozi materiálu.

Povlaky a nátěry se aplikují za účelem redukování fixace organismů, zesilují účinky rychlosti a usnadňují čištění.

Tyto nátěry působící proti znečištění mohou obsahovat toxické látky a proto byly vyvinuty netoxické povlaky

a nátěry. Moţnost pouţití v podmínkách pod vodou a cena je různá a závisí jednak na velikosti chladicí soustavy

a také na podmínkách. Například organické povlaky jsou pouţívány pro relativně malé chladicí jednotky

prostřednictvím tepelného ošetření povrchu. Jedná se o práškové povlaky, které mohou být pouţity v mokrých

prostředích, a které neobsahují toxické látky, nepouţívají rozpouštědla a jsou odolné proti korozi, coţ má za

následek významné prodlouţení ţivotnosti daného zařízení.

Ve větších mokrých chladicích soustavách jsou rovněţ pouţívány povlaky a zkušenost v oblasti energetického

průmyslu ukazuje, ţe by měly být renovovány kaţdé 4 aţ kaţdých 5 let. Příklad je uveden v Příloze XI.

Byly, resp. jsou aplikovány nátěry působící proti znečištění, které obsahují toxické látky, jako je například měď

a TBTO („tributyltinoxide“), a které jsou pozvolně z nátěru uvolňovány. Ve velkých zařízeních, jako jsou

elektrárny, se v současné době nepouţívají ţádné nátěry obsahující TBTO. Nátěry obsahující měď mohou být

stále ještě pouţívány v omezeném měřítku.

3.4.4 Redukování pouţitím dodatečné a alternativní úpravy chladicí vody

Pouţívá se mnoţství technik k redukování úpravy chladicí vody. Pro redukci pouţívání biocidů jsou uváděny

následující techniky [tm005, Van Donk a Jenner, 1996]:

– Filtrace a techniky předběţného čištění

– Čištění on-line

– Čištění off-line

– Tepelná úprava

– Povlaky a nátěry

– Ultrafialové (UV) světlo

– Akustická technologie

– Osmotické šoky.

Principem, který obsahují tyto techniky, je zdokonalovat biologickou jakost chladicí vody, a udrţovat povrchy

elementů chladicí soustavy (potrubí a výměníky tepla) tak čisté, jak to je moţné, a vytváření takového prostředí

v těchto soustavách, ve kterém bude redukován vývin znečištění. Aplikování těchto technik je přehledně shrnuto

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 92

v Příloze XI a je zřejmé, ţe některé z nich nemají všeobecné pouţití, nebo ţe se stále nacházejí v etapě výzkumu.

Měly by být vyváţeny jejich environmentální přínosy (přínosy pro ţivotní prostředí) v závislosti na

redukovaném aplikování chemikálií.

Např. pouţití UV-světla vyţaduje relativně čistou vodu, zatímco pouţití ozonu a akustická technologie bude

vyţadovat zvláštní přívod energie. Elektrická úprava vody aplikovaná na chladicí soustavy velmi malých

velikostí (< 1 m3/min) provozované při teplotách (30 – 40) ˚C poskytuje slibné výsledky jako nechemická

metoda mikrobiálního omezování, nicméně poţaduje uskutečnit další výzkumné práce.

Finanční náklady se mohou lišit podle velikosti (chladicí) soustavy a rozsahu, ve kterém musí být do chladicí

soustavy integrovány příslušné techniky.

Předběţná úprava (chladicí) vody pro recirkulační mokré chladicí soustavy za účelem redukování mnoţství

pouţitých přídavných látek chladicí vody můţe být posouzena ze stejného hlediska jako předběţná úprava

(chladicí) vody za účelem redukování poţadavků na vodu (viz Část 3.3.1.2). Předběţná úprava ovlivní chemii

chladicí vody, jako je sníţení obsahu soli, coţ bude mít vliv na poţadovanou hladinu kotelního kamene a na

zpomalování koroze, a ovlivní způsob, kterým je chladicí soustava provozována.

Nicméně jenom velmi málo informací bylo uveřejněno v záleţitosti vlivu předběţné úpravy chladicí vody na

redukci pouţití přídavných látek chladicí vody, ale obrácená osmóza pro uzavřené chladicí okruhy a filtrace

bočního proudu pro otevřené chladicí soustavy s většími kapacitami, resp. (chladicími) výkony údajně poskytují

dobré výsledky (Příloha XI). Jsou publikovány niţší náklady na přiváděnou vodu, na úpravu odkalované vody,

na dávkování inhibitorů koroze, inhibitorů kotelního kamene a dispergujících látek. Nebyla nutná ţádná

rekonstrukce chladicí soustavy.

3.4.5 Redukování emisí posouzením a volbou přídavných látek chladicí vody

Po vyhodnocení všech technických a technologických opatření je posouzení a volba přídavných látek pro

kondicionování/úpravu chladicí vody dalším krokem, který má být proveden ve směru k aplikaci látek, které,

kdyţ jsou správně pouţity, mají niţší potenciál pro vytváření dopadu na ţivotní prostředí. V Části 3.4.1,

a rozsáhleji v Příloze V je popsána teorie, ze které vychází úprava chladicí vody, přičemţ volba správného

programu je jednoznačně specifickou záleţitostí pro dané místo a je velmi sloţitým úkolem. Bere se přitom do

úvahy mnoho faktorů, jako je např. materiál pouţitý pro instalaci, jakost vody a provozní praxe. V důsledku

tohoto byl vyvinut značný počet sloučenin a jejich kombinací, které jsou pouţívány pro úpravu chladicí vody.

Působení přídavných látek v chladicím okruhu je vyhodnocováno a vyvaţováno s jejich zbytkovou reaktivitou

ve vodním prostředí (recipientu) po vypuštění chladicí vody. Zde je úkolem zvolit přídavné látky, které jsou

účinné v chladicí soustavě, které se ale stanou neškodnými látkami, jakmile jsou vypuštěny z chladicí soustavy

a vniknou do přijímacího vodního systému (recipientu).

V literatuře bylo popsáno aplikování různých druhů chemikálií přidávaných do chladicí vody v různých druzích

chladicích soustav. Ukazuje se, ţe jejich dopad na ţivotní prostředí je sloţitý a ţe závisí na mnoţství různých

faktorů. Příklady jasně ukazují, ţe optimalizovaný provoz sniţuje poţadované mnoţství přídavných látek

a ţe taky můţe vést k pouţívání různých druhů přídavných látek. (Viz 3.4.6).

Všeobecně vyjádřeno, v rozsahu EU se posuzování chemických látek povaţuje za nutné a byly učiněny pokusy

k vyvinutí jednotné metodologie pro redukování účinků jejich pouţívání na ţivotní prostředí, ale narazilo se na

následující potíţe jak v národním, tak i v evropském měřítku:

– existuje mnoţství vyhodnocovacích metod pouţívaných pro různé aplikace;

– dostupnost údajů o látkách a komponentech pro jejich přípravu je (stále ještě) problémem;

– za vyhodnocování látek je zodpovědných mnoho stran/účastníků;

– posouzení vycházející z rizika nebylo stále ještě v mnoha zemích vyvinuto.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 93

Řízení aplikování a zvýšení pouţití alternativ, znalost charakteristik chemických látek pouţívaných k úpravě

(chladicí) vody bylo v některých členských státech převedeno do legislativních poţadavků vztahujících se na

chemické látky pouţívané pro úpravu chladicí vody. Příkladem je níţe uvedená německá legislativa:

Příloha 31 německého federálního vodního zákona vztahujícího se na emise chladicí vody je příkladem

legislativy, která je zaměřena na optimalizaci pouţívání přídavných látek do chladicí vody a zachování jakosti

povrchových vod. Tento zákon zahrnuje všechny mokré chladicí soustavy a jeho důsledkem jsou omezení

přívodu některých látek do povrchových vod, jako jsou biocidy a jiné látky (viz Přílohu VI).

Předpisy podle tohoto zákona jsou zaloţeny na čtyřech krocích:

1. seznam zakázaných látek:

– sloučeniny chromu

– sloučeniny rtuti

– organokovové sloučeniny (například organociničité sloučeniny)

– merkaptobenzothiazol

– organická komplexní činidla, která nejsou snadno biologicky odbouratelná (rozloţitelná)

– ţádná nárazová (šoková) úprava jinými biocidními látkami, neţ je chlor, brom, ozon a H2O2

2. omezení určitých látek a skupin látek ve výtoku, která zahrnují:

– oxid chloričitý, chlor a brom

– AOX

– COD

– sloučeniny obsahující fosfor (anorganické a celkové/fosfonáty)

– Zn

3. poţadavek na snadnou biologickou odbouratelnost (rozloţitelnost) všech pouţitých organických látek v

těch případech, kde je aplikovatelný poţadavek „snadná bio-odbouratelnost― podle chemického zákona

a podle Části C4 Přílohy Směrnice 92/69/EC (ze dne 31. července 1992)

4. stanovení mezních hodnot ekologických toxických účinků celkového výtoku pouţitých biocidních látek

v chladicí vodě nezakazuje jejich pouţívání, poněvadţ by mohlo mít za následek to, ţe aplikování

mikrobiálních biocidních látek by nebylo moţné. Nicméně tyto látky mohou být podstatné pro provoz

a správnou činnost otevřených a polootevřených vodních chladicích soustav. Regulační opatření

vyţadují informace o úrovni a charakteru toxicity a tento poţadavek musí být specifikován

reprodukovatelným způsobem. Pouţívají se biologické zkoušky, jako je např. zkouška zřeďovacího

koeficientu (TL) k vyjádření zbytkové toxicity ve výtoku ve srovnání s toxicitou v chladicí soustavě.

Navzdory legislativním limitům, které se vztahují na pouţívání některých chemických látek pro úpravu chladicí

vody, je k dispozici značný počet přídavných látek a poţaduje se posouzení a volba alternativ, při kterých se

berou v úvahu faktory specifické pro lokalitu, v níţ je umístěna chladicí soustava, jako je provozování chladicí

soustavy a sensitivita přijímacího prostředí (recipientu). Stejně tak i překlad specifických národních předpisů by

mohl způsobit nesplnění všeobecné pouţitelnosti v rozsahu horizontálního „přístupu―.

Takţe substituce látek jinými látkami, které mají niţší potenciál z hlediska jejich dopadu na ţivotní prostředí, je

jednou z volitelných moţností pro redukování dopadu vypouštěné chladicí vody na ţivotní prostředí. Úřady

v Nizozemsku, které vydávají písemná povolení, pouţívají během schvalovacích procedur instrument substituce

po dobu delší neţ 20 let. Základem tohoto instrumentu je procedura schválení na ukázku (tedy asi něco jako

předběţné povolení.). Prostřednictvím více méně administrativní procedury musí drţitelé těchto písemných

povolení předkládat ţádost pro pouţití a změnu přídavných látek pro chladicí vodu. Úřady vydávající písemná

povolení pouţívají široce/všeobecně schválený postup pro toto posouzení. Očekává se, ţe v nejbliţší

budoucnosti dodavatelé chemických látek a chemický průmysl změní svůj přístup na systém samoregulace.

Revize tohoto systému je součástí přijetí všeobecně platné metodologie vyhodnocování za účelem identifikace

účinků látek a přípravků na znečišťování vody. Tato metodologie vyhodnocování je zaloţena na evropské

legislativě zaměřené na klasifikaci/třídění, balení a označování štítky (67/548/EEC, 99/45/EC).

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 94

Všeobecně vzato se posouzení přídavných látek chladicí vody uskutečňuje ve třech krocích [Benschop (1998)].

Prvním krokem je posouzení skutečných/vnitřních vlastností látek. Látky jsou vyhodnocovány na základě jejich

ekologicko toxikologických charakteristik (karcinogenní vlastnosti, akutní vodní toxicita, biologické

odbourání/rozkládání, Log Pow, a koeficient biologické koncentrace). Pro dosaţení schopnosti vyhodnotit látky

a přípravky je nutné dané látky znát, nebo je nutné znát přesné sloţení přípravku. (Odpovědná péče =

„Responsible Care“, ICCA), evropská legislativa (Směrnice o biocidních produktech) a vývoj managementu

zaměřeného na chemické látky na úrovni EU přispívají k tomu, ţe tyto údaje o vlastnostech látek se stávají stále

více dostupnější.

Výsledkem prvního kroku je indikace potenciálu nebezpečnosti přídavných látek. Při vyhodnocování

a volbě přídavných látek prostřednictvím posouzení jejich nebezpečnosti se pouţívá identifikační zkouška

nebezpečnosti pro látky a přípravky vytvořené z látek. Je to zkouška, která byla vyvinuta v Nizozemsku ([tm070,

Benschop, 1997] a [tm071, Niebeek, 1997] a je zaloţena zejména na Směrnici pro nebezpečné látky =

„Dangerous Substance Directive“ (67/548/EEC) a na Směrnici o nebezpečných přípravcích = „Directive

Hazardous Preparations“ (88/379/EEC). Tato zkouška je zaměřena na ekologicko toxikologické charakteristiky

předmětné látky. Toto zahrnuje mutagenicitu, karcinogenní vlastnosti, akutní toxicitu a biologickou

odbouratelnost (rozloţitelnost), log Pow, a koeficient biologické koncentrace. Nicméně to vyţaduje údaje, které

vţdycky nejsou snadno k dispozici, zejména z důvodu důvěrnosti resp. utajení a částečně proto, ţe takové údaje

doposud nebyly souborně publikovány.

K vyhodnocení nebo pro vyjmenování přídavných látek s jejich alternativami, které mají menší dopad na

přijímací prostředí, můţe pomoci jejich posouzení a volba. V Příloze VIII.1 je uveden příklad pro to, jak by

v místě instalace zařízení mohla být aplikována („benchamark“) pracovní metoda pro získání první indikace

potenciálu pro dopad navrhovaných alternativních přídavných látek na ţivotní prostředí. Tato vylučovací metoda

je určena pro otevřené mokré recirkulační chladicí soustavy (otevřené chladicí věţe). Je zaměřena na výpočet

„standardní― PEC (pozn. PEC je zkratka pro „Predicted Environmental Concentration”, resp. “předpovídaná

environmentální koncentrace”), viz stranu 13 originálu dokumentu, kde jsou uvedeny „Abbreviations and

Acronyms“) pro předběţné vyhodnocení PEC v dané řece. V tomto případě se jedná o zjednodušený model, při

kterém se předpokládá, ţe se v dané řece nevyskytuje ţádné zřeďování přídavných látek (přidávaných do

chladicí vody), čím se odhaduje koncentrace látky v přijímacím vodním toku (recipientu) na příliš vysokou

hodnotu. Také se předpokládá, ţe PEC nezávisí na velikosti daného provozu a na podmínkách provozu, protoţe

model bere v úvahu rychlost dodávání chemických látek. Důleţitá je dostupnost environmentálních standardů

jakosti (EQS = ”Environmental Quality Standards”) chemických látek, jaké jsou poskytovány rámcovou

Směrnicí o vodě („(Water Framework Directive“).

Do druhého kroku jsou zahrnuty optimalizační činnosti pro redukované pouţití zvolených přídavných látek

prostřednictvím všech druhů provozních stupňů (viz další Část 3.4.6). Posléze ve třetím kroku je vyhodnocen

residuální výtok ve srovnání s aplikovatelnými cíli jakosti vody, nebo se standardy environmentální jakosti (EQS

= „Environmental Quality Standards“). Pokud tyto cíle nejsou dosaţeny, mohou být naznačena další opatření.

Jestliţe jsou k dispozici alternativní přídavné látky je moţné vyhnout se potřebě uskutečnit (další) opatření

náhradou nebezpečných přídavných látek méně nebezpečnými alternativami.

Další hodnota této procedury posuzování přídavných látek, která se vztahuje k regulaci na základě chemických

látek podle výše uvedených směrnic EU je:

1. schopnost identifikovat přídavné látky s nejniţším dopadem na ţivotní prostředí; a

2. schopnost určit, zda cíle stanovené pro jakost lokální vody byly splněny.

Pokud je tato metoda posuzování (která je všeobecně aplikovatelná pro látky a jejich sloučeniny) aplikována na

biocidy, pak výsledkem prvního kroku je automaticky potřeba uskutečnit další opatření. V praxi to znamená

provedení studie optimalizačního programu pro pouţití a dávkování biocidů. Druhý krok, který více nebo méně

probíhá paralelně s touto studií optimalizačního programu, zahrnuje vyhodnocení předpovídaných účinků na

lokální vodní ekosystém.

Společně s tímto vyhodnocením jsou zkontrolována tři kritéria a pokud jsou všechna tři kritéria splněna, měla by

být aplikována další redukční opatření zahrnující úpravu výtoku a/nebo náhradu/substituci přídavných látek.

V Nizozemsku je předpovídaná koncentrace biocidů zkontrolována ve vztahu k maximální přípustné úrovni

rizika (MARL = „Maximum Admissible Risk Level“).

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 95

Další opatření by potom měla být aplikována pokud:

1. koncentrace biocidu ve výtoku je vyšší neţ MARL, a jestliţe;

2. přídavná (další) koncentrace biocidu v povrchové vodě v určité vzdálenosti od míst vypouštění

převyšuje MARL o více neţ X %, a jestliţe;

3. celková koncentrace biocidu v povrchové vodě v určité vzdálenosti od míst vypouštění převyšuje

MARL.

Postup (výše popsaného posuzování) je podrobněji znázorněn v Příloze VIII.2.

3.4.6 Optimalizace pouţívání přídavných látek chladicí vody

Optimalizace pouţívání přídavných látek chladicí vody znamená také volbu patřičného reţimu dávkování

a monitorování účinků programu úpravy vody jak z hlediska emisí do povrchové vody, tak

i z hlediska činnosti resp. výkonnosti chladicí soustavy ve smyslu přenosu tepla a bezpečnosti. Je zřejmé, ţe obě

techniky jsou navzájem k sobě přidruţeny a ţe monitorováni je předpokladem pro vhodný reţim dávkování.

Cílem volby reţimu dávkování by mělo být dosáhnout poţadované koncentrace ve správné době bez sníţení

výkonnosti (resp. redukování činnosti) chladicí soustavy. Nedostatečné dávkování můţe způsobit korozi nebo

tvorbu kotelního kamene a sníţenou výkonnost chladicí soustavy, které také vedou k nepřímým účinkům na

ţivotní prostředí; a předávkování chemickými látkami můţe mít za následek znečištění teplosměnných ploch,

vyšší úrovně emise a vyšší finanční náklady na úpravu (vody). Tyto souvislosti mohou být graficky znázorněny

tak, jak to je provedeno na Obrázku 3.4. V (chladicí) soustavě, která je nesprávně konstrukčně vyřešena, není

brán ţádný ohled na poţadovanou minimální koncentraci biocidu k udrţování ochrany soustavy před

znečišťováním, takţe nějaké znečištění se můţe vyskytnout. Zároveň předávkování vede k takovým hladinám

koncentrace, ţe je k dispozici větší mnoţství chemických látek, neţ je maximální poţadovaná koncentrace.

V tomto případě budou nadměrné přídavné látky vypouštěny do ţivotního prostředí.

Obrázek 3.4: Ukázka průběhu koncentrace přídavných látek, který vyplývá z nesprávně

stanoveného reţimu monitorování a dávkování

Cílová hodnota dávkování (Obrázek 3.5) zaloţená na analýze jakosti chladicí vody je zaměřena na udrţování

minimální úrovně koncentrace tak, aby byla poskytována konstantní ochrana. Předchází se nadměrně vysokým

hodnotám hladiny koncentrace a tudíţ vypouštění do ţivotního prostředí je redukováno, coţ také bude sniţovat

finanční náklady na zakoupení vlastního upravování (chladicí) vody. Z tohoto hlediska vyřešení správného

návrhu reţimů dávkování bude sniţovat poţadované mnoţství přídavných látek a můţe být povaţováno za

finančně efektivní opatření.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 96

Obrázek 3.5: Ukázka prŧběhu koncentrace přídavných látek, který vyplývá ze správně

stanoveného reţimu monitorování a dávkování

3.4.6.1 Dávkování přídavných látek do chladicí vody

3.4.6.1.1 Reţimy dávkování

([tm010, Betz, 1991], [tm005, Van Donk a Jenner, 1996], [tm157, Jenner a jiní, 1998])

Dávkování chemických látek do chladicí vody se uskutečňuje následujícími způsoby (viz také Přílohy V a XI):

nepřetrţitě/průběţně (kontinuálně)

na konci sezóny

periodicky v průběhu usazování/sedimentace

nízká hladina v průběhu usazování/sedimentace

přerušovaně (toto je také nazýváno jednorázové dávkování, dávka)

poloprůběţně/přerušovaně neboli střídavě pulsujícím způsobem

masivní neboli nárazové/šokové dávkování, kdy je do chladicí vody najednou přidáno velké mnoţství

chemických látek

Průběţné dávkování je uskutečňováno v chladicích soustavách, ve kterých musí být trvale určitá hladina

přídavných látek. Lepší chladicí soustavy doplňují přídavné látky podle objemu, který je upravován a podle

poţadavků na potřebu chemikálií. Průběţné dávkování se stále ještě pouţívá v průtočných (chladicích)

soustavách většinou proti makroznečištění a korozi. Nicméně zkušenosti ukazují, ţe redukované pouţití

prostřednictvím změněné praxe dávkování můţe být stejně tak efektivní.

V případě přerušovaného dávkování je chemická látka dodávána prostřednictvím ovládače zapnuto/vypnuto na

chemickém napájecím čerpadle, nebo pomocí vypouštění z kalibrované nádoby nebo měřicí komory. Dávkování

pouţitím jednorázové dávky se pouţívá v chladicích soustavách, bio-oxidačních nádrţích a jiných místech, kde

poměr objemu soustavy k objemu odkalování je velký. Mnoţství chemické látky v těchto soustavách doplní

zbytek materiálu nebo spotřebovaný materiál vůbec. Pouţívá se také v zařízeních, které vyţadují pouze

periodické dávkování. Například antimikrobiální látky pro vodní chladicí soustavy jsou obvykle doplňovány

neprůběţným resp. diskontinuálním způsobem. Jednorázové dávkování (resp. dávka) můţe být aplikováno

(aplikována) v recirkulačních soustavách a v průtočných soustavách. Nemůţe být pouţito v takových

jednoduchých průtočných soustavách, kde se poţaduje jednotná koncentrace chemických látek.

Dávkování můţe také být nasměrováno do specifických oblastí v chladicí soustavě, jako jsou např. vstupní části

do výměníků tepla. Důleţitou praxí je také časově cílené dávkování přizpůsobené sezónním charakteristikám

makrobiologického růstu. Dávkování také bude záviset na typu chladicí soustavy. V recirkulačních soustavách

způsob, kterým jsou tyto soustavy provozovány, ovlivní časování a mnoţství dávky. V průtočné soustavě jsou

místo a čas dávkování důleţité k získání nejvyššího účinku, poněvadţ doba kontaktu mezi chemickou látkou

a chladicí vodou je krátká.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 97

V malých (chladicích) soustavách se dávkování provádí manuálně, ale ve větších soustavách obvykle existuje

automatické zařízení, které je přidruţeno k monitorovacímu systému. Jak uţ bylo uvedeno, existuje tendence

směřující k zabezpečování úpravy chladicí vody specializovanými společnostmi. V případě velkých a sloţitých

zařízení, která mají několik chladicích soustav, existuje specializovaný tým od společnosti dodavatele úpravy

chladicí vody, který je trvale přítomen na místě k zabezpečování provozu těchto soustav. V případě menších

(chladicích) soustav je často prováděna denní kontrola personálem nacházejícím se v místě zařízení, která je

podporována pravidelnou kontrolou, kterou provádí dodavatel úpravy chladicí vody.

Optimalizací dávkování můţe být dosaţeno redukce pouţitého biocidu. Způsob, kterým jsou biocidy dávkovány,

závisí na jejich působení a na stálosti biocidu, na typu a sezónním druhu znečištění (makro/mikro), na stavu

znečištění chladicí soustavy, teplotě vody v soustavě a na výţivném stavu chladicí vody. Biocidy jsou

dávkovány v plynné, kapalné, nebo pevné formě.

Dávkování můţe být průběţné nebo nárazové (šokové ). V některé literatuře se obhajuje, ţe průběţné dávkování

by se mělo uskutečňovat v průtočných chladicích soustavách k prodlouţení doby kontaktu antimikrobiálních

látek v případech, kdy hladiny dávkování jsou nízké. V případě recirkulačních soustav je průběţné dávkování

také moţné, ale obvyklejší je přerušované dávkování. Účelem přerušované úpravy (chladicí vody) v těchto

soustavách je vytvořit vysokou koncentraci antimikrobiálních látek, které proniknou do biofilmu a budou jej

narušovat případně rozptylovat. Přerušovaná úprava (chladicí vody) ve srovnání s průběţně prováděnou úpravou

můţe vést k niţším průměrným ročním koncentracím ve výtoku a můţe být také finančně efektivnější tam, kde

se vyţadují niţší celkové částky. Nicméně bylo také diskutováno o tom, ţe byla provedena pozorování, podle

kterých průběţné dávkování můţe poskytnout sníţení FO („Free Oxidant“) o 40 % ve srovnání s nárazovým

dávkováním. Bude potřeba provést větší výzkum v této oblasti protoţe všeobecně vzato podle názoru obsluhy

(operátora) je průběţné dávkování z provozního hlediska snadnější neţ dávkování nárazové nebo přerušované.

Toto dávkování bude vyţadovat monitorovací systém k rozhodnutí o správném okamţiku pro aplikování úpravy

(chladicí vody). Optimalizace reţimu dávkování (přídavných látek do chladicí vody) se musí uskutečnit zároveň

s dosahováním nízkého výskytu poruch.

V recirkulačních (chladicích) soustavách můţe mít pouţití produktů sloţených ze synergických aktivních směsí

za následek sníţené koncentrace úpravy v odkalované vodě a také úspory nákladů. Mohou být dávkovány

kombinace biocidů s různým spektrem za účelem rozšíření spektra kontroly (resp. omezování znečištění). Aniţ

by došlo k zvýšení mnoţství pouţitých antimikrobiálních látek můţe síla směsi přesáhnout účinek očekávaný od

účinku jednoduché přídavné látky. Tento významně zvýšený účinek spolupůsobení nebo synergie se získá jenom

od určitých kombinací přídavných látek. Dodávání (jednotlivých sloţek) nemusí nutně být zároveň, ale můţe být

prováděno střídavě s podobnými výsledky. Dalším účinkem je to, ţe výskyt odolnosti čili resistence je v případě

pouţití více neţ jednoho mikrobiálního prostředku méně pravděpodobný, protoţe je nepravděpodobné, ţe

mikroby vyvinou odolnost/resistenci k oběma (nebo vůči všem) zároveň. Budou muset být zváţena vzájemná

působení mezi různými látkami k zabránění redukci činnosti jakéhokoliv z dávkovaných biocidů a k zabránění

tvorby produktů nebezpečných reakcí vytvářených ve vypouštěné chladicí vodě.

Cíl biocidní úpravy (chladicí vody) můţe být různý. V závislosti na cílových organismech a rozsahu, do kterého

postoupilo bioznečištění, jsou úpravy buď preventivní nebo léčebné. Biocid, který byl podroben intenzivnímu

výzkumu, je chlornan sodný. Dávkování chlornanu do průtočné chladicí soustavy ukazuje, ţe chladicí soustava

bude fungovat jako trubkový reaktor, s mnoha sloţitými reakcemi uskutečňujícími se mezi chlornanem a

organickým materiálem. Výsledkem takových reakcí, a pro typické umístění, pouţívající chladicí vodu v ústí

řeky nebo u mořského pobřeţí, a při dávkování chlornanu na vstupu v rozsahu (1,5 – 3) mg CL2/l, bude dávka na

výstupu z výměníku tepla (0,25 – 0,35) mg/l TRO (TRO = „Total Residual Oxidant“, viz stranu 14 tohoto

dokumentu v původním znění). Toto se vztahuje na reakční dobu přibliţně (4 – 8) minut. Pro značnou redukci

dávkování chlornanu bylo aplikováno pulsující chlorování © (Přílohy XI.3.3.2.1 a X.3.3.2.1).

3.4.6.1.2 Systémy dávkování

[tm010, Betz, 1991]

Na trhu existuje několik systémů dávkování. Pro volbu systému dávkování by se mělo provést rozlišení mezi

kapalnými a suchými chemickými látkami. V případě kapalných chemických látek se pouţívají čerpadla jako

jsou měrná čerpadla, jednotková plunţrová čerpadla a membránová čerpadla. Pro suché chemikálie se pouţívají

systémy dávkování jako jsou např. objemové dávkovače (pro dávkování práškového materiálu), gravimetrické

dávkovače (pro dávkování chemických látek podle jejich tíhy) a rozpouštěcí dávkovače (pro dávkování do

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 98

míchacích nádrţí). Nebylo publikováno zda a jak různé pouţívané soustavy dávkování skutečně sniţují spotřebu

přídavných látek. Je nepochybné, ţe správně prováděná údrţba systému a kalibrace zdokonalí přesnost

dávkování. Mnoţství, lokalizace a časování dávkování můţe být přesným způsobem kontrolováno jen na základě

řádného monitorování soustavy chladicí vody.

3.4.6.2 Monitorování chladicí vody

Monitorování potřeby chemických látek pro úpravu chladicí vody je základním prvkem k redukci pouţívaných

přídavných látek a emisí do ţivotního prostředí (environmentu), obecně do povrchové vody. Můţe to být

povaţováno za finančně efektivní metodu, zatímco úprava vypouštěné vody, pokud je vůbec moţná, je

všeobecně vzato mnohem nákladnější záleţitost.

Můţe být učiněn rozdíl mezi monitorováním pouţívání biocidů a monitorováním pouţívání jiných chemických

látek k úpravě vody (inhibitory tvorby kotelního kamene, inhibitory koroze a dispergovadel), protoţe v případě

makroznečištění je chování biologie objevující se v chladicí soustavě důleţitým dalším faktorem monitorování.

3.4.6.2.1 Monitorování inhibitorů tvorby kotelního kamene, inhibitorů koroze a dispergovadel

([tm067, Hoots a jiní, 1993])

Pouţívání chemických inhibitorů a optimalizace jejich pouţití je velmi sloţitou záleţitostí a je specifické pro

kaţdou situaci. V kaţdém případě to bude rovnováţný stav mezi celou řadou faktorů:

jakost chladicí vody a volitelné moţnosti pro předběţnou úpravu (změkčování, filtrace), které zase závisí na

poţadovaném průtoku;

potřeba sníţení poţadavků na vodu prostřednictvím zvýšení počtu cyklů v závislosti na zvětšení problémů

s tvorbou kotelního kamene v důsledku zvýšené koncentrace;

teplota chladicí vody v závislosti na rozpustnosti solí;

vzájemné působení mezi jednotlivými přídavnými látkami.

Pro kontrolu dávkování produktů inhibitorů chladicí vody v recirkulačních soustavách chladicí vody se pouţívá

několik metod. V souhrnném přehledu [tm067, Hoots a jiní, 1993] jsou rozlišovány následující všeobecné

techniky, které jsou aplikovány v chladicích soustavách:

manuální zkoušení a nastavování

vypouštění a napájení (odkalováním aktivované napájení)

cykly kontrolované vodoměrem

chemický analyzátor bočního proudu (na základě mikroprocesoru)

fluorescence.

Kaţdá z uvedených metod má samozřejmě svoje výhody a nevýhody. Princip optimalizovaného modelu, který je

znázorněn na Obrázku 3.5, nemusí být dosaţen. Různé monitorovací techniky se liší pokud jde o jejich potenciál

dávkovat správné mnoţství. Odchylce v dávkování, která nenavazuje na kolísání poţadavků v chladicí soustavě,

by nicméně mělo být pokud moţno co nejvíce zabráněno. Taková odchylka můţe vést k menšímu dávkování

nebo předávkování chemických látek.

Kolísání/odchylky v dávkování se mohou vyskytnout z mnoha důvodů:

obsluha můţe být nedostatečně angaţována

zařízení má nízkou spolehlivost

nepřímé měření hladiny chemických látek

měření nesprávných proměnných veličin

časová mezera mezi analýzou a nastavením je příliš dlouhá

opakovatelnost metody analýzy můţe být nízká

kolísání chladicího zatíţení a jakosti vody pouţívané pro doplnění jsou sledovány nepřesně.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 99

Na základě zkušeností je zřejmé, ţe nejpřesnější monitorovací a dávkovací systémy přímo měří koncentrace

chemických látek v chladicí vodě a ţe se vyznačují redukovanými (krátkými) časovými obdobími mezi analýzou

a nastavením dávkování. Monitorovací systémy by měly být schopny sledovat jak změny v chladicím zatíţení,

tak i odchylky jakosti doplňované vody (Příloha XI).

3.4.6.2.2 Monitorování biologického znečištění

([tm005, Van Donk a Jenner, 1996] a [tm087, Engstrom a Tully, 1994])

Monitorování bioznečištění (biologického znečištění) vychází z monitorování biologické aktivity v chladicích

soustavách a také z aktuálních úrovní mikrobiocidní úpravy. Klíčem k měření účinnosti jakéhokoliv biocidního

programu je schopnost rychle a přesně měřit mikrobiologickou aktivitu v chladicí soustavě.

K dosaţení dobrého reţimu dávkování byla pro průtočné soustavy navrţena následující strategie:

provést analýzu problému v záleţitosti cílového organismu (cílových organismů)

charakterizovat sezónní rozdíly v jejich výskytu (např. období rozmnoţování slávek/mušlí)

vzít v úvahu teplotu vody a jakost vody (sladká voda/slaná voda)

zvolit program dávkování (např. lokálně po částech: průběţně nebo přerušovaně)

rozhodnout o jednotkách dávkování, které sníţí spotřebu, zejména tehdy, kdyţ jsou přidruţeny k soustavě

monitorování

rozhodnout o programu monitorování (nádrţ pro detekci slávek/mušlí (stanovení období rozmnoţování

slávek/mušlí) nebo monitorování slávek/mušlí/ústřic (detekce koncentrace))

Podobná strategie by se mohla vztahovat na otevřené recirkulační mokré soustavy. Nicméně program dávkování

pro přídavné látky pouţívané v chladicích věţích zahrnuje inhibitory chemických látek, které dále zvyšují

komplexnost úpravy. Dalším faktorem je vliv provozu se zvýšeným počtem cyklů koncentrace, který na jedné

straně zabezpečuje šetření s vodou, ale na druhé straně zvyšuje moţnost tvorby kotelního kamene a koroze

a potřebu specifických přídavných látek V takové situaci můţe být samozřejmá v etapě konstrukčního řešení

nových zařízení volba materiálů méně citlivých na korozi. Materiály méně citlivé na korozi mohou sníţit potřebu

inhibitorů (3.4.3.2), čímţ se umoţní provozování bez dalších komplexních činidel, coţ zároveň vytváří úspory

finančních nákladů.

Jak pro nové, tak i pro jiţ existující chladicí soustavy je důleţité zjistit příčinu biologického znečišťování (můţe

se jednat např. o úniky látek v důsledku netěsností) a charakterizovat organismy ještě před rozhodnutím o dalším

poţadovaném biocidu.

V případě průtočných (chladicích) soustav má hlavní význam makroznečišťování. Pro biocidní úpravu je

nezbytným předpokladem monitorování makroznečišťování. Toto je podstatné/základní pro stanovení minimální

poţadované dávky biocidu a pro biocidní optimalizaci, protoţe to poskytne informaci o vytváření a růstu makro

znečišťujících organismů a o činnosti programů pro omezování biologického znečišťování.

Ještě více cíleným reţimem dávkování je střídavě pulsující chlórování ©, které bere do úvahy odchylky časů

zdrţení v různých částech procesu. Poţadované hladiny chlóru jsou dávkovány v návaznosti na modely proudění

průtoku chladicí vody v různých etapách procesu, v různých dobách a v různých místech. Na konci procesu

a před vypouštěním chladicí vody se vyskytne zředění proudu (vypouštěné vody) směšováním různých proudů,

které se v procesu vyskytují. V případech, kde je chlorován jen jeden z proudů, přičemţ další proud chlorován

není, můţe být TRO (TRO = „Total Residual Oxidant“, viz stranu 14 tohoto dokumentu) dále redukován a jsou

dosaţitelné emisní úrovně < 0,1 mg/l (viz Přílohu XI).

V případě otevřených recirkulačních soustav je mikroznečištění mnohem důleţitější neţ makroznečištění.

Vzhledem k tomu, ţe mnoţství vody pouţívané jako přídavná voda je obvykle mnohem menší, můţe strhávání

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 100

mikroorganismů zabránit jak předběţná úprava vody, tak i filtrace bočního proudu vody části cirkulující vody.

V případě nárazového dávkování biocidů mají recirkulační (chladicí) soustavy výhodu v tom, ţe (tato chladicí)

soustava můţe být dočasně uzavřena, coţ umoţňuje biocidu vykonat svoji činnost a tak sníţit koncentraci ještě

předtím, neţ dojde k odkalování. Stejně tak v případě recirkulačních (chladicích) soustav je pro optimalizaci

pouţití biocidů nezbytné uskutečnit kontrolní program monitorování biologického znečištění.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 101

3.5 Pouţití chladicího vzduchu a emise vzduchu

3.5.1 Poţadavky na vzduch Pouţití vzduchu jako zdroje (pro chlazení) nemá ţádný dopad na ţivotní prostředí (environment)

a nepovaţuje se za skutečnou spotřebu. Kromě průtočných chladicích soustav se vzduch pouţívá ve všech

chladicích soustavách. V chladicích věţích s umělým tahem se poţadavek na vzduch vztahuje

k energii poţadované pro provoz ventilátorů.

Tabulka 3.9: Prŧměrný poţadovaný prŧtok vzduchu pro rŧzné chladicí soustavy

[tm134, Eurovent, 1998]

Chladicí soustava Prŧtok vzduchu (%)

průtočné proudění 0

otevřená mokrá chladicí věţ 25

otevřené mokré/suché (hybridní) chlazení 38

chladicí věţ s uzavřeným okruhem 38

mokré/suché chlazení s uzavřeným okruhem 60

suché vzduchové chlazení s uzavřeným okruhem 100

Čím větší je poţadované mnoţství vzduchu tím větší je kapacita/výkon ventilátorů a následně na to hladina

spotřeby energie a emise hluku. V Tabulce 3.9 jsou porovnány poţadavky na průtok vzduchu pro různé chladicí

soustavy. Průtok vzduchu je v pevné korelaci s poměrem mezi citelným přenosem tepla a latentním přenosem

tepla (viz Přílohu I). Suché chlazení vyţaduje více vzduchu neţ mokré chlazení.

V některých specifických oblastech (jako např. hustě industrializovaná místa) by jakost vzduchu mohla být

problémem a podle sloţení vzduchu by to mohlo vést ke korozi trubek (opatřených ţebry), nebo trubkových

(chladicích) hadů, nebo znečišťování povrchu, coţ ve všech případech nepříznivě ovlivňuje výměnu tepla.

Předběţné čištění chladicího vzduchu se jeví jako nerealistické a ţádné informace o tom nebyly publikovány.

Takţe by v těchto souvislostech čištění povrchových ploch výměníku tepla a/nebo úprava chladicí vody mohly

být nutné v závislosti na chemii (chladicího) vzduchu.

Na druhé straně otevřené mokré chladicí věţe někdy fungují jako čističe vzduchu a vymývají ze vzduchu několik

znečišťujících látek. Toto můţe mít vliv na úpravu chladicí vody a potenciálně také na provoz chladicí soustavy,

ale ţádné údaje o tomto nebyly publikovány.

3.5.2 Přímé a nepřímé emise Emise do vzduchu způsobené provozováním průmyslových chladicích soustav mohou být přímé nebo nepřímé.

Nepřímé emise se vyskytují na úrovni výrobního procesu v důsledku neefektivního chlazení. Jsou způsobeny

skutečností, ţe neefektivní chlazení vyţaduje vyšší příkon zdrojů (jako je energie) ke kompenzaci ztrát produktu

nebo ztrát výkonnosti.

Důleţitost přímých vzduchových emisí z mokrých chladicích věţí je relevantní zejména v přímé blízkosti

městských osídlení. Ve srovnání se vzduchovými emisemi průmyslových procesů, které mají být ochlazovány,

se povaţují za relativně malé. Problémy, které mohou vzniknout v průběhu provozu, jsou tyto:

1. kapky vody mohou obsahovat některé chemické látky pouţité pro úpravu vody;

2. v případě nesprávné biocidní úpravy chladicí vody a nesprávné údrţby chladicí věţe (viz 3.7.3) se

mohou vytvořit bakterie (choroba/nemoc legionářů = „Legionnaire′s disease“).

Otevřené a uzavřené recirkulační a mokré/suché chladicí věţe mohou vykazovat některé emise v důsledku

unášení a vypařování/vyprchávání, které vysvětlují některé ztráty chemických látek pouţitých pro úpravu vody

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 102

a to zejména biocidů. Je známo, ţe vypařování/vyprchávání chemických látek, které je nazýváno také jako

„flash-off“ (pozn. snad něco jako „zablesknutí“), se zvětšuje se zvyšující se teplotou, ale mechanismus, který

vede k emisím je sloţitý a je do něj zahrnuto mnoho faktorů. Z těchto důvodů je obtíţné provést kvantifikaci

a nebyly publikovány ţádné údaje o těchto emisích.

Eliminátory unášení se povaţují za důleţitá opatření k redukci mnoţství unášené chladicí vody. V dnešní době

jsou všechny mokré chladicí věţe vybaveny eliminátory unášení, ale přesto malé procento cirkulujícího proudu

vody stále ještě můţe být odváděno ve formě vodních kapek. Tyto kapky obsahují rozpuštěné částice a chemické

přídavné látky, které odpadnou z proudu vzduchu vyfukovaného chladicí věţí a mohou způsobit vznik skvrn

a usazenin kotelního kamene na povrchových plochách budov [tm046, Vanderheyden a Schuyler, 1994]. Jsou

známé některé specifické případy, ve kterých byly oznámeny emise chromu, ale většina členských států zakázala

pouţívání chromu z důvodů environmentálních a zdravotních; bylo také publikováno, ţe chrom působí technické

problémy.

Jakost a mnoţství přímých vzduchových emisí z chladicích věţí budou v kaţdé situaci specifické v závislosti na

přídavných látkách pouţívaných pro úpravu chladicí vody, na jejich koncentraci v cirkulující vodě a na účinnosti

eliminátorů unášení. Standardní separátory resp. odlučovače kapek, které jsou v současné době běţně pouţívány

v mokrých chladicích věţích, umoţňují omezit ztrátu vody unášením na 0,01 % celkového průtoku vody, nebo

dokonce na ještě menší hodnotu. Byl proveden pokus posoudit emise chladicí věţe pouţitím zjednodušeného

modelu [tm046, Vanderheyden a Schuyler, 1994]. Na základě získaných údajů byl učiněn závěr, ţe koncentrace

emisí jsou nízké (μg/m3), ale neměly by být zanedbávány, a ţe konstrukční provedení a umístění výstupu

z chladicí věţe jsou důleţité z hlediska zabránění přívodu tohoto vzduchu k místům přívodu soustav klimatizace

vzduchu, nebo jiných chladicích zařízení.

V současné době neexistuje ţádná standardizovaná metoda pro výpočet ztrát unášením (a znečištění prostředí,

resp. kontaminace environmentu) pro daná uspořádání chladicí věţe. Existují dvě zkušební metody k ověření

ztrát unášením daného uspořádání (nebyly publikovány):

– izokinetická metoda (IK-metoda)

– metoda měření unášení pouţitím zcitlivělého/senzibilačního povrchu (SS-metoda)

Obě metody mají své výhody a nevýhody. Výhody IK-metody jsou:

1. Vysoká účinnost zachycování kapek vody všech velikostí,

2. Je moţné provést analýzu specifických elementů,

3. Poskytuje integrovaný vzorek pro celý rozsah výstupní plochy,

Nevýhody IK-metody jsou:

1. Elementy unášené vzduchem mohou způsobit systematickou chybu výsledků,

2. Pro eliminátory unášení, jejichţ účinnost je vysoká, nebo v případě nízké koncentrace minerálů jsou

poţadovány dlouhé časy vzorkování.

Existuje zkušební předpis, ve kterém je popsáno, jak se má IK-zkouška uskutečnit (CTI-140).

SS-metoda má následující výhody:

1. Poskytuje charakteristiky velikosti kapek nad 30 μm,

2. Není ovlivňována elementy unášenými vzduchem,

3. Poskytuje relativní údaj o účinnosti eliminátorů unášení,

Nevýhody SS-metody jsou:

1. Špatná účinnost zachycování malých kapek menších neţ 30 μm,

2. Nedovede rozlišovat mezi kondenzací a unášením,

3. Neprovádí analýzu kapek z hlediska výskytu specifických sloţek.

Byly oznámeny náhodné emise částic azbestu vzniklé v průběhu vyřazování starých chladicích věţí z provozu,

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 103

ve kterých byly pouţity azbestocementové díly, coţ vyţadovalo speciální opatření pro jejich zvládnutí. Existuje

zpráva o sniţování emise azbestových částic v průběhu vyřazování z provozu, zaměřená na ochranu proti

přímému vdechování [tm082, Mittendorf, 1990]. Protoţe pouţití azbestu a podobných materiálů bylo a je EU

zakázáno, v nových nebo nedávno postavených chladicích věţích se nepouţívá ţádný azbest. Azbest se stále

ještě můţe vyskytovat v chladicích věţích starých kolem 20 let a starších.

Omezování vzduchové emise na chladicích věţích nebylo oznámeno a nejeví se jako aplikovatelné. Ve světle

původu potenciální kontaminace a z hlediska cesty, kterou se přenáší, byly sestaveny následující závěry:

Redukování vzduchových emisí z chladicích věţí je naprosto v korelaci s integrovanými opatřeními pro sníţení

přívodu vody, zejména s pouţitím eliminátorů unášení,

Redukování vzduchových emisí je naprosto v korelaci se sniţováním potřeby úpravy chladicí vody, a

Redukování vzduchových emisí z chladicích věţí je naprosto v korelaci s optimalizací úpravy chladicí vody

(optimalizace provozu soustavy).

3.5.3 Parní vlečky chladicí věţe

3.5.3.1 Vytváření parní vlečky

Vytváření parní vlečky (oblaku vodní páry) můţe být důleţité v otevřených a uzavřených mokrých chladicích

věţích, kdyţ vzduch s vysokým obsahem vlhkosti vychází z chladicí věţe, míchá se s ovzduším a začíná se

ochlazovat. V průběhu tohoto procesu určitá nadměrná vodní pára , která byla absorbována, a opět zkondenzuje.

Přestoţe se jedná téměř o 100% vodní páru, „marring“ účinek objevující se na horizontu můţe být v případě

větších věţí značný (energetický průmysl, chemický průmysl). Tvar a rozsah viditelného oblaku vodní páry jsou

ovlivňovány teplotou a relativní vlhkostí ovzduší, a také větrem. Čím je ovzduší studenější a vlhčí, tím

stabilnější a odolnější bude oblak vodní páry. Proto můţe být tento jev povaţován za potenciální problém

mírnějších nebo studenějších regionů v Evropě a to zejména v zimním období. Extrémní formace oblaků vodní

páry (parních vleček) pocházející z rozsáhlých zařízení (elektrárny) mohou také mít v případě nízkých věţí

((40 – 50 m) za následek mlhu v úrovni země. Taky se uvádí, ţe v průběhu extrémních povětrnostních podmínek

se můţe na pozemních komunikacích vytvořit led jako důsledek rozsáhlých formací oblaků páry (parních

vleček), které jsou následovány sráţkami.

3.5.3.2 Redukování tvorby parní vlečky

[tm101, BDAG, 1996], [tm123, Alt a Mäule, 1987]

Omezování parních vleček (oblaků vodní páry) je technologické integrované opatření, kterým se mění

uspořádání chladicí soustavy. Tvorbě parních vleček lze zabránit vysoušením odváděného mokrého vzduchu

předtím, neţ je vypuštěn, a to tak, ţe se smíchá s nějakým horkým suchým vzduchem. Otevřené hybridní (nebo

mokré/suché) chladicí věţe a uzavřené mokré/suché chladicí věţe (nebo dodatečné chladiče) jsou určeny

zejména k prevenci vytváření parních vleček (oblaků vodní páry) (viz Část 2.6).

V závislosti na klimatických podmínkách a na poţadavcích procesu můţe být (chladicí) věţ provozována jako

suchá věţ. Pro klimatické podmínky severní Evropy se dodrţuje, ţe je potřeba pouze 20 % celkového tepelného

zatíţení přenést v suché sekci pro chladicí věţ k provozování bez vzniku viditelné parní vlečky (viditelného

oblaku vodní páry), a to za prakticky veškerých povětrnostních podmínek. V určitých podmínkách, jako např. při

velmi nízkých teplotách okolí a při nízkém tepelném zatíţení, můţe být (chladicí) věţ také provozována ve zcela

suchém reţimu. Předpisy někdy rozlišují mezi denním a nočním provozem a umoţňují mokré chlazení

(s výskytem parních vleček) v průběhu noci, zatímco v denní době musí být (chladicí) věţ provozována

v hybridním reţimu činnosti, který brání vytváření parních vleček (oblaků vodní páry). (Viz taky Kapitolu 2).

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 104

3.6 Emise hluku

3.6.1 Zdroje hluku a hladiny hluku

Emise hluku jsou důleţité na lokální úrovni. Emise hluku z průmyslových komplexů vyplývají z řady zdrojů,

které vytvářejí hluk a v praxi se při vydávání písemného povolení hluk chladicí soustavy povaţuje za integrální

část (hluku) v daném místě jako celku. V důsledku toho by hluk z chladicích soustav a investice do potenciálních

opatření k potlačení hluku měly být vyhodnocovány v rozsahu celkových hlukových emisí v daném místě. Emise

hluku jsou obvykle problémem jak v případě chladicích věţí s umělým (tzn. mechanicky vytvářeným) tahem, tak

i v případě velkých mokrých (chladicích) věţí s přirozeným tahem. Pokud se týká informací o charakteristikách

a o výpočty hlukových emisí zdrojů hluku v chladicích věţích, lze učinit odkaz na Směrnici VDI 3734 jakoţ i na

technické normy sestavené jako návody v německém VGB („German VGB-guidelines“) pro chladicí soustavy

elektráren [tm158, VGB, 1998].

Je moţné identifikovat tři hlavní zdroje hluku, který je způsoben těmito chladicími soustavami:

montáţní celky ventilátorů (ventilátor, převody, pohon) – všechny chladicí věţe s umělým, tzn. mechanicky

vytvářeným tahem;

čerpadla – všechny (chladicí) soustavy s chladicí vodou;

kapky (vody) padající na hladinu nádrţe s chladicí vodou – jedná se o kaskádní uspořádání vodní masy –

vyskytuje se pouze v případě mokrých chladicích věţí.

Vyzařování (hluku) můţe být přímé nebo nepřímé. Přímo je zvuk vyzařován přes:

místa přívodu vzduchu

místa odvádění vzduchu

Nepřímo je zvuk vyzařován přes:

motory ventilátorů

kryty na výstupu ventilátorů a obvodový vnější plášť chladicí věţe (v případě betonové konstrukce se

nevyskytuje ţádný významný přínos).

Hluk ze suchých vzduchem chlazených věţí je převáţně ovlivněn pouţitým mechanickým zařízením a způsobem

provozování. V případech, kdy zeslabení hluku má za následek dosaţení velmi nízké hladiny akustického

výkonu daného zařízení, můţe se stát převládajícím hluk z výměníků tepla nebo trubek kondenzátoru a potrubí.

V případě mokrých chladicích věţí je hluk pouze důsledkem padajících kapek vody (věţ s přirozeným tahem),

nebo důsledkem jak padajících kapek vody, tak i mechanického/strojního zařízení. Obvykle je neutlumený hluk

ventilátorů převládající ve srovnání s hlukem, který vytváří kapky vody. Toto je uváděno bez ohledu na velikost

mokré chladicí věţe. V případech, kdy je hluk vztahující se ke vzduchu redukován pouţitím tlumicích opatření,

můţe se stát převládajícím hluk vztahující se k vodě a můţe být zváţeno utlumení hluku vody.

Pro středně velké aţ velké chladicí věţe provozované v elektrárnách a rozsáhlých průmyslových podnicích byly

oznámeny dále uvedené údaje. V případě chladicích věţí s přirozeným tahem jsou průtok vody a výška věţe

nejdůleţitějšími činiteli, které ovlivňují hladiny emise neutlumeného hluku. Výška pádu kapek vody je důleţitá

aţ do 5 m, nicméně pro větší výšky pádu vodních kapek nebyl uveden ţádný další vliv na celkový hluk. Hladina

akustického výkonu v místě přívodu se můţe vypočítat podle rovnice:

Lw (dB(A)) = 68 + 10 * (log M/M0) ± 2 M0 = 1 tuna/h

Hladina akustického výkonu v místě vývodu vzduchu chladicích věţí s přirozeným tahem se můţe přibliţně

vypočítat pouţitím následující rovnice:

Lw (dB(A)) = 71 + 10 * (log M/M0) – 0,15 * (H/H0) ± 5

M0 = 1 tuna/h (M = tíhový poměr průtoku vody)

H0 = 1 m (H = výška chladicí věţe)

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 105

V případě mokrých chladicích věţí provozovaných s ventilátory je spektrum hluku vody v místě přívodu velmi

různé. V případě chladicích věţí s umělým tahem (s nasáváním, ventilátory jsou umístěny na horní části věţe)

můţe být přibliţně vypočítán příspěvek hluku vody v místě vývodu vzduchu (v místě instalování difuzoru)

k celkové hladině akustického výkonu pouţitím následující rovnice:

Lw (dB(A)) = 72 + 10 * (log M/M0) ± 3 M0 = 1 tuna/h

Nejzávaţnějším faktorem v (chladicích) věţích s umělým (resp. mechanicky vytvářeným) tahem je pouţité

mechanické zařízení (ventilátory, převody, atd.). Obvodová rychlost ventilátoru (25 – 60) m/s představuje hlavní

vliv na celkovou hladinu hluku. Důleţitý je také typ pouţitých ventilátorů (odstředivý nebo axiální), stejně tak

jako počet a typ lopatek. Bylo uvedeno, ţe pouţití převodovek můţe mít negativní vliv na hladinu hluku (při téţe

hodnotě průtoku vody a obvodové rychlosti ventilátoru), pokud je rychlost ventilátoru sníţena (např. při provozu

během noci), kdy hluk převodovky začne více převládat.

Hladina akustického výkonu ventilátoru můţe být přibliţně vypočítána pouţitím této rovnice:

Lw (dB(A)) = 16 + 10 * (log V/V0) + 20 * (Δp/Δp0) ± 5

(V0 = 1 m3 vzduchu/h; Δp0 = 1 hPa)

Tato všeobecně platná rovnice se můţe pouţít jak pro tlakové, tak i pro sací ventilátory. V případě (chladicích)

věţí s tlakovým nuceným prouděním vzduchu bude příspěvek ventilátorů k hladině akustického výkonu v místě

vývodu vzduchu středně velkých aţ velkých chladicích věţí všeobecně menší neţ je příspěvek ventilátoru

(chladicí) věţe s umělým tahem (tzn. nasáváním, kdy ventilátory jsou umístěny na horní části chladicí věţe).

Tento rozdíl můţe být aţ 5 dB(A).

Následující rovnice byla pouţita pro znázornění, jaký je vztah hladiny akustického výkonu axiálních ventilátorů

k obvodové rychlosti ventilátoru:

Lw (dB(A)) = C + 30 log Utip + 10 log (Q * P) – 5 log Dfan

(C = hodnota pro charakteristický tvar ventilátoru, Utip = obvodová rychlost ventilátoru, Q = průtok

ventilátoru, P = tlakový rozdíl ventilátoru, Dfan = průměr ventilátoru)

Emise hluku závisí také na konstrukčním provedení chladicí věţe. Hluk z betonových (chladicích) věţí je zcela

vyzařován přes přívod vzduchu a výstup vzduchu. V případě chladicích věţí, které jsou zhotoveny z různých

lehčích materiálů, budou muset být vzaty v úvahu emise vyzařované z pláště (chladicí) věţe.

Kromě toho konstrukční provedení s protiproudem nebo s kříţoproudým prouděním rovněţ ovlivňuje emise

zvuku mokrých chladicích věţí, přičemţ se uvádí, ţe konstrukční provedení s protiproudem má větší hluk, který

vzniká z rozstřiku, neţ konstrukční provedení s kříţoproudým prouděním.

Emise hluku mohou být charakterizovány různými hodnotami kmitočtů, z nichţ jsou sloţeny, a je moţné učinit

rozdíl mezi mokrými chladicími věţemi s přirozeným tahem a chladicími věţemi s umělým (mechanickým)

tahem. Padající voda ve věţích s přirozeným tahem vytváří širokopásmový kmitočet, zatímco hluk ventilátorů

(mechanických) chladicích věţích s umělým tahem sestává převáţně z nízkých kmitočtů. Toto kromě jiných

faktorů můţe vysvětlit, proč hluk vody typicky převládá v podmínkách poblíţ zařízení, zatímco hluk ventilátorů

se progresivně stává převládající se zvětšující se vzdáleností od chladicí věţe, která je provozována s ventilátory.

Hladiny akustického výkonu různých chladicích věţí ukazují rozsáhlé odchylky a kaţdý jednotlivý zdroj bude

přispívat k celkové emisi hluku. Toto je znázorněno pomocí příkladů, které jsou uvedeny v Tabulce 3.11 pro

elektrárny [tm158, VGB, 1998], a v Tabulce 3.10, ve které jsou znázorněny hodnoty pro různé chladicí soustavy

pouţívané v rafinerii [tm001, Bloemkolk, 1997].

Hladiny hluku padající vody v mokrých chladicích věţích závisí na výšce pádu vody. Menší výška pádu vody

v chladicích věţí s umělým tahem (nasáváním) má za následek kolem 1 dB(A) niţší hladinu akustického výkonu

v místě přívodu vzduchu a pokud se jedná o tzv. článkovou chladicí věţ se sacími ventilátory je niţší o 3 dB(A).

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 106

Tabulka 3.10: Příklady výkonŧ a přidruţených netlumených hladin akustického výkonu zařízení

chladicích soustav zařízení velké rafinerie

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Zařízení Výkon 1)

Lw v dB(A)

Kompresory 490 / 2 000 kW 108 / 119

Čerpadla 25 / 100 / 1 300 kW 94 / 98 / 108

Parní turbiny 1 000 / 2 000 kW 106 / 108

Chladiče vzduchu 7 / 20 / 60 kW 89 / 93 / 98

Chladič vzduchu/kondenzátor 170 kW 102

Chladič vzduchu/kondenzátor 2,7 MWth 97

Chladič vzduchu 14,7 MWth / 18,8 kWe 105

Chladič vzduchu 1,5 MWth / 7,5 kWe 90

Chladicí věţe 300 MWth 106

Chladicí věţ 2 000 m3/h 105

Poznámky:

1) Tento odkaz se vztahuje na výkon otáčející se části, výkon motoru, atd., tj. nevztahuje se na chladicí výkon.

Tabulka 3.11: Porovnání netlumených hladin akustického výkonu v místě přívodu vzduchu a v místě

vypouštění vzduchu naměřených na rŧzných typech mokrých chladicích věţí obvyklého/konvenčního

konstrukčního provedení

[tm158, VGB, 1998]

Konstrukční provedení mokré

chladicí věţe

V místě přívodu vzduchu

v dB(A)

V místě vypouštění vzduchu

(otvor difuzoru)

v dB(A)

Přirozený tah 84 ± 3 69 ± 3

Otevřená mokrá chladicí věţ 86 ± 3 80 ± 3

Otevřená mokrá chladicí věţ

(článková, s tlačným ventilátorem) 88 ± 3 85 ± 3

Otevřená mokrá chladicí věţ

(článková, se sacím ventilátorem) 85 ± 3 88 ± 3

Pro porovnání celkových hladin akustického výkonu různých typů chladicích soustav je v Tabulce 3.12 uvedena

dokumentace hladin celkového hluku pro různé typy chladicích soustav bez tlumení hluku. Na základě výše

uvedených odchylek, pokud se jedná o hladiny, je moţné pochopit, ţe rozsahy jsou široké a závisí na pouţitém

konstrukčním provedení a na daném zařízení.

Tabulka 3.12: Hlukové emise rŧzných chladicích soustav bez tlumení hluku

[tm134, Eurovent, 1998]

Chladicí soustava Emise hluku

dB(A)

průtočná

chladicí věţ – přirozený tah 90 – 100

chladicí věţ – umělý tah 80 – 120

chladicí věţ s uzavřeným okruhem 80 – 120

hybridní chlazení 80 – 120

suché vzduchové chlazení 90 – 130

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 107

3.6.2 Redukování hluku ([tm158, VGB, 1998], [tm061, Eurovent/Cecomaf, 1997], [tm086, Van der Spek, 1993],

[tm093, Mirsky, 1995])

Omezování hluku by primárně mělo být zaměřeno na tak zvaná primární opatření nebo(li) „vnitřní― opatření, a to

ještě předtím, neţ bude zvaţováno jakékoliv sekundární nebo(li) „vnější― opatření, jako jsou tlumiče nebo velké

přepáţky/bariéry. Různé návody na omezování hluku chladicích věţí rozlišují mezi hlukem, který je vytvářen

kaskádní (stékající) vodou a hlukem, který vytvářejí mechanická zařízení. Všeobecně řečeno chladicí věţe

s přirozeným tahem jsou méně hlučné (netlumené), nicméně v případě chladicích věţí s umělým (mechanickým)

tahem je tlumení hluku účinnější. Je samozřejmé, ţe správná údrţba zařízení, která vytvářejí hluk, můţe

v průběhu času také udrţovat emise hluku na niţších hodnotách. Ve většině případů jen chladicí věţe s umělým

(tzn. mechanickým) tahem mohou splnit hlukové poţadavky, protoţe jenom umělý (mechanický) tah můţe

ekonomickým způsobem překonat dodatečný pokles tlaku na vzduchové straně. Volba radiálních ventilátorů

s niţší hlučností znamená často vyšší spotřebu energie a má za následek vyšší provozní náklady neţ v případě

axiálních ventilátorů.

Všeobecný (hlavní) „přístup― znamená, ţe pro optimalizaci emise hluku se mají nejprve pouţít primární

opatření. Jestliţe je potřeba zabezpečit další redukci hluku, můţe být posouzeno další tlumení hluku. Tlumení

hluku by mělo být prováděno při uvědomování si účinků omezovacích opatření, jako je např. pokles tlaku (větší

spotřeba energie), a při uvědomování si skutečnosti, ţe jiné zdroje (hluku) se tak stávají více dominantní.

Příspěvek jednotlivého zařízení k hladině emise hluku se musí brát jako součást modelu celkového hluku.

Znamená to, ţe musí být také vzata do úvahy, kromě mnoţství jiných faktorů, rozptylování a odrazy hluku

v blízkosti budov. Pro sníţení emisí (hluku) z různých potenciálních hlukových zdrojů v chladicích soustavách

výše uvedené rovnice jasně ukazují, na kterou problematiku by se měla zaměřit opatření pro redukování

hlučnosti, jako je například výška pádu (kapek vody) a obvodová rychlost ventilátoru.

3.6.2.1 Omezování hluku sprchající vody (mokré chladicí věţe)

V případě chladicích věţí s přirozeným tahem je tlumení zvuku zaměřeno na přívod vzduchu, protoţe

výstup vzduchu přispívá (pouze) nevýznamně k celkové hladině hluku; je přinejmenším o 5 dB niţší. Zvuk

vytvářený v nádrţi vodou padající do nádrţe je do určitého rozsahu jiţ redukován vyzařováním v

(chladicí) věţi, výplní (chladicí) věţe a parní vlečkou (oblakem páry) ((10 – 15) dB). Další tlumení mŧţe

redukovat (hlukovou) emisi z místa přívodu vzduchu o dalších (5 – 8) dB. Následující opatření jsou

navrhována a mohla by být také pouţita pro střední aţ velké chladicí věţe s umělým tahem.

3.6.2.1.1 Primární opatření

Jako primární opatření byly identifikovány následující techniky:

Sníţením výšky hladiny vody prostřednictvím rychlejšího vypouštění nádrţe s vodou by se mohlo vyuţít

stěn této nádrţe jako zvukových bariér.

Je moţné dosáhnout sníţení výšky pádu vody prostřednictvím minimalizace plochy průřezu přívodu

vzduchu, coţ je ale limitováno.

Je moţné zabránit nárazům kapek vody do nádrţe s vodou pouţitím zařízení, která zachytávají kapky vody

a vypouštějí je do nádrţe (pouţití deflektoru dopadu, odstřikovací plech). Účinek: maximálně 7 dB.

Umístění koryt resp. ţlabů pro sběr vody pod výplň (chladicí věţe) má také účinek na odchýlení vody,

maximálně 10 dB. Nevýhodou metod k odchýlení (kapek vody) je náchylnost k znečištění povrchových

ploch zařízení k zachytávání vody, coţ můţe potenciálně kontaminovat vodu.

3.6.2.1.2 Sekundární opatření

Sekundární opatření, která se pouţívají, jsou tyto:

Tlumiče zvuku s přepáţkami v místě přívodu vzduchu: redukce maximálně 20 dB. Nevýhodou by mohl být

pokles tlaku vzduchu, který by mohl být kolem, resp. aţ 10 Pa. Tato tlaková ztráta můţe vyţadovat 20 %

instalovaného výkonu ventilátoru.

Zemní bariéry kolem základny (chladicí) věţe: účinek tlumení je 10 dB.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 108

Zvukové stěny (nebo clony) s vrstvami, které absorbují zvuk, mají přínos pro tlumení zvuku (hluku) 20 dB.

Pokud se jedná o tyto konstrukce, jejich účinnost závisí na

samotné konstrukci a na vzdálenosti, ve které jsou umístěny od

základny (chladicí) věţe.

3.6.2.1.3 Chladicí věţe se suchým chlazením

Hluk vyzařovaný ze suchých chladicích věţí je v převládající míře způsobován ventilátory, ale pokud se jedná

o střední aţ velké chladicí věţe se suchým chlazením, můţe se stát dominantním hlukem hluk vody, kdyţ při

vyšších rychlostech proudění protéká přes výměníky tepla. V případě kondenzátorů se zvuk (resp. hluk) můţe

stát zřetelným tehdy, kdyţ se pouţívá zařízení s nízkým hlukem, a hluk vznikající při průtoku kondenzátorových

trubek můţe dosáhnout stejné velikosti, jako je hluk ventilátoru. V takových případech se můţe stát důleţité

provést další tlumení zvuku a musí být zváţeno, zda se provede izolace připojovacího potrubí.

3.6.2.2 Omezování hluku mechanického zařízení chladicích věţí

(chladicí věţe s umělým tahem)

K omezování hluku sprchající (stékající) vody ve středních aţ velkých chladicích věţích s umělým tahem mohou

být učiněny odkazy na ta stejná primární opatření, která byla zmíněna v případě (chladicích) věţí s přirozeným

tahem. Kromě toho jsou navíc pouţívány:

mříţky nebo pletená síta s jemnou strukturou unášená (tzn. plavou) na povrchu vody k redukování hluku,

který vzniká při rozstřikování dopadajících vodních kapek. Nebyla uvedena ţádná kvantifikace účinku

tohoto opatření pro sníţení hluku.

Tlumení hluku mechanického zařízení se vztahuje hlavně na redukci hluku, který je přidruţen k ventilátoru, a to

jak v mokrých, tak i suchých chladicích věţích. Pouţitá opatření jsou primární (vztahující se na zařízení) nebo

sekundární (absorbování hluku). Různá opatření pro tlumení hluku dosahují hladin omezení hluku kolem

hodnoty 20 dB(A) a aţ do 30 dB(A). K dosaţení těchto vysokých hladin omezení hluku je nutné kombinovat

tišší zařízení společně s dalším tlumením zvuku, jako jsou akustické přepáţky nebo tlumiče hluku. Takové

zařízení pro pasivní tlumení zvuku zvýší investiční náklady, ale provozní náklady zůstávají v rozumné výši.

3.6.2.2.1 Primární opatření

Jsou uváděna následující primární opatření:

Opatření vztahující se k ventilátoru:

– ventilátory s malým výkonem (sníţení hluku o několik dB(A));

– velké ventilátory vzduchových chladičů mohou způsobit rozdíl (2 – 6) dB(A); počet lopatek, 6 – 8 místo

čtyř, vytvoří také rozdíl v hlučnosti (také se sníţí poţadavek na energii);

– pouţití nízkohlučných ventilátorů se širokými lopatkami a menšími obvodovými rychlostmi (< 40 m/s)

pro tentýţ průtok vzduchu a tlak vzduchu;

Nízkohlučné pohony (malé převodové poměry nebo vícepólové hnací motory), spirálové převodovky místo

pravoúhlých kuţelových převodovek, řemenové pohony a, pokud to je moţné, přímé pohony;

Řemenový pohon klínovým řemenem, plochým řemenem, nebo pouţít nízkohlučné profilové/dráţkované

řemeny. Pokud to je moţné, měly by řemeny být zapouzdřeny;

Nízkohlučné motory ventilátorů;

Odstředivé ventilátory místo axiálních ventilátorů;

Co největší vzdálenost mezi lopatkami ventilátoru a nosnou konstrukcí;

Pouţití pruţného uloţení převodů a motorů ventilátorů;

Aerodynamické konstrukční provedení vzduchových kanálů.

Další sníţení hlučnosti můţe být dosaţeno způsobem provozování zařízení. Počtem otáček je moţné dosáhnout

dalšího sníţení hluku ventilátoru. V období menšího poţadavku (v noci) by ventilátory mohly být provozovány

při niţších otáčkách, přičemţ 50% sníţení rychlosti můţe mít za následek redukci hluku kolem (6 – 10) dB(A).

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 109

3.6.2.2.2 Sekundární opatření

Sekundární opatření v případě chladicích věţí s umělým tahem v místech přívodu a vypouštění vzduchu jsou

prospěšná. Ve srovnání s výhodou redukce zvuku (hluku) ve výši (10 aţ 25) dB(A) musí být akceptován vyšší

pokles tlaku ve výši (20 aţ 70) MPa, který musí být překonán dalším přívodem energie, nebo většími

(hlučnějšími) ventilátory.

Příklady jsou tyto:

Tlumení proudění vzduchu a instalování plášťů/krytů můţe přispět sníţením ve výši 5 dB(A).

Zvuk absorbující konstrukční kříţová propojení, která jsou zabudována do vývodu vzduchu (difuzéru)

menších chladicích věţí s ventilátory, redukují zvukové emise a také poskytují lepší trajektorie proudění

vzduchu, čímţ je způsobem lepší tah.

Odlučovače padajících kapek vody v mokrých chladicích věţích mohou být zakryty.

Kromě toho se jako úspěšné opatření projevily pahorky/valy/hromady nebo stěny (budovy nebo zvukové

bariéry) kolem otvorů pro přívod vzduchu. Redukování zvuku tím, ţe se pouţijí štíty, můţe být v blízkosti

chladicí věţe aţ 20 dB(A).

3.6.2.3 Náklady na redukování hluku

Náklady pro opatření na tlumení hluku se budou značně lišit v závislosti na tom, o jaký typ opatření se jedná,

a zda to je součást konstrukčního provedení nové chladicí instalace, nebo zda se jedná o opatření, které bylo

uskutečněno v průběhu retrofitu (což je, například, v oboru chlazení výměna chladiva v zařízení za jiný druh

vyžadující výměnu maziva) zařízení. V případě nového zařízení hybridní (chladicí) věţe se celkové náklady na

opatření pro tlumení hluku (ventilátor, přepáţky) počítají na kolem 20 % celkových investičních nákladů.

Pokud jde o náklady byl uveden příklad, který znázorňuje, jak se mohou náklady zvyšovat zároveň se zvyšujícím

se sniţováním hluku. V případě axiálního ventilátoru by mohla být pouţita různá konstrukční provedení

(tj. hodnota C a obvodová rychlost) bez sníţení poklesu tlaku a účinnosti průtok/ventilátor. V případě ventilátorů

s velmi nízkým hlukem a se super nízkým-hlukem jsou dodatečná opatření pro pohon poţadována jako další

náklady.

Tabulka 3.13: Příklad zvýšení nákladŧ pro redukovanou hladinu akustického výkonu při

rŧzných konstrukčních provedeních ventilátoru

Odvozeno podle [tm086, Van der Spek, 1993]

Konstrukční provedení

ventilátoru

Hladina akustického výkonu

(dB(A)) Cenový index

Klasické 100 1

S nízkým hlukem 95 1,5

S velmi nízkým hlukem 90 3

Se super nízkým hlukem 85 4

Údaje uvedené v Tabulce 3.13 ukazují pouze cenové rozdíly pro rozdílná konstrukční provedení ventilátoru, ale

měly by také být vzaty v úvahu náklady na přenos pohonu, tlumení zvuku a na stavbu/konstrukci chladicí věţe.

Náklady na primární opatření, jako jsou ventilátory se super nízkým hlukem, mohou současně zabezpečit

zřetelně niţší provozní náklady v důsledku niţších poţadavků na příkon. Nemůţe proto být učiněn jednoznačný

závěr, ţe sniţování hladiny zvuku by nemohla být finančně efektivní záleţitost.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 110

3.7 Rizikové aspekty přidruţené k prŧmyslovým chladicím soustavám

3.7.1 Riziko únikŧ v dŧsledku netěsností

[tm001, Bloemkolk, 1997]

3.7.1.1 Výskyt a důsledky

Úniky v důsledku netěsností se mohou vyskytnout jak ve vodních, tak i vzduchových chladicích soustavách, ale

obecně se netěsnost týká vodních chladicích soustav. Zejména v průtočných chladicích soustavách se znečištění

v důsledku úniků netěsnostmi okamţitě dostane do vodního prostředí cestou chladicí vody. V otevřených

a uzavřených okruzích mokrých a mokrých/suchých (chladicích) soustav toto znečištění (prostředí) nenastane

okamţitě, ale únik látek v důsledku netěsností znečistí chladivo a tím dojde k porušení chemie chladiva, coţ má

důsledky na proces výměny tepla. Tento účinek netěsností na působení oxidačních a neoxidačních biocidů byl

zřetelným způsobem znázorněn [tm090, Grab a jiní, 1994]. V konečné fázi budou látky uniklé z procesu

vypuštěny zároveň s odkalováním chladicí soustavy.

V přímých chladicích soustavách chlazených vzduchem mohou úniky v důsledku netěsností znečistit chladicí

vzduch, ale zde se všeobecně nepovaţuje netěsnost za environmentální problém suchého vzduchového chlazení.

Toto ovšem ponechává odpovědnost obsluhy beze změn v tom ohledu, ţe se obsluha musí snaţit udrţovat

těsnost chladicí soustavy a zabraňovat únikům z chladicích soustav v důsledku netěsností. Chladicí soustavy

(přesněji chladicí zařízení), ve kterých se pouţívají chladiva (pozn. zde je to myšleno jako klasická „chemická“

chladiva, kdy při procesu chlazení dochází ke změně skupenství), nejsou v rozsahu předmětu tohoto dokumentu.

Výměníky tepla jsou vystaveny korozi, erozi a jiným formám opotřebení. Toto ovlivňují faktory jako je volba

materiálu, rychlost proudění tekutin, teplota stěn zařízení a hladiny tlaku. V důsledku zmíněného opotřebení se

můţe vyskytnout netěsnost a úniky tekutin pouţívaných v procesu a znečištění chladiva, nebo znečištění/porucha

procesu. Potenciální vliv na riziko netěsnosti můţe mít také typ chladiče. V praxi to znamená, ţe provoz, který

se odchyluje od provozu zamýšleného podle konstrukčního provedení způsobuje vibrace, a také v konečném

důsledku netěsnosti. Netěsnosti se stávají relevantním problémem v případě, kdyţ proudící látka, která má být

ochlazena, obsahuje komponenty, které jsou škodlivé pro ţivotní prostředí. Únik netěsností z kondenzátorů,

které jsou pouţity v elektrárnách, nebo kondenzátorů odpařovacích provozů se nepovaţují za problém z hlediska

jakosti vody, ale spíše z hlediska technického pohledu na daný proces. V elektrárnách znamená netěsnost a úniky

v důsledku netěsností vzniklé ztrátu podtlaku v kondenzátoru, který povede ke ztrátě účinnosti procesu výroby

energie. Při ochlazování, ke kterému dochází v kotlích (parních generátorech) můţe únik vody vést k explozím.

Ztráta produktu/výrobku způsobená prosakováním výměníků tepla můţe být významná tehdy, kdy v korozívním

prostředí (jako je slaná voda) je pouţit relativně snadno korodující materiál (například měděné kondenzátory).

Měď je často pouţívána, protoţe sniţuje moţnost znečišťování, ale v praxi je často moţné objevit znečištění

měděných kondenzátorů. Emise mědi jsou neţádoucí a jako prevence se mohou pouţít lepší materiály, jako je

titan a nerezová ocel, nebo se do mědi přidávají sloučeniny působící proti korozi.

Pro netěsnost se také pouţívá atribut „pocení― chladičů. Vztahuje se to na výskyt malých vlasových trhlinek,

nebo netěsnost vznikající v těsnicích materiálech. Nejobvyklejší závady ve výměnících tepla, které jsou uváděny

ze skutečné praxe, jsou způsobeny těmito příčinami:

koroze/eroze jako výsledek chemického znečištění (důlková koroze),

koroze vyplývající z biologického znečištění, chemikálií, bakterií,

mechanická eroze (způsobená prasklinami nebo vibrujícími slávkami/mušlemi),

vibrace (způsobené průtokem nebo rezonancí vnějších čerpadel, atd.),

netěsnost, vadné těsnicí materiály,

pocení „válcovaných― spojů trubek a desek,

uvolněná připojení trubek a desek,

namáhání v materiálech jako výsledek nesprávného provozního tlaku a/nebo teploty a

teplotní gradient/spád chladiče je příliš vysoký; hodnota nad 50 ˚C můţe působit problémy.

V průtočných soustavách pouţívajících velké objemy je obtíţné zjistit malé úniky v důsledku netěsností.

V případě chladicích soustav, které obsahují několik výměníků tepla, by se vţdy mohl vyskytovat určitý počet

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 111

vadných výměníků tepla vytvářejících více či méně konstantní úroveň znečištění v chladicí vodě, která je nízká

a stěţí zjistitelná ve velkých průtocích vody. Větší úrovně/rozsahy netěsností mohou být zjištěny, ale všeobecně

znamenají tyto větší rozsahy netěsností také značné a významné emise. V recirkulačních (chladicích) soustavách

s chladicími věţemi jsou moţné prchavé/těkavé sloučeniny odstraňovány a úniky způsobené netěsnostmi jsou

vypuštěny do odkalované vody. V tomto případě vzhledem k malému objemu vypouštěného proudu je zjišťování

(detekce) snadnější a odkalená voda můţe být snadno ošetřena, pokud to je nutné.

Velikost netěsností se obvykle stane známá aţ jako důsledek incidentu, a v omezeném rozsahu pomocí měření

v průtočných (chladicích) soustavách. Rozsáhlejší úniky v důsledku netěsností jsou zjištěny (detekovány)

a obvykle jsou okamţitě velmi významné. Údaje ze skutečných případů ukázaly, ţe jsou snadno moţné úrovně

od 100 kg do 3 000 kg za 24 h při výstupních průtocích v mg/l v případě velkých výtoků (10 000 m3/h a více).

Frekvence poruch ukazuje široké odchylky pro různé typy výměníků tepla.

3.7.1.2 Redukování úniků v důsledku netěsností

Výměníky tepla by měly být konstrukčně provedeny tak, aby se předcházelo netěsnostem. Různé organizace

poskytují doporučení ohledně charakteru údrţby. Tato doporučení sestávají z kombinace preventivní a korektivní

(snad téţ „opravné―) údrţby, a ukázalo se, ţe pokud jde o samotnou prevenci, tak problémy nemohou být plně

pod kontrolou. Preventivní údrţba je často součástí zastavení výroby, jednou za kaţdé dva roky. V případě

korektivní údrţby se chladič odpojí a opraví se netěsnosti, například zazátkováním/ucpáním netěsné trubky nebo

výměnou svazku trubek. V případě výměníků tepla, které nemohou být odpojeny na základě výrobních-

technických důvodů je důleţité, aby byl k dispozici druhý náhradní chladič. Ve zvětšujícím se rozsahu se stává

stále jasnější to, ţe „porucha― a netěsnosti jsou v prvé řadě (primárně) způsobeny chybou v konstrukčním

provedení. Ve výrobním průmyslu jsou jakékoliv zvláštní náklady na draţší konstrukční provedení nebo lepší

materiály obvykle snadno vyváţeny cenou, kterou je nutné vynaloţit na odstranění poruchy. Investiční náklady

jsou nízké ve srovnání s náklady které sebou přináší ztráta produkce. Konstrukční provedení výměníků tepla by

se proto mělo uskutečnit na základě „předvídané dostupnosti―.

Je moţné pouţít následující hlavní opatření pro sníţení výskytu úniku v důsledku netěsností:

volba materiálu pro zařízení mokrých chladicích soustav podle jakosti pouţité vody;

provozování (chladicí) soustavy v souladu s jejím konstrukčním provedením;

pokud je potřeba upravovat chladicí vodu, volba správného programu úpravy chladicí vody;

monitorování úniků v důsledku netěsností ve vypouštěné chladicí vodě v recirkulačních mokrých chladicích

soustavách (odkalování).

Pokud se v praxi vyskytnou problémy, existuje mnoţství volitelných moţností, částečně závislých na příčině:

Na úrovni komponenty (výměník tepla):

kontrola příčin eroze, koroze

kontrola provozních podmínek v závislosti na podmínkách konstrukčního provedení

výměna chladiče chladičem dokonalejšího typu, kontrola konstrukčního provedení a materiálu

vypuštění proudu, který byl znečištěn únikem v důsledku netěsnosti, k vyčištění (tzn. čištění předmětného

sub-proudu, resp. dílčího proudu)

recirkulace chlazení vodního proudu předmětného chladiče buď přes vzduchový chladič, a/nebo nepřímé

vodní chlazení (tato volitelná moţnost přirozeně neodstraní poruchu výroby vyplývající z poruchy chladiče).

Na úrovni soustavy (úplná vodní chladicí soustava nebo její části):

udrţování co nejmenšího moţného tlakového rozdílu mezi chladicí vodou a vodou pouţívanou v procesu,

nebo vytvoření nebo udrţování přetlaku v chladicí vodě

přeměna na nepřímou (chladicí) soustavu nebo v případě, pokud to je technicky moţné, přeměna na

recirkulační soustavu s chladicí věţí (přičemţ se bere v úvahu potenciální vyprchání/vypaření komponent).

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 112

Bezpečnostní koncepce VCI (VCI, viz stranu 14 dokumentu, „Sdružení chemického průmyslu v Německu),

pouţitá v chemickém průmyslu, specifikuje netěsnost jako dočasné vypouštění látek způsobujících dlouhodobé

škodlivé účinky na vodní tělesa. K prevenci a kontrole tohoto jevu se látky pouţívané v chemickém průmyslu

hodnotí (pouţitím R-formulací) a jejich konečné hodnocení je spojeno s poţadavky, které se vztahují na volbu

uspořádání (nepřímé) chladicí soustavy a cesta úniků netěsnostmi je monitorována (viz Přílohu VII).

Je samozřejmé, ţe pouţití zcela nepřímé soustavy nebo recirkulační soustavy s chladicí věţí můţe kontrolovat

úniky v důsledku netěsností téměř 100%. Znečištěná voda můţe být vypouštěna pouze v případě, jestliţe tlak

soustavy poklesne, ale tento průtok je malý a kontrolovatelný. Nicméně pouţití obou dvou volitelných moţností

vyţaduje znalost poţadavků procesu, který má být ochlazován. Konstrukční provedení s nepřímým chlazením

nebo pouţití chladicí věţe zvýší přiblíţení (tj. „approach“, viz terminologii, pozn.) a zvýší minimální koncovou

teplotu látky v procesu. Pokud to proces, který má být ochlazován, můţe tolerovat, potom charakteristiky látky

(látek) v procesu mohou ospravedlnit konstrukční provedení s nepřímým chlazením k ochraně přijímající

povrchové vody (recipientu) před jakoukoliv nechtěnou emisí v důsledku netěsností.

Některé společnosti vědomě pouţívají chladicí soustavu, ve které jsou části, které jsou předmětem netěsností,

vybaveny nepřímým chlazením, a ty části chladicí soustavy, které nejsou předmětem netěsností, nejsou

vybaveny nepřímým chlazením. Protoţe kontrola netěsností se jeví jako obtíţná záleţitost, neměly by být

přednostně pouţívány průtočné chladicí soustavy pro chlazení prioritních látek nebo jiných produktů, které jsou

rizikové z hlediska ţivotního prostředí, zejména vzhledem k dostupným alternativám.

Pro existující chladicí soustavu obecně není konstrukce nepřímé chladicí soustavy nejvíce pouţitelným řešením

ani z technického, ani z ekonomického hlediska. Praktická zkušenost s aplikováním solidního programu údrţby

a kontroly v případě velké průtočné chladicí soustavy, ve které se pouţívá mořská voda, poskytla dobré

výsledky. Bylo nutné provést výměny některých chladičů, ale 90 % poruch různých výměníku tepla by mohlo

být redukováno pouţitím správné úpravy proti znečišťování a péčí o provoz (monitorování vibrací, manipulace

s čerpadly a péče o zuţování průtoku). Pouţívá se detekce (zjišťování) netěsností a při uskutečňování detekcí na

správných místech můţe být zkrácena doba mezi detekcí a netěsností výměníku tepla.

Zjišťování netěsností v průtočných (chladicích) soustavách je obtíţné, ale doporučovaným výchozím bodem je

identifikace výměníků tepla, které jsou náchylné k netěsnostem a těch výměníků tepla, ve kterých se chladí

škodlivé látky. Potom je moţné uskutečnit více selektivnější a přesnější měření netěsností. K překonání

problémů s netěsnostmi je důleţitá jak preventivní tak i korektivní (opravná) údrţba, ale správné konstrukční

provedení má obvykle tendenci k tomu, ţe je finančně nejefektivnější.

3.7.1.3 Redukování úniků v důsledku netěsností preventivní údrţbou

Příklady dřívějších kontrolních/inspekčních metod jsou vizuální kontrola/inspekce, hydrostatické zkoušení

a další výzkum prováděný na taţených trubkách. Omezení těchto metod spočívala v tom, ţe kontrola/inspekce

byla soustředěna na přímo viditelné části trubek. Špína často zakrývá počáteční etapy defektů a stejnoměrná

koroze je obtíţně viditelná pouhým okem. Hydro(statickým) zkoušením se zjistí jenom trubky, které jsou

netěsné. Otázkou je jakým způsobem vybrat reprezentativní trubku pro další zkoumání. V důsledku toho dřívější

výše popsané kontrolní/inspekční metody nemohly zabránit znečištění ţivotního prostředí v důsledku

neočekávaného úniku netěsnostmi, poruchám, sníţení kapacity a/nebo výskytu produktů nesplňujících

specifikaci. Na druhé straně musel být skladován velký počet náhradních trubek pro účely jejich neočekávané

výměny (snad téţ lze pouţít výraz „přetrubkování―).

Zkušenosti s novým druhem výzkumu trubek pro výměníky tepla (pomocí zkoumání vířivými proudy) ukázaly,

ţe spolehlivost trubek pro výměníky tepla můţe být významně zvýšena a ţe emise v důsledku netěsností mohou

být redukovány. Protoţe tato metoda je schopna provést zkoušení jednotlivé trubky a poskytnout předpověď pro

poruchu jednotlivé trubky, frekvence inspekcí/kontrol bude vycházet z těchto skutečností. Důsledkem je to, ţe

kontrolní/inspekční metody schopné předpovídat riziko poruchy jednotlivých trubek výměníku tepla mohou vést

k sníţení spotřeby trubek, zlepšení řízení skladového hospodářství a větší znalosti o korozívním chování jiţ

v počátečních etapách. Toto povede ke sníţení neočekávaných poruch v důsledku netěsných trubek s uţitkem

pro ţivotní prostředí ve smyslu sníţení emisí dostávajících se do ţivotního prostředí chladicí vodou.

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 113

Od zavedení této metody v roce 1990 mělo její aplikování přímo v místě chemického podniku resp. provozu za

následek sníţení výměny trubek (také „přetrubkování―) o více neţ 90 %. [Paping, Dow Chemical Benelux

Terneuzen, 1999]. Tato metoda měla také za následek sníţení ročních nákladů. Průměrné roční úspory

v důsledku sníţení počtu trubek, které byly vyměněny neboli „přetrubkovány―, jsou přibliţně 5krát vyšší částka

neţ činí náklady na inspekci resp. kontrolu. V průběhu posledních 10 let byl sníţen počet neočekávaných poruch

v procesu následkem netěsných trubek o 90 %.

3.7.2 Skladování chemikálií a manipulace s nimi Skladování chemikálií a manipulace s nimi je potenciálně problém mokrých chladicích soustav z hlediska

ţivotního prostředí. Dávkování přídavných látek do chladicích soustav můţe být prováděno průběţně nebo

přerušovaně a chemikálie mohou být přiváděny ve zředěném stavu nebo čisté. Mnoţství chemikálie a její

charakteristiky se velmi liší a závisí na celé řadě faktorů (např. chemie vody a materiál, ze kterého je zhotoven

výměník tepla): podle toho se bude měnit riziko způsobené skladováním a manipulací.

Například pro kontrolu pH se pouţívá koncentrovaná kyselina sírová a tato kyselina je obvykle skladována

v nádrţích z měkké oceli (ocel s malým obsahem uhlíku). Vyţaduje se řádná ventilace k prevenci nahromadění

výbušného plynného vodíku ve skladovací nádrţi. Doporučuje se pouţít síta resp. filtry, umístěné za čerpadly

kyseliny k odstranění jakýchkoliv zbytkových produktů koroze, nebo jiných pevných látek, které se mohou

vyskytovat ve skladovací nádrţi.

Někdy jsou přídavné látky vyráběny přímo na místě (jejich pouţití). Například chlornan můţe být produkován

v místech na moři elektrolýzou mořské vody. Tento proces, který se nazývá elektrolytická chlorace, můţe být

nebezpečný kvůli potenciálnímu vytváření plynného chlóru. Zařízení také vyţaduje provádět časté čištění za

pouţití kyselin. Pro zabránění vzniku těchto rizik se pouţívají, tam kde to je moţné, alternativní úpravy (např.

viz Přílohu XI.3.4.7).

Přídavné látky chladicí vody mohou být dosazovány obsluhou ručně, nebo pomocí sofistikovaných počítačem

řízených systémů, nebo tato činnost můţe být zabezpečována externě, specializovanými firmami, coţ je obvykle

skutečný dodavatel přídavných látek. Ruční dosazování má vyšší riziko rozlití; z environmentálních důvodů, a za

účelem ochrany zdraví osob by měly být pouţívány bezpečné postupy manipulace. Automatizované systémy

sebou nesou riziko jejich opomíjení; nicméně je zde poţadavek pravidelně prováděných inspekcí.

V rozsahu EU musí být respektovány specifické předpisy vztahující se na přepravu a skladování chemikálií nebo

manipulaci s nimi a písemná povolení z hlediska ţivotního prostředí vyţadují opatření specifická pro dané místo.

Všeobecně vyjádřeno je cílem sníţit riziko rozlití a úniky v důsledku netěsností k zabránění kontaminace půdy

a/nebo podzemní vody a sníţit riziko výbuchu definováním oblasti s omezeným přístupem, kde je povoleno

skladování chemikálií a manipulace s nimi. Takové oblasti jsou vybaveny neprostupnými podlahami nebo

roštovými podlahami s „bund― (nepochybně málo známý a také „neslovníkový“ výraz), se segregací k udrţení

reaktivních chemikálií odděleně a minimální poţadovanou intenzitou ventilace.

Opatření BAT pro skladování nebezpečných látek jsou popsána v BREF (význam termínu „BREF“ viz stranu 13

tohoto dokumentu, zkratka pro referenční dokument „BAT“), který se vztahuje na emise ze skladování.

3.7.3 Mikrobiologické riziko

3.7.3.1 Výskyt mikrobů

Mikrobiologická rizika z chladicích soustav se vztahují k výskytu různých druhů patogenů v chladicí vodě nebo

v částech (chladicí) soustavy, které jsou v kontaktu s chladicí vodou, jako je výskyt biofilmu ve výměnících tepla

a ve výplni v chladicích věţích. Tato rizika nejsou problémem v suchých chladicích soustavách.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 114

Hlavní termofilní patogeny, které se nacházejí v mokrých chladicích soustavách pouţívajících říční vody, jsou

bakterie Legionella pneumophila (Lp) a améba (měňavka) Naegleria fowleri (Nf). V mořských vodách, které se

pouţívají v průtočných chladicích soustavách, se mohou vyvinout některé druhy slanomilných bičíkovců, které

jsou patogenní pro ryby nebo osoby. Zmíněné druhy se vyskytují v přírodním ţivotním prostředí ve všeobecně

nízkých a neškodných koncentracích. V důsledku zvýšené teploty se můţe v chladicích soustavách vyskytnout

příznivé klima zlepšující vývin těchto bakterií, které mohou vytvořit potenciální riziko pro lidské zdraví. Vývin

bakterií Legionella se zvyšuje znečištěním, přítomností améby, obrvených prvoků a řas. Rozšiřuje se (Lp)

prostřednictvím aerosolů. Následně po vypuknutí některých rozsáhlých případů byl proveden široký výzkum

výskytu a charakteristik tzv. choroby legionářů (LD) a vývinu bakterií (Lp) z lékařského/biologického pohledu.

Nicméně mnoho bodů, které se vztahují k chemikáliím a technologii procesu zůstává neobjasněno.

V parní vlečce mokré chladicí věţe s přirozeným tahem, jejíţ výška je značná, a při dobře fungujícím

eliminátoru unášení, má emise bakterií menší význam, není však nemoţná. Byla uváděna vysoká koncentrace

bakterií Lp v parní vlečce mokré chladicí věţe s přirozeným tahem v důsledku znečištění na vnitřku stěny

betonové chladicí věţe. Vrstva byla ze stěny uvolněna (resp. se uvolnila ze stěny) a spadla na eliminátor unášení

[tm145, Werner a Pietsch, 1991].

Výskyt bakterií Lp v parní vlečce průmyslových chladicích věţí s umělým tahem, které mají mnohem menší

výšku neţ věţe s přirozeným tahem, je uváděno mnoţství případů [tm040, Schulze-Robbecke a Richter, 1994],

ale jasná příčina a účinek vztahu mezi chladicími věţemi a vypuknutí nemoci LD nemohly být ustanoveny.

V případech, kde vztah mezi chladicími soustavami a vypuknutím nemoci LD mohl být ustanoven, se vţdy

jednalo o špatně udrţované soustavy [Morton a jiní, 1986].

Typické podmínky v mokrých chladicích věţích, které zvyšují vývoj bakterií Legionella jsou:

teplota vody v chladicí věţi je mezi (25 aţ 50) stupňů Celsia;

hodnota pH je mezi 6 a 8;

přítomnost znečištění.

Méně informací bylo předloţeno ohledně výskytu a ošetření jiných patogenů, jako je např. Nf. Bylo pozorováno,

ţe vývin Nf je potlačován mosazí a zlepšován nerezavějící ocelí. Améby se také hojněji vyskytují v otevřených

recirkulačních chladicích soustavách neţ v průtočných chladicích soustavách. Ve francouzské elektrárně byl

proveden výzkum z hlediska ošetření Nf po dosaţení zvýšených hladin v provozu chladicí vody (3 000 l-1

),

následovaný výměnou kondenzátorů. Průběţné chlorování, při kterém byla maximální hladina volného

zbytkového chloru v rozsahu (0,3 – 0,5) mg/l, okamţitě sníţilo koncentrace a hladiny zůstávaly pod

4 patogeny/l. [tm 144, Cabanes a jiní, 1997].

3.7.3.2 Měření bakterií

Bakterie Lp se měří v jednotkách tvořících kolonii neboli CFU na litr a pro koncentrace ve vodě chladicích věţí

jsou uváděny v hodnotách, které se pohybují v rozmezí od velmi nízké (méně neţ 10 CFU/l) aţ po velmi vysoké

(105 – 10

6) CFU/l). V bio filmech byly nalezeny bakterie Lp v koncentracích aţ do 10

6 CFU/cm

2.

Pro soustavy klimatizace jsou v UK pouţívány hodnoty (100 – 1 000) CFU, ale není jasné, zda toto můţe být

porovnáváno s hladinami v dobře udrţovaných mokrých chladicích věţích a s přidruţeným rizikem v těchto

situacích. Bylo stanoveno doporučení, aby koncentrace Lp byla udrţována pod úrovní 104 CFU/l). Kvantifikace

reprezentativních koncentrací Lp v průmyslových mokrých chladicích soustavách a hladiny CFU v mokrých

chladicích věţích, které jsou stále ještě přijatelné s ohledem na lidské zdraví, můţe vyţadovat další výzkum.

3.7.3.3 Techniky sniţování mikrobiologických rizik

([038, Millar a jiní, 1997] a [tm040, Schulze-Robbecke a Richter, 1994], [tm166, Morton a jiní, 1986]

[tm167, Fliermans, 1996],)

Do řetězce událostí, v důsledku kterých vznikne vypuknutí bakterií Legionella, se zahrnuje:

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 115

vývin virulentního (prudkého) kmene bakterií v chladicí soustavě

– podmínky, které zvyšují násobení bakterií

– znečištěná voda vypouštěná do ovzduší ve formě aerosolu

– dostatečný počet kapek hluboce vdechovaných náchylnými osobami

Prevence bakterií Legionella by proto měla být zaloţena na prevenci vývinu a násobení baktérií v chladicí

soustavě. Zejména jmenovitě v USA a v UK byla vypracována doporučení pro prevenci LD (choroby legionářů)

(„Legionnaire’s Disease”). Pravidelná analýza potenciálního loţiska (např. chladicí věţe) a další běţná údrţba,

správná hladina pH a správná teplota, přiměřené hladiny zbytkových biocidů a kontrola jakosti přídavné vody

mohou zabránit výskytu prostředí, ve kterém by byl povzbuzován výskyt bakterií Legionella.

V rámci prevence vytváření bakterií Lp (a jiných bakterií) v chladicích věţích by měla být aplikována následující

opatření:

pouţívání čisté vody a předběţná úpravy chladicí vody, pokud to je moţné;

vyvarování se procesu unikání v důsledku netěsností do chladicí soustavy;

vyvarování se vzniku stojatých (mrtvých, bez pohybu) zón;

prevence vytváření (bakterií) redukováním světelné energie v rozsahu chladicí věţe, čímţ se brání utváření

formací řas; je třeba vyhnout se pouţití otevřených vodních nádrţí;

měl by být poskytnut snadný přístup pro pravidelné čištění;

pouţití takových eliminátorů unášení, které mohou být snadno čištěny nebo vyměňovány;

konstrukční/návrhová teplota studené vody co moţná nejniţší (nízké hodnoty přiblíţení („approaches“));

vyvarovat se tvorbě kotelního kamene a vzniku koroze;

optimalizace konstrukčního provedení za účelem zlepšení správné rychlosti vody a vzduchu;

je nemoţné uvést minimální vzdálenost CT (zřejmě chladicí věže, „Cooling Tower“) od obydlených oblastí,

ale měla by být provedena úvaha za účelem dosaţení toho, aby parní vlečka nedosahovala aţ na úroveň

země nebo aby nezasahovala do obydlených oblastí, pokud to prostorové moţnosti dovolí;

minimalizace vytváření parních vleček by mohla omezit roznášení.

S ohledem na umístění chladicí věţe bylo navrţeno hodnocení mikrobiologického rizika přidruţeného k chladicí

věţi, které je zaloţeno na hostitelské populaci a potenciální náchylnosti hostitele. Kategorie hodnocení jsou tyto:

– Kategorie 1: nejvyšší riziko – chladicí věţ, která slouţí pro, nebo je v blízkosti (< 200 m) zařízení jako je

nemocnice, sanatorium, nebo pro jiné (v blízkosti jiného) zařízení zdravotní péče starající se o osoby, které

mohou být ohroţeny z hlediska imunologie;

– Kategorie 2: chladicí věţ, která slouţí pro zařízení, nebo je v blízkosti (> 200 m) místa, kde se nachází

zařízení jako je středisko pro důchodce, hotel, nebo jiné budovy, v nichţ je ubytován značný počet osob;

– Kategorie 3: chladicí věţ v sousedství (blízkém okolí) obytné nebo průmyslové čtvrti;

– Kategorie 4: nejniţší riziko – chladicí věţ, která není v blízkosti obytné čtvrti, resp. je od ní odloučena

(> 600 m od oblasti, kde se bydlí).

Frekvence provádění inspekcí/kontrol výskytu bakterií Legionella je zaloţena na výše uvedeném hodnocení

a pohybuje se v rozsahu od jednou za měsíc (nejvyšší riziko), měsíčně aţ čtvrtletně (kategorie 2), čtvrtletně aţ

ročně (kategorie 3), aţ po jednou za rok po letním období (kategorie 4).

Pro obsluhu chladicích věţí se doporučují následující opatření:

musí být věnována péče v případech zastavování a spouštění procesu, zejména tehdy, pokud byla chladicí

cirkulační soustava v nečinnosti po dobu delší neţ 4 dny;

obsluha (operátoři) vstupující do chladicích věţí by se měla (měli) vyvarovat vdechování vzduchu tím, ţe

pouţije (pouţijí) ochranu pro ústa a nos (osvědčila se maska P3);

v případě čištění chladicí soustavy poté, co byl zjištěn výskyt bakterií Lp, pouţije se kombinace

mechanického čištění a nárazového dávkování biocidu.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 116

K výše uvedeným doporučením je moţné učinit několik dalších poznámek. Po skončení prodlouţené doby

zastavení provozu je kategoricky nutné ošetřit chladicí soustavu pouţitím biocidu (chlor). Pokud je evidentní, ţe

chladicí soustava je špinavá nebo kontaminovaná, včetně příslušenství jako je zařízení pro tlumení zvuku, musí

být před uvedením do činnosti vyčištěna a musí obdrţet nárazové (šokové) biocidní ošetření. Takové ošetření by

měla provést společnost/firma odborně způsobilá (kompetentní) pro úpravu vody. Můţe být potřeba desinfikovat

chladicí soustavu, pokud soustava byla těţce kontaminována.

Podle zkušeností je jasné, ţe chemickým ošetřením se hlavně ošetří bakterie ve vodě. Pro kontrolu a vyčištění

chladicí soustavy musí být věnována důkladnější pozornost sedimentům (usazeninám) a znečištění na povrchu

chladicí soustavy; z tohoto důvodu vyplývá význam mechanického čištění.

Hladina volného chloru 50 mg/l zmíněná v literatuře je samozřejmě hladinou nárazového dávkování, které bylo

aplikováno po vypuknutí LD. Kvůli tomu, ţe se zde jedná o velké mnoţství chlornanu, je samozřejmé, ţe toto

ošetření není vhodné jako hladina při údrţbě chladicí věţe. V kaţdém případě po nárazovém dávkování bude

nutné provést detoxikaci upravené chladicí vody před jejím vypouštěním, které by mělo být aţ po běţném

aplikování úpravy, při které se pouţije disiřičitan.

Má se dávat přednost co moţná nejvyšší údrţbové hladině (zřejmě chloru, pozn. překl.) jako prevence vývinu

bakterií Lp. Všeobecně se dává přednost oxidačním biocidům pro účely ničení bakterií Legionella ve vodě.

Pomalu působící činidla jsou potřebná pro napadání bakterií v bio filmech. Toto by potom vyţadovalo úpravu

pouţitím oxidačních biocidů. Při pouţití oxidačních biocidů se ukázaly lepší výsledky pro QACs (viz stranu 13

tohoto dokumentu, „Quarternary Ammonium Compounds“, sloučeniny s kvarterním dusíkem, pozn.) neţ tomu

bylo v případě izothiozoloinů.

V nedávné holandské zprávě [tm155, Berbee, 1999] byly uvedeny některé výsledky ohledně sniţování hladiny

CFU v chladicích věţích, které potvrdily, ţe jasné minimum hladiny koncentrace biocidů ještě nebylo stanoveno.

Byl učiněn závěr, ţe vysoké hladiny biocidů byly potřeba pro sniţování koncentrací, ale ukázaly pouze dočasný

účinek. Je nutné uvědomit si vedlejší účinek zvýšených hladin ve formě toxických vedlejších produktů. Niţší

teplota vody se ukázala jako více efektivní opatření neţ aplikování biocidů (Tabulka 3.14), ale takové řešení

nemusí být pouţitelné v kaţdém případě. Výzkumy k účinku ošetření na prvoky ukázaly, ţe pro zničení prvoků

jsou potřebné velmi vysoké koncentrace a ţe pro aplikované neoxidační biocidy jsou cysty obtíţně přístupné.

Tabulka 3.14: Účinky teploty a biocidní úpravy (vody) na hladiny CFU v chladicích věţích

Citováno podle Kusnetsov [tm155, Berbee, 1999]

Chladicí věţ Účinek niţší

teploty

Koncentrace

biocidu (mg/l) Účinek biocidu Poznámky

A

T 25 ˚C ~ 105 CFU

aţ

T 15 ˚C ~ 103 CFU

PHMB, 3, nárazově Přechodně pod limitem

detekce/zjištění

B

T 25 ˚C ~ 104 CFU

aţ

T 15 ˚C ~ 103 CFU

BNPD, 5, nárazově Přechodně pod limitem

detekce/zjištění

C neuvádí se PHMB, 2 – 250,

Nárazová úprava Není jasný

Změna na vodu

z kohoutku

D

neuvádí se PHMB, 4 – 11,

Nárazová úprava

Přechodný,

104 CFU/l aţ

103 CFU/l

E

neuvádí se BNPD, 65 – 190,

Nárazová úprava

Přechodný,

105 CFU/l aţ

103 CFU/l

Poznámky: PHMB: polyhexametylenebiguanidichlorid (QAC); (QAC = sloučeniny s kvarterním dusíkem, viz stranu 14, pozn. překl.)

BNPD: bromnitropropaandiol

Kapitola 3

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 117

3.8 Odpad z provozu chladicí soustavy

V záleţitosti odpadů nebo zbytků z provozování chladicích soustav toho bylo uvedeno jen málo. V případě všech

chladicích soustav můţe v určité etapě nastat problém vyřazení z provozu části chladicí soustavy, nebo celé

soustavy. Výsledkem retrofitu a výměny zařízení stejně tak jako provozních metod jsou následující odpady,

které mají být zlikvidovány:

kal z předběţné úpravy přiváděné vody (např. dekarbonizace), úprava chladicí vody nebo odkalované vody

z provozu recirkulačních mokrých chladicích věţí (viz Přílohu XI.3.4);

nebezpečný odpad (např. malé kontejnery, důsledky rozlití), který je přidruţen k chemické úpravě chladicí

vody v mokrých chladicích soustavách;

odpadní voda vzniklá při čisticích operacích;

odpady jako výsledek retrofitu, výměny, nebo vyřazení zařízení z provozu.

3.8.1 Tvorba kalŧ Kalové formace se mohou vyskytnout ve sběrných nádrţích mokrých chladicích soustav. V kvantitativním

vyjádření větší mnoţství kalu je výsledkem dekarbonizačního procesu, pokud je tento proces na daném

místě prováděn. Nejsou uváděna ţádná zvláštní opatření v záleţitosti redukování tvorby kalu. Patřičné

kondicionování chladicí vody pravděpodobně sníţí usazování/sedimentaci kalu. Metoda likvidace kalŧ je

běţně stanovena chemickým sloţením kalu a místní (nebo národní) legislativou. V některých členských

státech mohou být kaly vráceny do povrchové vody v pŧvodním stavu, ale v jiných musí být upraveny

přísněji definovaným zpŧsobem.

Kaly a bahno usazené na dně vodních nádrţí chladicích věţí mohou obsahovat cysty nebo resistentní formy

patogenních bakterií a prvoky (3.7.3). Patogenní améby a bakterie Legionella pneumophila se nachází ve velmi

vysokých koncentracích v kalu sebraném z trubek kondenzátoru během doby nečinnosti, nebo v kalu z čištění

chloridem ţeleza [tm145, Werner a Pietsch, 1991]. Cysty bakterií Lp se taky nachází v usazeninách kotelního

kamene na výplni (chladicí věţe). V důsledku výše uvedeného se doporučuje, aby byl proveden přehled

mikrobiologické jakosti těchto reziduí ještě před likvidací, nebo regenerací PVC výplní. Pokud regenerace těchto

odpadů a manipulace s nimi způsobuje významné zdravotní riziko, můţe být poţadováno speciální ošetření.

3.8.2 Rezidua z úpravy chladicí vody a čisticích operací

Úprava chladicí vody (zejména pro velké chladicí soustavy) je v dnešní době prováděna automaticky a v mnoha

případech jsou látky uchovávány v kontejnerech a nádrţích a dodavatel příslušných látek zabezpečuje jejich

aplikování, skladování, přepravu a manipulaci s nimi.

Totéţ platí pro odpadní vodu, která je výsledkem operací čištění. Také zde ve stále se zvětšujícím počtu případů

jsou uzavírány kontrakty na tuto práci se specializovanými společnostmi/podniky.

Nicméně vytváření a likvidace tohoto typu odpadu nejsou typické pro průmyslové chladicí soustavy. Rozsah, ve

kterém tato záleţitost představuje environmentální problém, úzce souvisí se způsobem, kterým je chladicí

soustava provozována, s předběţnou úpravou přiváděné vody a s účinností, s jakou je chladicí voda upravována.

K této environmentální problematice nebyly předloţeny ţádné informace.

3.8.3 Rezidua jako dŧsledek retrofitu, výměny a vyřazení z provozu

Všeobecně vyjádřeno chladicí soustavy jsou zkonstruovány a postaveny pro dlouhodobý provozní ţivot (aţ 20

let a více). Samozřejmě, čím lepším způsobem jsou provozovány a udrţovány, tím delší je jejich provozní ţivot,

ale chladicí soustavy by taky měly být zkonstruovány a postaveny pro konkrétní okolnosti/situace, ve kterých

mají být pouţívány. Konkrétní materiály by taky měly být posouzeny z hlediska jejich environmentálního

dopadu při jejich pouţívání, vyřazování z provozu , nebo výměny částí chladicí soustavy. Byly uvedeny

následující případy.

Kapitola 3

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 118

3.8.3.1 Pouţití plastů

Ve stále se zvětšujícím rozsahu jsou pro konstrukční provedení chladicí věţe pouţívány různé druhy plastů, jako

je polyvinylchlorid, polypropylen, polyetylén a sklolamináty. Jejich charakteristiky způsobují, ţe jsou velmi

vhodné k pouţití v prostředí chladicí věţe, které je často korozívní a má vysoké poţadavky. Současné zkušenosti

byly popsány v technickém pojednání německé organizace operátorů/obsluhy elektráren („German Organisation

of Power Plant Operators“) [tm…, VGB, 2000]. Pouţívání plastů můţe být příleţitostí pro sniţování mnoţství

odpadů, pokud existuje moţnost recyklování plastových částí po jejich výměně. Nebyly doposud uvedeny ţádné

zkušenosti, které by mohly poslouţit jako příklady.

3.8.3.2 Úprava (stavebního) dřeva pouţitého pro konstrukci mokré chladicí věţe

Stavební dřevo bylo a je pouţíváno pro chladicí věţe, ale musí být upraveno/ošetřeno pro zabezpečení jeho

ţivotnosti. Stavební dřevo pouţité v chladicích věţích jak pro výplňové, tak i pro nosné konstrukce musí být

chemicky ošetřeno. Toto ošetření bylo/je a stále můţe být zaloţeno na (sloučenině) CCA (síran měďnatý,

dvojchroman draselný a oxid arzeničný) z důvodu její schopnosti zůstávat vázanou na dřevo. Tvrdí se, ţe se

během provozního ţivota ztratí (ubude) pouze 10 % podle hmotnosti.

Kvantifikace rozsahu, ve kterém se emise ze stavebního dřeva, které bylo ošetřeno CCA, dostávají do vodního

prostředí, nemůţe být specifikována. Bylo uvedeno, ţe ošetřené/upravené dřevo, přestoţe má čas na vysušení,

stále má značné mnoţství chemikálií na svém povrchu. Tyto chemikálie mohou být omývány při počátečním

splachování vodou v chladicí věţi a budou dříve nebo později vypuštěny do přijímací vody (recipientu).

Protoţe CCA obsahuje Cr a As, jeví se jako nepravděpodobné, ţe bude ještě dlouho pokračovat jeho pouţívání.

Ošetření stavebního dřeva pouţitím CCA není nejlepší dostupná technika (BAT) a očekává se, ţe bude (úředně)

zakázáno. Alternativní úpravy/ošetření dřeva za účelem jeho ochrany jiţ byly vyvinuty a jsou pouţívány. Proto

se očekává, ţe emise do povrchové vody vyplývající z pouţití CCA budou postupně redukovány.

Pokud dřevo, které bylo ošetřeno pouţitím CCA, musí být likvidováno – některé země povolují řízenou likvidaci

ve vhodných zemních vrstvách – očekává se co nejmenší vyluhování. V jiných členských státech se preferuje

spálení takového stavebního dřeva ve vhodných zařízeních, kde většina prvků bude zachycena v prachovém

filtru. Určení nejpříznivější techniky k likvidaci stavebního dřeva, které bylo ošetřeno/upraveno pouţitím CCA,

přesahuje rozsah tohoto dokumentu BREF, nicméně také zde je potřeba vyhodnotit konečný environmentální

dopad různých volitelných moţností.

3.8.3.3 Výplň mokré chladicí věţe

Jakmile musí být výplň chladicí věţe vyměněna, musí být také zlikvidována. Výplně jsou zhotoveny z různých

materiálů a tyto materiály budou určovat způsob, kterým musí být ošetřeny. Nebyly uvedeny ţádné údaje

ohledně hladin znečištění výplněmi chladicí věţe.

Speciálním případem je pouţití výplně z azbestového (osinkového) papíru. Nebylo moţné provést posouzení,

zda v Evropě bylo toto řešení praktikováno, ale azbest mohl v minulosti být pouţíván v mnoha aplikacích,

včetně konstrukce chladicí věţe nebo výplně chladicí věţe. Poněvadţ o nebezpečích, která vyplývají z pouţití

azbestu se jiţ nepochybuje, není azbest v chladicích věţích nadále pouţíván. Ve starých chladicích věţích nějaký

azbest lze stále ještě nalézt a vyţadují se zvláštní opatření pro jeho odstranění.

V odkazované literatuře je uváděna jedna zmínka jako příklad, ve kterém se vyskytlo rozpadávání azbestové

výplně po období 10 – 17 let provozu, coţ způsobovalo sniţování výměny tepla. Odstranění a náhradu výplně

bylo nutné provést za přísných bezpečnostních podmínek [tm082, Mittendorf, 1990].

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 119

4 NEJLEPŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY PRO PRŮMYSLOVÉ

CHLADICÍ SOUSTAVY

4.1 Úvod

Pro pochopení této kapitoly a jejího obsahu se pozornost čtenáře odkazuje zpět na předmluvu tohoto dokumentu

a zejména na pátou část předmluvy: „Jak chápat a pouţívat tento dokument―. Techniky a metody a přidruţené

hladiny, resp. úrovně emise a/nebo spotřeby, nebo rozsahy hladin/úrovní, které jsou uvedeny v této kapitole,

byly posouzeny prostřednictvím iterativního (opětovacího) procesu, který zahrnuje následující kroky:

identifikace klíčových environmentálních záleţitostí pro proces; důraz v procesu chlazení je zřetelně kladen

na zvýšení energetické účinnosti (zvýšení celkové energetické účinnosti procesu), na redukci emisí do

povrchové vody optimalizací kondicionování, resp. úpravy chladicí vody;

prozkoumání technik, které jsou nejrelevantnější pro oslovení těchto klíčových záleţitostí;

identifikace nejlepších výkonnostních hladin z hlediska ţivotního prostředí, na základě dostupných údajů

v Evropské unii a v celosvětovém rozsahu: v mnoha případech jsou výkonnostní hladiny zvaţovány jako

specifické pro danou instalaci;

prozkoumání podmínek, za kterých byly tyto výkonnostní hladiny dosaţeny; jako jsou náklady, průřezové

vlivy, hlavní hnací síly zahrnuté do implementace (tzn. uskutečnění) těchto technik; všeobecně vyjádřeno,

náznaky o cenách technik v chladicích soustavách jsou uváděny ve velmi omezeném rozsahu;

volba nejlepších dostupných technik (BAT) a přidruţených hladin/úrovní emise a/nebo spotřeby pro tento

sektor ve všeobecném významu, vše podle článku 2(11) a Přílohy IV Směrnice.

Expertní rozhodnutí provedená Evropským výborem („European Bureau“) IPPC a příslušnou technickou

pracovní skupinou (TWG; „Technical Working Group“) hrála klíčovou roli v kaţdém z těchto kroků a způsobu,

kterým jsou zde prezentovány informace.

Na základě tohoto posouzení jsou v této kapitole prezentovány techniky a pokud to bylo moţné hladiny/úrovně

emise a spotřeby, přidruţené k pouţívání BAT, které jsou povaţovány za vhodné pro příslušné chladicí soustavy

a v mnoha případech odráţejí aktuální výkonnost některých pouţívaných zařízení. V těch případech, kde jsou

uvedeny hladiny/úrovně emise nebo spotřeby „přidruţené k nejlepším dostupným technikám―, má to být

chápáno ve významu, ţe tyto hladiny/úrovně reprezentují environmentální výkonnost, která by mohla být

předvídána jako výsledek aplikování popisovaných technik, v podmínkách procesu a v podmínkách specifických

pro dané místo, při uvědomování si vyváţenosti nákladů a výhod spojených s definicí BAT. Nicméně to nejsou

ani mezní hodnoty emise, ani mezní hodnoty spotřeby, ani minimální poţadované výkonnostní hladiny

a neměly by být chápány jako takové. V některých případech můţe být technicky moţné dosáhnout lepších

hladin emise nebo spotřeby, ale v důsledku nákladů s tím spojených nebo (průřezových) úvah napříč prostředím

nejsou povaţovány za vhodné jako BAT pro příslušné chladicí uspořádání. Ovšem takové hladiny nebo aplikace

mohou být povaţovány za oprávněné ve více specifických případech, kde se vyskytují zvláštní hnací síly.

Hladiny/úrovně emise a spotřeby přidruţené k aplikování BAT musí být zvaţovány společně s jakýmikoliv

specifikovanými referenčními podmínkami (např. klimatické podmínky, omezení vyplývající z daného místa).

Pojem „hladiny/úrovně přidruţené k BAT―, který je specifikován výše, se má rozlišovat od termínu „dosaţitelná

hladina/úroveň― pouţívaného v celém rozsahu tohoto dokumentu. Tam, kde je hladina/úroveň popisována jako

„dosaţitelná― za pouţití příslušné techniky nebo kombinace technik, mělo by to být chápáno tak, ţe to znamená,

ţe dosaţení této hladiny/úrovně lze očekávat po dobu podstatné časové periody v dobře udrţovaném

a provozovaném zařízení, nebo v procesu pouţívajícím tyto techniky.

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 120

V případech, kdy byly k dispozici, jsou údaje vztahující se na náklady uvedeny společně s popisem technik

uvedených v předchozí kapitole nebo v přílohách. Toto poskytuje přibliţnou indikaci ohledně výše nákladů,

které jsou v daném případě zahrnuty. Nicméně skutečné náklady na aplikování dané techniky budou

bezprostředně záviset na specifické situaci zahrnující například daně, poplatky a technické charakteristiky

zařízení, o které se jedná. V tomto dokumentu není moţné plně vyhodnotit takové faktory, které jsou specifické

pro dané místo. Při neexistenci údajů vztahujících se na náklady jsou závěry ohledně ekonomické proveditelnosti

daných technik získány na základě pozorování uskutečněných na existujících zařízeních.

Záměrem je, aby všeobecné BAT uvedené v této kapitole byly referenčním bodem, vůči kterému se posuzuje

současná výkonnost existujícího zařízení, nebo se posuzuje návrh nového zařízení. Tímto způsobem budou

asistovat při určování příslušných podmínek „vycházejících z BAT― pro dané zařízení, nebo při specifikování

všeobecně závazných pravidel podle článku 9(8). Předpokládá se, ţe nová zařízení mohou být zkonstruována

tak, aby byly provozována při stejných nebo ještě lepších hladinách/úrovních, neţ jsou všeobecné hladiny resp.

úrovně BAT uvedené zde. Uvaţuje se o tom, ţe existující zařízení by se mohla posunout směrem k všeobecným

hladinám/úrovním BAT, nebo by mohly být ještě lepší v závislosti na technické a ekonomické aplikovatelnosti

technik v kaţdém daném případě.

Poněvadţ dokumenty BREF nestanoví právně závazné normy, jsou míněny tak, ţe poskytují informace jako

návod pro průmysl, členské státy a veřejnost ohledně dosaţitelných hladin/úrovní emisí a spotřeby při pouţití

specifikovaných technik. Stanovení příslušných mezních hodnot pro jakýkoliv specifický případ bude vyţadovat

respektování cílů směrnice IPPC a lokálních posouzení.

4.2 Horizontální přístup k definování BAT pro chladicí soustavy

Před provedením rekapitulace závěrů BAT uvedených v této kapitole je uvedeno krátké vysvětlení k tomu, jak

by měl být interpretován horizontální charakter tohoto dokumentu BREF.

Při horizontálním přístupu se předpokládá, ţe mohou být posouzeny environmentální aspekty pouţitých technik

a přidruţených redukčních opatření a ţe mohou být identifikovány generické (druhové) BAT, které jsou

nezávislé na průmyslových procesech, ve kterých jsou tyto techniky aplikovány.

Průmyslové chladicí soustavy jsou nedílnou, resp. integrovanou částí průmyslového procesu, který má být

ochlazován. Chladicí soustavy v rozsahu tohoto dokumentu jsou pouţívány v mnoha průmyslových sektorech

v oblasti působnosti IPPC. Z toho vyplývá, ţe rozmanitost pouţití, technik a provozních praktik je enormně

veliká. Kromě toho termodynamický charakter procesu vede k dalším modifikacím v provedení a následně na to

k modifikacím vlivů, resp. účinků na ţivotní prostředí.

V důsledku značného počtu modifikací/variací je obtíţné provést porovnání mezi jednotlivými technikami, které

by vedlo k všeobecným závěrům. Povaţuje se za moţné uskutečnit identifikaci všeobecného preventivního

přístupu, který vychází z praktické zkušenosti se sniţováním, resp. redukováním emisí z chladicích soustav.

Při tomto preventivním přístupu, nebo primárním přístupu BAT, se nejprve věnuje pozornost procesu, který

má být ochlazován. Konstrukční provedení a stavba chladicí soustavy jsou podstatným druhým krokem, zejména

v případě nových zařízení. A konečně změny zařízení a změna způsobu, kterým by chladicí zařízení mělo být

provozováno, budou směrovány k novým zařízením, ale jsou důleţité zvláště v případě existujících (chladicích)

soustav, kde technologické volitelné moţnosti jsou značně omezeny a finančně nákladné. Pečlivá vyhodnocení

musí být prováděna případ od případu.

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 121

4.2.1 Integrovaný management tepla

4.2.1.1 Prŧmyslové chlazení = Management tepla

(pozn. „management― je český encyklopedický výraz a znamená „plánování, organizace, řízení a kontrola―)

Chlazení průmyslových procesů můţe být povaţováno za management tepla a je částí celkového energetického

managementu v podniku/provozu. Mnoţství a hladina tepla, které má být rozptýleno, vyţaduje určitou úroveň

výkonnosti chladicí soustavy. Tato výkonnostní hladina bude střídavě působit na uspořádání soustavy,

konstrukční provedení a provoz a následně na to environmentální výkonnost chladicí soustavy (přímý účinek).

Naopak chladicí výkonnost bude také působit na celkovou účinnost průmyslového procesu (nepřímý účinek).

Oba dopady, přímý a nepřímý, musí být vyváţeny, přičemţ se berou v úvahu všechny proměnné veličiny. Kaţdá

změna v chladicí soustavě musí být zváţena vzhledem k následkům, které můţe mít na tuto rovnováhu.

Toto pojetí můţe být pouţito jako výchozí bod pro formulování prvního principu BAT pro chladicí soustavy.

BAT pro všechna zařízení představuje integrovaný přístup k redukování dopadu průmyslových chladicích

soustav na ţivotní prostředí při udrţování rovnováhy mezi přímým a nepřímým účinkem. Jinými slovy

vyjádřeno vliv sníţení emise musí být vyváţen v závislosti na potenciální změně celkové energetické účinnosti.

V současné době neexistuje ţádná minimální poměrná hodnota jako funkce environmentální prospěšnosti

a moţné ztráty celkové energetické účinnosti, která by mohla být pouţita jako „výšková značka― („benchmark―)

pro dosaţení technik, které by mohly být povaţovány za BAT. Nicméně toto pojetí můţe být pouţito

k porovnávání alternativních řešení (Kapitola 3.2 a Příloha II).

4.2.1.2 Sníţení hladiny vypouštění tepla optimalizací vnitřního/vnějšího opětného vyuţití tepla

Preventivní přístup by měl být na prvním místě zahájen průmyslovým procesem, který vyţaduje rozptylování

tepla, a záměrem sníţit potřebu vypouštění tepla. Ve skutečnosti je vypouštění tepla plýtvání energií, coţ jako

takové není BAT. Opětovné vyuţití tepla uvnitř procesu by vţdy měl být první krok při hodnocení poţadavků na

chlazení. Energetická opatření integrovaná do procesu jsou mimo předmět tohoto dokumentu, ale odkazuje se na

jiné referenční dokumenty BAT, jejichţ návrhy byly vypracovány v rámci IPPC („Integrated Pollution

Prevention and Control“ = integrovaná prevence a omezování znečištění), a které popisují volitelné moţnosti

pro energetická opatření.

V situacích na zelené louce můţe být posouzení poţadované tepelné kapacity pouze BAT, pokud to je výsledek

maximálního vyuţití vnitřních a vnějších dostupných a aplikovatelných volitelných moţností pro opětovné

vyuţití nadměrného tepla.

V existujícím zařízení optimalizace vnitřního a vnějšího opětovného vyuţití a sniţování mnoţství a hladiny

tepla, které má být vypuštěno, musí také předcházet jakékoliv změně potenciální kapacity pouţité chladicí

soustavy. Zvýšení účinnosti existující chladicí soustavy zlepšením provozu soustav musí být vyhodnoceno

v závislosti na zvýšení účinnosti technologických opatření prostřednictvím retrofitu nebo technologické změny.

Všeobecně a pro velké existující chladicí soustavy se zlepšení provozu soustav povaţuje za finančně efektivnější

neţ aplikování nové nebo zlepšené technologie a můţe proto být povaţováno za BAT.

4.2.1.3 Poţadavky chladicí soustavy a procesu

Jakmile hladina a mnoţství odpadního tepla vytvářeného procesem byly stanoveny a ţádné další sniţování

odpadního tepla nemůţe být dosaţeno, můţe být provedena počáteční volba chladicí soustavy z hlediska

poţadavků procesu, které byly diskutovány v Kapitole 1. Kaţdý proces má svou unikátní kombinaci poţadavků,

kde úroveň řízení procesu, spolehlivosti a bezpečnosti procesu hrají významnou roli. Toto způsobuje, ţe je téměř

nemoţné v této etapě provést první charakterizaci BAT, ale mohou být sestaveny následující závěry s ohledem

na počet charakteristik procesu.

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 122

Vyuţití hladin teploty okolí je zaloţeno na zkušenostech s pouţíváním chladicích soustav v Evropě při různých

klimatických podmínkách. Všeobecně vyjádřeno, teploty suchého teploměru neospravedlňují odvádět chlazením

odpadní teplo, jehoţ hladina je nízká, a dává se přednost vodnímu chlazení. Nicméně v oblastech s nízkými

průměrnými teplotami suchého teploměru se pouţívá chlazení suchým vzduchem pro sniţování teplot procesu

(poté, co volitelné moţnosti pro opětovné vyuţití tepla byly vyčerpány). Vodní chlazení, pokud je k dispozici

dostatek vody, můţe potom rozptýlit zbytkové mnoţství odpadního tepla.

Nebezpečné látky nacházející se v procesu, které znamenají vysoké environmentální riziko pro vodní prostředí

v případě úniku v důsledku netěsností, by měly být ochlazovány prostřednictvím chladicích soustav s nepřímým

chlazením pro zabránění vzniku nekontrolovatelných situací.

Volba uspořádání chlazení by měla vycházet z porovnání mezi různými uskutečnitelnými alternativami, které

jsou v rozsahu, resp. splňují všechny poţadavky procesu. Poţadavky procesu jsou například chemické reakce,

spolehlivost výkonnosti procesu a udrţování poţadovaných úrovní bezpečnosti. Cílem je minimalizovat nepřímý

dopad zvolené alternativy (zřejmě na životní prostředí, pozn. překl.). Environmentální výkonnosti mohou být pro

kaţdou alternativu nejlépe porovnány tehdy, jestliţe se vyjádří v hodnotách přímé a nepřímé spotřeby energie

(kWe) na jednotku vypouštěné energie (kWth). Jiný způsob porovnávání jednotlivých uspořádání (chladicích

zařízení) je vyjádřit změnu přímé spotřeby energie (kWe) chladicí soustavy a změnu úrovně v produkci procesu

v tunách, oba dva údaje vztaţeny na jednotku vypouštěné energie (kWth).

Změna v technologii chlazení za účelem sníţení dopadu na ţivotní prostředí můţe být povaţována za BAT

pouze tehdy, jestliţe účinnost chlazení je udrţována na stejné úrovni, nebo je dokonce lepší, při zvýšené hladině

resp. úrovni (není uvedeno čeho, snad produkce procesu, pozn. překl.).

Tabulka 4.1: Příklady poţadavkŧ procesu a BAT

Charakteristiky

procesu Kritéria Primární přístup

BAT Poznámka Odkaz

(reference)

Vysoká hladina

rozptylovaného

(ztrátového) tepla

(> 60 ˚C)

Sníţení spotřeby vody

a chemických látek

a zlepšení celkové

energetické účinnosti

(Před-)chlazení

pouţitím suchého

vzduchu

Energetická účinnost

a velikost (rozměry)

chladicí soustavy jsou

omezujícími faktory

Část 1.1/1.3

Střední hladina

rozptylovaného

(ztrátového) tepla

(25 ˚C – 60 ˚C)

Zlepšení celkové

energetické účinnosti Není zřejmý Specifické podle místa Část 1.1/1.3

Nízká hladina

rozptylovaného

(ztrátového) tepla

(< 25 ˚C)

Zlepšení celkové

energetické účinnosti Chlazení vodou Volba místa Část 1.1/1.3

Nízká a střední

hladina tepla

a kapacita/výkon

Optimální celková

energetická účinnost

při úspoře vody

a viditelným

zmenšením parní

vlečky

Mokrá a hybridní

chladicí soustava

Suché chlazení je méně

vhodné vzhledem

k poţadovanému prostoru

a ztrátě celkové

energetické účinnosti

Část 1.4

Nebezpečné látky,

které mají být

ochlazovány, jsou

spojeny s vysokým

rizikem pro ţivotní

prostředí

Sníţení rizika úniků

v důsledku netěsností

Chladicí soustava

s nepřímým

chlazením

Akceptování zvýšení

v přístupu

Část 1.4

a

Příloha VI

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 123

4.2.1.4 Poţadavky chladicí soustavy a místa

Mezní hodnoty, které vyţaduje dané místo, platí zejména pro nová zařízení, kde chladicí soustava stále ještě

musí být zvolena. Jestliţe poţadovaná kapacita vypouštění tepla je známá, můţe ovlivnit volbu přiměřeného

resp. vhodného místa. Pro procesy, které jsou citlivé na teplotu, se pro zvolení místa s poţadovanou dostupností

chladicí vody postupuje podle BAT.

Z mnoha důvodů nejsou vţdy nová zařízení postavena na místě, které je přednostní z hlediska technologie

chlazení, zatímco charakteristiky místa jsou jasné jak pro nové, tak i pro existující instalace, jakmile dané místo

je jiţ známo. Nejdůleţitější termodynamická charakteristika místa je roční ukázka (resp. přehled) jeho klimatu,

coţ je specifikováno teplotami suchého a vlhkého teploměru.

Tabulka 4.2: Příklady charakteristik místa a BAT

Charakteristiky

místa Kritéria Primární přístup BAT Poznámky Odkaz

(reference)

Klima Poţadované

konstrukční teploty

Posouzení změn teplot (T)

mokrého a vlhkého teploměru

Při vysoké T suchého

teploměru má suché

vzduchové chlazení

obvykle niţší

energetickou účinnost

Část 1.4.3

Prostor Omezená plocha na

daném místě

(Předem smontované)

konstrukce střešního typu

Mezní hodnoty pro

velikost a tíhu chladicí

soustavy Část 1.4.2

Dostupnost

povrchové vody Omezená dostupnost Recirkulační soustavy

Mokrá, suchá nebo

hybridní jsou moţné

Část 2.3

a 3.3

Citlivost

přijímacího

vodního tělesa

(recipientu) na

tepelná zatíţení

Dodrţení kapacity

pro absorbování

tepelného zatíţení

– Optimalizace hladiny

opětovného vyuţití tepla

– Pouţití recirkulačních

soustav (chlazení)

– Volba místa

(nové chladicí soustavy)

Část 1.1

Omezená

dostupnost

podzemní vody

Minimalizace

pouţití podzemní

vody

Vzduchové chlazení, pokud

ţádný vhodný alternativní

vodní zdroj není k dispozici

Akceptování ceny

(pokuty? („penalty“))

za energii Část 3.3

Pobřeţní oblast Velký (chladicí)

výkon (kapacita)

> 10 MWth

Průtočné soustavy (chlazení)

Zabránění smíchávání

lokálního tepelného

oblaku páry (parní

vlečky) v blízkosti

místa přívodu (např.

odebíráním vody

z hloubky pod oblastí

smíchávání vyuţitím

teplotních vrstev

Část 1.2.1/

Část 3.2/

Příloha XI.3

Specifické

poţadavky pro

místo

V případě povinnosti

zmenšit rozsah parní

vlečky a sníţit výšku

chladicí věţe

Pouţití hybridní

chladicí soustavy

Akceptování ceny

(pokuty? („penalty“))

za energii Kapitola 2

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 124

Další identifikované charakteristiky jsou prostor, dostupnost vody pro chlazení a vypouštění a citlivé oblasti

nacházející se v sousedství (městské a průmyslové). S ohledem na podzemní vodu se můţe pouţití suché

soustavy chlazení povaţovat za BAT, pokud se tímto sleduje princip minimalizace pouţití podzemní vody,

zejména v těch oblastech, ve kterých vyčerpávání zvodnělých vrstev nepodléhá kontrole.

Příklady BAT, které byly identifikovány pro charakteristiky nových míst, jsou uvedeny v Tabulce 4.2.

4.2.2 Aplikování BAT v prŧmyslových chladicích soustavách

V Kapitole 1 je uveden stručný nástin preventivního přístupu, na kterém je znázorněno, jak vyhodnocování

všech omezení způsobem krok za krokem můţe vést k tomu, co můţe být nazýváno „Nejlepší dostupné chladicí

techniky― (tedy BAT). V rámci tohoto přístupu jsou v Kapitole 1 a v Kapitole 3 a v přidruţených přílohách

prodiskutovány faktory a nabídnuty techniky, které jsou spojeny s identifikací potenciálních BAT pro hlavní

chladicí uspořádání, která pouţívají pro chlazení vodu a/nebo vzduch. Optimalizace chladicí soustavy za účelem

redukování jeho dopadu na ţivotní prostředí je komplexní úkol a ne přesné matematické porovnání. Jinými slovy

vyjádřeno, kombinování technik vybraných z tabulek BAT nevede k chladicí soustavě BAT. Konečné řešení

BAT bude řešení specifické pro dané místo. Nicméně na základě zkušenosti z průmyslu se má za to, ţe je

moţné učinit závěry ohledně BAT v kvantifikovaných termínech tam, kde to je moţné.

V Kapitole 3 jsou uvedeny volitelné moţnosti pro redukování emisí do ţivotního prostředí, které jsou zaloţeny

na informacích předloţených TWG (technická pracovní skupina („Technical Working Group“, pozn. překl.).

Pro kaţdou environmentální záleţitost a pro kaţdé relevantní chladicí uspořádání byl učiněn pokus identifikovat

všeobecný přístup a dospět k řešení BAT. Některé techniky jsou podrobněji popsány v přílohách. Důraz je

zřetelně kladen na problémy, které se vztahují k vodě se zaměřením na sníţení pouţití biocidů a látek, které se

nacházejí na černé listině.

Navrhované techniky jsou pouţívané techniky. Tyto techniky prokázaly, ţe jsou efektivní, přestoţe kvantifikace

je obtíţná, a mohou vytvořit nerealistická očekávání. Lze předpokládat, ţe veškerá opatření navrhovaná jako

BAT, a která nejsou zcela závislá na lokální situaci, mohou být brány v úvahu pro nové (chladicí) soustavy.

Pokud se jedná o existující zařízení musí se postupovat pečlivě, poněvadţ posouzení je obtíţnější tam, kde

volitelné moţnosti jsou omezeny a závisí na mnoha faktorech (souvisících s procesem). Nezdá se, ţe existuje

příliš mnoho překáţek při implementaci provozních opatření v existujících chladicích soustavách, ledaţeby

konstrukční provedení pouţité technologie omezovalo počet volitelných moţností pro modifikaci.

V Tabulkách 4.3 aţ 4.12 jsou uvedeny techniky, které jsou povaţovány za BAT, a které navazují na primární

přístup BAT pro:

zvýšení celkové energetické účinnosti;

sníţení/redukování pouţití/potřeby/spotřeby (chladicí) vody a přídavných látek chladicí vody,

sníţení/redukování emisí do vzduchu a vody,

sníţení/redukování hluku,

sníţení/redukování strhávání vodních organismů a

sníţení/redukování biologických rizik.

Není jasné, zda BAT identifikoval sniţování/redukování odpadu nebo technik, jak manipulovat s odpadem při

současném vyvarování se problémům s ţivotním prostředím, jako je kontaminace/znečištění půdy a vody, nebo

vzduchu v případě spalování.

Pro kaţdou environmentální problematiku jsou identifikovány důsledky pouţití technik sniţování/redukce na

jiná prostředí. Obecně vyjádřeno kaţdá změna, která se uskuteční na chladicí soustavě, musí být pečlivě

vyváţena s přidruţenými účinky/dopady, a v tomto smyslu je optimalizace průmyslového chlazení průřezovou

záleţitostí (záleţitostí napříč prostředím).

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 125

Pro některá opatření BAT byly určeny hodnoty. Nicméně při zaměření se na aplikování různých chladicích

technik ve značném mnoţství proměnlivých provozních podmínek neumoţňuje jednoznačné přidruţené úrovně,

resp. hladiny. V takových případech je uveden kvalitativní popis.

V případě nových chladicích zařízení to jsou BAT, kterými se v etapě konstrukčního řešení zahájí identifikace

redukčních opatření, a to pouţitím zařízení, které má nízký poţadavek na spotřebu energie, a zvolením vhodného

materiálu pro zařízení, které je v kontaktu s látkami vyskytujícími se v procesu a/nebo s chladicí vodou. V tomto

smyslu je ukázková následující citace: „v praxi … pozornost věnovaná konstrukčnímu provedení, uspořádání

a údrţbě vodní chladicí soustavy má relativně nízkou prioritu ve srovnání s environmentálními důsledky špatně

zkonstruované a/nebo provozované vodní chladicí soustavy. Protoţe se věnuje malá pozornost konstrukčním

faktorům, musí se často z důvodu špatného konstrukčního provedení provádět úpravy, a proto musí být zvoleny

takovým způsobem, aby na nejmenší moţnou míru omezily rizika znečišťování. Lze očekávat jenom nepatrné

změny tohoto postoje, poněvadţ existuje nízká úroveň vědomí o dlouhodobých nákladech na provoz a údrţbu

špatně konstrukčně vyřešených CWS― („CWS“ = „Cooling Water System“, viz stranu 13 tohoto dokumentu;

„vodní chladicí soustavy“) [tm005, Van Donk a Jenner, 1996].

Pokud jsou preferovanou volitelnou moţností vzduchové chladicí soustavy, opatření se v prvé řadě vztahují na

sniţování přímé spotřeby energie a emisí hluku a optimalizaci velikosti/rozměrů s ohledem na poţadovanou

chladicí plochu.

V případě existujících (chladicích) zařízení mohou technologická opatření být za určitých okolností BAT.

Všeobecně vyjádřeno, změna v technologii je finančně nákladná (intenzivní) v případech, kde musí být udrţena,

resp. zachována celková účinnost. Finanční vyhodnocení by potom mělo porovnat investiční náklady změny ve

vztahu ke změně provozních nákladů a potvrdit účinky redukce ve vztahu k jiným environmentálním důsledkům.

Například by bylo potřeba provést porovnání mezi environmentálním účinkem (dopadem) recirkulace chladicí

vody – vyţadující aplikování biocidů pro úpravu vody – ve vztahu k průtočné chladicí soustavě bez biocidů, ale

s velkou emisí tepla do vodního prostředí (recipientu).

V případě předem smontovaných hotových („off-the-peg“) chladicích věţí se změna v technologii jeví jako

realizovatelná technicky i ekonomicky. Nebyly předloţeny ţádné porovnatelné údaje, které toto tvrzení mohou

potvrdit, nicméně zkušenost dodavatele je taková, ţe je relativně snadné změnit chladicí věţe malých velikostí,

například z uzavřené recirkulační mokré chladicí věţe na uzavřené recirkulační hybridní nebo mokré/suché

uspořádání. Toto by nevyţadovalo větší úpravy procesu nebo stavební práce.

V případě velkých chladicích věţí konstrukčně provedených na zakázku, které jsou postaveny aţ na místě svého

provozování, není snadné provést technologické změny. Rozdílná technologie obecně znamená, ţe vznikne

potřeba vybudovat kompletně novou chladicí věţ.

V případě existujících mokrých chladicích soustav, kde středem pozornosti jsou převáţně environmentální

opatření ke sníţení potřeby/spotřeby vody a emise chemických látek do povrchové vody, přístup BAT nemá aţ

tak příliš technologický charakter, jako spíše provozní charakter. Klíčovými záleţitostmi jsou zde monitorování,

provoz a údrţba.

4.3 Sniţování spotřeby energie

4.3.1 Všeobecně

Přístup BAT v etapě konstrukčního řešení chladicí soustavy znamená:

Sníţit/redukovat odpor ve vztahu k proudění vody a proudění vzduchu

Pouţít zařízení s vysokou účinností a nízkou spotřebou energie

Sníţit/redukovat mnoţství zařízení, která vyţadují energii (Příloha XI.8.1)

Pouţít optimální úpravu chladicí vody v průtočných chladicích soustavách a mokrých chladicích věţích

k udrţování čistých povrchových ploch a předcházení tvorbě kotelního kamene, znečištění a korozi.

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 126

Pro kaţdý individuální případ by kombinace výše uvedených faktorů měla vést k nejniţší dosaţitelné spotřebě

energie potřebné k provozování chladicí soustavy. Pokud se jedná o přístup BAT, byla identifikována celá řada

technik/přístupů.

4.3.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Při integrovaném přístupu k chlazení průmyslového procesu se bere do úvahy jak přímá, tak i nepřímá spotřeba

energie. Pokud se jedná o celkovou energetickou účinnost daného zařízení je pouţití průtočných (chladicích)

soustav přístupem BAT, a to zejména v takových procesech, které vyţadují velké chladicí výkony resp. kapacity

(např. > 10 MWth). V případě řek a/nebo ústí řek mohou být průtočné chladicí soustavy přijatelné pokud taky:

rozsah tepelné parní vlečky ponechává v povrchové vodě průchod pro migraci (stěhování) ryb;

přívod chladicí vody je konstrukčně proveden s cílem sníţit/redukovat strhávání ryb;

tepelné zatíţení nepřekáţí ostatním uţivatelům přijímací povrchové vody (recipientu).

Jestliţe v případě elektráren není pouţití průtočné chladicí soustavy moţné, jsou mokré chladicí věţe

s přirozeným tahem energeticky nejefektivnějším řešením ve srovnání s jinými chladicími uspořádáními, ovšem

jejich pouţití můţe být omezeno vzhledem k vizuálnímu účinku jejich celkové výšky.

Tabulka 4.3: BAT pro zvýšení celkové energetické účinnosti

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Velký chladicí

výkon (velká

chladicí kapacita)

Celková energetická

účinnost

Výběr místa pro aplikování

volitelné moţnosti

s průtočnou chladicí

soustavou

Viz text nad tabulkou Část 3.2

Všechny soustavy Celková energetická

účinnost

Pouţití volitelné moţnosti

pro variabilní provoz

Identifikace

poţadovaného rozsahu

chlazení

Část 1.4

Všechny soustavy Variabilní provoz Modulace průtoku

vzduchu/vody

Zabránění nestability

kavitace (tvoření

dutin) v soustavě

(koroze a eroze)

Všechny mokré

soustavy

Čisté povrchy

okruhu/výměníku

Optimalizovaná úprava

vody a úprava povrchu

potrubí

Vyţaduje přiměřené

monitorování Část 3.4

Průtočné (chladicí)

soustavy

Udrţování účinnosti

chlazení

Zabránění recirkulace

vlečky teplé (ohřáté) vody

(vytvořené na povrchu) řek

a její minimalizace v ústích

řek a na místech v moři

Příloha XII

Všechny chladicí

věţe

Sníţení měrné

energetické spotřeby

Pouţití čerpadel

a ventilátorů se sníţenou

spotřebou energie

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 127

4.4 Redukování poţadavkŧ na vodu

4.4.1 Všeobecně

Pro nové (chladicí) soustavy mohou být uvedeny následující specifikace:

Z pohledu celkové energetické vyváţenosti je chlazení vodou nejefektivnější;

V případě velkého poţadavku na chladicí vodu by pro nová zařízení mělo být zvoleno místo z hlediska

dostupnosti dostatečných mnoţství (povrchové) vody;

Poţadavek na chlazení by měl být redukován pomocí optimalizace opětovného vyuţití tepla;

Pro nová zařízení by mělo být zvoleno místo z hlediska dostupnosti dostačující přijímací vody (recipientu),

zejména v případě velkých mnoţství vypouštěné chladicí vody;

Tam, kde je dostupnost vody omezena, měla by být zvolena technologie, která kdykoliv umoţňuje různé

reţimy provozu vyţadující méně vody k dosaţení poţadovaného chladicího výkonu;

Ve všech případech je volitelnou moţností recirkulační chlazení, to však vyţaduje pečlivé vyváţení

s jinými faktory, jako je poţadované kondicionování vody a niţší celková energetická účinnost.

Pro existující vodní chladicí soustavy můţe zvýšení opětovného vyuţití tepla a zdokonalení provozu soustavy

sníţit poţadované mnoţství chladicí vody. V případě řek s omezenou dostupností povrchové vody je změna

z průtočné chladicí soustavy na recirkulační chladicí soustavu technologická volitelná moţnost a můţe být

povaţována za přístup BAT.

Pro elektrárny s velkými chladicími výkony/kapacitami je toto všeobecně povaţováno za finančně nákladný

(intenzivní) úkol (nákladné cvičení) vyţadující novou stavbu. Musí být vzaty v úvahu poţadavky na prostor.

4.4.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Tabulka 4.4: BAT pro sníţení poţadavkŧ na vodu

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny mokré

chladicí soustavy

Redukce potřeby chlazení Optimalizace opětného

vyuţití tepla

Kapitola 1

Redukce pouţívání

omezených zdrojů

Pouţívání podzemní

vody není přístup BAT

Specifické podle

místa zejména pro

existující soustavy Kapitola 2

Redukce pouţití vody Pouţití recirkulačních

chladicích soustav

Odlišný poţadavek

na kondicionování/

úpravu vody

Kapitola

2/3.3

Redukce pouţití vody tam,

kde je povinnost zmenšení

parní vlečky a sníţení

výšky chladicí věţe

Pouţití hybridní chladicí

soustavy

Akceptování ceny

(pokuty?

(„penalty“))

za energii

Kapitola

2.6/3.3.1.2

Tam, kde voda (přídavná

voda) není dostupná

v průběhu (části) periody

procesu nebo je její

dostupnost velmi omezena

(oblasti postiţené suchem)

Pouţití suchého

chlazení

Akceptování ceny

(pokuty?

(„penalty“)

za energii

Část 3.2

a 3.3

Příloha

XII.6

Všechny

recirkulační mokré

a mokré/suché

chladicí soustavy

Redukce pouţití vody Optimalizace cyklů

koncentrace

Zvýšený poţadavek

na kondicionování/

úpravu vody, jako je

pouţití změkčování

přídavné vody

Část 3.2

a Část XI

(zřejmě

Příloha XI)

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 128

Pouţití suchého vzduchového chlazení bylo doporučeno v celé řadě příleţitostí. Jestliţe se bere do úvahy

celková energetická účinnost, je suché vzduchové chlazení méně atraktivní, neţ mokré chlazení. Tímto faktem

ale suchá technologie není vyloučena. Pro kratší doby ţivotnosti bylo vypočítáno, ţe rozdíly v nákladech mezi

suchým chlazením a mokrým chlazením se stanou menší, neţ pro delší doby ţivotnosti. Kdyţ se vezmou do

úvahy náklady na vodu a náklady na úpravu vody, rozdíly se stanou také menší. Suché chlazení můţe být

doporučeno za určitých okolností a pro předchlazování při vyšších teplotních hladinách, kde by bylo zapotřebí

nadměrného mnoţství vody.

4.5 Redukování strhávání organismŧ (vodou)

4.5.1 Všeobecně

Úprava zařízení pro přívod vody za účelem dosaţení menšího strhávání ryb a jiných organismů je velmi sloţitá

záleţitost specifická pro dané místo. Změny existujících zařízení pro přívod vody jsou moţné, jsou ale nákladné.

Pokud se jedná o pouţívané nebo zkoušené technologie na ochranu nebo pro odpuzování ryb, nebyla ţádná

konkrétní technika identifikována jako přístup BAT. Podle lokální situace se stanoví, která technika na ochranu

ryb nebo pro odpuzování ryb bude BAT. Některé všeobecně aplikované strategie konstrukčního provedení

a umístění přívodů vody můţe být povaţováno za BAT, ale tyto jsou konkrétně platné pro nové soustavy.

Pokud se jedná o pouţití sít, mělo by být poznamenáno, ţe následné náklady na likvidaci organického odpadu

nahromaděného síty mohou být značné.

4.5.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Tabulka 4.5: BAT pro redukování strhávání (ryb a jiných organismŧ vodou)

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny

průtočné

chladicí

soustavy nebo

chladicí

soustavy

s přívody

povrchové vody

Vhodné umístění

a konstrukční

provedení přívodu

a volba ochranné

techniky

Analýza biotopu ve zdroji

povrchové vody

Rovněţ kritické oblasti,

jako jsou prostory pro

kladení jiker, migrační

prostory a prostory pro

chov ryb (rybí školky)

Část 3.3.3

a Příloha

XII.3.3

Stavba přívodních

kanálů

Optimalizace rychlostí vody v

přívodních kanálech k omezení

sedimentace; dohled na sezónní

výskyt makroznečištění

Část 3.3.3

4.6 Redukování emisí do vody

4.6.1 Všeobecný přístup BAT k redukování emisí tepla

To, zda emise tepla do povrchové vody budou mít dopad na ţivotní prostředí, závisí do značné míry na lokálních

podmínkách. Takové podmínky pro místo (provozování chladicí soustavy) byly popsány, ale nevedou k závěru

ohledně BAT ve všeobecném významu.

Tam, kde v praxi byly aplikovatelné mezní hodnoty pro vypouštění tepla, vyřešením této záleţitosti byla změna

z průtočné technologie na otevřené recirkulační chlazení (otevřená mokrá chladicí věţ). Podle dostupných

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 129

informací, a při uváţení všech moţných aspektů, musí být věnována pozornost při specifikování závěru, ţe toto

řešení můţe být povaţováno za přístup BAT. Vyţadovalo by to uvést do rovnováhy zvýšení ceny (v původním

znění je nicméně uvedeno „penalty“, což je spíše pokuta nebo trest, pozn. překl.) v celkové energetické účinnosti

pouţití mokré chladicí věţe (Kapitola 3.2) ve vztahu k účinku sníţeného environmentálního dopadu

vyplývajícího ze sníţeného vypouštění tepla. Při plně integrovaném posouzení na hladině povodí řeky by toto

mohlo například zahrnovat zvýšené hladiny celkové účinnosti jiných procesů pouţívajících tentýţ, ale nyní

chladnější, vodní zdroj, který začne být k dispozici, protoţe se uţ nevyskytuje značné mnoţství teplé vody,

vypouštěné do tohoto zdroje.

Tam, kde opatření směřují obecně ke sníţení ΔT vypouštěné chladicí vody, můţe být sestaveno několik závěrů

pro přístup BAT. Bylo pouţito předchlazování (Příloha XII) pro velké elektrárny, kde si to vyţadovala

specifická situace, např. z důvodu zabránit zvýšené teplotě přívodní vody.

Vypouštění budou muset být omezena s odkazem na nátlak vyplývající z poţadavků Směrnice 78/659/EEC pro

zdroje sladké vody. Kritéria jsou shrnuta v Tabulce 3.6. Odkazuje se na ustanovení uvedená v Článku 11 této

směrnice, která se za určitých okolností vztahují na derogaci poţadavků.

4.6.2 Všeobecný přístup BAT k redukování chemických emisí do vody

Prevence a kontrola chemických emisí vyplývajících z chladicích soustav si získaly nejvíc pozornosti v politice

a průmyslu členských států. Hned vedle vypouštění tepla jsou chemické emise stále povaţovány za nejdůleţitější

problematiku v chlazení.

S odkazem na prohlášení, ţe v 80 % případů se o dopadech na ţivotní prostředí se rozhoduje u konstrukčního

stolu, měla by být učiněna opatření (jiţ) v etapě konstrukčního řešení mokrých chladicích soustav, za pouţití

následujícího pořadí (jednotlivých poloţek) přístupu:

identifikovat podmínky procesu (tlak, T (teplota), korozívnost látek),

identifikovat chemické charakteristiky zdroje chladicí vody,

zvolit vhodný materiál pro výměník tepla při kombinování jak podmínek procesu, tak i charakteristik

chladicí vody,

zvolit vhodný materiál pro ostatní části chladicí soustavy,

identifikovat provozní podmínky chladicí soustavy,

zvolit realizovatelnou úpravu chladicí vody (chemické sloţení) pouţitím méně nebezpečných chemikálií

nebo chemikálií, které mají niţší potenciál dopadu na ţivotní prostředí (Část 3.4.5, Příloha VI a VIII)

aplikovat schéma volby biocidu (Kapitola 3, Obrázek 3.2) a

optimalizovat reţim dávkování monitorováním stavu chladicí vody a chladicích soustav.

Tento přístup má v prvé řadě v úmyslu redukovat potřebu úpravy chladicí vody. V případě existujících

chladicích soustav jsou technologické změny nebo změny zařízení obtíţně proveditelné a všeobecně finančně

nákladné. Středem pozornosti by mělo být provozování chladicích soustav pouţívajících monitorování, které je

spojeno s optimálním dávkováním. Bylo identifikováno několik případů technik s dobrou výkonností. Tyto

techniky jsou obecně vzato aplikovatelné pro určité kategorie chladicích soustav, jsou posouzeny jako finančně

efektivní a nevyţadují, aby byly provedeny rozsáhlé změny v chladicích zařízeních.

Po sníţení citlivosti chladicí soustavy na znečišťování a korozi můţe být úprava (vody) stále ještě potřebná pro

udrţování účinné výměny tepla. Dalším krokem je potom volba přídavných látek do chladicí vody, které jsou

méně škodlivé vodnímu prostředí, a jejich aplikování nejefektivnějším způsobem.

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 130

Pokud se jedná o volbu chemických látek, byl učiněn závěr, ţe seřazení úprav (chladicí vody) a chemikálií, které

jsou pro tyto úpravy pouţity, je obtíţné, pokud to je vůbec moţné provést obecným způsobem, a pravděpodobně

by takové uspořádání nevedlo k závěrům BAT. V důsledku značného počtu variant podmínek a způsobů úprav

chladicí vody povede k patřičnému řešení pouze posouzení místo-od-místa (případ od případu).

Takové posouzení a jeho podstatné části by mohly reprezentovat přístup, který můţe být povaţován za BAT.

Takový přístup je nabízen v tomto dokumentu BREF a sestává z nástroje, který můţe pomoci při prvním

seřazení zvolených chemikálií, a přístupu pro posouzení chemikálií, přiřazení poţadavků chladicí soustavy

k poţadavkům přijímacího vodního ekosystému (Příloha VIII). Cílem tohoto přístupu je minimalizace dopadu

přídavných látek chladicí vody a především biocidů. Směrnice pro biocidní produkty 98/8/EC (BPD, tzn.

„Biocidal Products Directive“) a Rámcová směrnice o vodě (WFD, tzn. “Water Framework Directive“) tvoří

klíčové stavební bloky (základní kameny) pro tento přístup. Podstatné je pouţití hodnot PEC a PNEC pro různé

látky (PEC = Predicted Environmental Concentration“ (předpovídaná environmentální koncentrace); PNEC =

Predicted No Effect Concentration“ (předpovídaná koncentrace bez účinku); viz stranu 13 tohoto dokumentu,

pozn.), kde poměr PEC/PNEC by mohl fungovat jako standard pro stanovení BAT.

Pokud se jedná o aplikování specifických látek bylo mnoho zkušeností získáno v průtočných chladicích

soustavách s komponenty odvozenými od chloru (především chlornan, chloramin) a kombinacemi chlor/brom,

stejně tak jako s aplikováním sníţených hladin koncentrací.

Totéţ platí pro pouţívání biocidů pro kondicionování (chladicí vody) v recirkulačních (chladicích) soustavách.

Při úpravách (chladicí vody) pro tyto (chladicí) soustavy se často pouţívá větší počet (přídavných) látek. Je

jasné, ţe některé komponenty nebo látky mohou být identifikovány tak, ţe nejsou BAT, nebo ţe by neměly být

vůbec pouţívány. Všeobecný přístup k volbě vhodného biocidu bude zahrnovat lokální aspekty, jako jsou cíle

stanovené pro jakost vody přijímací povrchové vody (recipientu).

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 131

4.6.3 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

4.6.3.1 Prevence konstrukčním provedením a údrţbou

Tabulka 4.6: BAT pro redukování emisí do vody konstrukčním provedením a technikami

údrţby

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny mokré

chladicí

soustavy

Pouţití materiálů

méně citlivých

na korozi

Analýza korozívnosti látek

pouţívaných v procesu

a chladicí vody za účelem

volby správného materiálu

Kapitola 3.4

Redukování

znečišťování

a koroze

Konstrukční provedení chladicí

soustavy k předcházení vzniku

stojatých (mrtvých) oblastí

Příloha

XI.3.3.2.1

Kotlový

výměník tepla

Konstrukční

provedení

k usnadnění čištění

Chladicí voda proudí uvnitř

potrubí a silně znečišťující

látka se nachází vně potrubí

Závisí na konstrukčním

provedení, teplotě T

a tlaku procesu Příloha III.1

Kondenzátory

elektráren

Redukování

citlivosti

na korozi

Pouţití Ti (titanu)

v kondenzátorech pouţívajících

mořskou nebo poloslanou

(brakickou) vodu

Příloha XII

Redukování

citlivosti

na korozi

Pouţití slitin, jejichţ

korozívnost je nízká

(nerezavějící ocel s vysokým

indexem odolnosti proti

důlkové korozi, nebo oceli

legované mědí a niklem)

Změna na slitiny, jejichţ

korozívnost je nízká,

můţe způsobit vytváření

patogenů

Příloha

XII.5.1

Mechanické čištění

Pouţití soustavy automatického

čištění s pěnovými/porézními

koulemi/kuličkami nebo kartáči

Kromě mechanického

čištění můţe být potřeba

vysokotlaké vody

Příloha

XII.5.1

Kondenzátory

a výměníky

tepla

Redukce usazování

resp. sedimentace

(znečišťování)

v kondenzátorech

Rychlost vody > 1,8 m/s

pro nová zařízení a 1,5 m/s

v případě retrofitu trubkového

svazku

Podle korozívní

citlivosti materiálu,

jakosti vody

a povrchové úpravy

Příloha

XII.5.1

Redukce usazování

resp. sedimentace

(znečišťování)

ve výměnících

tepla

Rychlost vody > 0,8 m/s

Podle korozívní

citlivosti materiálu,

jakosti vody

a povrchové úpravy

Příloha

XII.3.2

Předcházení

vzniku ucpání

resp. zanesení

Pouţití filtrů k zachycování

úlomků pro ochranu výměníků

tepla v případech, kde se

vyskytuje riziko ucpání

Příloha XII

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 132

Tabulka 4.6: (pokračování/dokončení) BAT pro redukování emisí do vody konstrukčním

provedením a technikami údrţby

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Průtočná

chladicí

soustava

Redukování

citlivosti

na korozi

Pouţití uhlíkové oceli

ve vodních chladicích

soustavách, pokud můţe

být splněn přídavek na korozi

Ne pro brakickou

(poloslanou) vodu Příloha IV.1

Redukování

citlivosti

na korozi

Pouţití sklolaminátů,

obaleného ţelezobetonu nebo

uhlíkové oceli s (ochranným)

povlakem v případě

podzemních potrubí

Příloha IV.2

Redukování

citlivosti

na korozi

Pouţití Ti (titanového) potrubí

pro kotlový výměník tepla ve

vysoce korozívním prostředí,

nebo pouţití nerezavějící oceli

vysoké jakosti s podobnými

parametry

Ti (titan) ne

v redukčním prostředí,

můţe být nutná

optimalizovaná kontrola

bioznečištění

Příloha IV.2

Otevřené mokré

chladicí věţe

Redukování

znečišťování

v podmínkách

slané vody

Pouţití výplně, která má

schopnost dosáhnout malého

znečišťování, s podpěrnou

konstrukcí pro velkou zátěţ

Příloha IV.4

Předcházení

vzniku

nebezpečných

látek v důsledku

úpravy proti

znečištění

Úprava dřevěných částí

pouţitím CCA nebo nátěrových

hmot obsahujících TBTO

není BAT

Část 3.4

Příloha IV.4

Mokré chladicí

věţe

s přirozeným

tahem

Redukování

úpravy proti

znečišťování

Pouţití výplně, která bere

v úvahu jakost lokální (místní)

vody (např. vysoký obsah

pevných látek, kotelní kámen)

Příloha

XII.8.3

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 133

4.6.3.2 Omezování optimalizovanou úpravou chladicí vody

Tabulka 4.7: BAT pro redukování emisí do vody optimalizovanou úpravou chladicí vody

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny

mokré (chladicí)

soustavy

Omezené pouţití

přídavných látek

Monitorování a kontrola

chemie chladicí vody

Část 3.4

a Příloha

XI.7.3

Pouţití méně

nebezpečných

chemikálií

Pouţití těchto látek není BAT:

sloučeniny chromu

sloučeniny rtuti

organokovové sloučeniny

(např. organociničité

sloučeniny)

merkaptobenzothiazol

šoková úprava biocidními

látkami jinými neţ chlor,

brom, ozon a H2O2

Část 3.4/

Příloha VI

Průtočná

chladicí

soustava a

otevřené mokré

chladicí věţe

Cílová dávka

biocidu

Monitorovat makroznečištění

za účelem optimalizování

dávky biocidu

Příloha

XI.3.3.1.1

Průtočná

chladicí

soustava

Omezené

pouţívání biocidů

Při teplotě mořské vody

pod (10 – 12) ˚C ţádné

pouţívání biocidů

V některých oblastech

můţe být potřeba

provést úpravu v zimě

(přístavy)

Příloha V

Redukování

emise FO

Vyuţití kolísání dob zdrţení

a rychlostí vody s přidruţenou

hladinou FO a FRO 0,1 mg/l

na výstupu

Není pouţitelné

pro kondenzátory

Kapitola 3.4

Příloha

XI.3.3.2

Emise volné

(zbytkové)

oxidační látky

FO nebo FRO ≤ 0,2 mg/l

na výstupu pro průběţné

chlorování mořské vody

Denní (24 h)

průměrná hodnota

Příloha

XI.3.3.2

Emise volné

(zbytkové)

oxidační látky

FO nebo FRO ≤ 0,2 mg/l

na výstupu pro přerušované

a nárazové (šokové) chlorování

mořské vody

Denní (24 h)

průměrná hodnota

Příloha

XI.3.3.2

Emise volné

(zbytkové)

oxidační látky

FO nebo FRO ≤ 0,5 mg/l

na výstupu pro přerušované

a nárazové (šokové) chlorování

mořské vody

Hodinová průměrná

hodnota v rozsahu

jednoho dne pouţívaná

pro poţadavky kontroly

procesu

Příloha

XI.3.3.2

Redukování

mnoţství sloučenin

vytvářejících OX

ve sladké vodě

Průběţné chlorování

ve sladké vodě není BAT

Kapitola 3.4

Příloha XII

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 134

Tabulka 4.7: (pokračování/dokončení) BAT pro redukování emisí do vody optimalizovanou

úpravou chladicí vody

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Otevřené mokré

chladicí věţe

Redukování

mnoţství

chlornanu

Provozovat při 7 ≤ pH ≤ 9

chladicí vody

Příloha XI

Redukování

mnoţství biocidu

a redukování

odkalování

Pouţití biologické filtrace

bočního/vedlejšího proudu

je BAT

Příloha

XI.3.1.1

Redukování emise

rychle

hydrolyzujících

biocidů

Dočasně uzavřít odkalování

po dávkování

Část 3.4

Aplikování ozonu Hladiny úpravy ≤ 0,1 mg/l O3/l

Posouzení celkových

nákladů ve srovnání

s aplikováním jiných

biocidů

Příloha

XI.3.4.1

4.7 Redukování emisí do vzduchu

4.7.1 Všeobecný přístup

Vzduchovým emisím z chladicích věţí poměrně nebylo věnováno mnoho pozornosti s výjimkou účinků

vytváření parních vleček. Na základě některých uveřejněných údajů je učiněn závěr, ţe hladiny emisí do

vzduchu jsou všeobecně nízké, ale ţe tyto emise by neměly být zanedbávány.

Sniţování hladin koncentrací v cirkulující chladicí vodě bude samozřejmě mít vliv na potenciální emisi látek,

které se nacházejí v parní vlečce. Mohou být specifikována některá všeobecná doporučení, která mají charakter

přístupu BAT.

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 135

4.7.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Tabulka 4.8: BAT pro redukování emisí do vzduchu

Relevantnost Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny mokré

chladicí věţe

Předcházet tomu,

aby parní vlečka

dosáhla úrovně

země

Emise parní vlečky

v dostatečné výšce

a s minimální rychlostí

vypouštěného vzduchu

na výstupu z věţe

Kapitola

3.5.3

Předcházet

vytváření

parní vlečky

Pouţití hybridní techniky nebo

jiných technik potlačujících

vytváření parní vlečky jako

je přihřávání vzduchu

Vyţaduje lokální

posouzení (městské

oblasti, doprava)

Kapitola

3.5.3

Všechny mokré

chladicí věţe

Pouţití méně

nebezpečných

materiálů

Pouţití azbestu, nebo dřeva

konzervovaného pouţitím CCA

(nebo podobné látky) nebo

pouţitím TBTO není BAT

Kapitola

3.8.3

Předcházet

ovlivňování jakosti

vnitřního vzduchu

Takové konstrukční provedení

a umístění vývodu z (chladicí)

věţe, které předchází riziku

nasávání vzduchu (odváděného

z chladicí věţe) soustavami

klimatizace vzduchu

Očekává se, ţe tento

problém je méně

důleţitý pro velké

chladicí věţe

s přirozeným tahem,

jejichţ výška je značná

Část 3.5

Všechny mokré

chladicí věţe

Redukování ztráty

unášením

Pouţití eliminátorů unášení

se ztrátou < 0,01 % celkového

recirkulačního proudění

Zachovávat nízký odpor

proudění vzduchu

Část 3.5

a XI.5.1

4.8 Redukování emisí hluku

4.8.1 Všeobecně Hlukové emise mají lokální dopad. Hlukové emise chladicích zařízení jsou částí emisí hluku z daného místa.

Byla identifikována celá řada primárních a sekundárních opatření, která mohou být pouţita pro sníţení emisí

hluku tam, kde to je nutné. Primární opatření mění hladinu akustického výkonu zdroje, zatímco sekundární

opatření redukují vyzařovanou hladinu hluku. Sekundární opatření povedou zejména k tlakové ztrátě, která musí

být kompenzována přívodem další energie, coţ sniţuje celkovou energetickou účinnost chladicí soustavy.

Definitivní volba techniky redukování hluku bude individuální záleţitostí, stejně tak jako z toho vyplývající

přidruţená hladina výkonnosti. Následující opatření a minimální hladiny redukování se povaţují za BAT.

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 136

4.8.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Tabulka 4.9: BAT pro redukování emisí hluku

Chladicí

soustava Kritérium Primární přístup BAT

Přidruţené hladiny

redukování (hluku) Odkazy

Chladicí věţe

s přirozeným

tahem

Redukování hluku

sprchající vody

v místě přívodu

vzduchu

Jsou k dispozici různé techniky ≥ 5 dB(A) Část 3.6

Redukování emise

hluku kolem

spodní části věţe

Např. pouţitím zemní bariéry

nebo stěny tlumící hluk < 10 dB(A) Část 3.6

Chladicí věţe

s umělým tahem

(ventilátorové)

Redukování hluku

ventilátoru

Pouţití ventilátoru s nízkým

hlukem, jehoţ charakteristiky

jsou např.:

– ventilátory s větším

průměrem

– zmenšená obvodová

rychlost (≤ 40 m/s)

< 5 dB(A)

Část 3.6

Část 3.6

Optimalizované

konstrukční

provedení difuzoru

Dostatečná výška nebo

instalování tlumičů hluku Variabilní Část 3.6

Redukování hluku Pouţití opatření pro tlumení

hluku na přívodu a vývodu ≥ 15 dB(A) Část 3.6

4.9 Redukování rizika únikŧ v dŧsledku netěsností

4.9.1 Všeobecný přístup

Pro redukování rizika únikŧ v dŧsledku netěsností musí být věnována pozornost konstrukčnímu

provedení výměníku tepla, nebezpečnosti látek pouţívaných v procesu a uspořádání chlazení. Mohou být

pouţita následující všeobecná opatření k redukování výskytu únikŧ v dŧsledku netěsností:

volba materiálu pro zařízení mokrých chladicích soustav podle jakosti pouţívané vody;

provozování (chladicí) soustavy podle jejího konstrukčního provedení;

pokud je vyţadována úprava chladicí vody, volba správného programu úpravy chladicí vody;

monitorování úniků v důsledku netěsností ve vypouštěné chladicí vodě recirkulačních mokrých chladicích

soustav analýzou odkalované vody.

Kapitola 4

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 137

4.9.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Tabulka 4.10: BAT pro redukování rizika únikŧ v dŧsledku netěsností

Relevantnost 1)

Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny

výměníky tepla

Předcházet vzniku

malých trhlinek ΔT výměníku tepla ≤ 50 °C

Technické řešení pro

vyšší ΔT na základě

„případ-od-případu― Příloha III

Kotlový

výměník tepla

Provoz v rozsahu

mezních hodnot

konstrukce Monitorování činnosti procesu

Příloha III.1

Pevnost konstrukce

trubkovnice Pouţití technologie svařování

Svařování není vţdy

pouţitelné Příloha III.3

Zařízení Redukování koroze Teplota T kovu na straně

chladicí vody < 60 °C

Teplota ovlivňuje

zpomalování koroze Příloha IV.1

Průtočné

chladicí

soustavy

Počet bodů podle

VCI 5 – 8

Přímá soustava P chladicí vody >

P procesu a monitorování

Okamţitá opatření

v případě netěsností Příloha VII

Počet bodů podle

VCI 5 – 8

Přímá soustava P chladicí vody =

P procesu a automatické

analytické monitorování

Okamţitá opatření

v případě netěsností Příloha VII

Počet bodů podle

VCI ≥ 9

Přímá soustava P chladicí vody >

P procesu a automatické

analytické monitorování

Okamţitá opatření

v případě netěsností Příloha VII

Počet bodů podle

VCI ≥ 9

Přímá soustava s výměníkem

tepla z vysoce antikorozívního

materiálu/automatické

analytické monitorování

Automatická opatření

v případě netěsností Příloha VII

Počet bodů podle

VCI ≥ 9

Změna technologie

– nepřímé chlazení

– recirkulační chlazení

– vzduchové chlazení

Příloha VII

Chlazení

nebezpečných

látek

Monitorování chladicí vody

se provádí vţdy

Příloha VII

Pouţití preventivní

údrţby

Kontrola/inspekce pomocí

vířivých proudů

Jsou k dispozici jiné

nedestruktivní techniky

kontroly/inspekce

Recirkulační

chladicí

soustavy

Chlazení

nebezpečných

látek

Trvalé monitorování

odkalované vody

1) Pro kondenzátory není tabulka pouţitelná

Kapitola 4

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 138

4.10 Redukování biologického rizika

4.10.1 Všeobecný přístup Pro redukování biologického rizika způsobeného provozem chladicích soustav je důleţité kontrolovat teplotu,

pravidelně udrţovat soustavu a předcházet vzniku vodního/kotelního kamene a koroze. Veškerá opatření se více

méně nacházejí v rozsahu pracovních postupů dobré údrţby, které by se vztahovaly všeobecně na recirkulační

mokré chladicí soustavy. Kritičtější okamţiky jsou období uvádění do činnosti, kdy provoz (chladicích) soustav

není optimální, a období nečinnosti pro uskutečnění opravy nebo údrţby. V případě nových (chladicích) věţí

musí být úvahy provedeny v etapě konstrukčního řešení a při rozhodování o umístění/lokalizaci s ohledem na

sousedící citlivé objekty, jako jsou nemocnice, školy a ubytovací zařízení pro postarší osoby.

4.10.2 Identifikované redukční techniky v rozsahu přístupu BAT

Tabulka 4.11: BAT pro redukování biologického rŧstu

Chladicí soustava

Kritérium Primární přístup BAT Poznámky Odkazy

Všechny mokré

recirkulační

chladicí soustavy

Redukování

vytváření řas

Redukování světelné energie,

která zasahuje chladicí vodu

Část 3.7.3

Redukování

biologického růstu

Předcházení vzniku oblastí

bez pohybu (mrtvých oblastí)

a aplikování optimalizované

chemické úpravy

Čištění po

propuknutí

(po vypuknutí

biologického růstu

resp. infekce)

Kombinace mechanického

a chemického čištění

Část 3.7.3

Kontrola patogenů

Periodické monitorování

patogenů v chladicích

soustavách

Část 3.7.3

Otevřené mokré

chladicí věţe

Redukování rizika

infekce

Obsluha (operátoři) by měla

(by měli) nosit prostředky pro

ochranu nosu a úst (maska

P3), kdyţ vstupují dovnitř

prostoru chladicí věţe

Pokud je v činnosti

rozstřikovací resp.

sprchovací zařízení,

nebo při vysokotlakém

čištění

Část 3.7.3

Kapitola 5

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 139

5 ZÁVĚRY A DOPORUČENÍ

5.1 Časové rozvrţení práce

Práce na tomto referenčním dokumentu BAT byly zahájeny v červnu 1997, kdy se ve dnech 19.-20. června 1997

uskutečnilo zahajovací zasedání, na kterém byl specifikován předmět činností a klíčové environmentální

problematiky. Předmět činností původně zahrnoval také podtlakové soustavy, ale v důsledku jejich charakteristik

velmi úzce se vztahujících k procesu, ve kterém jsou pouţívány, byly povaţovány za příliš sloţité, aby byly

zahrnuty všeobecným způsobem a byly ponechány mimo tuto práci.

Byly sestaveny dva návrhy a předloţeny technické pracovní skupině (TWG = „Technical Working Group“) za

účelem konzultace. První návrh byl vydán v červnu 1999 a druhý návrh v březnu 2000. V obou konzultačních

obdobích byly předloţeny připomínky a nové informace.

Konečné zasedání TWG se uskutečnilo ve dnech 29.-31. května 2000 a bylo dosaţeno vysoké úrovně souhlasu

(konsensu) pokud se jedná o obsah a také závěry BAT. Byla konstatována všeobecná podpora závěrům BAT ve

věci horizontálního charakteru záleţitosti průmyslových chladicích soustav. Odkazy na lokální aspekty a jejich

důsledky pro závěry BAT byly solidně prodiskutovány. Optimalizace kondicionování resp. úpravy chladicí vody

jakoţto hlavní aspekt provozování chladicích soustav byla také intenzivně prodiskutována. Připomínky a nové

informace předloţené v průběhu a po zasedání byly začleněny do konečné zprávy.

V hlavní části tohoto dokumentu je vysvětlen všeobecný přístup k rozhodnutí BAT vztahující se na průmyslové

chladicí soustavy. Hlavní závěry ohledně přístupu BAT jsou uvedeny v Kapitole 4. Všeobecné pojetí BAT je

ilustrováno v mnoha přílohách na praktických příkladech.

5.2 Zdroje informací

Jako zdroj informací k sestavení návrhu tohoto dokumentu byl pouţit velký počet dokumentů, zpráv a informací

od obsluh/operátorů chladicích soustav a od úřadů a institucí, stejně tak jako od dodavatelů zařízení a chemikálií

(pouţívaných pro úpravu) chladicí vody.

Z těchto dokumentů mohou být povaţovány za všeobecné základní kameny tm001 (NL), tm056 a tm132 (Power

Industry = energetický průmysl) a tm139 (dodavatelé zařízení). Jiné předloţené informace byly více zaměřeny

na konkrétní problematiky ţivotního prostředí, kde byl do značné míry kladen důraz na kondicionování/úpravu

chladicí vody.

Dále byly získávány informace v průběhu návštěv míst (instalace chladicích zařízení) a na základě osobních

komunikací o volbě technologie a o zkušenostech s aplikováním redukčních technik.

5.3 Doporučení pro další práci

Chlazení je podstatný prvek v mnoha průmyslových procesech. Posuzování nejlepších dostupných technik pro

chladicí soustavy odhalilo, ţe interní management tepla, volba a provoz chladicí soustavy a z toho vyplývající

emise do ţivotního prostředí se sebou přímo souvisí. Nicméně proces BREF nebyl schopen identifikovat

příklady, které poskytují kvantifikovanou ilustraci tohoto principu a budoucí BREF by mohl mít uţitek z dalšího

zkoumání.

V rozsahu technické pracovní skupiny (TWG) jednoznačně existuje souhlas, ţe BAT pro chladicí soustavy je

přístup, v jehoţ rozsahu můţe být identifikováno mnoţství specifických technik. Je to komplexní problematika,

která zahrnuje termodynamické principy a vzájemné působení s charakteristikami procesu. Je zřejmé, ţe BAT

pro chladicí soustavy představuje rovnováhu poţadavků průmyslového procesu, který má být ochlazován,

konstrukčního provedení a provozování chladicí soustavy a nákladů. Za tímto účelem je vyvinut přístup BAT

Kapitola 5

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 140

s důrazem na prevenci prostřednictvím technologických změn a zdokonalujících se provozních postupů. Tento

přístup respektuje rozdíl mezi novou chladicí soustavou a existující chladicí soustavou, ale v tomto dokumentu je

zdůrazněno, ţe redukční opatření v jiţ existujících chladicích soustavách mají tentýţ cíl (jako redukční opatření,

specifikovaná pro nová chladicí zařízení). Jinými slovy vyjádřeno platí tentýţ přístup, ale je jasné, ţe volitelné

moţnosti pro redukování jsou v existujících chladicích soustavách omezeny.

Proces výměny informací umoţnil identifikovat mnoţství technik, které mohou být povaţovány za přístup BAT

na všeobecné úrovni, jak je uvedeno v Kapitole 4.

Nicméně bylo obtíţné stanovit techniky, které spadají pod primární přístup BAT pro chladicí soustavy. Zdá se,

ţe existuje neochota identifikovat specifické redukční techniky v rámci horizontální problematiky, kde

všeobecné aplikování nemusí být tak samozřejmé.

Pokud se jedná o změnu technologie s přidruţeným redukováním resp. přidruţeným sníţením emisí, nebyly

učiněny dostupnými ţádné podrobné informace o praktických příkladech k ilustrování potenciálu pro zlepšení,

přičemţ se uznává, ţe identické změny provedené v podobných chladicích uspořádáních by stále ještě mohly mít

rozdílné hladiny přidruţeného redukování emisí. Porovnání výkonnosti (chladicích) soustav by vyţadovalo mít

porovnatelné jednotky a navrhuje se, aby údaje o výkonnosti byly vyjadřovány ve vztahu k jednotce ztrátového

resp. rozptýleného tepla (MWth). V tomto dokumentu lze nalézt příklady pro případy, kde to bylo realizovatelné.

Pokud se jedná o environmentální záleţitosti přidruţené k provozování průmyslových chladicích soustav, které

jsou v rozsahu tohoto dokumentu, důraz je kladen převáţně na redukování emisí do vodního prostředí. Bylo

uvedeno několik údajů, které jsou povaţovány za reprezentativní a doporučuje se (sestavit) seznam, aby bylo

moţné poskytnout lepší představu, která by mohla poslouţit jako „výšková značka― („benchmark“) pro

výsledky (budoucích) technik pro redukování (emisí).

Technická pracovní skupina (TWG) povaţuje volbu přídavných látek chladicí vody za důleţitou cestu

k redukování potenciálně škodlivých emisí do vodního prostředí. K volbě na lokální úrovni je nutný všeobecný

postup posouzení, do kterého jsou zahrnuty lokální charakteristiky. V tomto dokumentu BREF jsou uvedena dvě

pojetí (resp. představy) jako pomůcky pro lokální posouzení přídavných látek chladicí vody. TWG povaţuje obě

dvě představy za cenné nástroje, ale pojetí s vyuţitím „výškové značky― („benchmark“) (příloha VIII.1) je stále

ještě teoretický model a bude vyţadovat další zkoumání.

Emise z mokrých chladicích věţí do vzduchu mohou obsahovat chemické látky nebo bakterie, ale společný

názor v technické pracovní skupině (TWG) byl takový, ţe je k dispozici jenom velmi málo údajů. Pro

identifikaci jejich důleţitosti by bylo potřebné provést přesné měření za účelem kvantifikace emisí, daných

spolehlivých reţimů kondicionování (resp. úpravy) (chladicí) vody a účinnosti eliminátorů unášení. Bude

potřebné uskutečnit další zkoumání dostupných údajů.

V některých členských státech je v současné době věnováno mnoho pozornosti vývinu bakterie Legionella

v mokrých chladicích věţích jako důsledek několika nedávných vypuknutí choroby/nemoci legionářů. Proto

relativně rozsáhlá část (tohoto dokumentu) věnuje pozornost tomuto aspektu. Na základě předloţených informací

je jasné, ţe je potřebné uskutečnit další práci za účelem ustanovení reprezentativních hladin koncentrace bakterie

Legionella a zdokonalit úpravy pro čištění (chladicích) soustav po propuknutích (této nemoci), stejně tak jako

pro kaţdodenní údrţbu.

Nebyla stanovena maximální hladina přijatelnosti jednotek vytvářejících kolonii (CFU) v chladicích soustavách

s přidruţeným nízkým rizikem. V současné době není jasné, zda taková hladina můţe být identifikována a další

práce v budoucnosti můţe zaznamenat postup v této oblasti.

Značný počet jednotlivých technik byl identifikován a posouzen jako přístup BAT, nicméně některé jsou stále

ještě v etapě vývoje a mohou být povaţovány za nově vzniklé. Jejich aplikování a environmentální souvislosti

ještě budou muset být posouzeny. Příkladem těchto technik je nádrţ/rybník pro chlazení chladicí vody

rozstřikováním a akumulace chladu a tepla.

Doporučuje se, aby tento dokument byl za účelem posouzení výše uvedených témat za tři roky revidován.

Odkazy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 141

ODKAZY NA LITERATURU

[Připomínka-1, ..]

Informace předloţené jako připomínka k prvnímu návrhu dokumentu BREF členy TWG (technické pracovní

skupiny) (Členské státy nebo instituce).

[Correia, 1995]

Correia F.N. a jiní, Dostupnost vody, pouţití a instituce v Evropě, Souhrnná zpráva a vertikální záleţitosti,

Congres Center Instituto Superior Técnico (Lissabon (P), 1995).

[Hadderigh, 1978]

Hadderigh, R.H., 1978. Úmrtnost mladých ryb v soustavě chladicí vody v elektrárně Bergum.

Verh. Internat. Verein. Limnol., svazek 20, strany 1827-1832.

[Hadderingh, 1983]

Hadderingh, R.H. a jiní, 1983. Naráţení ryb v elektrárnách umístěných podél řek Rýn a Meuse

v Nizozemsku. Hydrobiologický Bulletin 17 (2), strany 129-141.

[KEMA, 1972]

KEMA, 1972. Vliv šířky ok otočných sít na průchod a přeţití mladých ryb strţených chladicí vodou

u Flevo-elektrárny. KEMA-memorandum VII 78-87, MO-biol.

[KEMA, 1982]

KEMA, 1982. Problémy ryb u vstupu do elektrárny; shrnutí přednášky na 22. shromáţdění Kruhu chemiků

elektráren. KEMA-memorandum 82-12 MO-biol.

[KEMA, 1992]

KEMA, 1992. Odběr vzorků strţených ryb u jednotky 13. elektrárny v Geldrech, v březnu, červenci

a listopadu 1990 a 1991. Zpráva KEMA 71176-MOB 92-3652.

[Carter a Reader, v tisku]

Carter, K.L. a J.P. Reader, (v tisku), Modely unášení a strhávání ryb 0+ v elektrárně na řece

Trent, Anglie.

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Bloemkolk, J.W. Vypouštění průmyslové chladicí vody. Chladicí soustavy a emise.

Ministerstvo dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální ředitelství managementu

vody, RIZA. Číslo zprávy: 95.050 (Lelystad (NL), 1995, Anglický překlad 1997).

ISBN 9036945445.

[tm003, Van der Schaaf, 1995]

Schaaf R.J van der., Závěrečná zpráva o alternativním průmyslu chladicích soustav. Závěrečná zpráva od Fluor

Daniel na objednávku Ministerstva dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální ředitelství

managementu vody, RIZA (Lelystad (NL), 1995).

[tm004, Baltus a Berbee, 1996]

Baltus C.A.M., Berbee R.P.M., Pouţívání biocidů v recirkulačních chladicích soustavách. Ministerstvo dopravy,

veřejných prací a managementu vody, Generální ředitelství managementu vody, RIZA. Číslo zprávy: 95.036

(Lelystad (NL), 1996). ISBN 903694550X.

[tm005, Van Donk a Jenner, 1996]

Donk M van., Jenner H.A., Optimalizace omezování bioznečištění v průmyslových soustavách chladicí vody s

ohledem na ţivotní prostředí. Edit. KEMA, na objednávku RIZA (Arnhem (NL), 1996).

Odkazy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 142

[tm010, Betz, 1991]

Příručka Betz pro kondicionování průmyslové vody, 9. vydání, Trevose, U.S.A (1991).

[tm012, UBA, 1982]

Spolkový úřad ţivotního prostředí, Komise pro odpadní teplo (edit.). Odpadní teplo – sniţování, vyuţití, Zpráva

82-3, Berlín (D) 1982.

[tm014, KEMI, 1991]

Kemikalieinspektionen 6/91 (Solna, (S), 1991). Miljöfarligheten hos mikrobiocider I kylvatten.

(ISSN: 0284-1185).

[tm032, Zimmerman a Hamers, 1996]

Zimmerman, P., J.P. Hamers, Plánování a výstavba nehlučné hybridní chladicí věţe bez výparů

s environmentálně /ekologicky/ šetrnou úpravou vody pomocí ozonu pro GuD – elektrárnu

v Nizozemsku, VGB Kraftswerkstechnik 76, 1996, sešit 6 (strany 502-505).

[tm034, Hobson a jiní, 1995]

Hobson, E., P. Lindahl, T. Massey, Zvyšování výkonu pomocí konstrukcí chladicích věţí z NPF (národní

energetická výplň? „National Power Fill―), VGB Kraftswerkstechnik 75, sešit 9

(strany číslo 829 aţ 833).

[tm036, Wilsey, 1997]

Wilsey, C.A., Alternativní úprava vody pro chladicí věţe. ASHRAE Journal April, 1997

(strany 43-46).

[038, Millar a jiní, 1997]

Millar, J.D., G.K. Morris and B.G. Shelton, Choroba legionářů: Hledání účinné prevence,

ASHRAE Journal, 1997 (strany 22-29).

[tm039, Strittmatter a jiní, 1996]

Strittmatter, R.J., Yang B., Johnson D.A., Aplikování ozonu pro vodu chladicích věţí. ASHRAE

Journal, 1996.

[tm040, Schulze-Robbecke a Richter, 1994]

Schulze-Röbbecke, R.,Richter, M., Vznik legionellových infekcí a jejich zabránění pomocí chladicích věţí a

recirkulačních/zpětných chladicích soustav/zařízení, GI Zdravotnický inţenýr – Domácí

technika – Stavební fyzika – Environmentální technika 115, 1994 (strany 71-77).

[tm041, Burger, 1994]

Burger, R., Volba správné výplně chladicí věţe, Zpracování uhlovodíku, Srpen 1994 (strany 141 aţ

143).

[tm042, Veil and Moses, 1995]

Veil, J.A., Moses, D.O., Následky navrhovaných změn procesu čištění vody tepelnými poţadavky

na vypouštění. Pojednání uveřejněné EPRI, Mezinárodní konference pro čistou vodu,

(Jolla, CA (USA), 1995).

[tm044, Carhart and Policastro, 1991]

Carhart, R.A. a Policastro, A.J., Model druhé generace pro vnik a rozptylování parní vlečky chladicí věţe — I.

Jednotlivé zdroje. Atmosférické prostředí. Svazek 25A, číslo 8, 1991 (strany 1559-1576).

[tm046, Vanderheyden and Schuyler, 1994]

Vanderheyden, M.D., Schuyler, G.D., Hodnocení a kvantifikace dopadu emisí chladicí věţe na jakost

venkovního vzduchu, Záznamy z výročního zasedání ASHRAE, Svazek 100, část 2 (strany 612-620).

Odkazy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 143

[tm056, Caudron, 1991]

Caudron, L., Vzduchové průmyslové chlazení, vydání Eyrolles, Paříţ (1991).

[tm059, Mortier, 1995]

Mortier, R., Předběţná úprava a odsolování kontaminované a brakické povrchové vody reverzní

osmózou, Jednání na sympóziu o vodě 1995 (strany 144 aţ 158), Breda (NL).

[tm059, Paping, 1995]

Paping, L.L.M.J., Úspory energie čistýni chladiči, Jednání na sympóziu o vodě 1995 (strany 23 aţ 47), Breda

(NL).

[tm061, Eurovent/Cecomaf, 1997]

Eurovent/ (WG 9, Chladicí věţe), Akustika chladicí věţe s umělým tahem, praktický

návod, Paříţ, Návrh z prosince 1997.

[tm062, Dallmier, 1997]

Dallier, A.W., J.D. Martens and W.F. McCoy, výkonnost stabilizovaných halogenovaných biocidů

v chladicí vodě, zpráva 398, naperville, Illinois (USA, 1997).

[tm064, Meier, 1990]

Meier, D.A., Nulové odkalování – Řešení pro uchování vody, Mezinárodní konference o vodě,

říjen 1990, Dotisk číslo 529.

[tm065, Meier and Fulks, 1990]

Meier, D.A., a K.E. Fulks, Volitelné moţnosti úpravy vody a úvahy vztahující se na opětovné pouţití vody,

Národní sdruţení techniků zabývajících se korozí, zasedání ‘90 v Las Vegas (USA) zaměřené na korozi, Dotisk

číslo 520.

[tm066, Phillips a Strittmatter, 1994]

Phillips, E.C., and R.J. Strittmatter, Opětovné pouţití odpadního proudu chladicí vody jako přídavné vody pro

chladicí věţ, Výroční zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1994, Houston Texas

(USA, 1994).

[tm067, Hoots a jiní, 1993]

Hoots, J.E., B.V. Jenkins and E.C. Ray, Volba řízeného chemického dávkování pro inhibitory

a dispergující látky chladicí vody. Pojednání, které bylo uveřejněno na zasedání mezinárodní

Asociace dálkového vytápění a chlazení, říjen 27 aţ 29, 1993, Tulsa (USA), Dotisk 622, Nalco.

[tm068, Ambrogi, 1997]

Ambrogi, R., Environmentální dopad alternativních biocidních úprav mořské vody proti znečištění průtočných

chladicích soustav (1997). Jednání na sympóziu, které bylo zaměřeno na oxid chloričitý

a dezinfekci, Řím (I), 1996.

[tm070, Benschop, 1997]

Benschop, P., Hodnocení látek a přípravků v kontextu zákona vztahujícího se na znečištění povrchových vod.

Ministerstvo dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální

ředitelství managementu vody, RIZA. Číslo zprávy: 98.005 (Lelystad (NL), 1997).

ISBN 9036951569.

[tm071, Niebeek, 1997]

Niebeek, G. Postup hodnocení látek a přípravků v kontextu zákona vztahujícího se na znečištění povrchových

vod. Ministerstvo dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální

ředitelství managementu vody, RIZA. Číslo zprávy: 98.006 (Lelystad (NL), 1997).

ISBN 9036951577.

Odkazy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 144

[tm072, Berbee, 1997]

Berbee R.P.M., Hoe omgaan met actief chloor in koelwater? (Jak pouţívat aktivní chlor v chladicí vodě?),

Ministerstvo dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální ředitelství managementu vody, RIZA.

Číslo zprávy: 97.077 (Lelystad (NL), 1997). ISBN 9036951240.

[tm079, CES, 1994]

Odborní poradci ve firmě “Environmentální vědy Ltd.”. Biocidy ve vodních chladicích soustavách

(Beckenham (UK), 1994) na objednávku Ministerstva ţivotního prostředí U.K.

[tm082, Mittendorf, 1990]

Mittendorf, E.D., Odstranění azbestové papírové výplně z velkých průmyslových chladicích věţí. Pojednání,

které bylo uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1990,

(Houston Texas (USA), 1990).

[tm083, Adams a Stevens]

Adams, S. and Stevens, J., Strategie pro zlepšení ekonomie chladicí věţe. Pojednání uveřejněné na

výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1991, (New Orleans, Louisiana (USA), 1991).

[tm084, Rice a Wilkes, 1992]

Rice R.G. and Wilkes J.F. Biocidní aspekty ozonu pro úpravu chladicí vody – pravděpodobné dopady

iontů bromidu. Pojednání uveřejněné na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1992, (Houston

Texas (USA), 1992).

[tm086, Van der Spek, 1993]

Spek, H. van der, Redukování hluku vytvářeného chladicími ventilátory. Pojednání uveřejněné na

výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1993, (New Orleans, Louisiana (USA), 1993).

[tm087, Engstrom a Tully, 1994]

Engstrom, G.G. and J.C. Tully, Monitorování biologické kontroly v chladicích soustavách Pojednání, které bylo

uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1994, (Houston Texas (USA), 1994).

[tm090, Grab a jiní, 1994]

Grab, L.A., J.A. Diemer, M.G. Freid, Účinek kontaminujících látek unikajících z procesu v důsledku netěsností

na biocidní účinnost. Pojednání, které bylo uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce

1994, (Houston Texas (USA), 1994).

[tm091, Little a jiní, 1994]

Little D. A., Mitchell WA., E.S. Lawson, Kontrola koroze ţelezných kovů v chladicí vodě

novými fosfonátovými inhibitory koroze. Pojednání, které bylo uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro

chladicí věţe v roce 1994, (Houston Texas (USA), 1994).

[tm092, Becker a Burdick, 1994]

Becker, B.R. and L.F. Burdick, Eliminátory unášení a výkonnost soustavy ventilátorů. Pojednání,

které bylo uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1994,

(Houston Texas (USA), 1994).

[tm093, Mirsky, 1995]

Mirsky, G.R., Hluk chladicí věţe. Pojednání, které bylo uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro chladicí

věţe v roce 1995, Fort Worth (Texas (USA), 1995).

[tm094, Alfano a Sherren, 1995]

Alfano, N.J. and D.J. Sherren, Uchování vody novou technologií chladicí vody, Pojednání uveřejněné na

výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1995, Fort Worth (Texas (USA), 1995).

Odkazy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 145

[tm095, Cunningham, 1995]

Cunningham, R.J., Maximalizace cyklů koncentrace chladicí věţe. Pojednání, které bylo uveřejněno

na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1995, Fort Worth (Texas (USA), 1995).

[tm096, McCoy a jiní, 1995]

McCoy, W.F., S.A. Borchardt, and M.R. Hermiller. Stopové biocidy: Nová technologie pro úpravu průmyslové

vody. Pojednání, které bylo uveřejněno na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe

v roce 1995, Fort Worth (Texas (USA), 1995).

[tm97, Immell, 1996]

Immell, W.F., Pohony ventilátorů s měnitelnými otáčkami pro chladicí věţe. Pojednání uveřejněné

na výročním zasedání Institutu pro chladicí věţe v roce 1996, (Houston Texas (USA), 1996).

[tm101, BDAG, 1996]

Balcke Dürr AG, Hybridní chladicí věţe, Ratingen (D), 1996.

[tm102, BDAG, 1996]

Balcke Dürr AG, Chladicí věţe s přirozeným tahem – přirozené dobré řešení, Ratingen (D), 1996.

[tm103, BDAG, 1996]

Balcke Dürr AG, Mokré chladicí věţe s umělým tahem – chladicí vzduch je dodáván výkonem ventilátoru,

Ratingen (D), 1996.

[tm104, Tesche, 1997]

Tesche, W., Volba kritérií pro různé typy chladicích věţí, Balcke-Dürr Ratingen (D), 1997.

[tm109, BDAG, 1996]

Balcke Dürr AG, Vzduchem chlazené výměníky tepla pro průmysl uhlovodíkových procesů,

Ratingen (D), 1996.

[tm110, BDAG, 1995]

Balcke Dürr AG, Technické informace o chladicích věţích pro pouţití se slanou vodou

(osobní poznámky)

[tm111, BDAG, 1996]

Balcke Dürr AG, Vzduchem chlazené výměníky tepla, Ratingen (D), 1996.

[tm113, Streng, 1996]

Streng, A., Kombinované suché/mokré chladicí věţe s konstrukcí článkového typu, Americká konference o

energetice, 58. výroční zasedání, (Chicago (USA), 1996).

[tm117, Remberg a Fehndrich, 1993]

Remberg, H.-W. and B. Fehndrich, Zvýšení stupně účinnosti mokrých chladicích věţí s přirozeným tahem

nahrazením chladicích konstrukcí z azbestocementu konstrukcemi z umělých hmot, elektrárna

a ţivotní prostředí, 1993 (strany 112 aţ 117).

[tm123, Alt a Mäule, 1987]

Alt, W. and R. Mäule, Hybridní chladicí věţe v ekonomickém porovnání s mokrými a suchými chladicími

věţemi, VGB Kraftwerkstechnik 8, (strany 763 aţ 768), 1987.

[tm131, Dziobek, 1998]

Dziobek, Th., Ozon ucpává díru v pokladně (“Ozone fills financial gap in the pocket”),

Environmentální technika (zvláštní díl Voda), duben 1998.

Odkazy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 146

[tm132, Eurelectric, 1998]

BAT pro chladicí soustavy. Eurelectric, Evropská skupina/koncern průmyslu dodávání energie, (Brussels (B),

1997, aktualizováno 1998).

[tm135, Nalco, 1988]

Nalco příručka pro vodu, 2. vydání, USA (1988).

[tm136, Jäggi/Günthner, 1997]

Jäggi/Günthner, Průmyslová chladicí zařízení pro opětné chlazení (dochlazování), Technické informace, vydání

9.97, Bern (1997).

[tm139, Eurovent, 1998]

Návrh dokumentu BREF pro chladicí soustavy. Návrh sestaven Coopers & Lybrand Umwelt (“Umwelt” =

životní prostředí) (1998) na objednávku Eurovent, Evropské komise výrobců vzduchotechniky (“air handling”)

a chladicích zařízení. Číslo zprávy: 61350027.

[tm144, Cabanes a jiní, 1997]

Cabanes, P.A., E. Pringuez, F. Siclet, M. Khalanski, and P. Pernin, Nepřetrţité chlorování za účelem

omezování/kontroly patogenicky volně ţijících améb/měnivek v uzavřených okruzích elektrárny,

The Environmental Professional (asi název periodika, pozn.), svazek 19, 1997 (strany 192 aţ 200).

[tm145, Werner a Pietsch, 1991]

Werner, H.-P. von, M. Pietsch, Hodnocení rizika infekce vyplývajícího z výskytu bakterií Legionella

v chladicích okruzích elektráren, VGB Kraftwerkstechnik 71, sešit 8, strany 785 aţ 787 (1991).

[tm146, Daamen a Savelkoul, 1999]

Daamen E.J., a J.T.G. Savelkoul, Biofiltrace bočního proudu v otevřených recirkulačních chladicích soustavách.

In: proceedings Watersymposium ‘99, Breda, NL (1999).

[tm147, Bloemkolk a Van der Schaaf, 1996]

Bloemkolk J.W., R.J. van der Schaaf, Alternativy konstrukčního provedení pro pouţití chladicí vody

v průmyslových procesech: Minimalizace environmentálního dopadu způsobeného chladicími soustavami, J.

Cleaner Production (asi název periodika, pozn.) svazek 4, číslo 1, strany 21 aţ 27, 1996.

[tm148, RIZA, 1996]

RIZA, Strhávání ryb velkorozměrným nabíráním chladicí vody. Problematika a doporučení. Zápis FWVO 96.01

(January, 1996).

[tm149, Baltus a jiní, 1999]

Baltus, C.A.M., L.C.M., Kerkum and P.G.M. Kienhuis, Akutní toxicita odkalu chladicí vody

z recirkulačních chladicích soustav, Ministerstvo dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální

ředitelství managementu vody, RIZA. Číslo zprávy: 99.025 (Lelystad (NL), 1997). ISBN 9036952492.

[tm150, Paping, 1999]

Paping, L.L., Studie realizovatelnosti pouţití nádrţí/rybníků pro chlazení chladicí vody rozstřikováním, Osobní

poznámky ke studii, Dow Europe (Terneuzen (NL), 1999).

[tm151, BAC, 1999]

Baltimore Aircoil (pravděpodobně název periodika, pozn.), uchovávání H2O pouţitím hybridního tekutinového

chladiče HXI, Informační broţura/příručka, Heist-op-den-Berg (B), 1999.

[tm152, Taft, 1999]

Taft, E.P., Technologie ochrany ryb: Zpráva o stavu této záleţitosti. Výzkumná laboratoř Alden Inc., Holden

(USA), 1999.

Odkazy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 147

[tm153, Paping a jiní, 1999]

Paping, L.L.M.J., H.A. Jenner, H.J.G. Polman, B.H. te Winkel and M.R. de Potter, Ekologické podmínky a

optimalizace průtočné vodní chladicí soustavy, Jednání na sympóziu o vodě 1999,

strany 327 aţ 355 (Breda (NL), 1999).

[tm154, Besselink a jiní, 1999]

Besselink, V.V., M.A.M. Beerlage, W. de Jongh and G. Koopmans, Studie rentability alternativního chlazení

pouţitím rozstřikovacích nádrţí/rybníků, zpráva KEMA číslo 99532763.EP.163 99P01,

Arnhem (NL) 1999.

[tm155, Berbee, 1999]

Berbee, R.P.M., Legionella v povrchové chladicí vodě, v RWZI, kde vlastně ne? Ministerstvo dopravy,

veřejných prací a managementu vody, Generální ředitelství managementu vody, RIZA. Číslo zprávy: 99.057

(Lelystad (NL), 1999). ISBN 9036952867.

[tm156, Schmittecker a jiní, 1999]

Schmittecker, B.M., K.-P. Henke, and W. Bergmann, Úprava chladicí vody pouţitím ozonu (“Cooling water

treatment with ozone”), VGB KraftwerksTechnik 4/99.

[tm157, Jenner a jiní, 1998]

Jenner, H.A., J.W. Whitehouse, C.J.L. Taylor and M. Khalansky, Management chladicí vody při chlazení

elektráren – Biologie a omezování znečištění, Hydroecologie Appliquee (pravděpodobně název publikace, pozn.

překl.), kniha 10, svazek 1 aţ 2, 1998, ISSN: 1147-9213.

[tm158, VGB, 1998]

VGB, Směrnice VGB, Sniţování hlučnosti v tepelných elektrárnách, VGB-R 304, duben 1998.

[tm159, KEMA/EPON, 1993]

KEMA na objednávku N.V. EPON, Zpráva o účinku na ţivotní prostředí od WKC-Nijmegen.

(Zpráva o environmentálním účinku teplárenské a elektrárenské jednotky Nijmegen), Arnhem (NL), 1993,

Referenční číslo KEMA 21446-KEC 92-363.

[tm160, Bijstra, 1999]

Bijstra, D., Zodpovědné zacházení s biocidy v chladicí vodě. Zpráva FWVO 99.02. (NL, 1999).

[tm161, Borgerding, 1998]

Borgerding, P.H., Koelsystemen. Chladicí soustavy. ―Chlazení je víc neţ teplo‖. (Chladicí soustavy. ―Chlazení

je víc neţ jen záleţitost tepla‖). Ministerstvo dopravy, veřejných prací a managementu vody, Generální

ředitelství managementu vody, RIZA. Číslo zprávy: 98.056 (Lelystad (NL), 1998). ISBN 9036952107.

[tm164, Travade, 1987]

Travade F., Nasávání organismů při přívodu vody do elektráren (RGN, 1, strany 59 aţ 62, 1987).

[tm165, Turnpenny a jiní, 1985]

Turnpenny, A.H.W., T.E. Langford and R.J.Aston, Elektrárny a ryby.

(Výzkum ECB, strany 27 aţ 39, 1985).

[tm166, Morton a jiní, 1986]

Morton, S.J., C.L.R. Bartlett, L.F. Bibby, D.N. Hutchinson, J.V. Dyer, P.J. Dennis, Propuknutí choroby

legionářů pocházející od vodních chladicích soustav v elektrárnách. Britský časopis průmyslového lékařství

(British Journal of Industrial Medicine) 1986; 43: 630-635.

[tm167, Fliermans, 1996]

Fliermans, C.B., Ekologie bakterií Legionella: Od údajů k poznatkům s nízkou úrovní rozumového přístupu

(From data to knowledge with a little wisdom). Microbial Ecology 1996, 32: 203 aţ 228.

Odkazy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 148

[tm168, De Potter a jiní, 1996]

De Potter, M.R., H.J.G. Polman a B.H. te Winkel, Účinnost a environmentální dopad zvýšeného dávkování

chlornanu v Dow Benelux 1995, zpráva KEMA 64683-KES/WBR 96-3114.

[tm169, De Potter a jiní, 1997]

De Potter, M.R., H.J.G. Polman a B.H. te Winkel, Účinnost a environmentální dopad zvýšeného dávkování

chlornanu v Dow Benelux 1996, zpráva KEMA 64683-KES/WBR 97-3128.

[tm170, De Potter a Polman, 1999]

De Potter, M.R. a H.J.G. Polman, Účinnost a environmentální dopad zvýšeného dávkování chlornanu

v Dow Benelux 1997, zpráva KEMA 9756058-KPG/CET 99-4403.

[tm171, Polman, 2000]

Polman H.J.G., Optimalizace opatření proti znečišťování pulsním – střídavým chlorováním

v Dow Benelux 1999, zpráva KEMA 99550566-KPS/MEC.

Přílohy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 149

PŘÍLOHY

Přílohy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 150

Obsah PŘÍLOHA I TERMODYNAMICKÉ PRINCIPY …………….…………………………..…. 155

I.1 Předávání tepla v kotlovém výměníku tepla ……………………………………………………….. 155

I.2 Přiblíţení ………………………………………………………………………………………....…. 156

I.3 Kapacita/výkonnost výměníku tepla ……………………………………………………………….. 157

I.4 Teplota vlhkého a suchého teploměru …………………………………………………………….... 158

I.5 Vztah mezi předáváním tepla a teplosměnnou plochou ……………………………………………. 158

PŘÍLOHA II PRINCIP ÚSPORY ENERGIE OPTIMALIZOVANÝM CHLAZENÍM ……. …… 161

II.1 Předmět přílohy …………………………………………………………………………………….. 161

II.2 Souhrn závěrů …………………………………………………………………………………….… 161

II.3 Úvod ………………………………………………………………………………………………... 162

II.4 Výpočty …………………………………………………………………………………………..… 164

II.4.1 Principy ………………………………………………………………………………….... 164

II.4.2 Mnoţství chladicí vody ↑ …………….………………………………………………….... 166

II.4.3 Mnoţství chladicího vzduchu ↑ …………….……………………………………..……… 167

II.4.4 Teplota produktu ↑; objem plynu ↑ …………………………………………………….…. 168

II.4.5 Tlak produktu ↑; chladicí kompresor ↑ …………………………………………………… 169

II.5 Celkový potenciál uchování energie na ºC chladnější mezní vrstvy chladicí vody ……..……….… 170

II.5.1 Účinnost výroby energie ↑ ………………………………………………………………... 170

II.5.2 Celková spotřeba vody pro chlazení v Nizozemském průmyslu (kromě elektráren) …….. 171

II.5.3 Celkový potenciál uchování energie na ºC chladnější mezní vrstvy chladicí vody ……..... 172

II.6 Příklady výpočtů pro relativní uchování energie a redukování

environmentálního dopadu dosaţeného pouţitím inhibitorů …………………………………….… 173

II.6.1 Příspěvek způsobený oxidací ……………………………………………………………... 173

II.6.1.1 Průtočná chladicí soustava …………………………………………………….. 173

II.6.1.2 Otevřená recirkulační (chladicí) soustava ……………………………………... 174

II.7 Příklady výpočtů relativních úspor energie pouţitím chladnější chladicí vody ……………………. 176

II.7.1 Pobřeţní voda versus chladicí věţe …………………...………………………………….. 176

II.7.2 Říční voda versus chladicí věţe …………………………………………………………... 176

II.7.3 Podzemní voda versus chladicí věţ ….…………………………………………………… 177

II.8 Dodatek k environmentálním dopadům ……………..…………………………………………...… 177

PŘÍLOHA III KOTLOVÉ VÝMĚNÍKY TEPLA PRO PRŦMYSLOVÉ PRŦTOČNÉ CHLADICÍ

SOUSTAVY A VÝSKYT ÚNIKŦ NETĚSNOSTMI ……………………………………………….…...…. 179

III.1 Konstrukční provedení kotlového výměníku tepla pro průtočné (chladicí) soustavy .…………….. 180

III.2 Únik v důsledku netěsností v kotlových výměnících tepla ………………………………………… 182

III.3 Alternativy ………………………………………………………………………………………..… 183

PŘÍLOHA IV PŘÍKLADY VOLBY MATERIÁLU PRO VODNÍ CHLADICÍ SOUSTAVY

V PRŦMYSLOVÝCH (NE-ELEKTRÁRENSKÝCH) POUŢITÍCH ……………………………….....…. 185 IV.1 Úvod ………………………………………………………………………………………………... 185

IV.2 Přímé průtočné soustavy (s brakickou vodou) …...………………………………………………… 186

IV.3 Nepřímé průtočné soustavy (brakická voda/demin-voda) ……..………………………………...… 188

IV.4 Otevřené recirkulační chladicí soustavy …………………………………………………………… 189

IV.4.1 Pouţití sladké vody v otevřené mokré chladicí věţi ……………………………………… 189

IV.4.2 Pouţití slané vody v otevřených mokrých chladicích věţích …………………………..… 189

PŘÍLOHA V PŘEHLED CHEMIKÁLIÍ PRO KONDICIONOVÁNÍ VODNÍCH CHLADICÍCH

SOUSTAV ………………………………………………………………………………………………..…… 191

V.1 Inhibitory koroze …………………………………………………………………………………… 191

V.1.1 Koroze …………………………………………………………………………………..… 191

V.1.2 Pouţívané inhibitory koroze ………...………………………………………………….… 191

V.2 Inhibitory kotelního kamene ……………………………………………………………………..… 192

V.2.1 Tvorba kotelního kamene ……………………………………………………………….… 192

V.2.2 Pouţívaná inhibice kotelního kamene …………………………………………………..… 192

Přílohy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 151

V.3 Inhibitory znečištění (dispergovadla) …………………………………………………..…………... 193

V.3.1 Znečištění …………………………………………………………………………………. 193

V.3.2 Pouţívané inhibitory znečištění ……...…………………………………………………… 194

V.4 Biocidy …………………………………………………………………………………………...… 194

V.4.1 Bioznečištění ……………………………………………………………………………… 194

V.4.2 Pouţívaná biocidní úprava ……...………………………………………………………… 197

V.4.3 Oxidační biocidy ………………………………………………………………………..… 197

V.4.4 Neoxidační biocidy ……………………………………………………………………..… 199

V.4.5 Faktory určující pouţití biocidů ………………………………………………………...… 200

V.4.6 Vzájemné působení s jinými chemikáliemi pro úpravu vody …………………………….. 202

V.5 Cykly koncentrace a rovnováha vody …………………………………………………………….... 202

PŘÍLOHA VI PŘÍKLAD LEGISLATIVY V EVROPSKÝCH ČLENSKÝCH STÁTECH ………….. 205

PŘÍLOHA VII PŘÍKLAD KONCEPCE BEZPEČNOSTI PRO OTEVŘENÉ MOKRÉ CHLADICÍ

SOUSTAVY (KONCEPCE VCI) ……………………………………………………………...………..……

209

VII.1 Úvod do koncepce ………………………………………………………………………………….. 209

VII.2 Poţadavky koncepce ……………………………………………………………………………….. 211

VII.3 Dodatek 1 – Automatické analytické monitorování průtočných chladicích soustav ………………. 213

VII.4 Dodatek 2 – R-formulace pouţité pro výpočet počtu bodů podle VCI …………………………….. 214

PŘÍLOHA VIII PŘÍKLADY PRO POSOUZENÍ CHEMIKÁLIÍ CHLADICÍ VODY ………………… 217

VIII.1 Koncepce posouzení „benchmark“ pro chemikálie chladicí vody ……………………………….... 217

VIII.1.1 Úvod …………………………………………………………………………………….. 217

VIII.1.1.1 Prostředí ……………………………………………………………………. 217

VIII.1.1.2 Relevantní legislativní prostředí …………………………………………… 218

VIII.1.1.3 Rámcová směrnice o vodě (WFD) ……………………………………….... 218

VIII.1.2 Posouzení „benchmark“: úvod do koncepce ………………………………………….... 219

VIII.1.2.1 PNEC ………………………………………………………………………. 220

VIII.1.2.2 PEC ……………………………………………………………………….... 221

VIII.1.3 Základní rovnováhy materiálů chladicích věţí …………………………………………. 222

VIII.1.3.1 Základní rovnice chladicích věţí …………………………………………... 222

VIII.1.3.2 Rovnováha vody ………………………………………………………….... 222

VIII.1.3.3 Rovnováha materiálu ……………………………………………………..... 222

VIII.1.3.4 Koncentrace ……………………………………………………………..…. 223

VIII.1.3.5 Diskuse …………………………………………………………………….. 223

VIII.1.4 Výpočet PEC a posouzení „benchmark“ ……………………………………………….. 224

VIII.1.5 Výpočtové metody …………………………………………………………………….... 226

VIII.1.5.1 Jednoduché látky …………………………………………………………... 226

VIII.1.5.2 Komplexní úprava několika látkami ………………………………………. 226

VIII.1.6 Dodatek I: Výtah z technického průvodního dokumentu …………………………...…. 228

VIII.2 Koncepce metody lokálního posouzení chemikálií pro úpravu chladicí vody,

se zvláštním důrazem na biocidy …………………………………………………………………... 231

VIII.2.1 Úvod …………………………………………………………………………………….. 231

VIII.2.2 Klíčové záleţitosti ………………………………………………………………………. 232

VIII.2.3 Příklad navrhované metody lokálního posouzení …………………………………….… 235

PŘÍLOHA IX PŘÍKLAD MODELU PRO ODHADOVÁNÍ EMISÍ BIOCIDŦ V ODKALOVANÉ

VODĚ ……………..……………………………………………………………………………………...…… 239

PŘÍLOHA X INVESTIČNÍ NÁKLADY A PROVOZNÍ NÁKLADY ZAŘÍZENÍ A ČÁSTÍ

CHLADICÍCH SOUSTAV PRO NE-ELEKTRÁRENSKÁ POUŢITÍ ………………………………...… 241

PŘÍLOHA XI PŘÍKLADY TECHNIK, KTERÉ SE POSUZUJÍ PŘI PRIMÁRNÍM

PŘÍSTUPU BAT PRO PRŦMYSLOVÉ CHLADICÍ SOUSTAVY ……………………………………… 247

XI.1 Úvod ………………………………………………………………………………………………... 247

XI.2 Úspory chladicí vody pomocí opětovného pouţití vody …………………………………………… 247

XI.2.1 Opětovné pouţití (odpadní) vody jako přídavné vody pro chladicí věţ …….………..… 248

XI.2.2 Soustava s nulovým vypouštěním ………………………………………………………. 249

Přílohy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 152

XI.2.3 Rozstřikovací nádrţe pro chlazení chladicí vody ………….…………………...……….... 250

XI.2.4 Skladování v chladu …..…………………………………………………………...……… 251

XI.3 Redukce emisí optimalizací úpravy chladicí vody …………………………………………………. 253

XI.3.1 Biofiltrace bočního proudu v otevřené recirkulační vodní chladicí soustavě ……...…...… 253

XI.3.2 Fyzikální metody ……………………………………………………………………......… 256

XI.3.3 Optimalizace pouţití biocidu ……………………………………………………………... 258

XI.3.3.1 Monitorování …………………...………………………………………….…... 258

XI.3.3.1.1 Monitorování makroznečištění ……………………………………..……. 258

XI.3.3.1.2 Stopové biocidy pro biocidní a mikrobiologickou aktivitu …………….... 258

XI.3.3.2 Dávkování biocidu …………………………………………………………...... 259

XI.3.3.2.1 Různé reţimy kondicionování pro získání optimálního ročního

celkového pouţití oxidační látky v průtočných (chladicích) soustavách

proti makroznečištění a mikroznečištění ………………………....……… 259

XI.3.3.2.2 Pulzující střídavé chlorování v průtočných soustavách ……………..…… 261

XI.3.4 Alternativní úpravy chladicí vody ……………………………………………………...…. 264

XI.3.4.1 Ozon ……………………………………………………………………...….… 264

XI.3.4.2 Úprava pouţitím UV ……………………………………………………...…… 266

XI.3.4.3 Katalytická úprava peroxidem vodíku ……………………………………...…. 266

XI.3.4.4 Oxid chloričitý ………………………………………………………………… 267

XI.3.4.5 Iontové čištění vody pro úpravu vody chladicí věţe …………………...……… 270

XI.3.4.6 Stabilizující halogenované biocidy ve vodě chladicí věţe ………………...…... 270

XI.3.4.7 Činidla k nanášení tenkých povlaků proti znečištění, korozi

a vytváření kotelního kamene ……………………………………………….… 271

XI.3.4.8 Stabilní organické inhibitory koroze v otevřených

mokrých chladicích věţích …………………………………………………..… 274

XI.3.5 Úprava vypouštěné chladicí vody ……………………………………………………….... 275

XI.4 Pohony s měnitelným kmitočtem pro sníţení spotřeby energie ……………………………………. 276

PŘÍLOHA XII ZVLÁŠTNÍ POUŢITÍ: ENERGETICKÝ PRŦMYSL …..…..…………………...…..… 277 Shrnutí …………………………………………………………………………………………………...… 277

XII.1 Úvod ……………………………………………………………………………………………...… 277

XII.2 Chladicí soustavy elektráren – principy a připomínky ………………………………………….….. 278

XII.3 Moţné environmentální dopady chladicích soustav ……………………………………………….. 279

XII.3.1 Vypouštění tepla do ovzduší …………………………………………………………….... 279

XII.3.2 Ohřívání přijímacích vodních prostředí (recipientů) …………………………………….... 281

XII.3.3 Nasávání organismů do přívodů vody …………...……………………………………….. 282

XII.3.4 Změny přijímacího prostředí vypouštěním chemických látek ……………………………. 283

XII.3.5 Jiné moţné škodlivé účinky vyplývající z volby některých chladicích soustav ………….. 286

XII.4 Předběţná studie míst: nezbytný nástroj pro vyhodnocení jejich přijímací kapacity,

omezování dopadů a prevence škodlivých účinků …………………………………………………. 287

XII.4.1 Analýza situace ………………………………………………………………………….... 287

XII.4.2 Matematické modelování, simulace na modelech a zkoušky na pilotních cyklech,

první nezbytné nástroje …………………………………………………………………… 287

XII.5 Konstrukční provedení komponent a volba materiálů …………………………………….……..… 288

XII.5.1 Mokré chlazení ……………………………………………………………………………. 288

XII.5.2 Hybridní chlazení …………………………………………………………………….…… 289

XII.5.3 Suché chlazení ………………………………………………………………………….…. 290

XII.5.3.1 Vzduchem chlazený kondenzátor s umělým tlakovým tahem ……………….... 290

XII.5.3.2 Vzduchem chlazený kondenzátor s přirozeným tahem ……………………...… 290

XII.5.3.3 Uzavřené recirkulační suché chladicí věţe …………………………………..... 291

XII.5.4 Chladicí věţe s vypouštěním vyčištěných kouřových plynů …………………………...… 291

XII.6 Porovnání nákladů mezi různými typy chladicích věţí ………………………………………..… 292

XII.7 Volba alternativních metod úpravy cirkulující vody – monitorování …………………………….... 295

XII.7.1 Úprava proti tvorbě kotelního kamene ………………………………………………….… 295

XII.7.2 Úpravy proti znečištění (biocidy) ………………………………………………………. 296

XII.7.3 Monitorování ……………………………………………………………………………… 296

XII.8 Konstrukční provedení soustavy chlazení …………………………………….………………...….. 297

XII.8.1 Konstrukční provedení a rekuperace energie …………………………………………..…. 297

_________________________________________________________________________________________

152 Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL

Přílohy

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 153

XII.8.2 Konstrukční provedení a opatření pro redukování hluku ……………………….…. 297

XII.8.3 Implementace fyzikálních metod ……………………………………………….…. 297

XII.8.4 Modelování a pilotní zkoušky ……………………………………………..…….… 298

XII.8.5 Volba chladicí soustavy …………………………………………………...……..... 298

XII.9 Závěry ……………………………………………………….…………………………...……...... 298

XII.10 Literatura …………………………………………………………………………………….……. 300

XII.11 Obrázky ………………………………………………………………………………...….......…. 306

Seznam tabulek

Tabulka I.1: Faktory zanesení pro kotlové výměníky tepla, indikativní hodnoty [Van der Schaaf, 1995] .... 155

Tabulka I.2: Měrné tepelné kapacity vzduchu a vody ……………………………………………………… 157

Tabulka I.3 Koeficienty předávání tepla a odhadované povrchové plochy A (m2) na MW a při 20 K

středního teplotního rozdílu pro různá průmyslová pouţití …………………………………... 158

Tabulka I.4 Účinky principu chlazení na výkon/kapacitu, přiblíţení a chladicí povrch chladicí soustavy ... 159

Tabulka II.1 Spotřeba energie v kWe, spotřeba elektřiny/MWth, chlazení při čistých výměnících tepla …………....… 163

Tabulka II.2 Střední dosaţitelné nejniţší vstupní teploty chladicí vody pro různé chladicí soustavy

během měsíců červenec a srpen v Nizozemsku ………………………………………………. 163

Tabulka II.3 Poměry uchování pro průtočné a recirkulační chladicí soustavy ………………………….... 177

Tabulka II.4 Uchování energie s moţným chladnějším zdrojem chladicí vody …………………………..... 177

Tabulka IV.1 Rychlost chladicí vody a typ materiálu ……………………………………………………..… 185

Tabulka IV.2 Materiály pouţité pro čerpadla brakické vody …………………………………...………...…. 186

Tabulka IV.3 Materiály pouţité pro kotlové výměníky tepla s brakickou vodou ………………………....… 187

Tabulka V.1 Přehled znečišťujících a ucpávacích organismů a stupeň znečištění v mořské, brakické

a sladké vodě. V posledním sloupci jsou uvedeny zmírňující techniky ……………………... 195

Tabulka V.2 Odhadované míry spotřeby některých běţně pouţívaných oxidačních biocidů

v několika evropských členských státech …………………………………………………..… 198

Tabulka V.3 Odhadované míry spotřeby v některých evropských členských státech některých

běţně pouţívaných neoxidačních biocidů v kg/rok …………………………………………... 200

Tabulka VII.1 Počet bodů pro systém R-formulací k výpočtu celkového počtu bodů pro

látky, které jsou pouţívány v procesu ………………………………………………………… 210

Tabulka VII.2 Poţadavky bezpečnostní koncepce VCI na technologii chlazení …………………………..… 211

Tabulka VII.3 Popis R-formulací pouţitých k výpočtu počtu bodů VCI pro volbu chladicích soustav …..… 214

Tabulka VIII.1 Výpočet PEC a posouzení „benchmark“ ………………………………………………….….. 225

Tabulka VIII.2 Faktory posuzování k odvození PNEC ……………………………………………………….. 229

Tabulka VIII.3 Předpovídané koncentrace DBNPA v různých povrchových vodách pro tento příklad …….... 237

Tabulka VIII.4 Ekologické údaje DBNPA ……………………………………………………………………. 237

Tabulka VIII.5 Následky uzavírání vypouštění ……………………………………………………………….. 238

Tabulka X.1 Nákladné části vodních a vzduchových chladicích soustav …………………………….….… 243

Tabulka X.2 Cenové údaje pro vodní a vzduchové chladicí soustavy pro průmyslová pouţití

kromě elektráren (1993 – 1995) …………………………………………………………….. 244

Tabulka XI.1 Investiční náklady a cena energie na MWth pro rozstřikovací nádrţe pro chlazení

chladicí vody a pro chladicí věţe ……………………………………………………….…..… 251

Tabulka XI.2 Fyzikální techniky pro minimalizaci pouţívání biocidu ……………………………………… 257

Tabulka XI.3 Vliv pouţití reţimu optimálního dávkování na počet úniků v důsledku

netěsností způsobených mušlemi ……………………...…………………………………….... 262

Tabulka XI.4 Typické dávkování oxidu chloričitého pro průtočné a recirkulační soustavy v Evropě …........ 268

Tabulka XI.5 Vliv oxidu chloričitého pouţitého v průtočných soustavách na usazování larev …………..… 269

Tabulka XII.1 Příklad zjednodušené rovnováhy tepelného cyklu pro konvenční nové konstrukce ……….…. 278

Tabulka XII.2 Vztah mezi instalovaným výkonem a parametry chlazení ………………………………….… 278

Tabulka XII.3 Porovnání různých typů recirkulačních chladicích soustav s dobou ţivotnosti 25 let

a poměrem aktualizace 8 % (studie pro jednotky EDF o výkonu 1 300 MWe) ……………..... 293

Tabulka XII.4 Porovnání mokrých chladicích věţí a vzduchem chlazeného kondenzátoru s dobou ţivotnosti

20 let a poměrem aktualizace 8 % pro jednotky 290 MWth s kombinovaným cyklem ………. 293

Tabulka XII.5 Vztah mezi koeficientem koncentrace, průtokem odebírané vody a energií vypouštěnou

do přijímacího vodního toku (recipientu) (individuální příklad) ………...……………….….. 295

Přílohy

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 154

Seznam obrázků

Obrázek II.1: Znázornění oblastí potenciální úspory energie sníţením teplotního gradientu

znečišťující vrstvy jakoţ i pouţitím přívodu studenější chladicí vody ……………………... 162

Obrázek II.2: Grafické znázornění faktorů znečištění, které jsou zodpovědné za zvýšený

teplotní gradient stěny trubky ……………………………………………………………..… 164

Obrázek II.3: Schematické znázornění hnací síly v rozsahu délky výměníku tepla ………………………. 166

Obrázek II.4: Počet čerpadel chladicí vody a změna průtoku chladicí vody v důsledku znečištění ….…… 167

Obrázek II.5: Změna teplotního gradientu plynného produktu (moly) v protiproudém výměníku

tepla v důsledku znečištění ………………………………………………………………….. 168

Obrázek II.6: Znázornění zvýšení tlaku procesu pro kompenzaci zvýšení teploty v důsledku znečištění

………………………………………………………………………. 169

Obrázek II.7: Účinnost výroby energie pro čerpadla, ventilátory a kompresory ………………………..… 170

Obrázek III.1: Hlavní komponenty kotlového výměníku tepla …………………………………………..… 179

Obrázek III.2: Terminologie výměníků tepla (technické normy Sdruţení výrobců trubkových výměníků

(tepla))………………….……. …………………………………………………………….. 181

Obrázek V.1: Rovnováha chladicí věţe a pevných látek pro odpařovací chladicí soustavu pouţívající chladicí

věţ………………………………………………………………….….. ……………….. …203

Obrázek V.2: Sníţení průtoku přídavné vody koncentrací v odpařovací chladicí soustavě …………...…... 203

Obrázek VIII.1: Materiálová rovnováha chladicí věţe …………………………………………………….…. 222

Obrázek VIII.2: Kombinovaný přístup pro posouzení biocidů chladicí vody pro existující zařízení ………... 234

Obrázek VIII.3: Schematické znázornění recirkulační chladicí soustavy s údaji pro příklad metody lokální

volby chemických látek chladicích soustav …………………………. ……………………...236

Obrázek XI.1: Optimalizované dávkování chlornanu (pulsující střídavé chlorování), při kterém se bere v

úvahu znečištění a charakteristiky chladicí soustavy …………………… ………………… 263

Obrázek XII.1: Průtočná (chladicí) soustava ………………………………………………………….…… 306

Obrázek XII.2: Mokrá chladicí věţ ……………………………………………………………………….…. 306

Obrázek XII.3: Průtočné chlazení s chladicí věţí ………………………………………………………….… 307

Obrázek XII.4: Recirkulační chlazení ……………………………………………………………………….. 307

Obrázek XII.5: Chladicí věţ s umělým tahem (výtlačné ventilátory) ……………………………………….. 308

Obrázek XII.6: Chladicí věţ s umělým tahem (sací ventilátory, článková konstrukce) …………………….. 308

Obrázek XII.7: Chladicí věţ s umělým tahem (výtlačné ventilátory, článková konstrukce) ………………... 309

Obrázek XII.8: Hybridní chladicí věţ …………………………………………………………………….…. 309

Obrázek XII.9: Vzduchem chlazený kondenzátor s umělým tahem vytvářeným protlačováním vzduchu …. 310

Obrázek XII.10: Vzduchem chlazený kondenzátor s přirozeným tahem vzduchu …………………………..... 310

Obrázek XII.11: Uzavřená recirkulační chladicí věţ s nepřímým suchým chlazením …….……………….... 311

Obrázek XII.12: Chladicí věţ s vypouštěním vyčištěných kouřových plynů ……………………………….... 311

Obrázek XII.13: Chladicí soustava s fixním koeficientem koncentrace …………………………………...…. 312

Obrázek XII.14: Chladicí soustava s proměnným koeficientem koncentrace ……………………………….... 312

Obrázek XII.15: Logický rozhodovací diagram pro volbu chladicí soustavy ………………………………… 31

Příloha 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 155

PŘÍLOHA I TERMODYNAMICKÉ PRINCIPY

Kaţdá změna v průmyslové chladicí soustavě můţe potenciálně mít vliv na proces výměny tepla. Při aplikování

(přístupu) BAT na průmyslové chladicí soustavy musí být posouzeny důsledky na chladicí proces taky pouţitím

termodynamických principů.

I.1 Předávání tepla v kotlovém výměníku tepla

V případě protiproudového konstrukčního provedení výměníku tepla je teplo předáváno z teplého zdroje do

studeného zdroje a výměna tepla můţe být popsána takto:

Q = Δ Tm (ln) * U * A

Q teplo předané za jednotku času (W)

ΔTm(ln) logaritmický střední teplotní rozdíl LMTD (K)

U celkový koeficient předávání tepla (W/m2K)

A teplosměnná plocha (m2)

LMTD pro trubkový výměník tepla pro protiproudové proudění se můţe určit pouţitím následující rovnice:

ΔTm = ) - (/) - (ln

)-( - ) - (

1221

1 221

tTtT

tTtT

T1 teplota vstupu na teplé straně procesu (K)

T2 teplota výstupu na teplé straně procesu (K)

t1 teplota vstupu na studené straně (K)

t2 teplota výstupu na studené straně (K)

Předávání tepla je podporováno velkou povrchovou plochou (A). Z praktických důvodů existuje mezní hodnota

velikosti povrchové plochy a v takovém případě se pouţívají ţebrované trubky. Jiné omezení pro předávání tepla

tvoří různé zdroje odporu (R). Obecně vyjádřeno odpor R se vyjádří jako jeho reciproční hodnota koeficientu

předávání tepla 1/U a do značné míry je stanoven tloušťkou stěny mezi dvěma médii (látkami), její vodivostí

a stavem znečištění povrchu teplosměnné plochy, ale taky vodivost kapalin je důleţitá, jestliţe se zdůvodňuje

účinek různých rychlostí předávání tepla.

V závislosti na charakteru média (látky), které protéká přes výměník tepla, dochází k znečištění teplosměnné

plochy. V průběhu pouţívání výměníku (tepla) se odpor pro předávání tepla zvětšuje. Pro účely pouţití při

konstrukčním řešení je vytvořen koeficient znečištění neboli faktor zanesení, který je roven maximálnímu

znečištění závisícím na charakteru média (látky) nebo chladiva. V Tabulce I.1 je uvedeno několik příkladů, kde

niţší faktor zanesení znamená menší stav znečištění teplosměnného povrchu.

Tabulka I.1: Faktory zanesení pro kotlové výměníky tepla, indikativní hodnoty

[Van der Schaaf, 1995]

Médium (látka) Faktory zanesení (W/m2/K)

Říční voda 3 000 – 12 000

Mořská voda 1 000 – 3 000

Chladicí voda (chladicí věţ) 3 000 – 6 000

Lehké uhlovodíky 5 000

Těţké uhlovodíky 2 000

Příloha 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 156

Za předávání tepla jsou zodpovědné dva termodynamické principy:

předávání prostřednictvím vedení (a proudění/konvekce),

předávání prostřednictvím odpařování média (látky).

Předávání tepla v suché chladicí soustavě prostřednictvím vedení a proudění se nazývá předávání citelného tepla

(předávání tepla sdílením). V mokré chladicí soustavě se voda ochlazuje přímým kontaktem se vzduchem.

Předávání citelného tepla do vzduchu v suché chladicí soustavě je moţné popsat následující rovnicí:

Q = Cρ * ma * ΔT

Q předané teplo

Cρ měrná tepelná kapacita vzduchu

ΔT teplotní rozdíl

ma hmotnost vzduchu

V mokré chladicí soustavě existuje další předávání tepla prostřednictvím odpařování, předávání latentního tepla,

které je moţné popsat následující rovnicí:

Q = ma‘ * ΔH

Q předané teplo

ma‘ hmotnost vzduchu

ΔH rozdíl entalpie

Pomocí výše uvedených rovnic je moţné provést porovnání hmotnosti vzduchu, která je potřeba pro suché (ma)

a pro mokré (ma‘) chlazení:

H

TC

m

m

Δ

Δ*ρ

a

a'

Tento poměr, resp. poměrná hodnota závisí na teplotním rozsahu ΔT a například při zvýšení teploty vzduchu

z 10 ºC na 20 ºC je tento poměr, resp. tato poměrná hodnota, kolem 1:4. V tomto příkladu to znamená, ţe suché

chlazení vyţaduje čtyřikrát více vzduchu neţ mokré chlazení. Jinak vyjádřeno, pro suché chlazení se poţaduje

větší teplosměnná plocha.

I.2 Přiblíţení

Pro chladicí soustavu je vţdy důleţité poskytovat dostatečně velikou hnací sílu k tomu, aby se dosáhlo předávání

tepla. Je nutné dosáhnout minimálního teplotního rozdílu mezi vstupním a výstupním průtokem, tj. rozdílu mezi

teplotou média (látky) pouţitého v procesu na výstupu z výměníku tepla a teplotou chladiva (vody nebo

vzduchu), které je přiváděno do výměníku tepla, jehoţ základem je protiproudové konstrukční provedení. Tento

teplotní rozdíl se nazývá přiblížení. Pro mokré chladicí věţe je přiblíţení definováno jako rozdíl mezi teplotou

vlhkého teploměru vzduchu a teplotou chladiva, které je odváděno z (chladicí) věţe. Pro suché chladicí věţe je

přiblíţení definováno jako rozdíl mezi teplotou suchého teploměru vzduchu a teplotou chladicí látky (chladiva),

která je odváděna z (chladicí) věţe.

Chladicí soustava je navrţena, resp. konstrukčně provedena tak, aby splnila specifikace v průběhu celého roku.

Samozřejmě, pokud teplota vody a teplota vzduchu jsou nízké, poţadavky se splní snadno. Ale vyšší teploty

mohou způsobit problémy jak pokud se jedná o provoz (zařízení), tak i pokud se jedná o ţivotní prostředí.

Prostřednictvím trvalého sniţování průtoku v procesu, nebo trvalého zvyšování mnoţství chladicího média resp.

chladicí látky mohou být teplotní specifikace nakonec splněny. Nicméně existují konstrukční omezení pro tento

přístup. Soustavy (chlazení) jsou často navrţeny takovým způsobem, ţe specifikace smí být překročeny nejvíce

o 5 %, nebo o ještě menší hodnotu, během celého roku.

Příloha 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 157

V případě vodního chlazení se pouţívá minimální přiblíţení přes výměník tepla v rozsahu 3 K aţ 5 K. Mohou

být dosaţeny niţší hodnoty, ale vyţaduje to větší a tudíţ nákladnější teplosměnné plochy. Při pouţití většího

počtu výměníků tepla v chladicí soustavě musí být rozdílná jednotlivá přiblíţení sečtena a čím je větší počet

výměníků tepla, tím vyšší je (celkové) přiblíţení. V případě chladicích věţí se často pouţívá přiblíţení teploty

7 K aţ 15 K.

V případě kondenzátorů v elektrárnách se místo termínu přiblíţení pouţívá termín resp. název „tepelný rozdíl―,

udávající rozdíl mezi teplotou kondenzátu (páry) a teplotou, při které je chladicí voda odváděna z kondenzátoru.

Pro výpočet teploty, při které se můţe uskutečnit kondenzace, se musí sečíst koncový rozdíl a zvýšení teploty

chladicí vody. V případě, kdy je pouţita chladicí věţ, se musí rovněţ připočíst přiblíţení této (chladicí) věţe.

Praktické zkušenosti v případě kondenzátorů ukazují minimální koncové rozdíly v rozsahu 3 K aţ 8 K, coţ také

závisí na velikosti faktoru zanesení [tm056, Caudron, 1991].

Minimální koncová teplota, která můţe být dosaţena chladicí soustavou, se určí přiblíţením chladicí soustavy

a konstrukční teplotou, která závisí na klimatických podmínkách předmětného místa.

I.3 Kapacita/výkonnost výměníku tepla

Kapacita neboli výkonnost výměníku tepla je mnoţství tepla, které můţe být odejmuto. Poţadovaná plocha pro

předávání tepla (snad teplosměnná plocha) chladicí soustavy je ovlivňována různými kapacitami předávání tepla

chladicího média (resp. chladicí látky) vody a vzduchu, citelným a latentním předáváním tepla a hnací silou. Při

konstrukčním řešení se musí uváţit materiálové poţadavky, znečištění, pokles tlaku, rychlost proudění,

prostorová omezení a objem, který má být ochlazen (tekutina nebo pára).

Celková kapacita chladicí soustavy se určí součtem výkonností (nebo kapacit) všech výměníků tepla:

Qcelk = ∑ Qi [ J/s nebo W] přičemţ Qi = výkonnost/kapacita uţivatele „i―

Voda je v důsledku svých fyzikálních vlastností ideální nosič/přenášeč tepla z důvodu své vysoké tepelné

kapacity. Při pouţití vody se vyţadují pouze malé teplosměnné plochy. Nejefektivnější předávání tepla je

odpařováním vody. Latentní teplo (výparné teplo při odpařování vody) ve srovnání s měrnou tepelnou kapacitou

na ∆K při 30 ºC je přibliţně 630 krát větší (HV/C). Měrné tepelné kapacity vzduchu, vody a odpařované vody

jsou uvedeny v Tabulce I.2.

Tabulka I.2: Měrné tepelné kapacity vzduchu a vody

Vzduch:

(předávání citelného tepla

(předávání tepla sdílením))

Cp = 1 005,6 + (16,03 * 10-3

* t) J/kg/K

Voda:

(předávání citelného tepla

(předávání tepla sdílením))

C = 4 192

C = 4 182

J/kg při 10 ºC

J/kg při 50 ºC

Odpařování vody:

(předávání latentního tepla)

Hv = 2 502

Hv = 2 431

J/kg při 0 ºC

J/kg při 30 ºC

Příloha 1

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 158

I.4 Teplota vlhkého a suchého teploměru

Teplota vlhkého teploměru je nejniţší teplota, na kterou můţe být vzduch ochlazen adiabatickým odpařováním.

Teplota vlhkého teploměru vţdy leţí pod teplotou suchého teploměru a závisí na naměřené teplotě ovzduší, na

vlhkosti a tlaku vzduchu. Teplota suchého teploměru je teplota suchého vzduchu (pozn. překl. údaj teploty

vzduchu, naměřený suchým teploměrem psychrometru, tj. atmosférického vzduchu o relativní vlhkosti φ > 0)

a je velmi důleţitým faktorem při navrhování vzduchových chladičů, kde předávání citelného tepla (tj. předávání

tepla sdílením) představuje základní mechanismus. Teplota vlhkého teploměru a teplota suchého teploměru

mohou být shodné v případě, kdy okolní vzduch je zcela nasycen.

Pro předávání latentního tepla je teplota vlhkého teploměru relevantní teplotou a je to teoreticky nejniţší teplota,

na kterou můţe být voda ochlazena. V případě mokrých chladicích věţí, kde je teplo předáváno z chladicí vody

do vzduchu hlavně odpařováním, je proto teplota vlhkého teploměru (tj. stupeň nasycení) významným faktorem

při jejich konstrukčním řešení.

I.5 Vztah mezi předáváním tepla a teplosměnnou plochou

Velké předávání tepla a velká hnací síla (přiblíţení) bude vyţadovat relativně malou plochu, z čehoţ vyplývá

kompaktní a finančně efektivní koncepce předávání tepla. Z důvodu niţší kapacity vzduchu pro předávání tepla

vyţadují suché chladicí soustavy pro tentýţ chladicí výkon mnohem větší teplosměnné plochy a hnací síly. Tato

větší teplosměnná plocha má za následek větší poţadavky na prostor a potenciálně větší investiční náklady proti

skutečnosti, resp. ve srovnání s tím, ţe v tomto případě nejsou náklady na vodu, náklady na úpravu chladicí vody

a přidruţené environmentální účinky.

Poţadovaná teplosměnná plocha taky závisí na médiu (látce), které (která) má být ochlazováno (ochlazována).

Jako příklad této skutečnosti jsou v Tabulce I.3 uvedeny příklady koeficientů předávání tepla a přidruţených

povrchových ploch různých kombinací chladicí vody a tekutin pouţívaných v procesu.

Tabulka I.3: Koeficienty předávání tepla a odhadované povrchové plochy A (m2) na MW

a při 20 K středního teplotního rozdílu pro rŧzná prŧmyslová pouţití

[Bloemkolk, 1997] Horká strana procesu Koeficient předávání tepla U

(W/m2 K)

Odhadovaná povrchová plocha(2)

A

(m2 na MW)

Tekutiny

organické rozpouštědlo

lehký olej

těţký olej

plyny

Kondenzující páry(1)

vodní pára

organické výpary

podtlakové kondenzátory (voda)

organické látky (částečně kondenzující)

250 – 750

350 – 900

60 – 300

20 – 300

1 000 – 1 500

700 – 1 000

500 – 700

200 – 500

200 – 600

55 – 143

166 – 830

166 – 2 500

33 – 50

50 – 71

71 – 100

100 – 250

Poznámky:

1. Výchozí bod je ΔT(ln) = 20 ºC. Chlazení vodou. Výpočet je zaloţen na celkovém koeficientu výměny

tepla U

a je míněn jako porovnání.

2. Mělo by být vzato do úvahy, ţe kondenzující páry na kg odvádějí mnohem více tepla, neţ chladicí

tekutiny; na MW vypouštěného tepla, proto relativně málo páry zkondenzuje.

3. Q = U.A.ΔT(ln)

Příloha 1

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 159

Jako příklad toho, co by výše uvedené mohlo znamenat, byly porovnány dva případy instalovaných chladicích

soustav, jedna pro suché chlazení a jedna pro odpařovací chlazení; výsledky jsou uvedeny v Tabulce I.4.

Suchá chladicí věţ s průměrem chladicího povrchu o 20 % větším měla pouze 47 % kapacity odpařovací chladicí

soustavy s přiblíţením 20 K ve srovnání s 12,6 K.

Tabulka I.4: Účinky principu chlazení na výkon/kapacitu, přiblíţení a chladicí povrch chladicí

soustavy

[132, Eurovent, 1998] Charakteristiky Suchá chladicí věţ s přirozeným

tahem

Mokrá chladicí věţ s přirozeným

tahem

Výkon/kapacita 895 MWth 1 900 MWth

Průměr chladicího povrchu 145 m 120 m

Přiblíţení 20 K 12,6 K

Teplota

(suchý teploměr/vlhký teploměr)

14/10 ºC 11/9 ºC

Minimální koncové teploty 34 ºC 21,6 ºC

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 161

PŘÍLOHA II PRINCIP ÚSPORY ENERGIE OPTIMALIZOVANÝM

CHLAZENÍM

[tm059, Paping, 1995]

II.1 Předmět přílohy

V této příloze je posouzena metoda výpočtu potenciálního zachování energie pro případ, kdy se chlazení

uskutečňuje při niţších teplotách. Zachování energie je vyjádřeno z hlediska primární energie pouţitím

bezrozměrné jednotky kWth/MWth na K teplotního rozdílu v samotném procesu chlazení. Sníţení spotřeby

energie je dosaţeno pouţitím inhibitorů, které byly podrobeny standardní zkušební metodě. Tyto inhibitory

zajišťují, ţe vodní chladiče zůstávají během letních měsíců čistější. Přímá a nepřímá spotřeba energie vzhledem

k volbě kterékoliv z šesti hlavních soustav chlazení ve specifické oblasti můţe být taky vypočítána pouţitím

tohoto bezrozměrného čísla.

II.2 Souhrn závěrŧ

V praxi jsou variabilní teplotní gradienty přes znečišťující vrstvy řádově hodnoty 1 K aţ 4 K.

Chladnější chladicí voda v bezprostřední blízkosti stěny trubky má za následek zachování energie ve výši

3½ kWth/MWth/K. Toto je ekvivalentní 300 EUR na MWth chlazení za rok na K teplotního rozdílu. 1

Pouţití účinného způsobu boje proti sníţení koeficientu přestupu tepla přes vrstvu, která znečišťuje

výměníky tepla, má za následek potenciální zachování energie pro evropský průmyslový sektor úměrně

k tomuto součiniteli zachování energie. Na kaţdých 100 GWth chlazení v Evropě je potenciál zachování

energie 11 PJth ročně 2 na K. Tato hodnota je ekvivalentní sníţení emisí oxidu uhličitého o 700 tisíc tun za

rok na K na kaţdých 100 GWth chlazení v Evropě.

Předpokládané energetické důsledky volby kaţdé ze šesti hlavních chladicích soustav jsou ještě více

významné. Rozdíl minimální dosaţitelné teploty chladicí vody pro kaţdou ze šesti hlavních vodních

chladicích soustav můţe být taky vyjádřen v potřebných energetických nákladech na chlazení. Pro

porovnání alternativ konstrukčního provedení můţe být pouţit tentýţ „bezrozměrný― součinitel

3½ kWth/MWth/K.

Pouţití určitých inhibitorů v chladicí vodě má za následek významné úspory energie. Tyto úspory mohou

přesáhnout původní energetický obsah přídavných látek několika násobně neţ deset. Environmentální dopad

tyto úspory energie úměrně sniţuje.

Zachování energie, které se dosáhne pouţitím inhibitorů převyšuje ve velkém rozsahu náklady na příslušné

přídavné látky.

Znázornění obou účinků, jak jsou prodiskutovávány v této příloze, je uvedeno na Obrázku II.1. Niţší teplota

chladiva stejně tak jako pouţití úpravy proti znečištění ovlivní předávání tepla přes stěnu výměníku tepla a vodní

film.

___________________

1 Vychází z ceny 14,7 $ za barel (nafty) při energetické hodnotě 41,87 GJth na ekvivalent metrické tuny nafty a 7,45 barelů

na ekvivalent metrické tuny nafty, coţ představuje 5,51 barelů na kWth ročně neboli 81 EUR/kWth ročně (Ministerstvo

ekonomických záleţitostí, Nizozemsko, převodní tabulka NOVEM pro naftu/plyn).

2 PJth = Pentajoule tepla = 1015 Joule.

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 162

Zvýšení teplotního gradientu = Energetické ztráta

Obrázek II.1: Znázornění oblastí potenciální úspory energie sníţením teplotního gradientu přes

znečišťující vrstvu a taky pouţitím účinku chladnější chladicí vody

II.3 Úvod

V návaznosti na mnoho neformálních kontaktŧ nadnárodních (společností) s pobočkami v Evropě byla v

roce 1991 zaloţena skupina pro prŧmyslové vodní chlazení. Tato skupina převzala iniciativu vytvořit

standardní zkušební metodu pro inhibitory chladicí vody. Základ této metody byl vytvořen výzkumem

prováděným DSM a firmou Shell v osmdesátých letech (1980-). Byl ustanoven „Projekt prŧmyslového

vodního chlazení― ve formě společného projektu, ve kterém se zúčastnili jak dodavatelé těchto inhibitorŧ,

tak i jejich zákazníci.

Potenciální zachování energie – v kombinaci s redukováním funkčních poruch výrobního procesu dosaţeným

pouţitím čistějších výměníků tepla – bylo nejdůleţitějším motivem pro všechny partnery k rozhodnutí investovat

do tohoto projektu. Tato problematika je v této příloze podrobněji prodiskutována.

Výroba výkonu na hřídeli a/nebo elektrické energie je vţdy doprovázena chlazením; je to nutné, poněvadţ při

jakékoliv dané teplotě okolí můţe být z média/látky získáno jen určité maximální mnoţství uţitečné energie.

Část této energie prochází přes určitý počet stupňů procesu a nakonec se dostane do vodní chladicí soustavy dané

továrny. Roční průměrné hodnoty 3 standardní přímé spotřeby energie, která je odvedena do chlazení, vyjádřené

ve smyslu poměrné hodnoty kWe/MWth, chlazení, a za předpokladu, ţe chladiče jsou v průběhu letních měsících

čisté, jsou uvedeny v následující tabulce.

___________________ 3 Příručka ASHREA, Svazek příslušenství 1983; Americké sdruţení inţenýrů pro vytápění, chlazení a klimatizaci

vzduchu, s.r.o., Atlanta, USA, 1983.

ΔΘ znečištění

ΔΘ vodního

filmu potrubí

T produktu

Potenciální úspora energie

Potenciální úspora energie

T chladicí vody

T produktu,

minimální energie

prostřednictvím BAT

ΔΘ rozdíl volby chladicí soustavy

Kaţdých 0,12 mm = 1 K

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 163

Tabulka II.1: Spotřeba energie v kWe, spotřeba elektřiny /MWth, chlazení při čistých výměnících tepla

Soustava vodního chlazení Spotřeba energie v kWe, spotřeba elektřiny /MWth, chlazení

při čistých výměnících tepla

Σ Čerpadlo

chladicí vody

Ventilátor

Prŧtočná chladicí voda ≈ 10; chladicí pásmo 5 aţ 25 5 aţ 25 není relevantní

Cirkulující chladicí voda

s otevřenou

mokrou chladicí věţí

≈ 10; chladicí pásmo 10 aţ 25 5 aţ 20 5 aţ 10

Uzavřená recirkulační soustava ≈ 30; chladicí pásmo 20 aţ 60 5 aţ 15 10 aţ 50

Při účinnosti výroby elektrické energie 40 % 4 budou muset být výše uvedená čísla vynásobena 2,5 k

vyjádření spotřeby energie z hlediska nosiče (zdroje?) primární energie. Relativní spotřeba energie

vyţadovaná pro chlazení pomocí vodní soustavy se potom stane bezrozměrná.

Kromě toho se tato spotřeba energie bude přímo úměrně zvyšovat při (vyšších) teplotách chladicí vody a/nebo

(zvětšeném) znečištění chladičů v průběhu letních měsíců. Pro výpočet nepřímé spotřeby energie spolehlivějším

způsobem musí být navázáno na přecházející tabulky v tomto dokumentu. (Klimatické podmínky v evropských

zemích, které jsou uvedeny v Tabulce 1.6, a technické a termodynamické charakteristiky různých chladicích

soustav pro průmyslová pouţití pro specifické obecné klimatické podmínky předmětného místa uvedené

v Tabulce 2.1). Následující tabulka uvádí nejniţší dosaţitelné teploty vody v místě přívodu (vody) pro různé

chladicí soustavy během měsíců červenec a srpen v Nizozemsku.

V praxi se skutečně pro chlazení téměř nepouţívá ţádná voda z vodovodu nebo podzemní voda. Kromě toho je

méně ţádoucí pouţívat tyto druhy vody pro tento účel a v praxi se postupně s jejich pouţíváním přestává.

Následně na to lze konstatovat, ţe průtočné vodní chladicí soustavy, které jsou umístěny na (mořském) pobřeţí

spotřebovávají nejmenší mnoţství primární energie.

Tabulka II.2: Střední dosaţitelné nejniţší vstupní teploty pro rŧzné chladicí soustavy během měsícŧ

červenec a srpen v Nizozemsku

Chladicí soustava Střední dosaţitelná minimální

teplota [ºC]

Poznámky;

Nizozemsko jako příklad

Prŧtočné chlazení: řeka 23 Lokální omezení vypouštění tepla

mezními tepelnými hodnotami

Mořská voda podél pobřeţí 19 Severní moře 12 ºC pod oblastí

směšování

voda z vodovodu 15 Cenové náklady

podzemní voda 12 Omezené zásoby

Otevřená mokrá chladicí věţ 24 Teplota vlhkého teploměru 19 ºC

Vzduchové chlazení (pro porovnání) 40 (výsledná teplota) Teplota suchého teploměru 28 ºC

___________________ 4 Ústřední statistický úřad, CBS, Haag

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 164

Kromě toho se spotřeba energie bude zvyšovat v případech, kdyţ budou znečištěny výměníky tepla. Tyto

sedimenty ve výměnících tepla mohou být roztříděny na mikroznečištění a makroznečištění. Ucpání

zpŧsobené drobnými korýši a měkkýši a jinými tuhými usazeninami, které brání proudění vody

trubkami, mŧţe být povaţováno za makroznečištění 5 . Mikrobiální sliz, vodní kámen, usazeniny, které

mají za následek vytváření produktŧ koroze na nebo v horkých chladicích trubkách, jsou všechny

klasifikovány jako mikroznečištění 6 . Charakteristika společná pro všechny rŧzné formy mechanismŧ

znečištění je doprovázející zvýšení vnitřní spotřeby energie. V této příloze je podrobněji prodiskutována problematika přídavné spotřeby energie na K zvýšeného teplotního

gradientu a taky jsou zde uvedeny základy výpočtu pro přímé a nepřímé energetické důsledky volby kaţdé ze

šesti chladicích soustav.

II.4 Výpočty

II.4.1 Principy

Prŧmyslové chladicí zařízení Δ Θ log = 10 K (= hnací síla)

Φ t = 5 kWth m-2

(= tepelný tok)

a z toho vyplývá U celkem = 0,5 kWth m-2

K-1

(= celkový koeficient

prostupu tepla)

Za předpokladu usazenin δ znečištění = 0,12 mm (= proměnný odpor)

přičemţ λ znečištění = 0,6 W m-1

K-1

(= tepelná vodivost) 7

Tepelná vodivost je chápána jako analogická k řadě odporŧ mezi produktem, který má být ochlazován,

stěnou trubky, laminární vrstvou vody a proměnným stupněm znečištění:

znečištěnívodyvrstvytrubkystěnyproduktu αααα

1111

U

1

celkem

Znečištění = zvětšení teplotního gradientu

Obrázek II.2: Grafické znázornění faktorů znečištění, které jsou zodpovědné za zvýšený teplotní gradient stěny

trubky

___________________ 5 Dánská zkušenost s údrţbou kondenzátoru, E.J. Sneek, H.A. Jenner, KEMA, Arnhem. 6 Practische waterbehandeling (Praktická úprava vody), Prof. J. Defrancq, de Sikkel Malle. 7 VDI-Wärmeatlas, Berechungsblätter für Warmeübergang, sechsteerweitete Auflage, VDI-Verlag, Düseldorf.

ΔΘ znečištění

ΔΘ vodního filmu trubka

T produktu

Potenciální úspora

energie

T chladicí vody

Kaţdých 0,12 mm = 1 K

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 165

Relativní koeficienty přestupu tepla: Relativní teplotní gradienty:

Dohromady:

Z výše uvedeného vyplývá

Předpokládá se, ţe znečištěné chladiče vody v prŧmyslových zařízeních nemají prakticky ţádný vliv na

spotřebu energie v prŧběhu osmi chladnějších měsícŧ v roce. Toto je zaloţeno na nezbytnosti zabránit

určitým prouděním (prŧtokŧm) v procesu, aby byly ochlazeny na příliš nízkou teplotu. Továrny resp.

provozy musí vţdy udrţovat alespoň jedno čerpadlo chladicí vody v provozu; ventilátor, který byl

zastaven, není schopen dalšího redukování své kapacity (svého výkonu). V elektrárnách mohou být

dosaţeny úspory v prŧběhu delšího časového období. Nicméně prŧmyslová chladicí zařízení jsou obvykle

rozmístěna takovým zpŧsobem, aby ochlazovala celou řadu produktŧ, a z toho vyplývá, ţe je pouţita

velká rozmanitost typŧ teplosměnných materiálŧ. Výsledkem této rŧznorodosti (materiálŧ) je, ţe pro

prŧmyslová chladicí zařízení je potřeba navrhnout vhodné pouţití inhibitorŧ pro celou jejich sloţitou

soustavu, z čehoţ zase vyplývá vyuţívání maximálních přínosŧ vypočítaného uchování energie v prŧběhu

jenom čtyř měsícŧ v roce. Z toho vyplývá, ţe výpočty uvedené v této příloze jsou omezeny na toto krátké

období, a ţe jsou aplikovatelné pouze na chladicí výkon vodních (chladicích) soustav, které jsou pouţity v

prŧmyslových zařízeních. Dŧvodem pro tato omezení je to, ţe chápání přídavných látek do chladicí vody

by mohlo být zpochybněno, pokud by do těchto výpočtŧ uchování energie byly zahrnuty taky elektrárny.

V praxi je pouţito jedno, nebo je pouţito více „řešení― k nápravě situací, ve kterých konstrukční provedení resp.

návrh chladicí soustavy v kombinaci s inhibitorem nejsou schopny poskytovat poţadovaný chladicí výkon

v průběhu letních měsíců. (Tato řešení jsou kompromisem mezi zvětšujícím se mnoţstvím chladicí vody a/nebo

chladicího vzduchu a/nebo teplotou produktu a/nebo tlakem v procesu.). Všechna taková řešení sdílejí společnou

charakteristiku spočívající v průvodní okolnosti zvýšení vnitřní spotřeby energie.

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 166

Kompenzace znečištění prostřednictvím: * většího mnoţství chladicí vody

* většího mnoţství chladicího vzduchu

* vyšší teploty produktu

* vyššího tlaku v procesu

Obrázek II.3: Schematické znázornění hnací síly v rozsahu délky výměníku tepla

V následujících výpočtech je přídavná spotřeba energie vyplývající z mikroznečištění vyjádřena ve smyslu 1 ºC

zvýšení teplotního gradientu přes znečištění. Z rovnic, které jsou uvedeny na předcházející straně vyplývá, ţe

zvýšený teplotní gradient 1 ºC se stává evidentní tehdy, jakmile tloušťka vrstvy mikrobiálního slizu dosáhne

hodnoty řádově ne větší, neţ 0,12 mm. Toto platí taky pro vrstvu kotelního kamene o tloušťce řádově stejné

velikosti. Výpočty předpokládají, ţe předávání resp. přestup tepla se sniţuje lineárně s tloušťkou znečištění.

Sníţení kapacity resp. výkonnosti výměníku tepla, které je způsobeno prvními 20 % zablokovaných/ucpaných

chladicích trubek v důsledku makroznečištění, můţe být kompenzováno zvýšením poţadovaného teplotního

gradientu o 1 ºC. Nicméně kaţdá další zablokovaná/ucpaná chladicí trubka bude mít za následek exponenciální

zvýšení dalšího poţadovaného teplotního gradientu.

Chladicí věţ vypouštějící 10 MWth Φ = 1 000 m3 h

-1 průtok cirkulace (vody)

(průtok cirkulující (obíhající) vody)

Δ Θ = 8,6 K chladicí voda (přítok/odtok)

(chladicí pásmo = rozdíl vstupní

(na přítoku) a výstupní (na odtoku)

chladicí vody)

Δ Θ log = 5,0 K mezní hodnota chlazení

chladicí věţe

II.4.2 Mnoţství chladicí vody ↑

V následujícím textu je uveden příklad výpočtu, v němţ zvýšení teplotního gradientu o 1 K přes mikroznečištění

je prakticky kompenzováno zvýšením počtu čerpadel chladicí vody. Teplota a průtok produktu a mnoţství tepla

odnímaného z produktu zůstávají konstantní. Průměrný pokles tlaku je nastaven na 3,7 bar.

Paralelní činností dvou identických odstředivých čerpadel bude kapacita dvojnásobena jenom v případě čistě

statického tlaku. Nicméně kaţdé následné čerpadlo chladicí vody zavedené do provozu vodní chladicí soustavy

bude mít za následek změnu charakteristik dynamické výšky. V důsledku těchto změn se nemusí (celkové)

jmenovité kapacity resp. výkonnosti těchto čerpadel být jejich součtem. Výsledné sníţení kapacity/výkonnosti

vyţaduje zvýšenou spotřebu energie 8.

Odejmutí stejného mnoţství tepla vyţaduje navíc cirkulaci 10 % chladicí vody (= 20 % zvýšení energie pro

čerpadla) pro kompenzaci zvýšeného teplotního gradientu o 1K:

___________________ 8 Pompen (Pumps = čerpadla), L.W.P. Bianchi, Stam, Culemborg.

Hnací síla

T výstupní, produkt

t vstupní, chladicí voda

T vstupní

t výstupní

Délka výměníku tepla

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 167

Více chladicí vody > > zvýšený výkon čerpadel

1 kWe/MWth na K

Obrázek II.4: Počet čerpadel chladicí vody a změna průtoku chladicí vody v důsledku znečištění

POZNÁMKA: Ve výše uvedené rovnici by pravděpodobně místo výrazu 37 m „vodoměru― („water gauge―) měl být

uveden výraz „vodoznaku―, nebo ještě lépe výraz „vodního sloupce―, tj. „mwg― resp. „metre water gorge― (pozn. překl.).

Při korigování na 4 letní měsíce v roce:

při převedení na roční základ to je 1 kWe/MWth na K

II.4.3 Mnoţství chladicího vzduchu ↑

Pouţije se ta stejná chladicí věţ 10 MWth, ale odejmutí stejného mnoţství tepla se nyní dosáhne zvýšením

mnoţství chladicího vzduchu, který prostřednictvím ventilátorŧ prochází přes chladič, jako kompenzace

pro zvýšení teplotního gradientu o 1 K navíc z dŧvodu mikroznečištění. Spotřeba energie pro ventilátor se

zvyšuje

z 54 kWe na 83 kWe na 10 MWth 9 :

___________________ 9 Výpočet sestavený POLACEL, Doetinchem (NL), a na základě praktických zkušeností s variabilními

výškami/roztečemi

v kombinaci se spouštěním/zastavováním jednoho ventilátoru, nebo většího počtu ventilátorŧ.

H

Q

Q 1 čerpadlo Q 2 čerpadla

Q 2 čerpadla < 2 * Q 1 čerpadlo

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 168

Při korigování na 4 letní měsíce v roce:

při převedení na roční základ to je 1 kWe/MWth na K

Závěr: Zvětšení velikosti prŧtoku ať uţ chladicího vzduchu, nebo chladicí vody vyţaduje stejné roční

zvýšení mnoţství energie navíc.

II.4.4 Teplota produktu ↑; objem plynu ↑

Přemístění většího objemu plynu; PV =

znečištěný výměník tepla ›› teplejší

2 kWe/MWth na K

Obrázek II.5: Změna teplotního gradientu plynného produktu (moly) v protiproudém výměníku tepla

v dŧsledku znečištění

Předpokládá se, ţe vstupní teplota produktu je konstantní. Znamená to, ţe sníţení výstupní teploty produktu

vypouštěného ze znečištěného výměníku tepla bude niţší, neţ v případě čistého výměníku tepla. Teplotní

gradient přes znečištění bude prakticky rovnoměrně rozloţený podél celé délky výměníku tepla. Důsledkem

těchto dvou účinků bude redukovaný teplotní pokles produktu na výstupu ze znečištěného výměníku tepla

dvojnásobkem velikosti teplotního gradientu přes mikroznečištění na vodní straně výměníku tepla. Čistý

protiproudý výměník tepla, ve kterém je energetický obsah na K teplotní změny protékající chladicí vody (= ve

skutečnosti měrné teplo daného mnoţství) větší, neţ je energetický obsah produktu, který má být ochlazován,

bude vykazovat konvergentní teplotní profily na výstupní straně výměníku tepla. Redukované sníţení teploty na

výstupní straně produktu způsobené mikroznečištěním na vodní straně bude tedy z tohoto důvodu niţší, neţ 2 ºC

na K teplotního gradientu přes znečištění. A obráceně energetický obsah na K teplotní změny protékající chladicí

vody niţší, neţ je energetický obsah produktu, který má být ochlazován, bude mít za následek divergentní

teplotní profily na výstupní straně výměníku tepla. Redukované sníţení teploty na výstupní straně produktu,

způsobené tím stejným mikroznečištěním na vodní straně potom bude větší neţ 2 ºC na K teplotního gradientu

přes znečištění na vodní straně.

V podmínkách adiabatické komprese, při konstantní hmotnosti produktu a kompresním poměru, se nyní dosáhne

odejmutí téhoţ mnoţství tepla kompenzací přídavného teplotního gradientu přes mikroznečištění zvýšením

konečné teploty produktu, který má být ochlazován, o 2 ºC na 1 K zvýšení teplotního gradientu.

Rovnice pro stejnou chladicí věţ 10 MWth bude nyní tato:

Hnací

síla

Produkt

Ochlazování

Délka (výměníku) tepla

0 ºK

1 ºK

2 ºK

1 ºK

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 169

= práce kompresoru je lineární funkcí vstupní teploty plynu.

= na 2 ºC zvýšení teploty produktu → inT

inT C2 zvýšení spotřeby energie pro kompresor

=

25273

27273 - 1 = 0,67 procent práce kompresoru navíc na 2 ºC.

Při korigování na 4 letní měsíce v roce:

při převedení na roční základ to je 2 kWe/MWth na K

Závěr: Přemístění objemu je nákladnější, neţ přeprava hmotnosti.

II.4.5 Tlak produktu ↑; chladicí kompresor ↑

Pro stejnou chladicí věţ 10 MWth, kde pro stejný hmotnostní průtok je nyní odnímání stejného mnoţství tepla

dosaţeno pomocí produktu kondenzace (například vyuţitím chladicího zařízení zaloţeného na adiabatické

kompresi a expanzi). Toto zvýší tlak v procesu produktu, který má být ochlazován tak, aby bylo dosaţeno

kompenzace pro 1 K dalšího/zvýšeného teplotního gradientu přes mikroznečištění:

Zvýšení hodnoty rosného bodu = zvýšení procesu

Obrázek II.6: Znázornění zvýšení tlaku procesu pro kompenzaci zvýšení teploty v důsledku znečištění

Předpoklady: propanové/propylenové chladicí zařízení

vstupní a výstupní tlaky 1,9 bar a 13 bar

teploty varu - 33,6 ºC a 28,5 ºC

gradient tlak-teplota 0,33 bar K-1

účinnost kompresoru a turbiny 0,66

2 kWe/MWth na K

Molierův diagram

P

H [J/kg]

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 170

Při korigování na 4 letní měsíce v roce:

při převedení na roční základ to je 2 kWe/MWth na K

Závěr: „Frigories― (zřejmě něco jako „kalorie vytvořené chlazením“, pozn. překl.), jsou dvakrát tak draţší,

neţ kalorie („calories“).

II.5Celkový potenciál uchování energie na ºC chladnější mezní vrstvy

chladicí vody

II.5.1 Účinnost výroby energie ↑

Účinnost výroby elektřiny v Nizozemsku je 40 % 10

.

Obrázek II.7: Účinnost výroby energie pro čerpadla, ventilátory a kompresory

Výroba a spotřeba páry v petrochemickém komplexu jsou obvykle v rovnováze během podzimu a jara. Během

zimy se vysokotlaká a středotlaká pára odchylují do nízkotlaké parní sítě. Naopak v létě se určitá část nízkotlaké

páry likviduje odfukováním do ovzduší a/nebo kondenzací v chladičích. Kromě toho se určitý počet parních

čerpadel zastavuje a spouštějí se některé elektromotory za účelem kompenzace posunu elektrické rovnováhy.

___________________ 10 Ústřední statistický úřad, CBS, Haag

Opětovné vyuţití páry účinnost 40 %

Vypouštění páry účinnost 20 %

Výkon

Latentní teplo

H [J/kg]

S[J/kg]

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 171

Parní turbiny se pouţívají taky jako pomocné turbiny k pohonu chladicích zařízení. V takových situacích se pára

s velmi nízkým tlakem vyprodukovaná a vyfukovaná v průběhu léta (dodatečné mnoţství vyrobené jako

důsledek znečištěných kondenzátorů) bude taky likvidovat. Dodatečná energie, která se spotřebuje chladicími

zařízeními (chladicími stroji) bude doprovázena dodatečnými energetickými ztrátami, jejichţ velikost bude

pětkrát větší. Entalpie přehřáté vysokotlaké páry, páry se středním tlakem a nízkotlaké páry je pouze o jednu

pětinu vyšší, neţ latentní teplo vody.

Nizozemský průmysl pouţívá 20 % celkové chladicí kapacity pro kompresorové plyny a chlazení se změnou

skupenství (chladicí látky) 11

(tzv. „refrigerated cooling“). Polovina tohoto chlazení se změnou skupenství se

uskutečňuje pouţitím (pomocných) parních turbin. „Frigories“ (neboli „negativní― kalorie) jsou nákladnější neţ

kalorie a přemísťování objemu je nákladnější, neţ přeprava hmotnosti. V praxi to znamená, ţe v průběhu letních

měsíců se dává přednost tomu, ţe čerpadla chladicí vody a ventilátory se spustí dříve a vypnou později, neţ by

došlo ke zvýšení tlaků v procesu. Kromě toho v počáteční fázi bude 80 % kapacity, která se ztratí neúčinným

chlazením v důsledku znečištění, kompenzováno pomocí příkazů spustit/zastavit vydávaných motorům.

V důsledku toho je proto průměrné zvýšení primární energie na K teplotního gradientu:

Poznámka: Výše uvedený energetický součinitel můţe být vypočítán taky pro jiné evropské země, jestliţe je

znám relativní chladicí výkon pro kompresorový plyn a chlazení s přeměnou skupenství. Očekává

se, ţe výsledek bude v rozsahu mezi 3 kWth/MWth 4 kWth/MWth na K, protoţe účinnost výroby

energie v Evropě je taky kolem 40 %.

II.5.2 Celková spotřeba vody pro chlazení v Nizozemském průmyslu (kromě elektráren)

Čísla vztahující se k spotřebě chladicí vody musí být k dispozici pro výpočet absolutní spotřeby přímé a nepřímé

energie, stejně tak, jako absolutních environmentálních dopadů kaţdé ze šesti hlavních chladicích soustav, které

jsou pouţívány v evropském měřítku. V Nizozemsku byly tyto statistické údaje k dispozici v rozsahu posledních

desetiletí. Většina vody, která se spotřebuje v národním průmyslu (= 3,1 * 109 m

3 ročně) je určena k pouţití pro

chlazení. Celkové mnoţství vody, která se pouţije pro účely chlazení, představuje mnoţství 2,7 * 109 m

3 ročně

(pro elektrárny 8,3 * 109 m

3 ročně). Většina této vody je sladká voda, slaná voda nebo brakická povrchová voda.

Původní statistické údaje rozlišují mezi vodou pouţitou pro všeobecné účely a vodou pouţitou pro chlazení.

Nicméně tyto údaje neudávají ţádnou diferenciaci mezi částí vody, která se pouţije recirkulační chladicí vodní

soustavy a částí vody, která se pouţije pro průtočné chladicí vodní soustavy. Výpočty udávají, ţe mnoţství tepla,

které se odejme vodními chladicími soustavami v průmyslovém sektoru Nizozemska, je řádově ve velikosti

180 PJth ročně 12

(= 5,7 GWth 13

) a ţe je rovnoměrně rozděleno mezi chladicí věţe a průtočné chladicí soustavy.

___________________ 11 EST Consult B.V.,Woubrugge, prosinec ‘90, NESR003. Marktonderzoek naar het electriciteitsverbruik en de

mogelijkheden van electriciteitsbesparing in de Nederlandse industrie

(Výzkum trhu ve věci spotřeby energie v Nizozemském průmyslu a příleţitosti pro konzervaci elektřiny).

12 CBS, Heerlen: klíčové číselné údaje K-261/1991; opatření vztahující se na vodu pro společnosti v roce 1991, a pro

kaţdých pět let zpětně od roku 1957. CBS, Voorburg; klíčové číselné údaje K-117/1992-1 & 2; Spotřeba energie

v Nizozemsku, roční číselné údaje pro rok 1992 a předcházející desetiletí od 1972.

13 Ověřeno taky podle údajů pocházejících od:

– Emissie Registratie warmte via water E 260 tot en met de 6e ronde

(registrace emisí tepla prostřednictvím vody E 260 aţ do a včetně 6. kola (pro nejvýznamnější společnosti z hlediska

environmentální perspektivy) v letech 1990); RIVM, Bilthoven.

– Přehled deseti nejlepších společností v Nizozemsku vypracovaný autorem; údaje RIZA; Lelystad, Nizozemsko.

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 172

II.5.3 Celkový potenciál uchování energie na ºC chladnější mezní vrstvy chladicí vody

Hodnota 180 PJth, odejmutá ročně vodními chladicími soustavami, v kombinaci s průměrnou dodatečnou/extra

spotřebou ve velikosti řádově 3½ kWth/MWth na ºC chladnější mezní vrstvy chladicí vody by měla za následek

potenciální uchování energie v případě Nizozemského průmyslového sektoru ve výši:

0,63 PJth ročně na ºC

Nebo ve finančním vyjádření:

1,6 milionŧ EUR ročně na ºC

Za předpokladu, ţe situace v Nizozemsku představuje pouze 5 % kapacity evropské průmyslové produkce, kde

se vyskytuje chlazení, je moţné odhadnout, ţe kapacita resp. výkon chlazení v Evropě, pouţívaného v průmyslu,

je ve velikosti 120 GWth, kde elektrárny ochlazují 200 GWth. Pro celý sektor chlazení v Evropě by potom

potenciální uchování energie mohlo dosáhnout hodnoty:

35 PJth ročně na ºC

Nebo ve finančním vyjádření:

100 milionŧ EUR ročně na ºC

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 173

II.6Příklady výpočtŧ pro relativní uchování energie a redukování

environmentálního dopadu dosaţeného pouţitím inhibitorŧ

II.6.1 Příspěvek zpŧsobený oxidací

V níţe uvedeném textu je uveden příklad pouţití inhibitorů zaloţených na oxydantech, jako je chlornan (protoţe

to je relativně dobře známá odbouratelná přídavná látka):

Předpoklady:

Základ:

elektrolyt (nebo nákup ve velkém) 2,2 kWhe/kg ekvivalentu chloru

– účinnost výroby 0,7 We/We

– tepelná účinnost 0,4 We/Wth

– koncentrace 15 %

chladicí zařízení

– tloušťka vrstvy kalu 0,5 mm (v létě

ţádné inhibitory)

– teplotní gradient mezní vrstvy 4 K

– průměrný „poměr uchování (energie)― 3,5

kWth/MWth/K

pouţití inhibitoru

– přítok ≈ 1,0 mg l-1

, stoichiometrická oxidace,

– výtok ≤ 0,1 mg l-1

, aktivní chlor

– přerušované chlorování, jako je 4 hodiny pouţití/nepouţívání

– 1 % konverze dávky chloru ekvivalentní halogenovaným vedlejším

produktům, vyjádřená taky jako ekvivalent chloru, jehoţ mnoţství je přibliţně 3 %

bromovaných uhlovodíků

[tm160, Bijstra, 1999].

II.6.1.1 Prŧtočná chladicí soustava

pouţití chlornanu 300 kg Cl/MWth [tm160, Bijstra, 1999] 14

cena chlornanu 114 EUR/metrická tuna v cisternovém nákladním automobilu

V důsledku výše uvedeného mají jak poměr uchování energie 15

, tak i poměr účinnost—cena inhibitoru prvořadý

význam resp. důleţitost. Pouţitím tohoto oxydantu se dosahuje environmentálního uchování energie ve výši

několika desetinásobků nad primární obsah energie inhibitoru.

Environmentální energetická výtěţnost tohoto inhibitoru je více neţ desetinásobná neţ uchování financí 16

.

Pouţití peroxidu vodíku nebo ozonu bude mít za následek sníţení výše uvedených poměrů.

___________________ 14 Vychází z poţadavku na chlor v severozápadní evropské deltě.

15 Poměr uchování energie je bezrozměrné číslo, pomocí kterého se provede porovnání uchování energie dosaţené

pouţitím daného inhibitoru s primárním obsahem energie relevantní přídavné látky.

16 Poměr uchování financí je bezrozměrné číslo, pomocí kterého se provede porovnání uchování financí dosaţené

pouţitím daného inhibitoru s cenou relevantní přídavné látky.

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 174

Poměr uchování energie =

Poměr uchování financí =

Poznámka: mt = metrická tuna (metrické tuny).

Bezrozměrný poměr environmentální energie můţe být nahrazen výpočtem hmotnostního poměru přídavného

relativního environmentálního zatíţení. Toto taky indikuje uchování energie dosaţené pouţitím inhibitorů, ale

nyní je vyjádřen z hlediska poměru redukování emisí oxidu uhličitého k produkci neţádoucích prekurzorů jako

výsledku vedlejších reakcí oxidace.

Environmentální hmotnostní poměr =

Nicméně mnoţství získané podle tohoto vzorce není tak docela bezrozměrné. Environmentální hmotnostní

poměr můţe být uveden pro odhad poměru celkového environmentálního účinku, například zavedením poměru

působení specifických chlorovaných vedlejších produktů mořské vody, jako je bromoform (84 %), dibrom-

acetonitril (10 %) a trihalometany (5 %) [tm157, Jenner a jiní, 1998].

Jejich neţádoucí formace/vznik, která/který je lineární s mnoţstvím (chloru pouţitého pro) chlorování (chladicí)

soustavy, můţe potom být porovnána/porovnán s výslednou redukcí mnoţství pouţité energie, přičemţ obě dvě

hodnoty se vyjádří v jednotkách CO2 a jeho odpovídajícího účinku na rozklad ozonu, resp. na vyčerpávání

ozónové vrstvy.

II.6.1.2 Otevřená recirkulační (chladicí) soustava

objem vody; nádrţ + potrubí 50 m3/MWth

měření (na 3 mg/m3) 1,0 l h

-1

doba měření, neprůběţné 1,0 h/den

cena chlornanu 160 EUR/metrická tuna v kontejnerech s několika komorami o objemu 1 m3

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 175

V případě reţimů s nepřetrţitým dávkováním, a/nebo v případě méně dostatečně (adekvátně) řízeného procesu,

se vyţadují větší dávky rovnající se přibliţně trojnásobku ekvivalentů chloru na MWth.

Poměr uchování energie =

Poměr uchování financí =

Poměr uchování energie a poměr účinnost—cena téhoţ oxydantu, který je pouţit v cirkulační (chladicí)

soustavě, jsou vyšší neţ příslušné poměry pro průtočnou chladicí soustavu. Naopak spotřeba primární energie,

která je poţadována pro ochlazování prostřednictvím recirkulační (chladicí) soustavy je vyšší, neţ spotřeba

primární energie v případě průtočné chladicí soustavy. V důsledku této skutečnosti je většina největších

elektráren umístěna v blízkosti mořského pobřeţí.

Taky pro tuto (chladicí) soustavu je moţné vypočítat relativní hmotnostní poměr environmentálního zatíţení.

Environmentální hmotnostní poměr =

A opětovně zde je hmotnostní poměr mezi poţadovaným sníţením emisí oxidu uhličitého a neţádoucí emisí

halogenovaných uhlovodíků — nyní ovšem aplikovatelný na recirkulační chladicí soustavu — vyšší, neţ je tomu

v případě průtočné chladicí soustavy. A obráceně je spotřeba primární energie (chladicí) soustavy s chladicí věţí

vyšší, neţ je spotřeba primární energie průtočné chladicí soustavy.

Příloha II

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 176

II.7Příklady výpočtŧ relativních úspor energie pouţitím chladnější chladicí

vody

II.7.1 Pobřeţní voda versus chladicí věţe

Předpoklady 17

: — teplota přítoku pobřeţní voda 19 ºC

chladicí věţ 24 ºC

— tlak přítoku průtočná chladicí soustava 1 mwg (m vodního sloupce)

soustava s chladicí věţí 14 mwg (m vodního sloupce)

(výška věţe + rozstřikovací hubice)

Čerpání chladicí vody do další výšky a následné rozstřikování chladicí vody přes rozstřikovací hubice (trysky)

má za následek další spotřebu energie čerpadlem na MWth odnímaného tepla prostřednictvím (chladicí) soustavy

s chladicí věţí:

Spotřeba energie čerpadlem vyjádřená z hlediska

primární energie v průběhu celého roku je 12,5 kWth na MWth chlazení

Chladicí voda je v průměru o 5 ºC teplejší, takţe 17,5 kWth na MWth chlazení

Dohromady je rozdíl ve spotřebě energie 30 kWth na MWth chlazení

Z toho vyplývá, ţe z hlediska prospěšnosti uchování energie jsou v praxi velké chladicí soustavy přednostně

budovány ve formě průtočných chladicích soustav umístěných na (mořském) pobřeţí.

II.7.2 Říční voda versus chladicí věţe

Teplotní rozdíl průtočné chladicí soustavy, do které je dodávána říční voda, je v porovnání s chladicí věţí řádově

ve velikosti kolem 1 K. Společně s udrţováním nutného tlakového rozdílu přes chladicí věţ činí celkový rozdíl

ve spotřebě energie hodnotu 16 kWth na MWth chlazení.

___________________ 17 Onderzoek industrieel waterverbruik (Přehled spotřeby vody v průmyslu), konečná zpráva, F.C.A. Carner,

Krachtwerktuigen Amersfoort, 1992.

Samenwerkende Rijn- en Maas waterleidingbedrijven 1980 – 1992, RIWA, Amsterodam.

Jaarboeken monitoring Rijkswateren (Výroční zprávy státního monitorování vody) z 1980.

Příloha II

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 177

II.7.3 Podzemní voda versus chladicí věţ

Teplotní rozdíl průtočné chladicí soustavy, do které je dodávána podzemní voda, je v porovnání s chladicí věţí

největší, tj. 12 K. Celkový rozdíl spotřeby energie, která je vyţadována pro chlazení, je tedy 42 kWth na MWth

chlazení. Předpokládalo se, ţe výkon spotřebovaný čerpadlem, které odčerpává podzemní vodu, je stejného řádu

velikosti, jako je výkon poţadovaný pro udrţování tlakového rozdílu výtoku chladicí věţe. Nicméně omezená

dostupnost podzemní vody omezuje pouţití tohoto způsobu uchování energie.

II.8 Dodatek k environmentálním dopadŧm

Tabulka II.3: Poměry uchování pro prŧtočné a recirkulační chladicí soustavy

Typ chladicí soustavy Poměr

uchování energie Jvývod/Jpřívod

Poměr

uchování financí EURvývod/EURpřívod

Environmentální

hmotnostní poměr CO2/C – X

Průtočná chladicí soustava 52 5 3 000 Otevřená recirkulační chladicí soustava 285 20 16 000

Tabulka II.4: Uchování energie s moţným chladnějším zdrojem chladicí vody

Porovnání (chladicích) soustav kWth na MWth Poznámky Pobřeţní vody versus chladicí věţe 30 specifikováno geograficky Říční voda versus chladicí věţe 16 lokální tepelné zatíţení Podzemní voda versus chladicí věţe 42 omezené zásoby

Výše uvedená čísla mohou být pouţita pro znázornění východiska pro specifické oblasti v Evropě, jako je

například vysoce industrializovaná oblast jako je Nizozemsko. Nahrazení všech průmyslových chladicích věţí

průtočnými chladicími soustavami, do kterých je dodávána říční voda, by mohlo mít za následek uchování

energie v národním měřítku v rozsahu 91 PJth 18

* 16 kWth/MWth = 15 PJth ročně (coţ je ekvivalent redukování

emise oxidu uhličitého ve výši 93 000 metrických tun ročně). Toto by vyţadovalo dostupnost 85 m3/sec říční

vody v průběhu celého roku. Naopak pro takovou náhradu přicházejí v úvahu pouze ty chladicí soustavy, které

jsou umístěny v relativně malé vzdálenosti od řeky; zahrnutí (větších) vzdáleností by jinak mohlo negativně

ovlivnit energetické výhody, které se nabízí pouţitím tohoto zdroje (chladicí) vody. Takţe není nijak překvapivé,

ţe většina průmyslových provozů a elektráren je umístěna v blízkosti řek a (mořských) pobřeţních oblastí, coţ

ovšem zdůrazňuje význam správného konstrukčního řešení chladicích zařízení a volby jejich umístění.

___________________ 18 Symposium zaměřené na vodu 1995; studijní program (sylabus) 43, Nederlands Corrosie Centrum Bilthoven.

Příloha III

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 179

PŘÍLOHA III KOTLOVÉ VÝMĚNÍKY TEPLA PRO PRŮMYSLOVÉ

PRŮTOČNÉ CHLADICÍ SOUSTAVY A VÝSKYT ÚNIKŮ

NETĚSNOSTMI

Konstrukční provedení výměníku tepla je nesmírně důleţité, protoţe výměník tepla je klíčová část chladicí

soustavy, ve které se uskutečňuje výměna tepla. Z environmentálního hlediska to je právě výměník tepla, kde se

můţe vyskytnout únik látek pouţívaných v procesu do chladiva v důsledku netěsností. V průtočných chladicích

soustavách je důleţitost dobře navrţeného (konstrukčně provedeného), provozovaného a udrţovaného výměníku

tepla zřejmá. Z hlediska preventivního přístupu by měla být věnována pozornost problematikám uvedeným

v této příloze před úvahami směrem k pouţití nepřímé (sekundární) chladicí soustavy. Tato příloha poskytuje

přehled celé řady důleţitých problematik, které se berou v úvahu při konstrukčním řešení společně pouţívaného

kotlového výměníku tepla za účelem předcházení environmentálním problémům [tm001, Bloemkolk, 1997].

Kotlový výměník tepla sestává z pláště, velkého počtu paralelních trubek, trubkovnic (trubkových desek)

resp. přepáţek a jednoho nebo dvou čelních vík. Výměna tepla mezi médii (látkami) se uskutečňuje

čerpáním jedné z látek přes trubky a druhé látky kolem trubek. Při tomto čerpání/proudění látek se

předává teplo přes stěny trubek. Přepáţky jsou umístěny diagonálně vzhledem k trubkám. Přepáţky

zabezpečují lepší předávání tepla (prostřednictvím zvětšené turbulence proudu látky kolem trubek) a

podepírají trubky. Kotlový výměník tepla je znázorněn na níţe uvedeném obrázku.

Obrázek III.1: Hlavní komponenty kotlového výměníku tepla

[tm001, Bloemkolk, 1997]

Existuje velmi mnoho rŧzných typŧ kotlových výměníkŧ tepla. Uskutečněním správného výběru

z konstrukčních parametrŧ, které jsou uvedeny níţe, mŧţe být konstrukční provedení přizpŧsobeno

specifickému procesu jakoţ i poţadavkŧm na údrţbu:

typ pláště a čelního víka;

typ trubky (přímá, nebo tvarovaná do písmena U, s ţebry nebo bez ţeber);

velikost trubky (průměr a délka);

vzdálenost mezi trubkami (rozteč) a jejich konfigurace (uspořádání);

počet přepáţek a typ přepáţky;

vzdálenost mezi přepáţkami (rozteč přepáţek);

počet tahů přes trubky (trubkových průchodů);

způsob proudění (protiproudý, souběţný/souproudý);

buďto mechanické čištění nebo ne, čištění buďto pouţitím (vysokotlaké) vody nebo ne.

Výstup Výstup

Dělený prstenec

Přepá

ţ

k

y

Plovoucí čelo

Příčka

trubko

vého

okruhu

Podpěra

trubek Pevná

trubkovnice Plovoucí

trubkovnice Vstup Vstup

Podpěry

„Reds― a rozpěrné vloţky

Příloha III

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 180

Sdruţení výrobcŧ trubkových výměníkŧ (TEMA; The Tubular Exchanger Manufacturers Association)

navrhlo terminologii pro rŧzné typy kotlových výměníkŧ tepla. Sdruţení TEMA rovněţ navrhlo směrnice,

resp. návod pro mechanické konstrukční provedení takových výměníkŧ tepla.

Výhody a nevýhody kotlového výměníku tepla jsou v níţe uvedeném seznamu:

Výhody:

jsou k dispozici pro všechna pouţití;

jsou k dispozici téměř všechny materiály;

jsou k dispozici pro široký rozsah průtoků a kapacit/výkonností (provozů/výkonů);

robustní, bezpečné konstrukční provedení;

jsou k dispozici dobré tepelné a mechanické konstrukční metody.

Nevýhody:

jsou relativně drahé na m2 plochy povrchu výměny tepla (resp. teplosměnné plochy);

nejsou optimální pro předávání tepla;

čištění (vytaţení svazku trubek) ze strany pláště je pracné.

Z důvodu robustního a bezpečného konstrukčního provedení kotlového výměníku tepla dávají rafinerie přednost

výměníku tepla tohoto typu. Volba tohoto typu kotlového výměníku tepla pro průtočné chladicí soustavy je dále

vysvětlena v následujícím textu.

III.1 Konstrukční provedení kotlového výměníku tepla pro průtočné chladicí soustavy

Pro prŧtočné chladicí soustavy se zpravidla pouţívají kotlové výměníky tepla TEMA-typu AES. Chladicí

voda protéká trubkami kotlového výměníku tepla a médium, které je pouţíváno (resp. látka, která je

pouţívána)

v procesu protéká uvnitř pláště tohoto výměníku. AES odkazuje na kódy, které jsou pouţity pro popis

rŧzných volitelných moţností pro kotlové výměníky tepla (viz Obrázek III.2).

Umístění médií/látek

Protoţe strana trubek kotlového výměníku tepla se mŧţe čistit snadněji a lépe, neţ strana pláště, umísťují

se silně znečišťující média, resp. látky na stranu trubek. Z dŧvodu pouţití materiálŧ odolných proti korozi

pro korozívní chladicí vodu je taky ekonomičtější umístit proud chladicí vody na stranu trubek.

Typ A předního víka výměníku tepla

Otevření výměníku tepla k provedení kontrolní prohlídky a údrţby je snadnější v případě, kdy je pouţito

čelní víko resp. přední víko typu A, protoţe spojovací trubky nemusí být při otevírání čelního víka tohoto

typu vytlačeny. Z tohoto dŧvodu je tento typ předního víka téměř vţdy pouţit v případě výměníkŧ tepla,

které mají „znečišťující― médium, resp. „znečišťující― látku na straně trubek.

Typ E pláště výměníku tepla

Volba typu pláště kotlového výměníku tepla závisí na poţadavcích procesu pro médium, resp. látku na

straně pláště. Obvykle bývá zvolen typ E („jednoprŧchodý plášť―).

Typ S zadního víka výměníku tepla

Volba typu „zadního víka výměníku tepla― se určí podle faktorŧ vztahujících se na:

potřebu čistit (mechanicky nebo pouţitím vody) stranu pláště výměníku tepla;

potřebu čistit (mechanicky nebo pouţitím vody) stranu trubek výměníku tepla;

jakost chladicí vody (korozívní, vytváření kotelního kamene, atd.);

výskytu tepelné roztaţnosti mezi materiálem pláště a trubky (trubek);

potřebu protiproudého proudění.

Příloha III

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 181

Obrázek III.2: Terminologie výměníkŧ tepla (Technické normy sdruţení výrobcŧ trubkových výměníkŧ)

[tm003, Van der Schaaf, 1995]

Obvykle se volí S-typ (s „plovoucím předním (čelním) víkem―), neboť tento typ je moţné čistit

mechanicky (nebo vodou) jak na straně pláště, tak i na (vnitřní) straně trubek. S tímto typem se taky

nevyskytují ţádné problémy v případě rozdílŧ tepelné roztaţnosti mezi materiálem pláště a v porovnání s

materiálem trubek. Nicméně S-typ je nejdraţším typem „zadního (čelního) víka―.

Příloha III

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 182

III.2 Úniky v důsledku netěsností v kotlových výměnících tepla

Úniky v dŧsledku netěsností, souvisící s kontaminací chladicí vody médiem, které je pouţito, resp. látkou,

která je pouţita v procesu, se vyskytují ve většině případŧ kotlových výměníkŧ tepla jako dŧsledek trhlin

resp. prasklin ve spojení trubka – trubkovnice, prasklin/trhlin v samotné trubce a taky prasklin/trhlin v

přírubovém spojení, které odděluje obě proudění („plovoucí přední (čelní) víko―). Úniky v dŧsledku

netěsností se primárně mohou vyskytovat jako dŧsledek následujících příčin:

1. nekvalitní, resp. špatné konstrukční provedení (asi ve 30 % případech);

2. nekvalitní, resp. špatná výroba;

3. provozování, které není v souladu s mezními hodnotami konstrukčního provedení (50 % aţ 60 %);

4. nekvalitní, resp. špatně prováděná kontrolní prohlídka a údrţba.

1. Špatné konstrukční provedení

Protoţe špatné nebo nesprávné konstrukční provedení neodvolatelně vede k únikŧm v dŧsledku

netěsností, musí být v prŧběhu fáze konstrukčního řešení věnována pečlivá pozornost níţe uvedeným

konstrukčním parametrŧm:

volba materiálu;

volba spojení trubky s trubkovnicí (válcované nebo svařované);

volba typu těsnění;

typ detailního provedení na těsnicích čelních plochách;

konstrukční provedení přírub (tloušťka, ţádné pootáčení);

konstrukční provedení trubkovnice (tloušťka, ţádné ohyby);

konstrukční provedení podpěr trubek.

Při těchto úvahách by měla být věnována pozornost „provozním― podmínkám. Tyto podmínky jsou

následující:

výskyt vibrací;

rozdíly tepelných roztaţností;

dělení průtoku;

rychlosti průtoku (průtočné rychlosti).

Do špatného konstrukční provedení se taky zahrnuje nesprávný návrh rychlostí proudění a konstrukční

provedení, které je zaloţeno na nesprávných údajích.

2. Špatná výroba

Nicméně dobré konstrukční provedení není dostačující k zabránění únikům v důsledku netěsností. Špatná výroba

můţe taky vést k únikům v důsledku netěsností během provozování výměníku tepla. Pokud se jedná o prevenci

úniků v důsledku netěsností hrají v průběhu výroby svou úlohu následující aspekty:

postup utěsnění šroubů přírub;

hladkost opracování těsnicích povrchů;

průměr otvoru pro trubky a tolerance v trubkovnicích a přepáţkách;

postup válcování nebo svařování pro spojení trubky s trubkovnicí.

3. Provoz, který není udržován v souladu s konstrukčním provedením

Provozování odchylující se od provozních podmínek, pro něţ byl výměník tepla navrţen, můţe vést k poškození

a nakonec k únikům ve výměníku tepla v důsledku netěsností.

Odlišné provozování by mohlo být:

tepelné šoky/rázy;

„neočekávaný― stav (resp. „neočekávané podmínky), jako je nadměrný tlak a/nebo příliš vysoká teplota;

Příloha III

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 183

zvýšený nebo sníţený průtok proudění;

vibrace;

slávky (mušle) v trubkách/potrubí (které se oddělily od trubky s chladicí vodou) v kombinaci s vibracemi.

Kromě toho se v průběhu údrţby můţe vyskytnout nesprávná úprava (chladicí vody), například během čištění

trubek párou nebo horkou vodou (poškození jako důsledek tepelné roztaţnosti).

4. Nekvalitní, resp. špatně prováděná kontrolní prohlídka a údržba

V průběhu periodické údrţby se výměník tepla otevře, a svazek trubek se vytáhne mimo výměník tepla, provede

se jeho vyčištění, a provede se jeho kontrolní prohlídka. Kontrolní prohlídka je zaměřena na detekci a prevenci

úniků v důsledku netěsností. Kontrolní prohlídka, která se zaměřuje na detekci a/nebo prevenci úniků v důsledku

netěsností, zahrnuje následující inspekční úkony zaměřené na:

korozi a/nebo erozi na vnitřních a vnějších povrchových plochách trubek a na spojení trubek s trubkovnicí;

korozi čelních těsnicích ploch přírub;

kontrolu rozměrů otvorů pro trubky v přepáţkách (zvětšila se velikost průměru otvorů?);

zmenšení tloušťky stěny trubek (zvláštní pozornost musí být věnována koncům trubek, trubkám umístěným

v přepáţkách a zaoblením trubek);

záhyby, zkroucené nebo ohnuté části trubek;

navzájem stlačené trubky a na uvolněné trubky;

ohnuté trubkovnice;

malé praskliny (nebo proděravění) v trubkách a ve svařovaných spojeních trubek s trubkovnicemi;

hladkost a stav těsnicích ploch.

Periodicky prováděná údrţba je vţdy zakončena vodní tlakovou zkouškou, při které jsou části výměníku tepla

vystaveny tlaku za účelem ověření, zda výměník tepla je stále ještě vhodný k provozování při poţadovaných

hladinách tlaku. Tímto způsobem jsou z hlediska úniků v důsledku netěsností zkoušeny taky trubky, připojení

trubek k trubkovnicím a přírubová spojení. Pro zjišťování netěsností jsou taky k dispozici přesnější zkušební

metody. K tomuto účelu se pouţívá buďto vzduch (zkouška vzduchem a mýdlovou vodou) nebo helium. Tímto

způsobem se zjistí defekty (resp. místa úniků), nebo podezřelá místa, a jejich příčina bude muset být dále

prozkoumána. Jakmile se zjistí příčina, budou muset být provedena nápravná opatření. Pokud nápravná opatření

nejsou provedena, coţ platí jak pro ošetření příčiny, tak i pro opravu částí, vyskytne se v budoucnosti velká

pravděpodobnost (nových) úniků v důsledku netěsností.

Do nápravných opatření se zahrnuje zazátkování trubek a výměna (plochých) těsnění. Pokud předmětná

společnost (firma) má svoji vlastní dílnu, budou opravářské práce na trubkovém výměníku tepla trvat jeden nebo

dva dny. Únikům v důsledku netěsností lze preventivně zabránit zdůrazněním raději preventivní neţ nápravné

údrţby. Například svazky trubek výměníku tepla mohou být častěji vyměněny za nové. Správná, resp. řádná

logistika provádění údrţbářských prací a výskytu problémů umoţňuje dokonalejší plánování údrţbářských prací.

Doporučuje se, aby pod dohledem (supervizí) bylo provedeno uzavření výměníku tepla a dotaţení šroubových

spojů jako prevence budoucích (moţných) úniků v důsledku netěsností. K tomuto účelu můţe být pouţit nástroj

s regulovatelnou hybností, resp. nastavitelný momentový klíč.

III.3 Alternativy

Pravděpodobnost úniků v důsledku netěsností můţe být sníţena alternativními volbami materiálů, typu TEMA,

připojením k trubkovnici, typem těsnění, a hladinou procesního tlaku chladicí soustavy.

Volba materiálu

Pro vodní stranu výměníku tepla je moţné pouţít místo uhlíkové oceli jakostnější materiály, jako je hliníková

mosaz obsahující měď a nikl, a titan. Toto opatření bude mít za následek to, ţe výměník tepla bude podstatně

draţší, neţ výměník tepla, jehoţ trubky a trubkovnice jsou zhotoveny z uhlíkové oceli (viz taky Přílohu IV).

Příloha III

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 184

Jiné výměníky tepla

Volbou jiného typu výměníku tepla můţe být pravděpodobnost úniku v důsledku netěsností redukována aţ na

značně okrajové resp. marginální minimum.

Jsou k dispozici tyto alternativní moţnosti:

výměník tepla s trubkami ve tvaru písmena U;

výměník tepla, jehoţ konstrukční provedení má dvojitou trubkovnici;

výměník tepla jak s trubkami ve tvaru písmena U, tak i s konstrukčním provedením s dvojitou trubkovnicí.

V případě výměníku tepla s trubkami ve tvaru písmena U neexistují ţádné plovoucí přední víka (ţádná plovoucí

čela) a proto neexistuje ţádné přírubové těsnění na zadním víku (na zadním čele). Typ výměníku tepla, který má

trubky ve tvaru písmena U, je o (10 aţ 15) % levnější, neţ typ výměníku tepla s plovoucí čelní částí, resp. který

má plovoucí čelo. Pokud se vyskytnou úniky v důsledku netěsností v případě výměníků tepla typu, který pouţívá

typ trubka-trubkovnice, pro jejichţ konstrukční provedení je pouţita dvojitá konstrukce trubkovnice, můţe se

vyskytnout emise do ovzduší, místo emise do jiného média (jiné látky). Je nutné konstatovat, ţe zdvojené

připojení trubek k trubkovnici je značně nákladné.

Připojení trubek k trubkovnici

V případě připojení trubek k trubkovnici pomocí svarů se vyskytuje mnohem menší moţnost úniků v důsledku

netěsností, neţ v případě konstrukčního provedení s rozválcováním konců trubek. Realizací rozválcovaného

spojení (konců trubek) do svařovaného spojení se můţe dosáhnout toho, ţe takové výměníky tepla budou lépe

odolné proti únikům v důsledku netěsností. V tomto případě existují dva druhy svarů: utěsňující svar (coţ je

jedna vrstva svarového spojení), nebo pevnostní svar (coţ obvykle jsou dvě vrstvy svaru). Cenové údaje ukazují,

ţe náklady na svařovanou konstrukci jsou přibliţně o 9 EUR aţ 11 EUR na jednu trubku vyšší, neţ je tomu

v případě konstrukčního provedení s rozválcováním konců trubek.

Typ těsnění

V případě pouţití přírubového těsnění plovoucího předního víka (tzn. plovoucího čela kotlového výměníku

tepla) je moţné typ těsnění změnit. Obvykle pouţívané typy těsnění, například těsnění „bez asbestu s navinutým

kovem―, nebo těsnění ve tvaru vačky, můţe být nahrazeno těsněním se svarem („Schweissdichtung―).

Příloha IV

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 185

PŘÍLOHA IV PŘÍKLAD VOLBY MATERIÁLU PRO VODNÍ

CHLADICÍ SOUSTAVY V PRŮMYSLOVÝCH

(NE-ELEKTRÁRENSKÝCH) POUŢITÍCH

[tm001, Bloemkolk, 1997]

IV.1 Úvod

Volba konstrukčních materiálů pro chladicí soustavy, a zejména volba materiálů pro chladiče (výměníky tepla),

je v mnoha případech sloţitou záleţitostí. Tato volba je výsledkem posouzení rovnováhy mezi poţadavky

v důsledku chemie vody a provozními poţadavky (omezené pouţití přídavných látek (do chladicí vody), počet

cyklů koncentrace). Pro splnění těchto poţadavků je nabízen široký rozsah materiálů. V této příloze je uvedeno

několik volitelných moţností materiálů, které mají být pouţity v případě brakické vody pro otevřené průtočné

(chladicí) soustavy. Poskytuje se zde moţnost kvalitativní volby pro pouţití. V individuálních případech bude

konečná volba materiálu vyţadovat zahrnutí údajů o cenách k provedení spravedlivého porovnání, které vezme

do úvahy taky důsledky volby materiálů na provozní náklady.

Volba materiálŧ pro výměníky tepla

Existuje mnoho faktorů, které se berou společně v úvahu pro určení konečné volby materiálů pro výměníky

tepla, jako jsou např. tyto:

Sloţení a korozívní působení chladicí vody

Způsob provozu, např. průtočné chlazení nebo recirkulační chlazení

Korozívní působení a charakter látky, která má být ochlazována

Typ chladiče

Rozsah ţivotnosti

Náklady

Toto jsou některé z nejdůleţitějších kritérií, která se berou v úvahu při návrhu konstrukčního provedení nového

chladiče, na základě kterých se provede konečná volba určitého materiálu. V mnoha případech je tato konečná

volba materiálu nejlepším moţným kompromisem, který dodrţuje princip, ţe chladič musí mít ekonomicky

přijatelný „rozsah ţivotnosti―. Nicméně během tohoto rozsahu ţivotnosti se u mnoha chladičů začnou vyskytovat

úniky v důsledku netěsností. Důleţitou příčinou tohoto jevu je to, ţe v praxi není chladič pouţíván v souladu se

svým konstrukčním provedením (podmínkami), přičemţ změna podmínek procesu je z mnoha různých důvodů

zcela běţnou záleţitostí.

Významné příčiny, které mohou vést k únikům v důsledku netěsností, jsou tyto:

příliš vysoká nebo příliš nízká rychlost proudění ve svazku trubek a špatná cirkulace v plášti (Tabulka IV.1);

špatná úprava vody, tj. pouţitá metoda a řízení;

příliš vysoké teploty kovu na straně chladicí vody.

Pokud se jedná o teploty, teplota kovu 60 ºC se povaţuje za horní hranici, poněvadţ nad touto teplotou je většina

inhibitorů koroze méně účinná, nebo inhibitory nejsou vůbec účinné. Pokud jde o průtočné (chladicí) soustavy,

vyskytuje se zde taky tvorba solí vápníku.

Tabulka IV.1: Rychlost chladicí vody a typ materiálu

Materiál Rychlost (m/s)

Hliníková mosaz 1,0 – 2,1

Měď nikl (90 – 10) 1,0 – 2,5

Měď nikl (70 – 30) 1,0 – 3,0

Uhlíková ocel 1,0 –1,8

Austenitická nerezová ocel (316) 2,0 – 4,5

Titan 2,0 – 5,0

Příloha IV

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 186

Volba materiálu pro čerpadla

Volba materiálu pro čerpadlo je méně kritická, protoţe v mnoha případech je toto zařízení zdvojeno (má zálohu).

Toto znamená, ţe pokud má čerpadlo poruchu (pravděpodobně zde má být „down“, ne „clown“, pozn. překl.),

proces často není přerušen. Dalším faktorem je skutečnost, ţe dostupné stěny mají často mnohem větší tloušťku,

neţ je nutně potřeba (přídavek na korozi).

Volba materiálŧ pro trubky s chladicí vodou

Ve většině případů je pro trubky s chladicí vodou zvolena uhlíková ocel s dostatečně velkým přídavkem pro

korozi. Pokud přídavek na korozi větší neţ 3 mm je nedostatečný pro přijatelný rozsah ţivotnosti, jsou zvoleny

alternativní materiály, jako jsou plasty, uhlíková ocel s organickým povlakem/beton, nebo, ve výjimečných

případech, slitiny vyšší jakosti, jako je nerezová ocel, monelův kov a jiné slitiny s niklem, atd. Trubky mají

výhodu před stroji v tom, ţe jsou mnohem snadněji a levněji vyměnitelné, a proto je volba materiálů méně

kritickou záleţitostí.

IV.2 Přímé prŧtočné soustavy (s brakickou vodou)

Sloţení a vlastnost „brakické vody― být korozívní není pevně dána a můţe se měnit v rozsahu mezi korozívností

sladké povrchové vody a mořské vody. Brakická voda se obvykle nachází v přechodových oblastech mezi

řekami a/nebo jinými „sladkovodními― výtoky a mořem (delty). Sloţení a charakteristiky se mohou široce měnit

podle místa a podle (ročního) období. Lokální hloubka vody a hladina protékání (vracení se zpět na místo)

a přílivy mohou hrát roli ve vlastnosti tohoto typu vody být korozívní. Některé druhy brakické vody mají vyšší

úroveň korozívnosti neţ mořská voda. Například v mělkých vodách s nadměrným růstem rostlin se mohou

vyskytnout sloučeniny síry jako důsledek rozkladu, které mohou způsobit závaţnou důlkovou korozi ve

sloučeninách mědi. V mnoha případech se vyskytuje značné mnoţství unášených naplavenin, které můţe

způsobit závaţná znečištění výměníků tepla v (chladicích) zařízeních. V těchto případech je pouţití nerezavějící

oceli problematické, protoţe vytváření důlků (důlková koroze, resp. pitting) se téměř určitě vyskytne velmi

rychle. Protoţe všechny tyto faktory nejsou ve většině případů dobře známé, doporučuje se, aby vlastnost

brakické vody být korozívní byla povaţována za stejnou, jako v případě korozívnosti mořské vody s relativně

vysokým mnoţstvím unášených naplavenin. Další výhodou je to, ţe existuje značná znalost a zkušenost

vztahující se na výskyt koroze způsobené mořskou vodou.

Čerpadla

V závislosti na situaci jsou materiály uvedené v následující tabulce často pouţívány pro čerpadla brakické vody

(pouţití jiných materiálů je moţné, ale obvykle jsou mnohem draţší):

Tabulka IV.2: Materiály pouţité pro čerpadla brakické vody

Skříň Oběţné kolo Hnací hřídel Poznámky

Tvárná litina)*

Hliníkový bronz

Hliníkový bronz

Cínový bronz

Cínový bronz

Cínový bronz

Nerezavějící ocel 316)*

Hliníkový bronz

Cínový bronz

Cínový bronz

316

Monelův kov

Monelův kov

Monelův kov

Cínový bronz

)* Je taky moţné pouţít šedou

litinu. Moţnost spokojenosti

(s jejím pouţitím) je významně

větší. Někdy se taky pouţívá

ocel na odlitky (ocelolitina).

)* Austenitická nerezavějící ocel

(Cr-Ni-Mo 18-8-2)

Existuje tendence zvolit kombinaci (materiálů) pro skříň a pro ventilátor, podle které je skříň v zásadě anodickou

částí konstrukce.

Příloha IV

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 187

Trubky

Ve většině případů jsou pouţity trubky z uhlíkové oceli s přídavkem pro korozi. Jiná moţnost je poskytnout pro

trubky uhlíkovou ocel s organickým povlakem, nebo je opatřit betonem. V obou případech jsou slabým místem

konstrukce svary.

V současné době jsou ve zvýšené míře pouţívány sklolaminátové epoxidové trubky, především v soustavách,

které jsou umístěny pod zemí. Velkou výhodou tohoto materiálu je to, ţe jsou téměř úplně odolné proti působení

podzemní vody. Instalační náklady jsou přibliţně stejné, jako jsou náklady pro trubkovou soustavu zhotovenou

z uhlíkové oceli, která je opatřena povlakem, vnitřním nebo vnějším, zhotoveným z organického materiálu. Pro

případ delšího časového období je toto řešení často levnější z uvedených dvou moţností.

Výměníky tepla/chladiče

Jak uţ bylo výše zmíněno, volba materiálu pouţitého ve výměníku tepla je poněkud sloţitější, protoţe tam, kde

se jedná o svazek trubek, musí být vzata v úvahu korozívnost média, které má být ochlazováno (resp. látky, která

má být ochlazována). Za předpokladu, ţe látka pouţitá v procesu nepůsobí korozívně na materiál, ze kterého je

zhotoven svazek trubek, a ţe moţná kontaminace (například ionty mědi) procesu není významná, volba

materiálu je určena hlavně jakostí vody.

Moţná volba materiálů pro kotlové výměníky tepla, které jsou pouţívány pro brakickou vodu, je dána v níţe

uvedené tabulce (voda protéká trubkami).

Tabulka IV.3: Materiály pouţité pro kotlové výměníky tepla s brakickou vodou

Plášť/těleso Vodní plášť Trubky Trubkovnice Uhlíková ocel Uhlíková ocel Uhlíková ocel)*1

Uhlíková ocel Uhlíková ocel Uhlíková ocel)*2

Hliníková mosaz Uhlíková ocel Uhlíková ocel Uhlíková ocel)*2

Hliníková mosaz Hliníkový bronz Uhlíková ocel Uhlíková ocel)*2

Hliníková mosaz a nebo

Měď-nikl (kupronikl))*4 Uhlíková ocel s povlakem

hliníkové mosazi Uhlíková ocel Cínový bronz Nerezavějící ocel 316)*3

Uhlíková ocel Uhlíková ocel Uhlíková ocel)*2

Titan)*5 Uhlíková ocel

Připomínky k Tabulce IV.3

Ve výše uvedeném seznamu existují nejrůznější moţnosti. Konečná volba materiálů je do značné míry určena

mírou korozívního působení brakické vody a podmínkami procesu.

)*1 Pouţití trubek z uhlíkové oceli je moţné pouze v těch případech, kdy je jistota, ţe voda není korozívní

(např. podle praktických zkušeností). Tato volitelná moţnost téměř nikdy neexistuje.

)*2 Vodní pláště jsou obvykle opatřeny organickým povlakem plus několik („sacrificial“) anod. Pokud je

trubkovnice zhotovena z draţšího/vzácnějšího kovu, musí být na tento kov pouţit organický povlak k zabránění

galvanickým účinkům na vodní plášť.

)*3 Pouţití austenitického materiálu jako je např. 316 není bez rizika. V případě znečištění existuje značná

pravděpodobnost výskytu důlkové koroze (pitting). Tento proces můţe být extrémně rychlý. Dalším rizikem je

moţný výskyt koroze napětím v tomto typu materiálu. Nicméně praktická zkušenost ukazuje, ţe tento případ se

nevyskytuje často, coţ je moţné v důsledku relativně nízkých teplot v tomto typu (chladicí) soustavy. Toto

riziko můţe být významně sníţeno, nebo mu můţe být dokonce zabráněno, pokud se pouţije vyšší verze slitiny,

jako je např. 904L, 254SMO, nebo Incoloy 825. Tyto typy materiálu se pouţívají taky tehdy, kdyţ to vyţaduje

strana procesu.

)*4 Slitiny měď-nikl (kupronikl) a jiné slitiny jsou zvoleny tehdy, kdyţ konstrukční teplota kovu je příliš

vysoká pro hliníkovou mosaz.

Příloha IV

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 188

)*5 V mnoha případech je nejlepší volbou materiálu pouţití titanu. Často se předpokládá, ţe výměník tepla

zhotovený z titanu je příliš drahý. Cena tohoto materiálu v posledních desetiletích se dramaticky sníţila a pouţití

titanu je ekonomické. Očekávání jsou taková, ţe sniţující se cenové rozdíly a zvyšující se problémy s úpravou

vody povedou k zvýšenému pouţívání Ti ve srovnání se slitinami Cu-Ni, které jsou nyní pouţívány.

Navíc k vysoké odolnosti titanu proti korozi, a to dokonce i v mimořádně znečištěné vodě, má tento materiál

nejrůznější výhody:

Mohou být pouţity trubky s mimořádně tenkými stěnami, a tak se pouţije méně materiálu na m2 ohřívané

(resp. „ochlazované“, pozn. překl.) plochy povrchu.

Tepelná vodivost titanu je velmi dobrá.

Hodnota odpadového kovu je vysoká a materiál je dobře vhodný pro opětovné pouţití.

Titan má dlouhou pravděpodobnou dobu ţivotnosti.

Nevýhodou je to, ţe biologický růst je silnější, neţ je tomu například v případě pouţití slitin obsahujících měď.

Titan proto vyţaduje zvýšené pouţití biocidů. Další záleţitostí je to, ţe titan nemůţe být pouţit v redukčním

(ţivotním) prostředí, protoţe se nevytváří ţádný ochranný oxidový povlak.

IV.3 Nepřímé prŧtočné soustavy (brakická voda/demin-voda)

V nepřímých (sekundárních) průtočných (chladicích) soustavách je teplo absorbováno v uzavřeném sekundárním

chladicím okruhu, a aţ potom je absorbované teplo předáváno do otevřené průtočné (chladicí) soustavy přes

výměník tepla. Je charakteristické, ţe v těchto chladicích soustavách je jakost/korozívnost vody různá pro kaţdý

chladicí okruh. Jakost vody v primární části (chladicího zařízení) je obvykle horší, neţ jakost vody v sekundární

části. V tomto případě obsahuje primární část opět brakickou vodu a sekundární část demin-vodu.

Volba materiálu pro primární cirkulační chladicí soustavu

Materiály pouţité pro primární chladicí soustavu, která je naplněna brakickou vodou, jsou popsány v Části IV.2.

Výměník tepla mezi primární a sekundární chladicí soustavou je mimořádně důleţitý pro provoz. Porucha tohoto

výměníku tepla má závaţné důsledky, a proto by toto mělo být vzato v úvahu při volbě materiálu, ze kterého

bude zhotoven. Pokud je primární chladicí prostředek brakická voda, potom nejlepší volba materiálu pro trubky

nebo desky (deskový výměník) je titan. V určitých případech mohou být zvaţovány jiné vysokojakostní slitiny,

jako je 254 SMO, nebo lepší slitiny, ale ve většině případů je nejlepší volbou materiálu titan.

Volba materiálu pro sekundární cirkulační soustavu

Podstatnou záleţitostí pro uzavřenou sekundární (chladicí) soustavu je skutečnost, ţe zhotovení vody bez kyslíku

zabraňuje korozi. V tomto případě byla zvolena jako chladicí látka/médium demin voda. Nicméně tato demin

voda v provzdušněném stavu je extrémně korozívní pro uhlíkovou ocel. Toto můţe být potlačeno alkalizováním

vody (pH=9). Čistá voda z vodovodu (vodovodního kohoutku) s relativně vysokým obsahem chloru je v zásadě

stejně tak dobrá, jako demin voda.

Jestliţe jsou realizována tato opatření, potom je voda „mrtvá―, coţ znamená, ţe její korozívnost je minimální.

V zásadě veškeré materiály (zde spíše asi „zařízení/příslušenství“, pozn. překl.), včetně trubek ve výměnících

tepla, čerpadel a potrubních tvarovek mohou být zhotoveny z uhlíkové oceli. Přirozeně musí být vzaty v úvahu

podmínky vyskytující se v procesu.

Je důleţité, aby byla pravidelně kontrolována koncentrace kyslíku v těchto soustavách. V některých případech

jsou v těchto soustavách pouţity dusičnany jako inhibitory. Udrţováním vody v zásaditém stavu, a/nebo úpravou

vody pouţitím dusičnanů, je vnikání kyslíku netěsnostmi méně kritické.

Příloha IV

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 189

IV.4 Otevřené recirkulační chladicí soustavy

IV.4.1 Pouţití sladké vody v otevřené mokré chladicí věţi Pokud se jedná o pouţití materiálu je jedním z úkolů při konstrukčním řešení otevřené recirkulační chladicí

soustavy (otevřená mokrá chladicí věţ) kondicionování vody v chladicí soustavě takovým způsobem (inhibitory,

kontrola pH, atd.), aby pouţití uhlíkové oceli pro většinu částí chladicí soustavy bylo ekonomicky přijatelné.

Tento případ vychází z pouţití vody z vodovodu. V závislosti na sloţení a na cyklech koncentrace, koncentrace

komponent v této vodě se bude zvyšovat (někdy se nazývá „zahušťování―), čímţ se počet resp. mnoţství

rozpuštěných solí úměrně zvětšuje, coţ zvyšuje schopnost vody způsobovat korozi. Tento účinek můţe být

potlačen pouţitím inhibitorů a pomocí správných hladin pH. Konstrukční řešení takové (chladicí) soustavy je

obvykle zaloţeno na skutečnosti, ţe pro uhlíkovou ocel voda není korozívní.

Většina částí, jako jsou trubky a čerpadla, jsou proto zhotovena z uhlíkové oceli. Trubky pouţité ve výměníku

tepla jsou taky často zhotoveny z uhlíkové oceli. V kritických chladicích soustavách, nebo za účelem poskytnutí

větší bezpečnosti jsou trubky taky často zhotoveny z hliníkové mosazi. Problémy obvykle vznikají tehdy, kdyţ

látka (médium), která má být ochlazována, je korozívní. Ve velmi mnohých případech musí tedy být pouţita

austenitická ocel, nebo lepší slitina, se stejnými riziky, jaké jsou uvedeny výše, například důlková koroze resp.

pitting, nebo koroze napětím.

Je proto nesmírně důleţité, aby znečištění (chladicích soustav) bylo udrţováno na minimální hladině. Toto

v zásadě platí pro všechny vodní chladicí soustavy. V otevřené cirkulační chladicí soustavě se často pouţívá

filtrace „bočního/vedlejšího― proudu, nebo v kritických chladičích (kondenzátorech) je instalována samočisticí

soustava (například s pryţovými koulemi; resp. porézními kuličkami).

IV.4.2 Pouţití slané vody v otevřených mokrých chladicích věţích

[tm110, BDAG, 1995]

Pouţití slané nebo brakické vody v chladicích věţích vyţaduje aplikace, které věnují pozornost zejména korozi

kovových materiálů. Byla nashromáţděna celá řada poznatků z pozorování. Pro případ konstrukcí odolných proti

slané vodě byla získána dobrá zkušenost s druhy tvrdého dřeva a s dřevem, které bylo tlakově zpracováno.

Nicméně druhý způsob je prováděn s pouţitím CCA a proto nemůţe být povaţován za zdravou metodu

z environmentálního hlediska. Dobře se osvědčil cement odolný proti působení síranů pro betonové konstrukce

a osvědčilo se pouţívání výztuţí pro vnější a vnitřní části. Mohou se pouţívat křemík, hliníkový bronz a/nebo

nerezavějící ocel, ale galvanické pozinkování jenom v místech nad hladinou distribuce vody. Povlaky z plastu se

doporučují pro části zhotovené z hliníkového/křemíkového bronzu.

Výplňové materiály by měly být otevřeny/vystaveny malému znečišťování s vysokou zatěţovací kapacitou, kde

se projevila jako účinná kombinace tenké vrstvy resp. filmu (horní části) a bez tenké vrstvy resp. filmu (dolní

části). Rychlost (proudění) vody by měla být dostatečně nízká pro zabránění korozi, ale dostatečně vysoká pro

zabránění usazování těţkých tuhých částic. Tato konkrétní opatření mohou, kromě jiných opatření, redukovat

poţadavky na úpravu vody v zařízeních, ve kterých se pouţívá slaná voda.

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 191

PŘÍLOHA V PŘEHLED CHEMIKÁLIÍ PRO KONDICIONOVÁNÍ

VODNÍCH CHLADICÍCH SOUSTAV

Ve všech vodních chladicích soustavách jsou pouţívány přídavné látky pro úpravu chladicí vody s cílem chránit

chladicí soustavu a zabránit redukování výměny tepla v důsledku tvorby kotelního kamene, znečištění a koroze.

Proti těmto problémům chladicí vody se pouţívá široký rozsah přídavných látek. V této příloze je uveden

přehled různých typů přídavných látek, které se pouţívají v různých mokrých chladicích soustavách.

V závěrečné části této přílohy je vysvětlena úprava chladicí vody v mokré otevřené chladicí věţi pro znázornění

sloţitosti kondicionování chladicí vody a jsou uvedeny sloţky, které hrají svoji roli při úpravě chladicí vody.

V.1 Inhibitory koroze

V.1.1 Koroze

Koroze můţe být definována jako destrukce kovu chemickými nebo elektrochemickými reakcemi s prostředím,

ve kterém se kov nachází. Výsledkem těchto reakcí je oxid kovu nebo jiná sůl s nízkou strukturální schopností,

která způsobuje poškození materiálu. Koroze v chladicích soustavách způsobuje dva základní problémy. První

problém, který je více evidentní, je porucha zařízení a z toho vyplývající náklady na výměnu (zkorodované části)

a na prostoj (dobu nečinnosti) provozu. Druhým problémem je sníţená účinnost provozu v důsledku ztrát při

předávání tepla, které jsou důsledkem znečištění výměníku tepla, způsobeného hromaděním produktů koroze.

Koroze je způsobena nebo podporována přítomností kyslíku, obsahem soli, vytváření usazenin, nebo nadměrně

nízkou hladinou pH.

Koroze můţe být taky důsledkem znečištění, které je způsobeno růstem organismů, coţ je tak zvaná

mikrobiologicky ovlivňovaná koroze (MIC): bakterie produkující kyselinu způsobují korozi a vibrující slávky

(mušle) způsobují erozi.

V.1.2 Pouţívané inhibitory koroze

Inhibitory koroze je moţné identifikovat podle jejich funkce. Inhibitory koroze odnímají korozní materiály, nebo

je pasivují, sráţejí nebo adsorbují. Pasivační (anodické) inhibitory vytvářejí na povrchu kovu ochranný povlak

oxidu. Sráţecí (katodické) inhibitory jsou prostě chemické látky, které vytvářejí nerozpustné sraţeniny

(precipitáty), které mohou na povrchu vytvořit povlak a tím jej chránit. Adsorpční inhibitory mají polarizační

schopnosti, které způsobují, aby byly adsorbovány na povrchu kovu.

Pouţívání inhibitorů koroze se mění od (chladicí) soustavy k (chladicí) soustavě. V prŧtočných chladicích

soustavách se pouţívají polyfosforečnany a zinek a je moţnost omezeného pouţití křemičitanů a molybdenanů.

V některých zemích se v průtočných chladicích soustavách téměř nepouţívá dávkování jakýchkoliv inhibitorů,

s výjimkou inhibitorů ze ţlutého kovu (např. síran ţeleza), které se dávkují do výměníku tepla nebo

kondenzátorů zhotovených ze slitiny mědi.

Pro otevřené recirkulační chladicí soustavy se obvykle vyţaduje komplexnější program omezování koroze.

Mnoho let byly pouţívány programy zaloţené na pouţití chromanu, ale v důsledku jeho toxicity bylo pouţívání

chromanu významně redukováno, a nemusel by být pouţíván vůbec, protoţe existují dobrá alternativní řešení.

Většina v současné době pouţívaných programů proti korozi je zaloţena na pouţívání fosforečnanů a přidává se

zinek, jestliţe to stav vody vyţaduje. Často se volí provozování chladicí soustavy při alkalických podmínkách

(pH 8-9), ale úpravy vody pouţitím biocidů a disperzních látek by musely být za těchto podmínek patřičně

přizpůsobeny. V návaznosti na to je voda pak méně korozívní. Nevýhodou provozu při alkalických podmínkách

je zvýšená moţnost tvorby kotelního kamene. Účinným řešením proti korozi a vytváření kotelního kamene jsou

alkalické podmínky v kombinaci s pouţíváním organických fosfonátů.

Teoreticky vzato uzavřené vodní chladicí soustavy by neměly vyţadovat pouţití inhibitorů koroze. Veškerý

kyslík přivedený do chladicí soustavy s přídavnou vodou by měl rychle být vyčerpán oxidací kovů, které jsou

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 192

pouţity v chladicí soustavě, a potom by se koroze jiţ neměla vyskytovat. Nicméně uzavřené chladicí soustavy

obvykle ztrácejí dostatečné mnoţství vody a propouštějí dostatečné mnoţství vzduchu na to, aby byla

vyţadována ochrana proti korozi. Podle jiné teorie to je dlouhá rezidenční doba vody, aţ několik měsíců, co je

příčinou rozsáhlých úprav vody inhibitory koroze. Tři nejspolehlivější inhibitory koroze pro uzavřené chladicí

soustavy jsou chromanové, molybdenanové a dusitanové materiály. Všeobecně vzato, chromany a molybdenany

se osvědčily jako vynikající inhibitory pro úpravu chladicí vody proti korozi. Toxicita chromanu omezuje jeho

pouţívání, zejména v případech, kdy chladicí soustava musí být vypouštěna. V mnoha případech je k dispozici

alternativa bez chromanů, ale v některých členských státech je pouţívání chromanů stále dovoleno. Úpravy

chladicí vody pouţitím molybdenanů poskytují efektivní ochranu proti korozi a molybdenany jsou povaţovány

z environmentálního hlediska za přijatelnější, neţ úpravy chladicí vody pouţitím chromanů.

Nakonec to závisí na podmínkách, resp. stavu chladicí soustavy (pouţité materiály a pH), který druh inhibitorů

koroze je nejlépe pouţitelný. Například pro měď jsou nejúčinnější inhibitory koroze aromatické azosloučeniny.

Jako aktivní sloučenina pro odpařovací recirkulační chladicí soustavy je typický rozsah koncentrací od 2 mg/l do

20 mg/l. Pro některé anodické inhibitory (jako jsou chromany, molybdenany a dusitany) v uzavřených chladicích

soustavách bylo oznámeno, ţe koncentrace pouţívané v minulosti byly 500 mg/l aţ 1 000 mg/l.

V.2 Inhibitory kotelního kamene

V.2.1 Tvorba kotelního kamene

Jestliţe koncentrace soli ve vodním filmu uvnitř výměníku tepla přesáhne její rozpustnost, vyskytne se sráţení,

coţ se specifikuje jako tvorba kotelního kamene. Hlavní podoby kotelního kamene jsou uhličitan vápenatý

a fosforečnan vápenatý, ale taky se mohou vyskytnout usazeniny síranu vápenatého, křemičitanů, Zn a Mg, a to

v závislosti na minerálních látkách obsaţených ve vodě. Kotelní kámen redukuje výkon resp. výkonnost

výměníku tepla, protoţe tepelná vodivost uhličitanu vápenatého je zhruba 25krát niţší, neţ je tepelná vodivost

oceli. Tvorba kotelního kamene závisí na třech hlavních faktorech: obsah minerálních látek (alkalita/zásaditost),

vyšší teplota a pH cirkulující vody; dále závisí na sekundárních faktorech: přítomnost komplexních organických

hmot a chemické sloţení povrchových ploch výměníku tepla. Tvorbu kotelního kamene podporuje rovněţ určitý

tvar tělesa výměníku tepla. Tvorbu kotelního kamene podporuje zvlnění, šikmé kanály a nedostatečný poměr

průtoku vody na povrchovou plochu (vodního) filmu. V recirkulačních chladicích soustavách vedou k tvorbě

kotelního kamene taky vysoké cykly koncentrace.

Tvorba kotelního kamene můţe způsobovat problémy taky v chladicích věţích, protoţe výplň můţe být velmi

náchylná k různým typům usazenin. Z důvodu odpařování (1,8 % cirkulace na 10 K ochlazení) v chladicí věţi

mohou minerální a organické látky v recirkulující vodě koncentrovat na takovou úroveň, ţe se můţe vyskytnout

tvorba kotelního kamene.

Zejména pro případy elektráren bylo oznámeno, ţe tvorba kotelního kamene se vyskytuje v důsledku:

ohřevu vody aţ na 30 ºC při přímém chlazení a 45 ºC v okruzích s přídavnou chladicí věţí;

odpařování vody působící ochlazování při protékání chladicími věţemi, které zvyšuje koncentraci

rozpuštěné soli aţ na koeficient 1,6 nebo aţ na takovou hodnotu, kterou součinitel koncentrace určuje; a

ztrát volného oxidu uhličitého během protékání vody chladicími věţemi, coţ způsobuje zvýšení hodnoty

pH, které se mění podle průtoku a typu výplně chladicí věţe. V případě starších výplní podepřených

dřevěnou konstrukcí byla hodnota pH 7,5 aţ 7,8, ale v případě plastových výplní s průtokem tenké vrstvy

(filmu) vody se hodnota pH zvýšila na 8,2 aţ 8,4 v malých chladicích věţích (250 MWe), stejně tak jako ve

velkých chladicích věţích (900 MWe nebo větší).

V.2.2 Pouţívaná inhibice kotelního kamene

Tvorba kotelního kamene můţe hrát určitou roli v průtočných a otevřených recirkulačních chladicích soustavách.

V případě uzavřených recirkulačních chladicích soustav by tvorba kotelního kamene neměla způsobit větší

problémy. Můţe se vyskytnout, pokud ztráty vody způsobené přetékáním vyţadují časté doplňování přídavné

vody a závisí na výše zmíněných faktorech.

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 193

Zvýšení koncentrace solí v chladicí vodě v otevřených recirkulačních chladicích soustavách a distribučních

soustavách je způsobeno odpařováním v chladicí věţi a můţe být řízeno prostřednictvím odkalování. Poměr

koncentrace konkrétní látky v recirkulující vodě ke koncentraci této látky v přídavné vodě se nazývá koeficient

koncentrace. Koeficient koncentrace se pohybuje v rozsahu od dolní hodnoty 2-3 pro velké elektrárny aţ do

horní hodnoty 8-9 pro některé recirkulační průmyslové vodní chladicí soustavy. Typické hodnoty koeficientů

koncentrace v průmyslu (ne pro elektrárny) se pohybují v rozsahu mezi 3 aţ 5.

V praxi je tvorba kotelního kamene řízena nastavením hodnoty pH dávkováním kyseliny a pouţitím inhibitorů

tvorby kotelního kamene. Zkušenosti ve velkých chladicích soustavách elektráren, vybavených chladicími

věţemi ukazují, ţe úprava chladicí vody pouţitím kyseliny (kyselina sírová nebo kyselina chlorovodíková)

nevede ke změně hodnoty pH, protoţe chladicí voda zůstává alkalická. Kyseliny spíše neutralizují zásaditost

k zabránění sráţení CaCO3.

Nicméně v dekarbonovaných vodách můţe být řízení hodnoty pH prováděno přidáváním kyselin. Dekarbonizace

prostřednictvím sráţení uhličitanů vápenatých závisí na třech hlavních faktorech, které jsou obsah minerálních

látek (alkalita/zásaditost), teplota a hodnota pH v cirkulující resp. obíhající vodě. Sekundárními faktory jsou

přítomnost komplexních organických látek ve vodě a chemické sloţení povrchových ploch výměníku tepla.

Byly oznámeny tři alternativy pro chemickou úpravu chladicí vody za účelem zabránění vzniku kotelního

kamene ve výměnících tepla a v mokrých chladicích věţích ve velkých mokrých chladicích soustavách:

dekarbonizace přídavné vody (z čehoţ vzniká kal, který musí být zlikvidován);

přidávání kyseliny;

přidávání organických inhibitorů tvorby kotelního kamene.

Nejvýznamnější činidla pro omezování tvorby kotelního kamene jsou polyfosforečnany, fosfonáty, polyakryláty,

kopolymery a ter-polymery. Typické koncentrace činidel pro omezování tvorby kotelního kamene se pohybují

v rozsahu od 2 mg/l do 20 mg/l, jako účinná sloučenina. Stabilizátory tvrdosti zabraňují vytváření krystalů a jsou

pouţívány v recirkulačních chladicích soustavách, ale zřídkakdy jsou nebo nikdy nejsou pouţívány v průtočných

chladicích soustavách.

Uzavřené recirkulační chladicí soustavy nejsou předmětem vytváření kotelního kamene v primární chladicí

soustavě s výjimkou případu, kdy musí být pouţita tvrdá přídavná voda. Mnoho uzavřených chladicích soustav

pouţívá jako přídavnou vodu buď zeolitem změkčenou vodu nebo kondenzáty jako prevenci problémů s tvorbou

kotelního kamene. Všeobecně vyjádřeno, určitá koroze se vyskytuje v důsledku ztráty vody nebo prosakováním

vzduchu. V sekundárním chladicím okruhu voda cirkuluje resp. obíhá v otevřené odpařovací chladicí soustavě.

Zde se můţe vyskytnout koroze na vnější straně trubkových hadů, kde se uskutečňuje předávání tepla za mokra.

V.3 Inhibitory znečištění (dispergovadla)

V.3.1 Znečištění Znečištění se vyskytuje v případech, kdyţ nerozpustné organické částice, unášené ve vodě jak prŧtočných

chladicích soustav, tak i otevřených recirkulačních chladicích soustav, vytvářejí usazeniny na povrchu částí

chladicí soustavy. Konkrétní látky, velikost částic a malé rychlosti vody jsou faktory, které podporují znečištění.

Znečišťujícími látkami mohou být písek, silt (prach/bahno), oxidy ţeleza a jiné produkty koroze; znečišťující

látky mohou taky reagovat s některými chemikáliemi pouţitými pro úpravu vody. Znečišťující látky mohou být

buď přenášeny vzduchem, mohou vniknout do chladicí soustavy s vodou (silt, jíl/hlína), nebo jsou zavedeny do

chladicí soustavy prosakováním z procesu a mohou být velmi jemně rozptýleny do malých rozměrů (1-100) nm.

Dispergovadla resp. disperzní látky jsou polymery pouţívané pro zabránění znečištění tím, ţe odstraňují částice

(organické) hmoty (např. vrstva mikroznečištění a kalu/bahna) z povrchových ploch výměníku tepla zvýšením

elektrického náboje způsobeného absorpcí. Částice se navzájem odpuzují a výsledkem je to, ţe zůstávají

v rozptýleném stavu. Pro usnadnění pronikání biocidů do vrstev mikroznečištění a kalu/bahna mohou být pouţita

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 194

povrchově aktivní činidla, často nazývaná biologické disperzní látky (resp. biodispergovadla). Disperzní látky

pomáhají udrţovat povrch výměníku tepla v čistém stavu, čímţ se sniţuje riziko koroze. Běţná praxe je

dávkovat biocidy v kombinaci s dispergovadly na úrovních 1 mg/l aţ 10 mg/l jako aktivní přísada.

V.3.2 Pouţívané inhibitory znečištění Nejúčinnější a rozsáhle pouţívaná dispergovadla neboli disperzní látky jsou aniontové polymery s nízkou

molekulovou hmotou. Nejvýznamnější dispergovadla jsou: organické a kovové sulfonáty, kovové fenolové

sloučeniny, kovové dialkyl dithiofosfonáty, dialkyl sulfosukcináty sodné, polyetylén alkyl a alicyklické aminy,

a monoetanolaminové fosforečnanové soli, polyakryláty, polymetakryláty a polymery zaloţené na akrylátu.

V.4 Biocidy

V.4.1 Bioznečištění Strhávání organismů vodou nebo vzduchem můţe vést k bioznečištění. Obecně vzato existují dva hlavní druhy

bioznečištění: makroznečištění (např. slávky/mušle) a mikroznečištění (např. bakterie, houby, řasy).

Makroznečištění je všeobecně omezeno na prŧtočné chladicí soustavy a je závaţnějším problémem v mořské

a brakické vodě, neţ ve sladké vodě. Makroznečištění můţe způsobit rozsáhlé ucpání potrubí a propustí, a můţe

způsobit tak zvanou erozivní korozi. Makroznečištění je velmi specifické pro předmětnou lokalitu a pro jakost

vody, jak co do mnoţství, tak i podle rozmanitosti druhů organismů.

Problémy vztahující se na mikroznečištění se vyskytují jak v prŧtočných, tak i v otevřených recirkulačních

chladicích soustavách. Mikrobiální růst na vlhkých plochách vede k vytváření biofilmů. Výsledkem neřízeného

resp. neomezovaného mikrobiálního růstu na povrchových plochách je vytváření slizu. Biologická sloţka neboli

biofilm se vytváří ţivými buňkami a jejich metabolickými vedlejšími produkty. Mikroznečištění je vţdy

primární kolonizátor na povrchových plochách při vývinu bioznečištění.

Převládajícím účinkem bioznečištění je sníţení kapacity předávání tepla výměníků tepla a energetické ztráty

způsobené zvýšeným třecím odporem. Kromě toho tam, kde se exponovaný kov stane znečištěným, můţe se

vyskytnout koroze způsobená mikrobiálním účinkem. Navíc mikrobiální druhy mohou ohrozit zdraví lidí tak, ţe

se rozšíří prostřednictvím chladicích věţí.

Je k dispozici celá řada technik a úprav proti znečištění. Tato pouţití, typ chladicí vody a přidruţené problémy

s vodou jsou shrnuty v Tabulce V.1.

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 195

Tabulka V.1: Přehled znečišťujících a ucpávacích organismŧ a stupeň znečištění v mořské, brakické

a sladké vodě. V posledním sloupci jsou uvedeny zmírňující techniky

(Stupeň znečištění je označen jako: + nějaké (malé), ++ větší neţ malé, +++ těţké)

(Pŧvod: Aplikovaná hydroekologie 10, 1-2, 1998)

Země Typ chladicí vody, přidruţené znečištění,

ucpávání a tvorba kotelního kamene

Hlavní zmírňující techniky

proti znečištění

Mořská Brakická Sladká Belgie Ţahavci (Polypovci) +

Sliz ++ Sliz ++

Slávky mnohotvárné +

(Zebrované mušle)

Asijské škeble +

Mechovky ++

Plţi ++

V chladicích věţích:

kotelní kámen ++

Sladká voda: Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu

(porézními kuličkami).

Neprůběţné chlorování chlornanem

Dánsko Slávky/Mušle +

Sliz + Viz mořská Nepouţívá se Mořská voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu

(porézními kuličkami).

Netoxické nátěry proti znečištění. Francie Slávky/Mušle +++

Svijonoţci ++ Ucpávání

způsobeno:

Plţi – Listovky

nahoţábré

(medúzy) +++

mořské řasy +++

Znečištění: ţádné

zvláštní problémy

v důsledku rozsáhlých

odchylek slanosti ve

velkých ústích řek.

Ucpávání unášením

vyšších rostlin

(macrophytes) +

Slávky

mnohotvárné ++

(Zebrované mušle)

Mechovky ++

Řasy ++

Plţi ++

Asijské škeble +

V chladicích věţích:

kotelní kámen ++

Mořská voda: Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z brusného pěnového

materiálu (porézními kuličkami)

(některé jednotky).

Průběţné chlorování při nízké

hladině dávkování ((0,5-1,0) mg/L),

s elektrolytickým chlorováním

Sladká voda: Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu

(porézními kuličkami).

Nárazové chlorování jednou nebo

dvakrát za rok Německo Slávky mnohotvárné +

(Zebrované mušle)

Sliz ++

V chladicích věţích:

kotelní kámen ++

Sladká voda: Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu

(porézními kuličkami).

Neprůběţné chlorování

chlornanem.

H2O2, ozon Irsko Slávky/Mušle +

Sliz + Ucpávání

způsobeno:

Ryby +++

Viz mořská Slávky mnohotvárné

(Zebrované mušle) Mořská voda: Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi (porézními kuličkami).

Průběţné chlorování chlornanem

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 196

Tabulka V.1: (dokončení) Přehled znečišťujících a ucpávacích organismŧ a stupeň znečištění v mořské,

brakické a sladké vodě. V posledním sloupci jsou uvedeny zmírňující techniky

(Stupeň znečištění je označen jako: + nějaké (malé), ++ větší neţ malé, +++ těţké)

(Pŧvod: Aplikovaná hydroekologie 10, 1-2, 1998)

Země Typ chladicí vody, přidruţené znečištění,

ucpávání a tvorba kotelního kamene

Hlavní zmírňující techniky

proti znečištění

Mořská Brakická Sladká

Itálie Slávky/Mušle +++

Hydroidy ++

Rournatci ++

Svijonoţci ++

Sliz ++ Ucpávání

způsobeno:

mořské řasy +

Posidonia +

(jenom jedna

elektrárna) Ucpávání

způsobeno:

mořské řasy +

sutiny +

Slávky mnohotvárné

(Zebrované mušle)

Sliz ++ Ucpávání

způsobeno:

naplavené rostliny,

listí +

Mořská voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z brusného pěnového

materiálu (porézními kuličkami).

Prŧběţné nebo přerušované

chlorování chlornanem nebo

elektrolytické chlorování.

Sladká voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu

(porézními kuličkami).

Přerušované chlorování (velmi

málo případŧ). Nizozemsko Slávky/Mušle +++

Sliz ++ Ucpávání

způsobeno:

medúzy +++

ryby ++

Slávky/Mušle ++

Sliz + Ucpávání

způsobeno:

ryby +

Slávky mnohotvárné

+

(Zebrované mušle)

Sliz ++ Ucpávání

způsobeno:

ryby ++

Mořská voda & Sladká voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu

(porézními kuličkami). Tepelná

úprava. Chlorování prŧběţné

nebo neprŧběţné, pouţitím

chlornanu. Norsko Hydroelektrárna:

pouze problémy

s migrujícími rybami

Portugalsk

o Slávky/Mušle ++

Sliz + Asijské škeble + Mořská voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z brusného pěnového

materiálu (některé jednotky).

Prŧběţné chlorování při nízké

hladině dávkování ((0,5-1,0)

mg/L),

s elektrolytickým chlorováním

Sladká voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu. Španělsko Sliz +

Rournatci +

Slávky/Mušle ++

Ústřice +

Sliz ++

V chladicích věţích:

kotelní kámen ++

Mořská voda & Sladká voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu.

Neprŧběţné chlorování, nízká

hladina dávkování a nárazové

chlorování, pouţitím chlornanu,

a elektrolytické chlorování Spojené

království Svijonoţci +

Slávky/Mušle ++

Sliz ++

Ucpávání

zpŧsobeno:

ryby +++

Mořské řasy ++

Medúzy +

Viz mořská Sliz ++

V chladicích věţích:

kotelní kámen ++

Mořská voda & Sladká voda:

Filtrace vody, filtry na sutiny.

On-line čištění kondenzátoru

koulemi z pěnového materiálu.

Prŧběţné chlorování

(přerušované

v zimě), pouţitím chlornanu,

a elektrolytické chlorování

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 197

V.4.2 Pouţívaná biocidní úprava

Biocidy se přidávají do chladicí vody za účelem potírání bioznečištění v průmyslových otevřených mokrých

chladicích soustavách. Co se týká biocidů, jejich pouţívání a jejich účinků, bylo provedeno mnoho výzkumných

prací a je moţné setkat se s velkým počtem publikací.

Biocidy jsou látky, které zpomalují mikrobiologický růst v chladicí vodě, sniţují celkový počet buněk v napájecí

vodě a oslabují stabilitu základní hmoty biofilmu, a tím minimalizují organické znečištění v chladicí soustavě.

Mikrobiologický růst zahrnuje růst mikroorganismů, bakterií, řas a hub, a také růst makroorganismů, jako jsou

ústřice, svijonoţci a slávky/mušle.

Obecně jsou biocidy definovány jako oxidační biocidy, nebo jako neoxidační biocidy.

Oxidační biocidy mají nespecifické široké spektrum biocidního reţimu působení, které omezuje stupeň, do

kterého by se mohly vyvinout znečišťující organismy odolné/resistentní těmto biocidům. Neoxidační biocidy

jsou selektivnější a komplexnější ve svém působení a proto potřebují delší reakční dobu, neţ oxidační biocidy.

Nicméně environmentálním problémem biocidů je jejich vrozená toxicita. Některé antimikrobiální látky pouţité

v chladicích soustavách jsou sloučeniny, které se ve vodě rychle rozkládají, čímţ zmenšují některá potenciální

environmentální nebezpečí. Tento chemický rozklad je často doprovázen sníţením toxicity sloučeniny. Tato

sloučenina můţe být přidána do vody chladicí soustavy, uskuteční svůj úkol, coţ je zničení mikrobů, které se

nacházejí v chladicí soustavě, a potom se rozloţí na méně toxické chemické látky.

Spotřeba biocidů je určena typem chladicí soustavy, vodním zdrojem (sladká voda nebo slaná voda), ročním

obdobím a pronikáním organických látek z procesu v důsledku netěsností, a poločasem soustavy. V prŧtočných

chladicích soustavách jsou téměř výhradně pouţívány biocidy. Obvykle to jsou oxidační biocidy, jako je např.

chlornan, nebo deriváty jako je bromnan.

Pouţití biocidů v otevřených recirkulačních chladicích soustavách se uskutečňuje buď na základě samotného

oxidačního biocidu, nebo v kombinaci s neoxidačním biocidem. Spotřeba neoxidačních biocidů a jiných činidel

pro kondicionování chladicí vody je téměř kompletně určena recirkulačními vodními chladicími soustavami.

Kromě toho bylo zjištěno, ţe do některých uzavřených recirkulačních chladicích soustav nejsou přidávány vůbec

ţádné biocidy.

V Tabulce V.2 jsou uvedeny údaje o mnoţstvích biocidů, které jsou pouţívány v některých členských státech.

V.4.3 Oxidační biocidy

Obvykle pouţívané oxidační biocidy v průmyslových chladicích soustavách jsou halogeny, chlor a brom, a to

v kapalné formě a jako plyn, donory organických halogenů, oxid chloričitý a ozon, monochloramin a peroxidy.

V případě podmínek mořské vody se vyskytuje rostoucí zájem o pouţívání oxidu chloričitého, a to z důvodu

jeho účinnosti a redukovanému vytváření bromovaných uhlovodíků (zejména bromoform, chlordibrommetan,

bromdichlormetan a dibromacetonitril) a trihalometanů (THM) ve srovnání s chlornanem, ale na druhé straně

oxid chloričitý produkuje ionty ClO3‾.

V některých místech se taky pouţívá plynný chlor (Cl2), protoţe je kompaktní a levný, ale v jeho případě existují

bezpečnostní rizika, kdyţ je skladován ve velkém mnoţství, a jsou s ním spojeny určité potíţe při manipulaci.

Chlornan sodný je nejobvykleji pouţívaný oxidační biocid pro velké průtočné chladicí soustavy. Můţe být

produkován na mořských místech elektrolýzou mořské vody. Tento proces, který se nazývá elektrolytické

chlorování, předchází přepravě a skladování nebezpečného plynného chloru nebo roztoku.

Spotřeba chlornanu sodného, jako poţadavek na aktivní chlor, je všeobecně niţší v a kolem chladicích soustav se

slanou vodou, neţ je tomu v případě chladicích soustav se sladkou vodou, z důvodu vyšší hladiny rozpuštěné

organické hmoty a jejích částic ve sladké vodě. Bylo oznámeno, ţe vytváření halogenovaných organických látek

v mořské vodě je niţší, neţ ve sladké vodě (řeky) z důvodu vyššího obsahu bromu v mořské vodě, nicméně

ţádné publikace by toto nemohly potvrdit.

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 198

Tabulka V.2: Odhadované spotřební hladiny některých běţně pouţívaných oxidačních biocidŧ

v několika evropských členských státech

(kg/rok) (KEMA, 1996)

Skupina Oxidační biocidy Spojené království

(1993)2

Nizozemsko

(1995)3

Francie

(1998) Na základě chloru Chlornan sodný 731 0001,5

1 800 0004 817 0006

Dichlorisokyanurát sodný 19 300

Oxid chloričitý 13 000

Na základě bromu Bromid sodný 356 000 22 500

1-brom-3 chlor-5,5-

dimetylhydantoid

(BCDMH)

286 000

1 000

Jiná Peroxid vodíku 910

Kyselina peroctová 975

Poznámky: 1 odhadované pouţití jako aktivní přídavná látka (jako formulovaný výrobek (podle vzorce) jsou mnoţství

mnohem vyšší) 2 ve všech vodních chladicích soustavách

3 jenom v recirkulačních chladicích soustavách

4 měřeno jako Cl2

5 odhad tohoto čísla je podhodnocen, protoţe v UK se pouţívá mnoho elektrolytického chlorování v

elektrárnách na pobřeţí 6 v Cl2 vyprodukovaném elektrolytickém chlorování v elektrárnách spalujících fosilní palivo

Ve výše uvedeném jsou taky zahrnuty chladicí soustavy, které pouţívají vodu ze silně znečištěných přístavů.

Často se preferuje průběţné „nízké― (s malými dávkami) chlorování, přestoţe neprůběţné nebo polo-průběţné

chlorování je mnohem a mnohem praktičtější. Nicméně toto vyţaduje intenzivnější monitorování chladicí

soustavy a chladicí vody.

Jak z chloru v plynném stavu, tak i z roztoku chlornanu sodného je nejaktivnější chemická látka nerozštěpená

kyselina chlorná. Je to velmi reaktivní oxidační přídavná látka a reaguje s většinou organických látek ve vodě

a vytváří trihalometan (THM) chloroform ((3-5) %) a jiné chlorované organické látky. Volný chlor můţe taky

reagovat se čpavkem a vytvářet chloraminy, nebo můţe reagovat s různými rozpuštěnými organickými

sloučeninami a vytvářet různé typy organohalogenovaných sloučenin (jako je THM, chlorfenoly). Toto se taky

uskutečňuje v samotné chladicí soustavě a ne předtím, neţ byl splněn tento první poţadavek na chlor, zbytkový

chlor bude schopen provést své biologické působení.

Pouţití oxidačního biocidu kyseliny bromné (HOBr) by mohla být alternativa pro chlornan. Kyselina bromná

zůstává nerozštěpená (nedisociovaná) při vyšších hodnotách pH, neţ platí pro kyselinu chlornou. Znamená to, ţe

při hodnotě pH 8 a vyšších hodnotách je volný oxidant HOBr účinnějším biocidem, neţ je nerozštěpený chlorný

iont OCl‾. Důsledkem toho je, ţe v alkalické sladké vodě můţe být efektivní dávkování bromnanu mnohem

niţší, neţ ekvivalent chlornanu. Přestoţe bromované organické látky jsou 2-3 krát toxičtější neţ chlorované

ekvivalenty, rozkládají se rychleji a daný dolní poţadavek můţe poskytnout zřetelnou environmentální výhodu.

Nicméně v mořské vodě vede oxidace iontů bromidu chlornanem k rychlejšímu vytváření bromnanu a

chlorování mořské vody je téměř ekvivalentní bromování a tak environmentální uţitek při bromné volitelné

moţnosti ve srovnání s chlornou volitelnou moţností můţe malý.

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 199

V recirkulačních vodních chladicích soustavách jsou bromid a chlornan sodný, chloramin a peroxid pouţívány

v kombinaci; a od této kombinace se taky očekává, ţe poskytne méně nebezpečné látky z environmentálního

hlediska. Nevýhodou této úpravy chladicí vody by mohlo být to, ţe při vysokých koncentracích roztoků volných

oxidantů (FO) by se mohlo vyskytnout vytváření karcinogenního bromičnanu. Jiným moţným zdrojem by mohla

být ozonizace přírodních vod oxidací bromidových iontů.

Obsah bromičnanu závisí na koncentraci bromidu ve slané (mořské) vodě (solance), pouţívané k výrobě

chlornanu sodného. Teoretická maximální koncentrace bromičnanu (BrO3‾) v roztocích chlornanu sodného

vyprodukovaná elektrolýzou mořské vody je kolem 100 mg/l nebo 3 mg na g chloru. V komerčních roztocích

chlornanu se nachází široký rozsah koncentrace bromičnanu. Jestliţe jsou pro výrobu chloru pouţity

koncentrované solanky, koncentrace se pohybují v rozsahu od 0,15 mg BrO3‾ do 4,0 BrO3‾ na g chloru.

V.4.4 Neoxidační biocidy

Neoxidační biocidy jsou poměrně pomalu reagující látky, které reagují se specifickými sloţkami buňky, nebo

jejich účinek na mikroorganismy je vykonáván dráhami reakcí v buňce. Jsou uváděny následující neoxidační

biocidy, které jsou obvykle pouţívány: 2,2-dibrom-3-nitrilpropionamid (DBNPA), glutaraldehyd, sloučeniny

s kvarterním dusíkem (QAC), izothiazoloiny, halogenované bifenyly a thiokarbamaty, ale na trhu je mnoho

dalších neoxidačních biocidů a v Evropě se mnoţství a frekvence pouţívání jednotlivých biocidů značně liší.

V Tabulce V.3 jsou uvedeny údaje o spotřebě některých neoxidačních biocidů.

Pouţití neoxidačních biocidů místo oxidačních biocidů se doporučuje pouze v případech, kde oxidační biocidy

nejsou schopny poskytnout dostatečnou ochranu, jako tomu je v chladicích soustavách s vysokými organickými

zatíţeními, nebo v recirkulačních mokrých chladicích soustavách, kde se denní kontrola prakticky neprovádí. Ve

velkých recirkulačních mokrých chladicích soustavách, kde se převáţně aplikuje chlornan sodný, se někdy

pouţívá konstantní monitorování k zajištění toho, aby v chladicím okruhu byla k dispozici správná hladina

volných oxidantů. Nicméně pro mnoho menších recirkulačních mokrých chladicích soustav, a pro ty chladicí

soustavy, které jsou provozovány servisními organizacemi pro vodu, a které nemají trvale přítomný personál na

předmětném místě, se dává přednost pouţívání neoxidačních biocidů, které jsou méně ovlivňovány jakostí vody,

před pouţíváním oxidačních biocidů [tm005, Van Donk a Jenner, 1996].

Neoxidační biocidy jsou hlavně aplikovány v otevřených odpařovacích recirkulačních chladicích soustavách.

Všeobecně vyjádřeno, neoxidační biocidy se pouţívají pro vodní chladicí soustavy tak, aby poskytovaly

koncentrace aktivních přídavných látek chladicí vody od asi 0,5 ppm aţ do 50 ppm (výjimečně 100 ppm).

Neoxidační biocidy vykonávají své účinky na mikroorganismy prostřednictvím reakce se specifickými sloţkami

buňky, nebo dráhami reakcí v buňce. První reakce představuje poškození buněčné membrány a v průběhu další

reakce se uskutečňuje poškození biochemického mechanismu pro výrobu energie buňky nebo pro vyuţívání

energie buňky.

Sloučeniny s kvarterním dusíkem (resp. kvartérní amoniové sloučeniny) jsou molekuly s povrchově aktivními

kladnými ionty (kationaktivní). Poškozují buněčné membrány bakterií, hub a řas, a tím zvyšují propustnost

buněčné stěny, coţ má za následek denaturaci proteinů a nakonec odumření celé buňky. Izothiazoloiny jsou

nespecifické a zasahují do ATP-syntezí v buňce. Pokud se jedná o pouţívání jiných neoxidačních biocidů, ve

značném rozsahu se pouţívá metylén(bis)thiokyanát (MBT) proti bakteriím a houbám a předpokládá se, ţe tento

biocid se nevratně váţe na biomolekuly a brání nutným redukujícím a oxidačním reakcím. Glutaraldehyd se

pouţívá jak proti aerobním, tak i proti anaerobním bakteriím a jeho biocidní je zaloţena na příčných vazbách

resp. zesítění proteinu.

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 200

Tabulka V.3: Odhadované spotřební hladiny některých běţně pouţívaných oxidačních biocidŧ

v několika evropských členských státech v kg/rok

(KEMA, 1996)

Skupina Neoxidační biocidy Spojené království

(1993)2

Nizozemsko

(1995)3

Francie

(1998) QAC Dimetyl kokobenzyl

Chlorid amonný 23 4001

Bezyl-alkoniomové amonné

sloučeniny 21 400

Celkový odhad QAC 71 152

Izothiazoloiny 5-chlor-2-metyl- 4-

izothiazoloin-3-jedna 13 200

Izothiazoloiny celkem 18 000 1 500

Halogenované bifenyly

(dichlorfen + fentichlor) 12 150

Thiokarbamaty 56 800

Jiné Glutaraldehyd 56 400 750

Tetraalkyl fosfoniumchlorid 9 500

2,2-dibrom-3-nitrilpropionamid 17 200 800

Metylen(bis)thiokyanát (MBT) 2 270 1 450

β-brom-β-nitrostyren (BNS) 231 1 950

Mastné aminy 20 0004

Jiné 4 412

Odhad celkem 234 963 6 450

Poznámky: 1 odhadované pouţití jako aktivní přídavná látka (jako formulovaný výrobek (podle vzorce) jsou mnoţství

mnohem vyšší) 2 ve všech chladicích soustavách chlazených vodou

3 jenom v recirkulačních chladicích soustavách

4 aktivní produkt, pouţívaný na námořních plavidlech, která pouţívají pro zdroje elektrické energie

(elektrárny) fosilní palivo

V.4.5 Faktory určující pouţití biocidŧ

[tm005, Van Donk a Jenner, 1996]

Následující faktory jsou zaměřeny na pouţití biocidů, ale mohly by být aplikovány na pouţití jiných přídavných

látek.

Účinnost

Můţe to znít jako samozřejmé, ţe biocid musí být účinný ve specifické situaci, ve které je pouţit. Nicméně je

důleţité uvědomit si, ţe biocid – nebo program úpravy chladicí vody, který je účinný v jedné chladicí soustavě,

nemusí být účinný v jiné chladicí soustavě, i kdyţ jsou tyto chladicí soustavy zjevně identické. Jedním z důvodů

pro tuto skutečnost můţe být vývin resistentní nebo tolerantní populace mikroorganismů. Toto riziko je menší

pro oxidační biocidy, neţ pro neoxidační biocidy.

Typ chladicí soustavy

Typ chladicí soustavy určuje hydraulický poločas chladicí vody v mokrých chladicích soustavách a tedy dobu

kontaktu mezi biocidem a chladicí vodou. V průtočných mokrých chladicích soustavách, kde rezidenční doby

jsou krátké, se obvykle pouţívají rychle reagující – oxidační – biocidy. V současné době pokud jsou pouţívány

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 201

v průtočných chladicích soustavách biocidy, v Nizozemsku se aplikuje chlornan sodný. Pomaleji reagující

neoxidační biocidy jsou v současné době pouţívány pouze v recirkulačních mokrých chladicích soustavách.

Většina (> 90 %) chladicí vody pro recirkulační vodní chladicí soustavy se upravuje pouţitím NaOCl, Cl2, ClO2

nebo NaOCl/NaBr.

Typ procesu je důleţitým faktorem při výběru biocidu zejména tehdy, kdyţ se uváţí reaktivita některých biocidů

na tekutiny pouţívané v procesu, které se vylijí do chladicí vody. Některé procesy, jako je přímé chlazení kovu

v kovoprůmyslu, vytváří speciální podmínky pro chladicí vodu. Tekutiny pouţívané v procesu unikající do

chladicí vody v důsledku netěsností mohou slouţit jako výţivné látky pro biologický růst.

Jakost vody

Chemická a biologická jakost vody ovlivňuje volbu programu úpravy chladicí vody, a tedy to, jaký biocid se

zvolí. Výskyt makroznečišťujících organismů se do velké míry vztahuje k jakosti vody. Všeobecně vyjádřeno,

zvýšená jakost povrchové vody můţe mít v biologickém významu za následek zvýšený výskyt makroznečištění

v mokrých chladicích soustavách.

Pro mikroorganismy nehraje typ vody při definování typů organismů, se kterými je moţné se setkat, větší roli.

Teoreticky je hodnota pH přibliţně 7 optimální pro mikrobiální růst. Kyselé podmínky budou podporovat růst

hub a hodnoty pH větší neţ 8 budou redukovat růst řas. Nicméně v praxi mikroorganismy prokázaly, ţe jsou

velmi adaptabilní a mohou vytvářet kolonie v různých chladicích soustavách. Jako ilustrace této záleţitosti je

obecně udrţovaná domněnka, ţe houby pro svůj růst dávají přednost kyselému aţ neutrálnímu prostředí, a budou

v alkalickém prostředí nahrazeny bakteriemi. Toto je v podstatě správné, ale pokud je chladicí voda takové

chladicí soustavy upravena baktericidní látkou s ţádným účinkem proti houbám, umoţní v mnoha případech

kontaminace houbovitými sporami kolonizaci chladicí soustavy, a to dokonce i při hodnotě pH 9.

V průtočných chladicích soustavách hodnota pH uvnitř chladicí soustavy je rovna hodnotě pH přiváděné vody,

přestoţe dávkování chlornanem sodným můţe hodnotu pH nepatrně zvýšit; toto je ale obvykle nemoţné změřit.

Hodnota pH se často kontroluje v otevřených odpařovacích recirkulačních chladicích soustavách a pohybuje se

obecně v rozsahu od 7 do 9 přidáváním kyselin (často kyselina sírová), nebo zásad (často hydroxid sodný), nebo

cyklováním přirozené zásaditosti (alkality).

V případě aplikování chlornanu sodného a bromnanu sodného jako biocidů je velmi dobře známo, ţe hodnota pH

silně ovlivní rovnováhu mezi kyselinou „hypohalous“ a „hypohalite“ iontem. „Hypohalous“ kyseliny jsou

přibliţně stokrát toxičtější neţ jejich aniontové formy. Proto, teoreticky, hodnota pH bude ovlivňovat toxicitu

například dávky chlornanu.

V praxi nemůţe být ovlivněna hodnota pH v prŧtočných chladicích soustavách. Sladkovodní průtočné chladicí

soustavy typicky pouţívají chladicí vodu při hodnotě pH (7-8); chladicí soustavy ochlazované mořskou vodou

jsou provozovány při hodnotě pH přibliţně pH 8. Výše zmíněná rovnováha je proto relevantnější pro účinnost

úpravy chladicí vody v průtočných chladicích soustavách, protoţe rezidenční doba (resp. doba zdrţení) chladicí

vody – a tedy doba kontaktu biocidu s organismy – v chladicí soustavě je relativně krátká.

Mokré recirkulační chladicí soustavy jsou obvykle provozovány při hodnotě pH pohybující se v rozsahu (7-9).

Zkušenost v chemickém průmyslu ukázala, ţe recirkulační chladicí soustava provozovaná při hodnotě pH 9

pouţívá méně chlornanu, neţ chladicí soustava provozovaná při niţší hodnotě pH, bez ztráty účinnosti úpravy

chladicí vody. Osud chlornanu v recirkulačních chladicích soustavách byl rozsáhle studován. Hlavním závěrem

těchto studií je to, ţe (5-10) % dávky chlornanu se ztratí v chladicí věţi, kdyţ je chladicí soustava provozována

při hodnotě pH 8,5, zatímco při hodnotě pH niţší neţ 7 tato ztráta činí (30-40) %.

Vysvětlením pro tuto skutečnost je to, ţe anion chlornanu nemůţe být odstraněn mimo chladicí věţ. Toto je

v kontrastu s „hypohalous“ kyselinou. Byl vyjádřen závěr, ţe dávka chlornanu při hodnotě pH 9 je stejně

účinná, navzdory tomu, ţe pouze (1-5) % se vyskytuje ve formě kyseliny, protoţe spotřebovaná „hypohalous“

kyselina bude ihned doplňována z přebytku vyskytujícího se v aniontové formě. Celkový závěr je tedy takový,

ţe provozování recirkulačních chladicích soustav při vysoké hodnotě pH bude redukovat mnoţství chlornanu,

které je potřeba pro účinné omezování mikroznečištění.

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 202

Teplota povrchu ovlivňuje růst mořských biologických druhů a můţe proto být vyuţita jako faktor pro volbu

programu úpravy chladicí vody v prŧtočných chladicích soustavách. Makroznečištění v průtočných chladicích

soustavách v Nizozemsku nebude rapidně narůstat v průběhu zimních měsíců. Proto není nutné dávkovat biocidy

kdyţ teploty vody jsou niţší neţ 12 ºC. Průmyslová odvětví nacházející se na pobřeţí středozemního moře,

pouţívající průtočné chladicí soustavy, kde silný růst makroznečištění a „spat fall“ se uskutečňuje po celý rok,

dávkují oxidační biocidy po celý rok. Všeobecně vyjádřeno, teplota vody velmi ovlivní různorodost druhů,

rychlost růstu a poţadavky na biocidy. V průtočných chladicích soustavách je teplota vody, která je dodávána do

velkého objemu („bulk“) vody (ΔT) 8-12 ºC, při omezení maximální teploty vypouštěné vody. Recirkulační

chladicí soustavy čelí stejnému omezení v místě vypouštění, přestoţe jsou někdy dovoleny vyšší teploty

vypouštěné vody. Teploty recirkulujícího (resp. obíhajícího) velkého mnoţství („bulk“) vody mohou být 20 ºC

aţ 30 ºC a nebo i vyšší. Většina makroznečišťujících druhů v Nizozemsku nevydrţí dlouhodobé vystavení

teplotám 30 ºC, ale některé druhy, jako jsou mušle v brakické vodě, rostou při těchto teplotách velmi rychle.

V případě recirkulačních chladicích soustav s vysokými koeficienty koncentrace jsou tvrdost přiváděné vody

a mnoţství organických materiálů mimořádně důleţité, protoţe toto ovlivní mnoţství vytvořeného kotelního

kamene a mnoţství poţadovaných inhibitorů koroze. Mnoţství organických materiálů (rozpuštěných tuhých

látek, unášených tuhých látek) v chladicí vodě jsou důleţitá jak v případě průtočných chladicích soustav, tak

i v případě recirkulačních chladicích soustav, protoţe ovlivňují biocidní poţadavek. Rozsah, do kterého toto

ovlivní biocidy, je různý (např. chlornan bude reagovat se čpavkem, oxid chloričitý nebude). Všeobecně

vyjádřeno je ţádoucí redukovat na minimum veškeré látky, které vedou ke zvýšenému biocidnímu poţadavku.

V.4.6 Vzájemné pŧsobení s jinými chemikáliemi pro úpravu vody

Jiné přídavné látky, jako jsou inhibitory koroze a inhibitory vytváření kotelního kamene, mohou taky ovlivnit

volbu vhodného biocidu. Některé biocidy omezují navzájem svoji účinnost, ale mohou taky být navzájem

prospěšné. Například:

je známo, ţe QAC jsou částečně neutralizovány oxidačními biocidy a aniontovými dispergačními činidly;

na druhé straně izothiazoloiny jsou stabilizovány chlornanem sodným;

ozon je tak silný oxidant, ţe bude okysličovat téměř kteroukoliv jinou přídavnou látku chladicí vody, coţ je

specificky problém pro inhibitory koroze, které často musí být v nějakém rozsahu aplikovány v návaznosti na

aplikování ozonu za účelem ochrany zařízení.

V.5 Cykly koncentrace a rovnováha vody

Aplikování přídavných látek v otevřených odpařovacích chladicích věţích je sloţité a vztahuje se do značné

míry k rovnováze vody a k cyklům koncentrace, se kterými je chladicí soustava provozována. Odkalování je

důleţité opatření k nápravě rovnováhy pevných látek a hraje roli v optimalizaci výkonu (resp. činnosti) chladicí

soustavy a úpravy chladicí vody. Stručné vysvětlení principu odkalování je uvedeno níţe na Obrázku V.1.

Mnoţství chladicí vody (Qc), které cirkuluje chladicí soustavou, se uvádí v m3 za minutu. Po průchodu

výměníkem tepla se chladicí voda ochlazuje v chladicí věţi odpařováním a prouděním. Odpařování (E), unášení

(drift), ventilační ztráty a určité úniky v důsledku netěsností sniţují mnoţství chladicí vody a následně na to se

zvyšuje koncentrace solí v chladicí vodě, coţ by mohlo vést k vytváření kotelního kamene a korozi.

Příloha V

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 203

Příloha V

Obrázek V.1: Rovnováha chladicí věţe a pevných látek pro odpařovací chladicí soustavu pouţívající

chladicí věţ

[tm135, anonymní zdroj, 1998]

Toto je uvedeno do rovnováhy prostřednictvím odběru z chladicí soustavy; tento proces se nazývá

odkalování

(B s koncentrací CB); a následně kompenzováno doplněním (resp. přidáváním) vody, která se nazývá

přídavná voda (M při koncentraci CM). Poněvadţ chladicí soustava musí být uvedena do rovnováhy,

vyuţívá se koeficientu koncentrace (CR), přičemţ CR = M/B = CB/CM (protoţe M x CM = B x CB).

Obrázek V.2: Sníţení prŧtoku přídavné vody koncentrací v odpařovací chladicí soustavě

[tm 135, Nalco, 1988]

Qc T2

ΔT

Odpařování

– E

Tepelná

zatíţení

Nádrţ na vodu

QC – m3 za minutu M při CM

ΔT

Chladicí

věţ

B při CB

při T1, ºC

Horní mezní hodnota – průtok průtočné chladicí soustavy

Příklad – 8 m3 za minutu při 20 ºC zvýšení

teploty

Doplňování přídavné vody

(M)

Odkalování = M – E

Odpařování (E)

Do

plň

ová

ní

pří

dav

né

vo

dy

, m

3 z

a m

inu

tu

Dolní mezní hodnota – rychlost odpařování

Koeficient koncentrace (CR)

Příloha V

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 204

M = E + B, tudíţ CR = (E + B)/B = E/B + 1, a z této rovnice vyplývá, ţe:

B = E/(CR – 1)

Toto je velmi uţitečná rovnice pro úpravu chladicí vody. Poté, co byly stanoveny cykly koncentrace na základě

koncentrací přídavné vody a odkalované vody, je moţné vypočítat skutečné mnoţství odkalené vody, která byla

odvedena z chladicí soustavy, nebo mnoţství odkalované vody, které se vyţaduje pro udrţení chladicí soustavy

na poţadovaném počtu cyklů.

Příloha VI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 205

PŘÍLOHA VI PŘÍKLAD LEGISLATIVY V EVROPSKÝCH ČLENSKÝCH

STÁTECH

Následující text je zahrnut do tohoto dokumentu jako jeho nedílná část za účelem poskytnutí příkladu legislativy,

která byla úspěšně aplikována v Evropě pro redukování emisí chladicích soustav.

Všeobecný administrativní předpis z 31. ledna 1994

doplňující

Všeobecný rámcový administrativní předpis, vztahující se na

Minimální poţadavky na vypouštění odpadní vody do vod

(v současné době, srpen 2000, je právě revidován)

Výňatek z

Příloha 31: Úprava vody, Chladicí soustavy, Výroba páry

1 Předmět

1.1 Odpadní voda, ve které kontaminující zatíţení pochází primárně z úpravy vody pro chladicí soustavy

průmyslových procesů.

2 Poţadavky Musí být dodrţeny následující poţadavky na vypouštění odpadní vody. Poţadavky na chemický

kyslíkový poţadavek, na dusík jako souhrn čpavku, dusitanu a dusičnan dusíku, na anorganické

sloučeniny fosforu a na filtrovatelné látky jsou zaloţeny na všeobecně uznávaných technických

pravidlech, zbývající poţadavky na nejlepší dostupné technologii.

Tyto poţadavky se nevztahují na vypouštění odpadní vody, které je menší neţ 0,5 m3 za den.

2.1 Všeobecné poţadavky

Odpadní voda nesmí obsahovat – s výjimkou fosfonátů a polykarboxylátů – ţádná organická

komplexní činidla, která nejsou snadno biologicky odbouratelná (biodegradovatelná/bioodbouratelná)

v souladu s poţadavky základní úrovně zákona vztahujícího se na chemikálie („Chemicals Act“) pro

určování snadné biologické odbouratelnosti pomocí Směrnice OECD 301 A – 301 E z května 1981.

Odpadní voda nesmí obsahovat sloučeniny chromu, sloučeniny rtuti, dusitany, organokovové

sloučeniny (vazby kov-uhlík) nebo merkaptobenzothiazoly, které pocházejí z pouţívání provozních

a vedlejších (resp. pomocných) zdrojů.

Poţadavky uvedené v prvním a druhém odstavci se pokládají za splněné, pokud látky, které tam jsou

specifikovány, nejsou pouţívány, (pokud) všechny pouţívané provozní a vedlejší zdroje jsou uvedeny

v provozním deníku a jsou k dispozici informace výrobce, ve kterých je uvedeno, ţe takové látky

nejsou ani přítomny v pouţívaných provozních a vedlejších zdrojích, ani není moţné, aby byly

vytvořeny při provozních podmínkách.

___________________

(pozn. překl. co se týká použitého výrazu „předpis“ jako česká verze pro anglický výraz „regulation“, je použit

proto, že „směrnice“ je v anglické verzi obvykle „directive“)

Příloha VI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 206

2.3 Poţadavky na odpadní vodu z chladicích soustav

2.3.1 Voda z průtočných nebo otevřených sladkovodních chladicích soustav

Poţadavky po úpravě nárazovým dávkováním

mikrobiocidních látek musí být následující:

_________________________________________________________________________________

Kvalifikovaný náhodný vzorek nebo

2-

hodinový sloţený vzorek (mg/l)

_________________________________________________________________________________

Oxid chloričitý, chlor a brom 0,2

(při vyjádření jako chlor)

Adsorbovatelné organické halogeny (AOX) 0,15

_________________________________________________________________________________

Mikrobiocidní látky jiné neţ peroxid vodíku a ozon se nesmí v odpadní vodě vyskytovat. Tyto

poţadavky se pokládají za splněné, pokud takové látky nejsou pouţívány, (pokud) všechny pouţívané

provozní a vedlejší zdroje jsou uvedeny v provozním deníku a jsou k dispozici informace výrobce, ve

kterých je uvedeno, ţe takové látky nejsou přítomny v pouţívaných provozních a vedlejších zdrojích.

2.3.2 Voda z proplachování („flushing“) primárních

chladicích okruhů v elektrárnách (proplachovací voda

z recirkulačních chladicích soustav)

________________________________________________________________________________

Náhodný vzorek (mg/l)

_______________________________________________________________________________

Chemická spotřeba kyslíku (CHSK)

(chemický poţadavek kyslíku (COD)) 30

Sloučeniny fosforu jako fosfor celkem2)

1,5

Pokud jsou použity pouze anorganické

sloučeniny fosforu, hodnota pro parametr

fosfor se zvyšuje na 3 mg/l.

________________________________________________________________________________

Poţadavky po úpravě nárazovým dávkováním

mikrobiocidních látek musí být následující:

________________________________________________________________________________

Náhodný vzorek (mg/l)

________________________________________________________________________________

Adsorbovatelné organické halogeny (AOX) 0,15

Oxid chloričitý, chlor a brom 0,3

(při vyjádření jako chlor)

Toxicita na luminiscenční bakterie TB 12

_________________________________________________________________________________

Poţadavek na toxicitu luminiscenčních bakterií se taky povaţuje za splněnou, pokud je proplachovací

okruh udrţován v uzavřeném stavu dokud není dosaţena hodnota TB 12 nebo hodnota niţší v souladu

s informacemi výrobce o vstupních koncentracích a o chování biologického odbourávání a toto je doloţeno

provozním deníkem.

Odpadní voda nesmí obsahovat sloučeniny zinku z činidel pro kondicionování chladicí vody. Tento

poţadavek se povaţuje za splněný, pokud všechny provozní a pomocné zdroje jsou uvedeny

v provozním deníku a jsou k dispozici informace výrobce, ve kterých je uvedeno, ţe pouţívaná činidla pro

kondicionování chladicí vody neobsahují ţádné sloučeniny zinku.

Příloha VI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 207

2.3.3 Odpadní voda z proplachování („flushing“) jiných chladicích okruhŧ

_________________________________________________________________________________

Náhodný vzorek (mg/l)

_________________________________________________________________________________

Chemická spotřeba kyslíku (CHSK)

(chemický poţadavek kyslíku (COD)) 40

Hodnota pro parametr COD (CHSK)

se zvýší na 80 mg/l po čištění

dispergujícími látkami (dispergovadly)

Sloučeniny fosforu jako fosfor celkem2 3

Hodnota pro parametr fosfor se zvýší

na 4 mg/l pokud jsou pro kondicionování

chladicí vody používána pouze činidla bez

zinku. Tato hodnota se zvýší na 5 mg/l pokud

používaná činidla pro kondicionování vody

neobsahující zinek obsahují pouze

anorganické sloučeniny fosforu.

Zinek 4

Adsorbovatelné organické sloučeniny (AOX) 0,15

_________________________________________________________________________________

Poţadavky po úpravě nárazovým dávkováním mikrobiocidních látek musí být následující:

_________________________________________________________________________________

Náhodný vzorek (mg/l)

_________________________________________________________________________________

Oxid chloričitý, chlor a brom 0,3

(při vyjádření jako chlor)

Adsorbovatelné organické halogeny (AOX) 0,5

Toxicita na luminiscenční bakterie TB 12

_________________________________________________________________________________

Poţadavek na toxicitu luminiscenčních bakterií se taky povaţuje za splněnou, pokud je proplachovací

okruh udrţován v uzavřeném stavu dokud není dosaţena hodnota TB 12 nebo hodnota niţší v souladu

s informacemi výrobce o vstupních koncentracích a o chování biologického odbourávání a toto je doloţeno

provozním deníkem.

2.5 V případě zadrţovacích/odpařovacích nádrţí (rybníků) všechny hodnoty platí pro náhodný vzorek. Zde

se hodnoty vztahují na jakost vody před vyprázdněním.

2.6 Shoda s poţadavky, které jsou uvedeny v poloţce 2.3 pro parametr COD (resp. v české verzi pro

parametr CHSK, pozn. překl.), můţe být taky zkontrolována stanovením celkového organického uhlíku (TOC).

V tomto případě se hodnota COD/CHSK nahrazuje trojnásobkem hodnoty pro TOC, stanovené v miligramech

na litr.

___________________ 2)

Určí se v originálním vzorku podle DIN 38406 – E22 (vydání z března 1988), nebo pouţitím ekvivalentního

postupu měření a analýzy.

Příloha VII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 209

PŘÍLOHA VII PŘÍKLAD KONCEPCE BEZPEČNOSTI PRO

OTEVŘENÉ MOKRÉ CHLADICÍ SOUSTAVY

(KONCEPCE VCI)

VII.1 Úvod do koncepce

Tato koncepce bezpečnosti byla vypracována za účelem poskytnutí pomoci s ohledem na ochranu vod před

časově termínovaným vypouštěním, prostřednictvím chladicí vody, látek (vyskytujících se v procesu), které

způsobují dlouhodobé škodlivé změny vodních těles. Tato koncepce specifikuje opatření pro monitorování

a změny, které jsou spojeny s průtočnými chladicími soustavami a alternativami k průtočným chladicím

soustavám jako funkce trvalého znečišťování vody látkami, které mohou být vypouštěny do chladicí vody.

Kapacita látky způsobovat dlouhodobé škodlivé změny nebo představovat nebezpečí pro vodní těleso můţe být

stanovena na základě R–formulací, které jsou stanoveny v souladu s evropskou legislativou, vztahující se na

nebezpečné látky. Jak je uvedeno v následující tabulce, je stanoven určitý počet bodů pro kaţdou z R–formulací

vztahujících se na chráněné přednosti (aktiva) vodního prostředí, jakoţ i na lidské zdraví a na půdu/zeminu.

Počet bodů všech R–formulací přidělených látce, o kterou se jedná, se sečte za účelem získání celkového počtu

bodů. Tento celkový počet bodů je potom přidruţen k poţadovanému bezpečnostnímu opatření, které se vztahuje

na kontaminovanou chladicí vodu. Rozhodnutí vztahující se k implementaci resp. k realizaci takových opatření

a k pouţité technologii mohou samozřejmě být učiněna pouze v rozsahu jednotlivých společností/firem, o které

se jedná a se znalostí konkrétních okolností.

Doporučuje se neprodleně aplikovat tuto koncepci na nové provozy a upravit existující chladicí soustavy, pokud

nesplňují tyto poţadavky, v rozsahu:

5 let pro látky s celkovým počtem bodů ≥ 9;

8 let pro látky s celkovým počtem bodů v rozsahu 0 – 8.

V případě látek, jejichţ celkový počet bodů ≥ 5 by neprodleně měla být realizována opatření vztahující se na

monitorování průtočných chladicích soustav, přičemţ je nutno brát v úvahu poţadavky jednotlivých případů.

Poţadavky této bezpečnostní koncepce se vztahují na všechny toky chladicí vody, které nejsou připojeny

k průmyslovým čisticím provozům, nebo k příslušnému provozu přidruţenému k čištění vody. Poţadavky

vztahující se na látky, jejichţ celkový počet bodů je ≤ 4, se nevztahují na nepřímá vypouštění, která jsou

napojena na provoz pro úpravu odpadních vod.

Příloha VII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 210

Tabulka VII.1: Počet bodů pro systém R–formulací k výpočtu celkového počtu bodů pro látky, které jsou

pouţívány v procesu

Počet bodŧ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ekologická toxicita

a

Odbourávání/

biologická akumulace

52/53 51/53 50/53

Ekologická toxicita

a/nebo

Odbourávání/

biologická akumulace n.y.d.

* 3)

* 2)

* 1)

Ekologická toxicita 52 50

Ekologická toxicita

n.y.d.

*

Odbourávání/

biologická akumulace

53

Odbourávání/

a/nebo biologická akumulace n.y.d.

*

Akutní toxicita

pro savce

(přednostně

akutní orální

toxicita)

22

20/22

21/22

20/21/22

21

20/21 65

25

23/25

24/25

23/24/25

24 23/24

28

26/28

27/28

26/27/28

27 26/27

Akutní toxicita

pro savce n.y.d.

*

Karcinogenicita

a/nebo mutagenicita

40 45

a/nebo 46

Nevratný

(ireverzibilní)

účinek

40/21

40/22

40/20/22

40/21/22 40/20/21/22

39

39/24

39/25

39/23/25

39/24/25 39/23/24/25

39/27

39/28

39/26/28

39/27/28 39/26/27/28

Opakované

vystavení

(opakovaná expozice)

33

48

48/21

48/22

48/20/22

48/21/22

48/20/21/22

48/24

48/25

48/23/25

48/24/25 48/23/24/25

Reprodukční toxicita

62

a/nebo 63

60

a/nebo 61

Nebezpečná reakce

s vodou

29

15/29

Příloha VII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 211

Legenda k tabulce uvedené na předcházející straně:

n.y.d. = atribut označující, ţe ještě nebylo určeno („not yet determined“) (tzn. ještě nebylo zkoušeno nebo není známo)

* = počet bodŧ, jestliţe jeden nebo více atributŧ, „ekologická toxicita―,

„odbourávání/biologická akumulace―

a „akutní toxicita―, nebyly zkoušeny nebo nejsou známy

Poznámka 1) — Ekologická toxicita a odbourávání a/nebo biologická

akumulace n.y.d. nebo ekologická toxicita n.y.d.

a snadné odbourávání nebylo prokázáno, nebo

—

ek

ologická toxicita n.y.d. a potenciál biologické akumulace je k dispozici nebo klasifikován

hodnotou R 50

a odbourávání a/nebo biologická akumulace n.y.d.

Poznámka 2) — Ekologická toxicita > 1 mg/l a ≤ 10 mg/l a odbourávání a/nebo biologická akumulace n.y.d.

Poznámka 3) — Ekologická toxicita > 10 mg/l a ≤ 100 mg/l a odbourávání n.y.d.

Poznámka 4) — Viz Dodatek 2, kde je uveden popis R – formulací

VII.2 Poţadavky koncepce

Poţadavky na technologii chlazení jsou stanoveny příslušnými nejvyššími počty bodů pro ty látky pouţívané

v procesu, které mohou vniknout do chladicí vody. Tyto poţadavky jsou shrnuty do následující tabulky.

Tabulka VII.2: Poţadavky bezpečnostní koncepce VCI na technologii chlazení

počet bodŧ: 0 bodŧ počet bodŧ: 1 – 4 body počet bodŧ: 5 – 8 bodŧ počet bodŧ: ≥ 9 bodŧ

(D1 + A1) (D1 + A1 + U1) (D1 + A2 + U1)

(D2 + A1 + U1)

(D3 + A2 + U1)/

(D2 + A2 + U2)/

(Z) (E)/(K)/

(L)/(S)

../.. alternativní volitelné moţnosti

D1, A1 a U1 jsou vţdy nahraditelné vyššími opatřeními D2 (nebo D3), A2 a U2.

Popis kódů uvedených v tabulce je následující:

DI Průtočná chladicí soustava;

D2 průtočná chladicí soustava, ve které je tlak chladicí vody udrţován jednoznačně a řízeným způsobem nad

tlakem procesu (tlak chladicí vody by neměl poklesnout pod tlak procesu ve kterémkoliv místě chladicí

soustavy, taky ne hydraulickými procesy);

D3 Průtočná chladicí soustava s chladičem, který je zhotoven z vysoce jakostního antikorozívního

materiálu a má pravidelnou údrţbu;

Z Mezilehlé skladování s analytickou kontrolou uskutečňovanou před vypouštěním;

E Chlazení, resp. ochlazování přes primární /sekundární okruhy (zrušení vazby);

K Cirkulační chlazení přes dochlazovací soustavy;

L Vzduchová chladicí soustava;

S Speciální chladicí soustava (např. tepelná čerpadla, absorpční studené/chlazené provozy, soustavy pro

stlačování/kompresi páry/výparů, tepelné transformátory);

Příloha VII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 212

A1 Analytické nebo jiné přiměřené/adekvátní monitorování chladicí vody;

A2 Automatické analytické monitorování chladicí vody (podle dodatku);

U1 Okamţité přepojení vypouštěné chladicí vody do zadrţovacích zařízení, nebo do čistírenského provozu

za předpokladu, ţe takový provoz je vhodný pro likvidaci (resp. odstranění) uvolňované látky, nebo

okamţité přepojení na záloţní chladicí soustavu, nebo vypnutí/zastavení části výrobního provozu,

o který se jedná;

U2 Okamţité přepojení vypouštěné chladicí vody do zadrţovacích zařízení, nebo do čistírenského provozu

za předpokladu, ţe takový provoz je vhodný pro likvidaci (resp. odstranění) uvolňované látky, nebo

automatické přepojení na záloţní chladicí soustavu, nebo vypnutí/zastavení části výrobního provozu,

o který se jedná.

Příloha VII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 213

VII.3Dodatek 1 — Automatické analytické monitorování prŧtočných

chladicích soustav

Automatické analytické soustavy jsou vhodné pro monitorování průtočných chladicích soustav, pokud unikání

v důsledku netěsností můţe být stanoveno s dostatečnou bezpečností a dostatečně rychle. V této souvislosti je

dostatečné, kdyţ analytická soustava poskytuje tendenční údaje. Měření absolutních koncentrací pro takové

soustavy není nutné, ale postačí pouze detekce odchylek od normálních stavů.

Měření můţe být prováděno buďto přímo pomocí snímačů (senzorů), umístěných do proudu chladicí vody, nebo

poloprůběţně mimo proud chladicí vody prostřednictvím automatického vzorkování.

Pro následující (níţe uvedené) parametry a analytické metody je na trhu k dispozici zařízení, které je vhodné pro

automatické monitorování průtočných chladicích soustav ve výše uvedeném smyslu. S ohledem na volbu

zařízení pro tuto funkci je spolehlivost soustavy všeobecně důleţitější, neţ zvýšené poţadavky na jeho přesnost.

Volba vhodné soustavy je stanovena uvolňovanou látkou (uvolňovanými látkami) je spojení s úniky v důsledku

netěsností a kromě toho je tato volba značně závislá na speciálních okolnostech individuálních případů. V této

souvislosti by nejprve mělo být zkontrolováno, zda automatické analytické monitorování můţe být prováděno

prostřednictvím parametru, nebo pomocí analytické metody podle níţe uvedeného Seznamu 1. Jestliţe se ukáţe,

ţe toto není moţné, pouţití soustav by mělo být zkontrolováno podle Seznamu 2.

Seznam 1: — hodnota pH, — fotometrie,

— vodivost, — zařízení pro ohřívání oleje,

— oxidačně redukční potenciál, — zařízení pro ohřívání pěny,

— kalnost/zákal, — kontrolní přístroje (monitory) pro rtuť,

— refraktometrie.

Seznam 2: — TC (celkový uhlík),

— TOC (celkový organický uhlík),

— DOC (rozpuštěný organický uhlík),

— látky čistící prostřednictvím FID (plamenový ionizační detektor),

— kombinace TOC/FID,

— čistící sloučeniny organického chloru,

— bakteriální měřiče toxicity.

Příloha VII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 214

VII.4Dodatek 2 — R–formulace pouţité pro výpočet počtu bodŧ podle

VCI

Tabulka VII.3: Popis R–formulací pouţitých k výpočtu počtu bodŧ VCI pro volbu chladicích soustav

R 20/21 Škodlivé inhalací a v kontaktu s kůţí.

R 20/21/22 Škodlivé inhalací, v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 20/22 Škodlivé inhalací a pokud jsou spolknuty.

R 21 Škodlivé v kontaktu s kůţí.

R 21/22 Škodlivé v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 22 Škodlivé pokud jsou spolknuty.

R 23/24 Toxické inhalací a v kontaktu s kůţí.

R 23/24/25 Toxické inhalací, v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 23/25 Toxické inhalací a pokud jsou spolknuty.

R 24 Toxické v kontaktu s kůţí.

R 24/25 Toxické v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 25 Toxické pokud jsou spolknuty.

R 26/27 Velmi toxické inhalací a v kontaktu s kůţí.

R 26/27/28 Velmi toxické inhalací, v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 26/28 Velmi toxické inhalací a pokud jsou spolknuty.

R 27 Velmi toxické v kontaktu s kůţí.

R 27/28 Velmi toxické v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 28 Velmi toxické pokud jsou spolknuty.

R 29 Kontakt s vodou uvolňuje toxický plyn.

R 33 Nebezpečí kumulativních účinků.

R 39 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků.

R 39/24 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků v kontaktů s kůţí.

R 39/25 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků pokud jsou spolknuty.

R 39/23/25 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků prostřednictvím inhalace a pokud jsou spolknuty.

R 39/24/25 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 39/23/24/25 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků prostřednictvím inhalace, v kontaktu s kůţí

a pokud jsou spolknuty.

R 39/27 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků v kontaktu s kůţí.

R 39/28 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků pokud jsou spolknuty.

R 39/26/28 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků prostřednictvím inhalace a pokud jsou spolknuty.

R 39/27/28 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 39/26/27/28 Nebezpečí velmi váţných nevratných účinků prostřednictvím inhalace, nebo v kontaktu s kůţí

a pokud jsou spolknuty.

R 40 Moţná rizika nevratných účinků.

R 40/21 Škodlivé: moţné riziko nevratných účinků v kontaktu s kůţí.

R 40/22 Škodlivé: moţné riziko nevratných účinků pokud jsou spolknuty.

R 40/20/22 Škodlivé: moţné riziko nevratných účinků prostřednictvím inhalace a pokud jsou spolknuty.

Příloha VII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 215

Tabulka VII.3: dokončení

R 40/21/22 Škodlivé: moţné riziko nevratných účinků v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 40/20/21/22 Škodlivé: moţné riziko nevratných účinků prostřednictvím inhalace, v kontaktu s kůţí a pokud

jsou spolknuty.

R 44 Riziko výbuchu pokud se ohřívá v uzavřeném prostoru.

R 45 Můţe způsobit rakovinu.

R 48 Nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici).

R 48/21 Škodlivé: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

v kontaktu s kůţí.

R 48/22 Škodlivé: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici) pokud

jsou spolknuty.

R 48/20/22 Škodlivé: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

prostřednictvím inhalace a pokud jsou spolknuty.

R 48/21/22 Škodlivé: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 48/20/21/22 Škodlivé: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

prostřednictvím inhalace, v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 48/24 Toxické: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

v kontaktu s kůţí.

R 48/25 Toxické: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici) pokud

jsou spolknuty.

R 48/23/25 Toxické: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

prostřednictvím inhalace a pokud jsou spolknuty.

R 48/24/25 Toxické: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 48/23/24/25 Toxické: nebezpečí váţného poškození zdraví při prodlouţeném vystavení se (expozici)

prostřednictvím inhalace, v kontaktu s kůţí a pokud jsou spolknuty.

R 50 Velmi toxické pro vodní organismy.

R 51 Toxické pro vodní organismy.

R 52 Škodlivé pro vodní organismy.

R 53 Mohou způsobit dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí.

R 60 Mohou zhoršit plodnost.

R 61 Mohou způsobit poškození (ještě) nenarozeného dítěte.

R 62 Moţné riziko zhoršení plodnosti.

R 63 Moţné riziko poškození (ještě) nenarozeného dítěte.

R 65 Škodlivé: mohou způsobit poškození plic pokud jsou spolknuty.

R 15/29 Kontakt s vodou uvolňuje toxický, velmi hořlavý plyn.

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 217

PŘÍLOHA VIII PŘÍKLADY PRO POSUZOVÁNÍ CHEMIKÁLIÍ

POUŢÍVANÝCH PRO ÚPRAVU CHLADICÍ VODY

VIII.1Koncepce posouzení „benchmark― pro chemikálie pouţívané pro

úpravu chladicí vody

VIII.1.1 Úvod Všeobecně

Je dobře prokázáno, ţe charakter chlazení BREF je „horizontální―, a ţe není moţné identifikovat „chladicí

soustavu BAT― jako takovou, protoţe do značné míry závisí na specifickém procesu, který má být ochlazován,

a na jeho umístění/lokalizaci (zejména klimatické podmínky, přívod vody, atd.).

Z těchto důvodů přístup, který má být převzat v BREF, musí být takový přístup, který poskytuje nástroje pro

účely pomoci úřadům členských států racionalizovat to, které volitelné moţnosti jsou k dispozici, a zvolit

optimální řešení pro chlazení (jak ve smyslu zařízení, tak i ve smyslu „provozních podmínek―), které budou

reprezentovat BAT pro účely povolení IPPC.

Nejprve ve smyslu pojmu „zařízení provozu― se budou takové volby uskutečňovat převáţně v případech, kdy se

budují nové (chladicí) soustavy, ale taky v kontextu modernizace („upgrading―) nebo retrofitu jiţ existujících

(chladicích) soustav.

Za druhé „provozní podmínky―, které jsou aplikovány jak na jiţ existující, tak i na nové (chladicí) soustavy byly,

resp. jsou zjednodušeny za účelem dosaţení větší pozornosti v diskusích. Klíčové elementy těchto „podmínek―

se vztahují na optimalizaci chladicí soustavy ve smyslu účinnosti a ţivotnosti provozu prostřednictvím pouţití

chemických látek (chemikálií). Pro účely povolování (schvalování) budou optimalizační rozhodnutí zaloţená na

BAT vyţadovat, aby byla provedena ve smyslu, které chemikálie se pouţijí a v jakých mnoţstvích.

V rozsahu TWG („Technical Working Group“ („technické pracovní skupiny“)) byl vypracován přístup pro

jednoduchou tzv. „benchmarking“ metodu za účelem pomoci členským státům pro vzájemné porovnávání

různých chemikálií na základě potenciálního dopadu na ţivotní prostředí. Bez takového nástroje by sloţitost

provedení takových rozhodnutí mohla být závaţnou překáţkou při určování co je racionální způsob BAT pro

chladicí soustavy na lokální úrovni.

Jak je popsáno v dalším textu této přílohy, většinu hlavních prvků pro stanovení takového „benchmarking―

nástroje vycházejícího z rizika je moţné nalézt jiţ v legislativě Společenství a v její oficiální podpůrné

dokumentaci. Nyní prezentovaným přístupem se koherentním způsobem hledá sestavení společných prvků pro:

Směrnici IPPC, rámcovou Směrnici o vodě, legislativu pro posuzování rizika a pro podpůrný „Dokument pro

technický návod― k poskytnutí nástroje, který by pomohl vyhodnotit chemikálie pouţívané v chladicí soustavě.

VIII.1.1.1 Prostředí Na svých předcházejících zasedáních TWG konsensuálně odsouhlasila, ţe jakékoliv posouzení chemikálií, které

se pouţívají pro chladicí vodu, by mělo zahrnovat jak skutečné vnitřní vlastnosti, tak i charakteristiky lokálního

stavu (přístup založený na riziku).

Následující koncepce posouzení „benchmarking― vznikl jako výsledek úvah o existujících metodologiích

a schématech posuzování, a usiluje o poskytnutí výchozího bodu pro správné úvahy ve věci jak skutečných

vnitřních vlastností, tak i situaci na lokální úrovni, pokud se jedná o posouzení různých moţných reţimů úpravy

(chladicí vody).

Koncepce posuzování nezasahuje do diskuse o přístupu pro vnitřní nebezpečí, ale soustřeďuje se na úkol

vysvětlit a objasnit (relativně třídicí) postup „benchmarking―.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 218

Tato koncepce je v podstatě zaměřena na jednotlivé látky, a poskytuje stručné údaje o tom, jak by tato metoda

mohla být rozšířena na kompletní chemické úpravy (chladicí vody) za pouţití vícesloţkových látek.

Je taky uveden pouze nejsloţitější případ (a nejčastěji pouţívaný) otevřených recirkulačních (chladicích) soustav

(chladicí soustavy s odpařovací chladicí věţí), s moţností pozdějšího rozšíření na průtočné (chladicí soustavy),

uzavřené (chladicí) soustavy, atd.

VIII.1.1.2 Relevantní legislativní podklad

Zde v tomto případě neexistuje ţádná potřeba evokovat do jakýchkoliv podrobností legislativní poţadavky, které

vedly k vypracování referenčních dokumentů BAT. Je zde dostačující zmínit se o Článku 16.2 Směrnice IPPC

o výměně informací, a o iniciativě Komise vedoucí k vypracování nástroje, prostřednictvím instituce “Fórum

pro výměnu informací“, který by měl napomáhat a vést úřady členských států k ustanovení mezních hodnot

emisí (ELV) („Emission Limit Values“) pro provozy, které jsou na seznamu IPPC.

Přesto je důleţité zdůraznit jeden z klíčových aspektů Směrnice: omezování emisí a jejich dopadu na ţivotní

prostředí prostřednictvím „kombinované― metody BAT stanoví mezní hodnoty emisí, které mají být

kontrolovány ve vztahu k environmentálním normám jakosti.

V tomto kontextu je taky velmi relevantní to, ţe zanedlouho má být přijata/schválena rámcová Směrnice o vodě

(WFD).

Přestoţe můţe nastat případ, ţe správné vyhodnocení účinků chemické úpravy (chladicí vody) pouţívané

v chladicích soustavách by mohlo být podrobeno multimediálnímu posouzení, je taky správné konstatovat, ţe

hlavní zájem, který je přidruţen k pouţití těchto chemikálií, se vztahuje k hlavnímu potenciálnímu přijímacímu

prostředí znečišťujících látek: k vodnímu prostředí (recipientu).

Je proto nutné říci několik slov k stručnému přehledu o relevantních částech WFD (rámcové Směrnice o vodě).

VIII.1.1.3 Rámcová směrnice o vodě (WFD) Zatímco WFD jde mnohem dále, neţ aby poskytovala prvky k prevenci a omezování emisí z průmyslových

provozů IPPC, ve skutečnosti nahrazuje jeden klíčový článek Směrnice IPPC. WFD stanoví pro Komisi metody

a postupy pro preferování, resp. stanovení pořadí důleţitosti, nebezpečných látek a navrhuje pro ně kontroly

emisí a EQSs (environmentální normy jakosti; nebo „normy jakosti―), které mají být přijaty/schváleny Radou

a Evropským parlamentem.

Kromě toho poskytuje členským státům právo a povinnost stanovit normy jakosti pro jakékoliv jiné látky, které

jsou relevantní, pro jakékoliv povodí řeky, k dosaţení cílů stanovených samotnou Směrnicí.

Důleţitější neţ výše uvedené je to, ţe v příloze (Příloha V, Část 1.2.6) zavádí jednoduchý postup, který má být

pouţíván úřady členských států k výpočtu environmentálních norem jakosti (EQSs) pro chemické látky ve vodě.

Jinak vyjádřeno poskytuje jednu z podmínek poţadovaných Směrnicí IPPC pro zavedení kombinovaného

přístupu: metody a postupy pro výpočet norem jakosti.

Podle textu rámcové Směrnice o vodě (WFD) (Příloha V, Část 1.2.6) mají členské státy stanovovat EQSs

neboli environmentální normy jakosti následujícím zpŧsobem:

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 219

Metoda zkoušky Součinitel bezpečnosti

Nejméně jedna L(E)C50 z kaţdé ze tří tropických hladin základního souboru 1 000

Jedna chronická NOEC (buďto ryby nebo hrotnatky (dafnie) nebo reprezentativní

organismus ze slaných vod)

100

Dvě chronické NOEC z ţivočišných druhů reprezentujících dvě tropické hladiny (ryby

a/nebo hrotnatky (dafnie), nebo reprezentativní organismus ze slaných vod a/nebo řasy 50

Chronické NOEC z nejméně tří ţivočišných druhů (obvykle ryby, hrotnatky (dafnie) nebo

reprezentativní organismus ze slaných vod & řasy) reprezentující tři tropické hladiny 10

Jiné případy, včetně údajů z polních podmínek nebo modelových ekosystémů, které

umoţňují přesněji vypočítat a aplikovat součinitele bezpečnosti Posouzení případ od případu

Přestoţe podrobnější analýza významu a dopadů této tabulky bude provedena později, je několik poznámek,

které je potřeba učinit na tomto místě:

a) Normy jakosti stanovené na tomto základě berou v úvahu pouze ochranu vodního systému, bez uváţení

nepřímých účinků na osoby.

b) Čísla vyplývající z výše uvedené tabulky jsou předpovídané koncentrace bez účinku (PNEC) (viz dokument

obsahující technický návod pro Směrnici 793/93/EEC).

c) Komise vypracovala priorizační (upřednostňovací) postup pro seřazení podle důleţitosti, který je zaloţen na

systému, ve kterém je počet bodů účinku na vodu kombinován s počtem bodů bioakumulace a s počtem

bodů účinku na osoby. Tento postup byl pouţit pro poskytnutí základu pro Komisí navrhovaný „seznam

priority― látek, které mají být kontrolovány na úrovni EU prostřednictvím kontrol emisí a EQSs

(environmentálních norem jakosti), které mají být přijaty pod rámcovou Směrnicí o vodě.

Následující koncepce posouzení „benchmark“ je taky zaloţena na výše uvedené metodě výpočtu norem jakosti.

Je to z následujících důvodů:

– v souvislosti resp. v kontextu s BREF to musí být metoda jasná, jednoduše postupující dopředu,

transparentní a snadno pouţitelná;

– je nanejvýš pravděpodobné, přestoţe k důkazu tohoto tvrzení je zapotřebí provést mnoho práce, ţe vodní

prostředí je nejslabším článkem tohoto řetězce;

– metody „benchmark“ se budou pouţívat v kombinaci s chemickou legislativou EU (vnitřní nebezpečí),

která při klasifikaci nebezpečných chemikálií implicitně zahrnuje vyhodnocení potenciálních nepřímých

nepříznivých účinků (jak na vodní prostředí, tak i na osoby) prostřednictvím zahrnutí bioakumulace,

vlastností CMT (karcinogenních, mutagenních, teratogenních vlastností) a taky chronických účinků.

Rámcová Směrnice o vodě (WFD) taky vyţaduje, aby členské státy sestavily environmentální normu

jakosti (EQS) pro vody určené k extrahování pitné vody: toto bude další kontrolní místo, které bere v úvahu

lidské zdraví v jedné z nejvýznamnějších expozičních tras.

VIII.1.2 Posouzení „benchmark―: úvod do koncepce

Koncepce posuzování „benchmark“ je zaloţena na provádění porovnání látek pouţitím normalizované

teoretické míry předpovídané environmentální koncentrace (zde je odkazována jako PECnormalizovaná).

PECnormalizovaná se porovnává s odpovídající předpovídanou koncentrací bez účinku (neboli PNEC) nebo s EQS

(environmentální normou jakosti) látky, určenou v souladu s metodou, která je obsaţena v Příloze V rámcové

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 220

Směrnice o vodě. Tímto způsobem se můţe vypočítat pro kaţdou látku dávka, která umoţňuje předběţné

seřazení látek na základě potenciálního (environmentálního) dopadu.

Zatímco termíny PNEC a PEC nyní vstoupily do legislativního jazyka v souvislosti se zákonem o emisích,

a jejich význam se stane běţnou znalostí, stojí za to na tomto místě vysvětlit koncepce, jak se vztahují na postup

posouzení „benchmark“.

VIII.1.2.1 PNEC

Postup PNEC neusiluje o to třídit resp. seřadit chemické látky zmíněné v samotném BREF.

Situace v reálném ţivotě je komplikována skutečností, ţe jenom zřídkakdy chemické úpravy (chladicí vody) pro

chladicí soustavy sestávají pouze z jediné látky. Pokus třídit úpravy v BREF by znamenal pouţití určitého druhu

„přídavného― postupu a vznikl by mimořádně rozsáhlý seznam moţných kombinací látek pro úpravy (chladicí

vody). Za předpokladu, ţe tyto kombinace látek mohou být k dispozici, vyţadovalo by to značné mnoţství práce

a času, a téměř určitě by se nepodařilo dosáhnout toho, aby tento seznam byl vyčerpávající nebo aktuální.

Proto tato koncepce posuzování směřuje k tomu, aby nabízela raději standardní metodologii, neţ numerické

posouzení (přídavných) látek nebo úprav (chladicí vody).

Úřady členských států (MS) mohou potom vyuţívat tuto metodologii tak, jak to povaţují za vhodné, na úrovni

MS, nebo ještě lépe na lokální úrovni.

Při jakékoliv dávce musí být k dispozici údaje o toxicitě vody a dostupné je musí učinit dodavatelé chemických

látek pro umoţnění vyhodnocení hodnot PNEC. Toto je základní aspekt jakéhokoliv postupu seřazení/třídění.

Taky stojí za to zmínit se o tom, ţe postup podle Přílohy V a souvisící tabulka nebyly vynalezeny aţ v nedávné

době Komisí v souvislosti s WFD (rámcová Směrnice o vodě). Ve skutečnosti tento přístup a tabulka jsou přesně

odvozeny od dokumentu, který obsahuje technický návod k posouzení rizika pro jiţ existující a nové chemikálie.

(Výtah/ukázka této relevantní části je připojen/a v VII.1.6, Dodatek I).

Jeví se jako vhodné zde na tomto místě uvést jenom několik slov na vysvětlení.

Čím méně údajů je k dispozici, tím vyšší součinitel posouzení se má pouţít pro přeměnu údajů o toxicitě na

údaje o hodnotách PNEC.

Dostupnost chronických údajů sniţuje hodnotu součinitele. Při postupu přes soubor přechodných stavů/situací,

jsou-li k dispozici chronické údaje na třech tropických hladinách, je umoţněno pouţít součinitel o hodnotě 10,

při porovnání se součinitelem o hodnotě 1 000 v případě, kdy jsou k dispozici jen akutní údaje o toxicitě.

Náklady, které jsou přidruţeny k provádění chronických zkoušek, jsou mnohem vyšší, neţ náklady na akutní

zkoušení. Takţe je pravděpodobné, ţe budou k dispozici spíše akutní neţ chronické údaje o toxicitě.

Pokud je postup „benchmark― aplikován v lokálním/místním rozsahu, dostupné údaje budou muset být pouţity

společně s odpovídajícím součinitelem posouzení.

V tomto případě to bude ponecháno na rozhodnutí dodavatele chemických látek, zda ano nebo neinvestovat další

zdroje pro získání chronických údajů, pokud a kdyţ se toto můţe ukázat jako potřebné. Například pro daný

provoz by mohl nastat takový případ, ţe při pouţití jenom akutních údajů (které znamenají získání EQS (tzn.

environmentální normy jakosti) dělením LC50 „součinitelem bezpečnosti― o hodnotě 1 000 přičemţ se vezme

v úvahu nejistota) se mohou vyskytnout potíţe při splnění přísných výsledků EQS. V tomto případě by se mohl

dodavatel rozhodnout získat „spolehlivější― chronické údaje, které jsou ale časově náročnější a nákladnější.

Chronické údaje znamenají dělení koncentrací podle výsledku zkoušky součinitelem bezpečnosti o hodnotě

pouze 10, který povede ke „spolehlivější― EQS, která taky můţe být více dosaţitelná.

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 221

VIII.1.2.2 PEC

„Skutečná hodnota― PEC (předpovídané environmentální koncentrace), v souvislosti s chemikáliemi, které jsou

pouţívány v chladicí soustavě, musí být chápána a definována jako konečná koncentrace chemikálií v říční vodě,

po vypouštění a po zředění s říční vodou v adekvátní vzdálenosti od výpustě.

Jestliţe je v chladicí soustavě pouţita chemická látka, je vystavena souboru fyzikálně-chemických podmínek,

které určují její další osud. Jako příklady je moţné zmínit to, ţe:

chemikálie je rozpuštěna v chladicí soustavě v důsledku hydrolýzy nebo fotolýzy

nastane adsorpce chemikálie chladicí soustavou

chemikálie je rozdělena mezi vodu a vzduch

chemikálie skončí v kalu

nastane biologické odbourávání chemikálie v samotné chladicí soustavě, v provozu na zpracování

odpadu (chemické/biologické), a v řece.

Část chemické látky, která není „ztracena―, skončí v řece a bude zředěna proudem vody v řece. Přesné posouzení

konečné hodnoty PEC v řece je moţné pouze na lokální úrovni.

Jsou k dispozici modely a algoritmy pro uskutečnění tohoto úkolu, musí ale vzít v úvahu velmi specifické

podmínky kaţdého předmětného místa. Je taky zřejmé, ţe konečná hodnota PEC bude záviset na mnoţství

dodávané chemické látky, a toto zase závisí na velikosti (chladicí) soustavy a na provozních podmínkách (počet

cyklů koncentrace, velikost provozu a mnoţství tepla, které má být odejmuto).

Většina následující analýzy se soustředí na popis jednoduché metody pro výpočet hodnoty „standardní― PEC

(PECnormalizovaná), která, přestoţe není podobná skutečným hodnotám PEC, umoţňuje rychlé předběţné vzájemné

vyhodnocení chemických látek. Zdůrazňuje se, ţe PECnormalizovaná má jenom velmi omezenou hodnotu, a můţe

být pouţita pouze jako všeobecný výchozí bod pro vyhodnocení potenciálních účinků chemických látek

navzájem vůči sobě.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 222

VIII.1.3 Základní rovnováhy materiálů chladicích věţí

Velmi zjednodušený náčrtek soustavy chladicí věţe je uveden na následujícím Obrázku VIII.1.

Obrázek VIII.1: Materiálová rovnováha chladicí věţe

VIII.1.3.1 Základní rovnice chladicích věţí

MU : Průtoková rychlost doplňování přídavné vody m3/h

BD : Průtoková rychlost odkalované vody m3/h

W : „Ventilační ztráty― (včetně ztrát unášením/driftem – „D―) m3/h

E : Intenzita (rychlost) odpařování m3/h

CM : Koncentrace látky v MU (v přídavné vodě) mg/l – g/m3

CB : Koncentrace látky v BD (v odkalované vodě) mg/l – g/m3

NC : Cykly koncentrace = CB/CM

VIII.1.3.2 Rovnováha vody

MU = BD + E + W

VIII.1.3.3 Materiálová rovnováha (bilance)

MU x CM = (BD + W) x CB

E + D

MU (CM) W

BIOLOGICKÉ

FYZIKÁLNÍ/CHEMICKÉ

ŘEK

A

BD (CB) BD (CB)

WR (CR)

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 223

VIII.1.3.4 Koncentrace

NC = CB/CM = MU/BD + W

VIII.1.3.5 Diskuse

Voda je přiváděna do chladicí soustavy potrubím pro doplňování vody, resp. potrubím pro přídavnou vodu.

Voda musí být „přidávána― kvůli kompenzaci ztrát vzniklých v důsledku odpařování, „ventilace―, a ztrát, které

vznikají v důsledku odkalování. Tzv. ventilace reprezentuje mnoţství vody, které ve formě kapek vody uniká

z chladicí věţe. Předpokládá se, ţe kapky vody sebou unášejí chemické látky, které jsou ve vodě obsaţeny, a to

ve stejné koncentraci, jaká je v odkalované vodě.

Jak voda recirkuluje přes zařízení daného provozu, unáší sebou teplo, které je zase z vody odnímáno v chladicí

věţi prostřednictvím odpařování. S vodní párou (odpařovanou vodou) nejsou přenášeny ţádné chemické látky.

Rychlost odpařování „E― vyplývá z poţadavků na konstrukční provedení. Pro kompenzaci odpařování, ventilace

(a ztrát vzniklých v důsledku odkalování – viz dále uvedený text) je nutné pokračovat v přivádění ekvivalentního

mnoţství přídavné vody.

Přídavná voda, která je buď studniční voda, nebo povrchová voda, obsahuje rozpuštěné a unášené pevné látky,

jejichţ typ a koncentrace je odlišný případ od případu. Znamená to, ţe část recirkulující vody musí být

„odkalena― (vypuštěna) k zabránění tomu, aby koncentrace přiváděných látek se zvýšila nad tolerovatelné

hodnoty v důsledku odpařování.

Hodnota průtokové rychlosti odkalované vody musí být pevně stanovena za účelem udrţování optimální

koncentrace látek obsaţených v recirkulující vodě, coţ zabrání, společně s přiměřenou chemickou úpravou

(chladicí vody), znečištění ( v důsledku sráţení a usazování tuhých látek) a korozi.

Průtoková rychlost odkalované vody se pevně stanoví jiţ při navrhování chemické úpravy (chladicí vody)

a navrhování provozních podmínek. Nicméně v praxi, a hlavně v případě starších (chladicích) soustav, není

moţné odkalování regulovat. Vyplývá to, přinejmenším částečně, z neplánovaných ztrát vody z různých částí

zařízení, které má být ochlazováno.

Počet cyklů koncentrace je poměr/podíl mezi koncentrací látek v odkalované vodě a koncentrací látek v přídavné

vodě. Například pokud je koncentrace iontu vápníku v přídavné vodě 200 ppm, bude potom při počtu cyklů 2

koncentrace vápníku v recirkulující vodě rovna hodnotě 400 ppm.

Výše uvedená rovnováha materiálu ukazuje, ţe počet cyklů koncentrace je roven poměru/podílu MU/(BD + W),

a při ignorování „ventilačních ztrát― je roven poměru/podílu MU/BD.

Chemické látky jsou přiváděny do chladicí soustavy buď (zřídkakdy) potrubím pro doplňování vody, resp. pro

přídavnou vodu, nebo do (vodní) nádrţe chladicí věţe. V recirkulující vodě musí být „udrţována― určitá

koncentrace chemických látek, která je ekvivalentní zmíněné koncentraci udrţované v odkalované vodě. Čím je

počet cyklů větší, tím menší je odkalování, přísnější podmínky (chladicí) soustavy, ale tím menší je mnoţství

průběţně ztrácených chemických látek.

Poslední uvedené tvrzení je pravdivé s takovou výjimkou, ţe kdyţ se umoţní látkám, které jsou obsaţeny

v přídavné vodě, více a více koncentrovat v (chladicí) věţi, můţe být zapotřebí větší mnoţství a různé chemické

látky pro udrţení patřičné rovnováhy usazování—koroze v (chladicí) soustavě.

Ačkoliv v podstatě, za účelem uspoření vody a chemických látek resp. chemikálií (spotřeba, náklady a dopad na

ţivotní prostředí), je nutné hledat jemnou rovnováhu při nejvyšším moţném počtu cyklů koncentrace.

V recirkulující vodě musí být „udrţována― určitá hodnota koncentrace chemikálií (chemických látek), které jsou

pouţívány pro úpravu (chladicí) vody, a tudíţ i v odkalované vodě, za takovým účelem, aby tyto chemikálie

vykonávaly svou funkci.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 224

V obvyklých případech, při provádění komplexních úprav (chladicí vody) pouţitím většího počtu přídavných

látek, je předepsáno kontrolovat a udrţovat hladinu jedné snadno měřitelné látky na hodnotách, které doporučuje

dodavatel chemických látek. Toto odpovídá implicitnímu předpokladu, ţe poměr mezi různými chemikáliemi

zůstává stejný, bez ohledu na různé rychlosti „ztrát― jednotlivých chemických látek v (chladicí) soustavě.

Toto taky odpovídá důleţitému předpokladu, ţe pokud se v odkalované vodě měří koncentrace chemických látek

(jedna chemikálie se měří, ostatní se vypočítají), tato hodnota odpovídá tomu, co je k dispozici v chladicí

soustavě, a ţe jakékoliv jiné ztráty v chladicí soustavě byly jiţ vzaty v úvahu.

Vyjádřeno jinými slovy, k vyhodnocení dopadu chemické látky (chemických látek) na vodní prostředí (tzn. snad

na recipient) je zapotřebí předpovídat pouze moţný zhoubný účinek, nebo odchylky koncentrace chemikálií ve

směru proudění od místa potrubí odkalované vody (tj. výše zmíněné jako ztráty „(chladicí) soustavy― a sníţení

koncentrací v důsledku procesů, jako je hydrolýza, adsorpce, atd. – jsou jiţ vzaty v úvahu).

Tento předpoklad bude pouţit při koncepci posouzení „benchmark“.

VIII.1.4 Výpočet PEC a posouzení “benchmark“

V níţe uvedené tabulce VIII.1 je shrnut resp. sumarizován jednoduchý přístup, který je navrhován pro posouzení

„benchmark“ jednotlivých látek.

Navrhovaný přístup začíná koncepcí výpočtu „skutečné hodnoty― PECřeky, a dělí tuto hodnotu odpovídající EQS

(environmentální normě jakosti), jak je odvozena od WFD (od rámcové Směrnice o vodě).

V níţe uvedené tabulce VIII.1 je znázorněno, jak můţe být vypočítána „skutečná hodnota― PEC (předpovídané

environmentální koncentrace), a jak lze normalizovat/standardizovat, prostřednictvím následujících aproximací,

odhad hodnoty PEC, a tak učinit výpočet pouţitelným pro účely posouzení „benchmark“. Jestliţe jsou známy

hodnoty rychlosti BD (odkalování vody), průtoku v řece, a ztrát chemických látek, potom koncentrace látky

v řece vyplývá z velmi jednoduché rovnice (1), která je uvedena v tabulce.

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 225

Tabulka VIII.1: Výpočet PEC a posouzení „benchmark―

PECřeky/EQS (EQS podle rámcové Směrnice o vodě)

CB = Koncentrace v odkalované vodě g/m3

CR = Koncentrace v řece g/m3 = PECřeky

BD = Průtoková rychlost odkalované vody v m3/h

WR = Průtok řeky v m3/h

t = (1 – % ztrát v (chladicí) věţi)

w = (1 – % ztrát v provozu na úpravu odpadní vody (čističce) – WTP = “Waste Water Treatment Plant“)

R = (1 – % ztrát v řece)

(1) CR = R

B

W

x Cx BD (r)x(w)x (t) Lokální posouzení/Předpověď

t = 1 w = 1 r = 1 BD = 1

Pokud taky WR = 1 máme CB = CR = úměrné k PEC řeky

Rovnice (1), se všemi svými částmi, známými nebo vypočítanými, můţe být pouţita jako taková pouze pro

posuzování na lokální úrovni.

Pro vyhodnocení ztrát v chladicí soustavě, v provozu na úpravu odpadní vody, a v samotné řece, je zapotřebí,

aby bylo k dispozici mnoho specifických údajů, které se vztahují na chemické a fyzikálněchemické údaje pro

kaţdou (přídavnou) látku. Tyto se pohybují v rozsahu od těkavosti/prchavosti, k biologické odbouratelnosti

a rychlosti usazování, a vztahuje se na specifické podmínky (chladicí) soustavy, jako je doba zdrţení (resp.

rezidenční doba) chemikálií v (chladicí) věţi (úměrné k poměru „objem (chladicí) soustavy/rychlost odkalování

vody―), typ a výkonnost provozů na úpravu odpadní vody (chemická a biologická), rezidenční doba v řece po

počátečním smíchání, a jiné podmínky.

Při „desk – top― přístupu „benchmark“ posouzení nejsou tyto údaje k dispozici. Proto existuje potřeba provést

zjednodušení (simplifikaci) a aproximaci.

Nejprve se předpokládá (viz Tabulku VIII.1), ţe ztráty chladicí soustavy jsou jiţ vzaty v úvahu s odvoláním

na koncentraci chemických látek (chemikálií) v odkalované vodě.

Za druhé se předpokládá, ţe v provozu pro úpravu odpadní vody se nevyskytují ţádné ztráty.

Tento druhý předpoklad zjevně není správný v „reálném světě― – staví všechny chemické látky na stejnou

úroveň, bez ohledu na to, zda tyto chemikálie mohou být nebo nemohou být ztraceny v důsledku sráţení

v provozu, který provádí chemickou úpravu vody, nebo v důsledku částečného nebo úplného biologického

odbourávání v provozu, ve kterém se provádí biologická úprava. Mohou být uskutečněny úvahy ve smyslu

zavedení korekčního součinitele pro chemické látky, které mají odlišný stupeň biologické odbouratelnosti;

nicméně toto by ale mohlo taky zavést odlišnosti mezi různými situacemi úpravy vody, které se budou lišit

případ od případu a místo od místa.

Za třetí se předpokládá, ţe v řece se nevyskytují ţádné ztráty, a ţe toto je obvykle/normálně uskutečněno ve

vyhodnoceních posouzení rizikovosti.

Klíč k navrhovanému přístupu „benchmark“ spočívá v následujících předpokladech, to znamená, ţe rychlost

odkalování je rovna 1, a takový je i průtok řeky.

Znamená to, ţe hodnota PEC je normalizována/standardizována (tj. PECnormalizovaná), za účelem umoţnění

porovnání mezi chemickými látkami, nezávisle na rychlosti odkalování (na velikosti provozu a na provozních

podmínkách), a na průtoku (vody) v (předmětné) řece.

Je jasné, ţe pro tutéţ chemikálii bude PEC vyšší ve větším provozním zařízení s vyšší průtokovou rychlostí

odkalované vody, a v případě, kdy toto provozní zařízení vypouští do malé řeky.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 226

Nicméně tato skutečnost není významná v případech, kdy je potřeba porovnávat (tj. provádět posuzování

„benchmark“) pro soubor resp. mnoţinu chemických látek (chemikálií). To, co se bude započítávat pro účely

posuzování, je rychlost přivádění chemikálie, nebo, vyjádřeno jinými slovy, koncentrace, která se doporučuje,

aby byla „udrţována― v recirkulační (chladicí) soustavě, a tedy i koncentrace v odkalované vodě. V obvyklých

případech dodavatelé chemických látek doporučují rozsah koncentrací, které se liší případ od případu: měla by

být pouţita doporučovaná průměrná rychlost přivádění (chemických látek).

VIII.1.5 Výpočtové metody

VIII.1.5.1 Jednoduché látky

Chemické úpravy (chladicí vody) jednou látkou se pouţívají velmi zřídkakdy. Ve většině případů se pro chladicí

soustavy pouţívají kombinace chemických látek, anorganických a organických.

Příklady jednotlivých látek se převáţně vztahují na pouţití jednotlivých biocidů v (chladicí) soustavě, nebo na

pouţití jednotlivých polymerů v provozech na úpravu odpadní vody. Doposud se ale vyskytuje a pravděpodobně

zůstane i nadále přání, moţná spíše na úrovni členského státu, neţ na lokální úrovni, aby bylo uskutečněno

posouzení „benchmark“ pro nejtypičtější jednotlivé (přídavné) látky, které jsou k dispozici na trhu.

Na lokální úrovni je snadnější představit si, ţe vznikne nutnost porovnávat komplexní úpravy (chladicí vody),

jedna úprava vůči druhé, spíše, neţ nutnost porovnávat jednotlivé (přídavné) látky. Vyváţená představa

celkového dopadu různých (přídavných) látek (pouţívaných pro úpravu chladicí vody) na vodní prostředí (tedy

zřejmě „environment―) můţe být získána pouze na lokální úrovni, kdyţ musí být porovnávány různé navrhované

úpravy (chladicí vody pro chladicí zařízení).

Zde navrhovaný postup posuzování “benchmark“, při jakékoliv rychlosti (jakémkoliv poměru), znamená velmi

jednoduché výpočty pro jednotlivé (přídavné) látky (do chladicí vody). Průměrná předepsaná koncentrace látky

v odkalované vodě je jeden z termínů, které je nutno znát. Je obvykle vyjádřena v částicích na jeden milion (tedy

ppm), nebo v miligramech na jeden litr (mg/l) v odkalované vodě, a výše je proveden odkaz na toto číslo jako na

hodnotu PECnormalizovaná.

Jiným prvkem předmětné rovnice je PNEC nebo EQS. Jejich hodnoty mohou být buď jiţ stanoveny členským

státem, nebo budou muset být „odsouhlaseny― na lokální úrovni za pouţití postupu, který je specifikován ve

WFD (v rámcové Směrnici o vodě, “Water Framework Directive“), Příloha V, na základě údajů poskytnutých

dodavatelem chemických látek. EQSs (environmentální normy jakosti) jsou obvykle uváděny v ppm, a někdy

taky v jednotkách ppb, nebo v miligramech na litr.

Proto hodnota podílu PEC/PNEC můţe být snadno vypočítána pro všechny látky, které musí být posouzeny.

Výsledná hodnota je čistě numerický podíl (pokud jak PNEC, tak i EQS jsou vyjádřeny ve stejných jednotkách,

tzn. ppm, nebo ppb). Čím niţší je hodnota tohoto podílu, tím menší je potenciální dopad předmětné látky

(zřejmě na ţivotní prostředí, pozn. překl.).

Ještě jednou se zdůrazňuje, ţe tato koncepce posuzování „benchmark“ reprezentuje standardizovanou, resp.

normalizovanou metodologii pro posuzování potenciálních dopadů chemických látek, pouţívaných pro úpravu

chladicí vody průmyslových chladicích zařízení, která se zbaví všech charakteristik specifických pro předmětnou

lokalitu, a všech fyzikálně chemických charakteristik látek s výjimkou toxicity. Tato koncepce jako taková můţe

vykonávat uţitečnou funkci v oblastech napomáhání identifikace oblastí, které vyţadují další výzkum, a taky při

navrhování chemických úprav (chladicí vody chladicích soustav) do celkových provozně-konstrukčních postupů

v předmětném provozu. Nicméně to není vhodné, a ani to není určeno k pouţití jako nástroj k rozhodování pro

posouzení na lokální úrovni: skutečnost, ţe jedna (přídavná) látka můţe mít menší hodnotu podílu

PECnormalizovaná: EQS neznamená, ţe právě toto je nutně nejlepší volba pro partikulární situaci, kdyţ se vezmou

v úvahu jiné faktory specifické pro lokální podmínky, předmětný provoz, a pouţité (přídavné) látky.

VIII.1.5.2 Komplexní úprava několika látkami

V praxi bude tato problematika velmi často případem, kterým musí čelit místní úřady a obsluhy provozů při

ţádostech o vydání povolení.

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 227

Před provedením komplexní úpravy chladicí vody několika (přídavnými) látkami, při asistenci dodavatele

chemických látek pouţívaných pro úpravu chladicí vody pro chladicí soustavu, se můţe pouţít komplexní látka

prostřednictvím vyhodnocení skutečné ţivotnosti PEC, která můţe být nutná v některých případech, pro

zjednodušený přístup pro „benchmark“ za účelem pomoci při návrzích chemických úprav v celkových provozně

konstrukčních procedurách daného provozu.

Mohou být provedeny úvahy na základě pouţití dalších postupů, pomocí kterých se vypočítají relace koeficientů

PEC/PNEC pro kaţdou jednotlivou látku pouţitím výše vysvětlené metody, a potom jsou dány dohromady za

účelem získání relativního „indexového― čísla. Tento přístup je podobný tomu přístupu, který se pouţívá pro

klasifikaci chemických přípravků, a který je zaloţen na klasifikaci jednotlivých látek, ze kterých se skládají. Čím

je hodnota výsledného součtu niţší, tím je menší předvídatelný environmentální dopad komplexní úpravy

chladicí vody pro chladicí zařízení.

Je nepříhodné prohlašovat, ţe součet všech hodnot jednotlivých podílů, který vede k číslu menšímu neţ 1, by

měl být upřednostňován před výsledkem větším, neţ 1. Toto by mohlo mít význam pouze tehdy, pokud je známá

skutečná hodnota koeficientu zředění a je vloţena do výpočtu.

Nicméně pokud se vyskytnou hodnoty vyšší neţ 1, a má se za to, ţe z technického hlediska přináší specifická

úprava jiné environmentální/ekonomické výhody (menší spotřeba vody, niţší spotřeba energie), bude nutné

přejít na sofistikovanější postup posuzování rizika. Toto můţe znamenat jak provedení přesného výpočtu

veškerých ztrát chemických látek v (chladicí) soustavě („fate“? = osud; „fated“ by znamenalo, že to je určeno

k nezdaru) a zdokonalení vyhodnocení PNEC (chronická údaje místo akutních).

Nemá se za to, ţe skutečné provádění všeobecných „benchmark“ úloh/úkolů/cvičení, včetně veškerých moţných

úprav a kombinací, centrálně v BREF, nebo dokonce na úrovni členského státu, je realistický nápad.

„Benchmark“ komplexní látkou (tj. úprav) je vhodnější k tomu, aby mohl být povaţován za lokální záleţitost

a odkazuje se na Část VII.2 této Přílohy.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 228

VIII.1.6 Dodatek I: Výtah z technického prŧvodního dokumentu

Kapitola 3 (Posouzení environmentálního rizika), sekce 3.3.1 Části II „Technický průvodní dokument na

podporu Směrnice Komise 93/67/EHS o posouzení rizika nových notifikovaných látek a Předpisu Komise (EC)

č. 1488/94 o posouzení rizika existujících látek―.

3.3 Vlivy posouzení na vodní oddělení/prostředí

3.3.1 Výpočet PNEC

Funkce posouzení rizika spočívá v celkové ochraně ţivotního prostředí. Jsou uskutečněny určité předpoklady

vztahující se na vodní prostředí, které umoţňují, jakkoliv nejistým způsobem, provést extrapolaci na základě

krátkodobých údajů o toxicitě jednoduchých vodních druhů na účinky na ekosystémy. Předpokládá se, ţe

citlivost ekosystému závisí na nejcitlivějších biologických druzích; a

ochranou struktury ekosystému se chrání funkce komunity.

Výše uvedené dva předpoklady mají významné důsledky. Tím, ţe se stanoví, které biologické druhy jsou

nejcitlivější na toxické účinky chemické látky v laboratoři, můţe být následně uskutečněna extrapolace zaloţená

na základě údajů o těchto druzích. Kromě toho fungování jakéhokoliv ekosystému, ve kterém tyto biologické

druhy existují, je chráněno za předpokladu, ţe struktura (ještě) není dostatečně nabourána natolik, aby způsobila

nerovnováhu. Všeobecně se uznává, ţe ochrana nejcitlivějších biologických druhů by mohla zachránit strukturu,

a tedy ji funkci.

Pro všechny nové látky je velmi omezen soubor údajů, na základě kterého se předpovídají účinky na ekosystém:

v základním souboru jsou k dispozici pouze krátkodobé údaje. Pro většinu jiţ existujících látek je situace stejná:

v mnoha případech jsou k dispozici pouze krátkodobé údaje o toxicitě. Za těchto okolností se uznává, ţe pokud

nejsou k dispozici údaje se silnou vědeckou platností, musí být pouţity empiricky odvozené koeficienty

posouzení. Koeficienty posouzení byly taky navrţeny od EPA a OECD (OECD, 1992d). Při aplikování takových

koeficientů je záměrem předpovídat takové koncentrace, pod jejichţ hodnotami se nepřijatelný účinek s velkou

pravděpodobností nevyskytne. Není záměrem dosahovat hladin (koncentrace), které jsou niţší neţ hladina, při

které se chemická látka povaţuje za bezpečnou. Nicméně a ještě jednou se konstatuje, ţe je pravděpodobné, ţe

se nějaký nepřijatelný vliv vyskytne.

Při stanovení velikosti těchto koeficientů posouzení musí být osloven určitý počet nejistot, aby bylo moţné

provést extrapolaci z laboratorních údajů pro jednoduché biologické druhy na ekosystémy, v nichţ se vyskytuje

větší počet ţivočišných druhů. Tyto oblasti jiţ byly patřičně prodiskutovány v jiných pojednáních a je moţné

provést jejich sumarizaci pod následujícími názvy:

Vnitrolaboratorní a mezilaboratorní odchylky údajů o toxicitě

Vnitrodruhové a mezidruhové modifikace biologických druhů (biologické varianty)

Krátkodobá a dlouhodobá extrapolace toxicity

Extrapolace laboratorních údajů na dopad v polních podmínkách

(Extrapolace se vyţaduje z jednodruhových zkoušek biologických druhů na ekosystém. Roli taky mohou

hrát přídavné látky, součinnostní účinky (synergie) a protichůdné účinky (antagonismus), které vznikají

z důsledku přítomnosti jiných látek).

Velikost koeficientu posouzení závisí na důvěře, se kterou můţe být PNECvody odvozena z dostupných údajů.

Tato důvěra se zvyšuje, pokud jsou údaje k dispozici na základě toxicity působící na organismy v určitém počtu

tropických hladin, taxonomických skupin a na základě ţivotních stylů, které reprezentují různé strategie krmení.

Takţe niţší hodnoty koeficientů posouzení mohou být pouţity společně s rozsáhlým a více relevantnějším

souborem údajů, neţ je tomu v případě základního souboru údajů. Navrhované hodnoty koeficientů posouzení

jsou uvedeny v Tabulce VII.1. (pravděpodobně to má být v Tabulce VIII.2?, pozn. překl.).

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 229

V případě nových látek a koeficient posouzení 1 000 se bude pouţívat na nejniţší L(E)C50 základního souboru.

Taky jiţ pro existující látky se obvykle pouţívá koeficient posouzení na nejniţší z relevantních dostupných údajů

o toxicitě, a to bez ohledu na to, zda zkoušené biologické druhy jsou standardní organismy (viz poznámky

k Tabulce 14). (Tabulka 14 v celé části Přílohy/Annexes neexistuje, pozn. překl.) Pro krátkodobé zkoušky se

pouţívá L(E)C50, zatímco v případě dlouhodobých zkoušek se pouţívá NOEC. V případě některých sloučenin

můţe být k dispozici velký počet ověřených krátkodobých hodnot L(E)C50. Z tohoto důvodu se navrhuje

vypočítat aritmetický průměr v případě, pokud je k dispozici více neţ jedna hodnota L(E)C50 pro tentýţ

biologický druh. Před výpočtem aritmetického průměru musí být uskutečněna analýza zkušebních podmínek za

účelem zjištění, proč byly nalezeny předmětné rozdíly.

Zkouška potlačení růstu řas základního souboru je v zásadě multigenerační zkouška. Nicméně pro účely pouţití

patřičných koeficientů posouzení se s hodnotou EC50 zachází jako s krátkodobou hodnotou toxicity. Hodnota

NOEC z této zkoušky smí být pouţita jako dodatečná hodnota NOEC, kdyţ jsou k dispozici jiné dlouhodobé

údaje. Všeobecně vyjádřeno, hodnota NOEC pro řasy by neměla být pouţívána bez podpory jinými

dlouhodobými hodnotami NOEC biologických druhů jiných tropických úrovní. Nicméně jestliţe chemická látka

ukáţe specifickou toxicitu na řasy, pak hodnota NOEC pro řasy, určená ze zkoušky základního souboru, by měla

být doplněna zkouškou druhé odrůdy řas.

Mikroorganismy reprezentující jinou tropickou úroveň/hladinu smí být pouţity pouze tehdy, jestliţe byly

zkoušeny neupravované čisté kultury. Výzkum bakterií (např. zkoušky růstu) se povaţují za krátkodobé

zkoušky. Kromě toho modro-zelené řasy by navíc měly být zahrnovány mezi primární producenty/výrobce

k jejich autotrofní výţivě.

Tabulka VIII.2: Koeficienty posouzení k odvození PNEC

Popis Koeficient posouzení

Nejméně jedna krátkodobá hodnota L(E)C50 pro kaţdou ze tří

tropických úrovní základního souboru (ryby, hrotnatky (dafnie) a

řasy)

1 000 (a)

Jedna dlouhodobá hodnota NOEC (buďto ryby, nebo hrotnatky

(dafnie))

100 (b)

Dvě dlouhodobé hodnoty NOEC od biologických druhů, které

reprezentují dvě tropické úrovně (ryby a/nebo hrotnatky (dafnie)

a/nebo řasy)

50 (c)

Dlouhodobá hodnota NOEC od nejméně tří biologických druhů

(normálně ryby, hrotnatky (dafnie) a řasy), které reprezentují tři

tropické úrovně

10 (d)

Polní údaje nebo model ekologických soustav Revidováno na základě případ od

případu (e)

POZNÁMKY:

(a) Pouţití koeficientu 1 000 na krátkodobé údaje o toxicitě je konzervativní a ochranný koeficient, a je

určen k zajištění toho, ţe látky, které mají potenciál způsobit nepříznivé účinky, jsou identifikovány v účincích

posouzení. Předpokládá se, ţe kaţdá z výše specifikovaných nejistot bude mít významný příspěvek pro celkovou

nejistotu.

Pro jakoukoliv danou látku můţe existovat důkaz, ţe tomu tak není, nebo ţe jedna specifická

komponenta nejistoty je důleţitější, neţ jiná partikulární komponenta nejistoty. Za těchto okolností můţe být

nutné tento koeficient (posouzení) změnit. Tato odchylka můţe vést ke zvýšenému nebo sníţenému koeficientu

posouzení podle důkazů, které jsou k dispozici. S výjimkou látek, jejichţ uvolňování je přerušované (viz Část

3.3.2) by za ţádných okolností neměl být pouţit koeficient (posouzení) niţší neţ 100 při odvození PNECvody

podle údajů o krátkodobé toxicitě. Mezi důkazy pro proměnlivý koeficient posouzení by mohl být zahrnut jeden

nebo více z následujících aspektů:

důkaz podle strukturálně podobných sloučenin (Důkaz podle úzce souvisící sloučeniny můţe demonstrovat

to, ţe můţe být vhodný vyšší nebo niţší koeficient (posouzení)).

znalost reţimu působení (Některé látky vzhledem ke své struktuře mohou být známé tím, ţe působí

nespecifickým způsobem. Můţe být proto uváţeno pouţití niţšího koeficientu (posouzení). Stejně tak

známý specifický reţim působení můţe vést ke zvýšenému koeficientu (posouzení).

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 230

dostupnost údajů pocházejících od širokého výběru biologických druhů, které zahrnující další taxonomické

skupiny, jiné neţ jsou ty, které jsou reprezentovány v biologických druzích základního souboru.

dostupnost údajů pocházejících od rozmanitých biologických druhů spadajících do taxonomických skupin

základního souboru biologických druhů napříč nejméně tři tropické úrovně.

Vyskytují se případy, kdy základní soubor není úplný: např. pro látky, které se produkují v mnoţstvích

menších, neţ 1 tuna za rok (< 1 t/a) (notifikace podle Přílohy VII B Směrnice 92/32/EHS). Stanovuje se

nanejvýš toxicita pro hrotnatky (dafnie). V těchto výjimečných případech by hodnota PNEC měla být vypočítána

s koeficientem 1 000. Odchylky od koeficientu (posouzení) 1 000 by neměly být povaţovány za normální a měly

by být plně doloţeny doprovázejícími důkazy.

(b) Koeficient posouzení 100 se vztahuje na jednotlivou dlouhodobou hodnotu NOEC (ryby nebo hrotnatky

(dafnie)), pokud tato hodnota NOEC byla vytvořena pro tropickou úroveň vykazující nejniţší hodnotu L(E)C50

při krátkodobých zkouškách. Pokud jediná dostupná dlouhodobá hodnota NOEC pochází od biologického druhu

(standardního nebo nestandardního organismu), který nemá nejniţší hodnotu L(E)C50 podle výsledků

krátkodobých zkoušek, nemůţe být povaţována za ochrannou pro jiné citlivější biologické druhy pouţívající

koeficienty posouzení, které jsou k dispozici. Takţe účinky posouzení jsou zaloţeny na krátkodobých údajích s

koeficientem posouzení 1 000. Nicméně výsledná hodnota PNEC, která je zaloţena na krátkodobých údajích,

nemůţe být vyšší, neţ je hodnota PNEC, která je zaloţena na dlouhodobé dostupné hodnotě NOEC.

Koeficient posouzení platí taky pro nejniţší ze dvou dlouhodobých hodnot NOEC zahrnující dvě

tropické úrovně, kdyţ takové hodnoty NOEC nebyly vytvořeny z těch, které vykazují nejniţší hodnotu L(E)C50

podle krátkodobých zkoušek.

(c) Koeficient posouzení 50 platí pro nejniţší ze dvou hodnot NOEC zahrnující dvě tropické úrovně, kdyţ

takové hodnoty NOEC byly vytvořeny zahrnutím takové úrovně, která vykazuje nejniţší hodnotu L(E)C50 při

krátkodobých zkouškách. Tento koeficient platí taky pro nejniţší ze tří hodnot NOEC, které zahrnují tři tropické

úrovně, kdyţ takové hodnoty nebyly vytvořeny z takové úrovně, která vykazuje nejniţší hodnotu L(E)C50 při

krátkodobých zkouškách.

(d) Koeficient posouzení 10 bude v normálních případech platit pouze tehdy, kdyţ dlouhodobá toxicita

NOEC je k dispozici z nejméně tří biologických druhů napříč třemi tropickými úrovněmi (např. ryby, hrotnatky

(dafnie) a řasy nebo nestandardní organismus místo standardního organismu).

Při zkoumání výsledků studií dlouhodobé toxicity by hodnota PNECvody měla být vypočítána z nejniţší

dostupné hodnoty koncentrace resp. hladiny bez pozorovatelného účinku (NOEC). Extrapolace účinků na

ekosystém můţe pak být provedena s mnohem vyšší jistotou a tak je moţné sníţit koeficient posuzování na

hodnotu 10. Nicméně toto je dostačující pouze tehdy, kdyţ zkoušené biologické druhy mohou být povaţovány za

takové, které reprezentují jednu z několika citlivějších skupin. Toto by normálně bylo moţné určit pouze tehdy,

kdy jsou k dispozici údaje o nejméně třech biologických druzích napříč třemi tropickými úrovněmi. Někdy můţe

být moţné s vysokou pravděpodobností určit, ţe byly prozkoumány nejcitlivější biologické druhy, tj. ţe další

dlouhodobá hodnota NOEC pocházející od odlišné taxonomické skupiny by nebyla niţší neţ jsou údaje, které

jsou jiţ k dispozici. Za těchto okolností by koeficient 10, pouţitý pro nejniţší hodnotu NOEC z pouze dvou

biologických druhů, byl taky odpovídající. Toto je důleţité zejména tehdy, jestliţe látka nemá schopnost

bioakumulace. Pokud není moţné učinit takové rozhodnutí, potom by měl být pouţit koeficient posouzení 50,

aby byly vzaty v úvahu odchylky citlivosti mezi jednotlivými biologickými druhy. Koeficient posouzení 10

nemůţe být sníţen na základě laboratorních studií.

(e) Koeficient posouzení, který má být pouţit na „mesocosm“ studie nebo na (polo-)polní údaje, bude

muset být revidován na základě přístupu případ od případu.

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 231

V případě sloučenin s vysokou hodnotou “log Kow“ nemůţe být zjištěna ţádná krátkodobá toxicita.

Taky se to můţe vyskytnout dokonce i při dlouhodobých zkouškách, nebo se nedosáhne ustáleného stavu. Pro

zkoušky s rybami pro nepolární narkotika se nedosaţení ustáleného stavu prokáţe pouţitím dlouhodobého

QSARs (viz Část 3.2.1.2 a Kapitolu 4 o pouţití QSARs). V takových případech, kdy se ukazuje, ţe ustálený stav

stále ještě nebyl dosaţen, se můţe zváţit pouţití vyššího koeficientu posouzení.

Pro takové látky, v jejichţ případě není při krátkodobých zkouškách pozorována ţádná toxicita, musí

být provedena dlouhodobá zkouška, jestliţe je hodnota „log Kow“ > 3 (nebo hodnota BCF > 100) a jestliţe je

PEClokální/regionální > 1/100 rozpustnosti ve vodě (viz Část 4.5). Dlouhodobá zkouška toxicity by normálně měla být

zkouška dafnie (hrotnatky) za účelem předcházení nepotřebnému zkoušení obratlovců. Hodnota NOEC z této

zkoušky můţe potom být pouţita s koeficientem posouzení 100. Kromě poţadované dlouhodobé zkoušky se

hodnota NOEC stanoví ze zkoušky řas základního souboru a pouţije se koeficient posouzení o hodnotě 50.

Účinky posouzení uskutečněného s koeficienty posouzení mohou být doprovázeny metodou statistické

extrapolace, pokud údajová základna je dostatečná pro její aplikování (viz Přílohu V).

VIII.2Koncepce metody lokálního posouzení chemikálií pro úpravu chladicí

vody, se zvláštním dŧrazem na biocidy

VIII.2.1 Úvod

Jednou z podstatných environmentálních problematik, které BREF identifikuje v průmyslových chladicích

soustavách, se zaměřením na mokré chladicí soustavy, je chemická úpravy chladicí vody (úprava proti korozi,

úprava proti vytváření kotelního kamene, úprava proti znečištění, omezování bioznečištění), a z toho vyplývající

emise do povrchové vody. Zvláštní důraz je kladen na biocidy, a to v důsledku jim vrozené vysoké toxicity, která

je nutná jako výsledek specifické funkce, kterou biocidy musí vykonávat.

Chlazení BREF identifikuje tři úrovně, na kterých mohou být pouţity techniky za účelem redukování dopadu

přídavných látek/biocidů pro úpravu chladicí vody na přijímací vodní tělesa (recipienty):

1. Preventivní opatření (Tabulka 4.7)

2. Optimalizace provozu, včetně monitorování (Tabulka 4.8)

3. Volba & pouţití přídavných látek (Tabulka 4.8)

Tyto tři úrovně řízení resp. omezování na sebe vzájemně působí a diskuse uskutečněné v TWG („v technické

pracovní skupině) stanovily, ţe volba vhodných přídavných látek je komplexní výkon, který musí vzít v úvahu

celou řadu lokálních faktorů a faktorů specifických pro předmětné místo.

Byla identifikována potřeba poskytnout přehled koncepcí, které jsou základem pro posouzení přídavných látek

resp. biocidů pro úpravu chladicí vody, jako důleţité opatření BAT, které slouţí k pomoci redukovat dopad

přídavných látek na ţivotní prostředí, a to především biocidů. V této souvislosti obsahuje BREF Přílohu, která

stanoví nástroj pro průzkumné („screening“) posouzení, vycházející z existujících metodologií a údajů

(„posouzení benchmark“); a Kapitola 3 taky poskytuje některé doprovodné informace o reţimech posuzování,

které se pouţívají v Nizozemsku a v Německu.

V horizontálně řešeném dokumentu BREF je pouze moţné a vhodné učinit závěry vztahující se na všeobecné

termíny ke koncepcím, které usnadní aplikování principů BAT ohledně volby biocidů a jiných přídavných látek.

Specifické charakteristiky pro zařízení/instalaci, klimatické podmínky a lokální ţivotní prostředí tvoří klíčové

prvky při určování přístupu kompatibilního s BAT na lokální úrovni pro jednotlivá zařízení.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 232

Oprávnění pro kladení důrazu na biocidy při jakémkoliv reţimu posuzování je zaloţeno na skutečnosti, ţe jim

vrozené vlastnosti mají za následek to, ţe biocidy jsou povaţovány za látky vyššího potenciálního zájmu ve

smyslu dopadů na přijímací vodní tělese (recipienty). Ve výstupním místě mohou výtoky z chladicích soustav,

které pouţívají biocidy, způsobit akutní toxicitu. Lokální podmínky, charakteristiky pouţitých látek a zejména

skutečné zředění v recipientu stanoví, zda mohou být splněny environmentální normy jakosti (EQSs). Správná

volba a redukování potenciálních dopadů, který vyplývají z pouţití biocidů, mohou být správně adresovány jen

tehdy, pokud mohou být posouzeny potenciální dopady. Měřítko, podle něhoţ můţe být rozhodnuto o přístupu

ve věci pouţití přídavných látek/biocidů, který je kompatibilní s BAT, je environmentální stav přijímacího

vodního tělesa neboli recipientu.

Z výše uvedených důvodů by měl horizontálně uspořádaný referenční dokument BREF o chlazení poskytnout

návod k tomu, jak přistupovat k problematikám na lokální úrovni specifickým pro předmětné místo při

posuzování biocidů, které jsou pouţívány v chladicích soustavách. Takové posouzení na lokální úrovni můţe být

bráno jako další a podrobnější krok, který následuje po (volitelném) předběţném průzkumném („screening“)

posouzení, jakým je metoda („benchmark“) uvedená v Příloze VI.1.

Proto je referenční dokument BREF zaměřen na poskytnutí návodu pro koncepce relevantní pro posouzení

lokálních okolností, aniţ by předepisoval samotnou metodologii. Pro scénáře k posouzení emisí na lokální

úrovni je k dispozici značný počet metodologií a modelů, které se nepřetrţitě rozvíjejí (v celém rozsahu od

jednoduchých aţ po vysoce sofistikované). Mělo by to spočívat na ţadatelích o povolení a na úřadech členských

států, jaké metodologie si vyberou a pouţijí, které jsou vhodné pro lokální podmínky a které odpovídají úrovni

zájmu o potenciální environmentální účinky.

VIII.2.2 Klíčové záleţitosti

V souvislosti s tím, jak se zaměřit na minimalizaci (environmentálního) dopadu, který specificky vyplývá

z pouţití biocidu v chladicích soustavách podle zásad přístupu BAT, existují dva klíčové stavební kameny, které

je důleţité si uvědomovat:

Směrnice o biocidních produktech 98/8/EC (BPD = Biocidal Products Directive), kterou se od 14/5/2000

reguluje umístění biocidních produktů na evropský trh. V této souvislosti EU prozkoumá expoziční scénáře

za účelem vyhodnocení rizik přidruţených ke všem 23 kategoriím výrobků, které jsou do tohoto zahrnuty.

Jeden z typů produktu uvaţovaných pro autorizaci zahrnuje biocidy, které se pouţívají v chladicích

soustavách (typ produktu 11). Nové biocidy mají být podle této Směrnice posuzovány a schvalovány

okamţitě. Bylo provedeno rozšíření na existující látky, které budou v příhodnou dobu revidovány.

Nastávající rámcová Směrnice o vodě (WFD = Water Framework Directive), která poskytuje značný počet

cílů vztahujících se na jakost. Tyto cíle specificky zahrnují metodologii, která se má pouţívat pro stanovení

environmentálních norem jakosti (EQSs = Environmental Quality Standards) pro chemické látky, které jsou

uvedeny v Příloze V Směrnice textu WDF. Metodologie pro stanovení EQSs je identická s metodologií,

která se pouţívá pro stanovení konzervativních předpovídaných koncentrací bez účinku (PNECs) podle

zkušebních metod, které jsou v EU stanoveny chemickou legislativou. Tato metoda zahrnuje „součinitel

bezpečnosti― aţ 1 000 za tím účelem, aby byly vzaty v úvahu nejistoty zahrnuté do provádění extrapolování

z výsledků zkoušení toxicity na zvolených organismech do hodnot na ochranu vodního ekosystému.

Údaj o toxicitě pro biocidy, které se pouţívají v chladicích soustavách je buďto jiţ všeobecně dostupný, nebo

bude učiněn dostupným společně s údaji o jiných relevantních vnitřních resp. vrozených vlastnostech (např.

biologická odbouratelnost, bioakumulace) podle postupů registrace, které jsou stanoveny podle Směrnice BPD.

Na základě tohoto údaje je moţno pouţít metodologii uvedenou v Příloze V Směrnice WFD pro stanovení EQS

(tj. pro určení hodnoty PNEC) pro látky, které se nacházejí ve vodě.

EQS potom můţe být porovnávána s předpovídanou environmentální koncentrací (PEC) za účelem pomoci při

stanovení, jaký potenciál můţe existovat pro případ dopadu (na ţivotní prostředí), který můţe nastat. Protoţe

EQS odpovídá PNEC, je často na toto učiněn odkaz jako na „porovnání PEC : PNEC―. Jak bylo zmíněno jiţ

výše, je k dispozici značný počet metod pro výpočet koncentrace látek, o kterých se očekává, ţe budou zjištěny

v recipientech (přijímacích vodách) jako důsledek vypouštění (tj. PEC).

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 233

Hodnota PEC/PNEC se můţe pouţít jako měřítko pro BAT pro stanovení kompatibilního přístupu pro biocidy,

které jsou pouţívány v chladicích soustavách, podle BAT. Nicméně by mělo být vzato na vědomí, ţe při tomto

přístupu musí být učiněn určitý rozdíl mezi novými a jiţ existujícími (chladicími) zařízeními (instalacemi).

Hodnota PEC : PNEC < 1 v recipientu po realistickém smíchání & zředění by mohla poskytovat měřítko (jako

mezní hodnota) pro biocidy pouţívané v nových chladicích soustavách. V případě jiţ existujících chladicích

soustav, kde mnoho konstrukčních parametrů & jiných instalačních charakteristik je jiţ ustanoveno, nebude vţdy

moţné dosáhnout hodnoty PEC : PNEC < 1 za cenu, která je ekonomicky proveditelná, resp. rentabilní, jak to je

popsáno v definici pro přístup podle BAT. V těchto případech by hodnota PEC : PNEC < 1 měla zůstávat jako

cíl (jako „benchmark“), ale můţe být povaţována za dlouhodobý cíl, který zapadá do cyklů výměny (chladicího)

zařízení, atd.

Na obrázku VIII.2 je uvedeno grafické znázornění, které poskytuje příklad pro to, jak by mohl být určen přístup,

který je kompatibilní s BAT, pro případ pouţívání biocidů v jiţ existujících chladicích soustavách. Správným

způsobem optimalizovaný provoz ve velmi dobře navrţené (konstrukčně provedené) chladicí soustavě můţe být

povaţován za BAT, jestliţe se dosáhne hodnoty PEC : PNEC < 1. V případě chladicích zařízení (resp. instalací),

ve kterých není moţné dosáhnout hodnoty PEC : PNEC < 1 v důsledku neoptimálního konstrukčního provedení,

nebo v důsledku jiných lokálních faktorů, nebo faktorů specifických pro předmětné místo, bude nutné provést

optimalizaci provozu (chladicí) soustavy tak brzy, jak to je proveditelné.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 234

Obrázek VIII.2: Kombinovaný přístup pro posouzení biocidŧ chladicí vody pro existující (chladicí)

zařízení

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 235

Legenda k Obrázku VIII.2:

1. implementace (realizace, resp. zavedení) této směrnice se připravuje;

2. optimalizace pouţití biocidu v důsledku monitorování parametrů relevantních pro řízení chladicí

soustavy

a optimalizace dávkování (dává se přednost automatickému dávkování);

3. mohou být zváţena opatření, jako je předběţná úprava (chladicí vody), filtrace bočního proudu. Taky je

moţno vzít v úvahu opatření „na konci potrubí―. Volba opatření často závisí na dané situaci. Můţe být

zváţena velká rozmanitost opatření „na konci potrubí―, jako je biologická úprava, pouţití pískového

filtru, adsorpční techniky, oxidace ozonem, atd., atd.

4. v tomto případě musí být pouţita (normální) kritéria BAT ve vztahu k opatřením; to znamená

vyhodnocení různých aspektů, jako jsou: dostupnost opatření, ekonomický dopad nutných opatření,

která se vztahují

k environmentálnímu dopadu předmětného opatření;

5. v tomto případě pokud se zabýváme optimalizovanou situací ve smyslu zavedení opatření (řízení

procesu, optimalizace pouţití biocidů a realizace/implementace opatření na konci potrubí), je všechno v

rozsahu normálních kritérií BAT pro opatření pro redukování, resp. sníţení (viz 4). Výsledek výše

uvedeného vyhodnocení představuje řešení, které se dostává nejblíţe k záměru PEC/PNEC = 1. Jiné

vhodné přídavné látky (s menším dopadem na ţivotní prostředí) nejsou k dispozici. Z tohoto důvodu

můţe být toto povaţováno za BAT pro jiţ existující instalace (chladicích zařízení).

VIII.2.3 Příklad navrhované metody lokálního posouzení

[tm004, Baltus a Berbee, 1996] a [tm149, Baltus a jiní, 1999]

V následujícím textu je vypracován příklad podle metody, o které byla vedena diskuse ve dnech 29. aţ 31.

května na zasedání TWG (technické pracovní skupiny) v Seville, a která byla od té doby vypracována do návrhu

pro posouzení biocidů, který je uveden v Příloze VII tohoto referenčního dokumentu BREF.

Podle schématu návrhu mohou být rozlišovány tři hlavní kroky:

1) VÝBĚR BIOCIDŮ:

Výběr biocidů je na míru provedená volba pro kaţdý a všechny chladicí soustavy a v obvyklých případech to je

výsledkem odborných diskusí mezi provozovateli daného provozu (chladicího zařízení) a dodavateli chemických

látek. Metodologie „benchmark“ popsaná v dodatku VII tohoto referenčního dokumentu BREF můţe být velmi

uţitečným kompletním podpůrným nástrojem při provádění úvah o výběru biocidů. Nicméně by mělo být

poznamenáno, ţe výsledek tohoto (prvního) kroku je pouze prvním seřazením moţných biocidů podle vhodnosti.

Další zpracování podle kroků 2 a 3 by mohlo přinést takový výsledek, ţe pořadí preference moţných biocidů

bude odlišné.

2) OPTIMALIZAČNÍ KROK:

Optimalizační krok zahrnuje všechny druhy technik procesu, dávkování a monitorování, stejně tak jako čištění

přídavné vody, filtrace bočního proudu a opatření pro řízení procesu, jako je například dočasné uzavření odběru

chladicí vody z recirkulační chladicí soustavy.

3) LOKÁLNÍ POSOUZENÍ:

Lokální posouzení je konečným krokem při posuzování biocidů a poskytuje provozovatelům daného provozu

(chladicího zařízení), dodavatelům chemických látek a regulátorům (zřejmě těm, kdo vydávají předpisy)

měřítko, které jim umoţňuje stanovit do jakého rozsahu je nutné pouţít techniky a opatření pro provoz a řízení,

aby byly splněny lokální resp. místní environmentální normy jakosti (EQSs).

Jako příklad byla vypracována následující situace: recirkulační chladicí soustava musí mít chladicí vodu

upravovánu chemickými látkami za účelem zabránění mikrobiologickému znečištění chladicí soustavy. Rozměry

této chladicí soustavy jsou znázorněny na Obrázku VIII.3.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 236

Obrázek VIII.3: Schematické znázornění recirkulační chladicí soustavy s údaji pro příklad metody lokální

volby chemických látek chladicích soustav

Pro tento případ byl učiněn takový předpoklad, ţe výsledkem kroku 1 (coţ byla metoda „benchmark“) byl výběr

kombinace biocidů chlornan a dvojbrom-nitrilopropionamid (DBNPA).

Optimalizace ve smyslu patřičného monitorování a dávkování chlornanu ukazuje, ţe průměrná koncentrace ve

výtoku/odtoku by neměla přesáhnout koncentraci 0,2 [mg FO/l].

Pro neoxidační biocid DBNPA bylo výsledkem optimalizace nárazové dávkování při koncentraci 4 [mg/l]

(frekvence dávkování: jednou za den).

DBNPA je přídavná látka, která ve vodě snadno hydrolyzuje (τ½ = 2 h). Tato vlastnost přídavné látky můţe být

přínosem při redukování emisí z chladicí soustavy a realizaci účinnějšího vyuţití biocidu. Uzavřením vypouštění

(odtékání) v průběhu dávkování a po něm na určitou dobu bude redukována koncentrace biocidu v (chladicí)

soustavě. V tomto konkrétním případě, kde je zvaţováno pouţití DBNPA, poskytuje dočasné uzavření odtoku

(z chladicí soustavy) další (optimalizační) moţnost redukovat mnoţství biocidů vypouštěných do ţivotního

prostředí. Z hlediska provozovatelů (obsluhy chladicí soustavy) je zde otázka: do jakého rozsahu bude moţné

uzavřít vypouštění resp. odtok z recirkulační (chladicí) soustavy za účelem redukování koncentrace DBNPA

prostřednictvím hydrolýzy na dostatečnou hladinu, aniţ by byly vytvářeny překáţky dobré provozní výkonnosti

chladicí soustavy? Touto dostatečnou hladinou je koncentrace DBNPA ve výtoku, který vede k takové

koncentraci v recipientu (pozn. překl. zde je najednou v anglické verzi použit výraz „recipient“, jinde to je

převážně „receiving waters“, „receiving water body“, apod.?) (PEC : předpovídaná environmentální

koncentrace), která nebude překračovat hodnoty podle environmentální normy jakosti (EQS).

V následující tabulce je vypočítána předpovídaná (environmentální) koncentrace DBNPA v několika typech

povrchové vody a v posledním sloupci tabulky bylo stanoveno poţadované redukování v procentech pro splnění

poţadavků EQS pro tyto povrchové vody.

Příloha VIII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 237

Tabulka VIII.3: Předpovídané koncentrace DBNPA v různých povrchových vodách

pro tento příklad

Situace:

Recirkulační chladicí soustava; vypouštěný/odtékající objem: 203 [m3/h]; pouţitý biocid: DBPNA;

Dávkování: nárazové (denně); koncentrace: 4 [mg/l]; EQS: 7 [μg/l].

Přijímací voda

(recipient)

Rozměry PEC

[μg/l]

Poţadované

redukování [%]

pro splnění EQS Průtok

[m3/s]

Šířka

[m]

Hloubka

[m]

Rychlost

[m/h]

Zředění po

vypuštění

Prŧměrná řeka 25 50 2,6 0,192 110 36,4 80,5 Velká řeka 262 125 3,8 0,552 770 5,2 0 Malá řeka/potok 1 10 1,5 0,067 10 400 98,5 Velký kanál 40 200 6 0,033 92 43,5 83,9 Malý kanál 2 25 2 0,04 14 286 97,6 Příkop/strouha 0,15 5 1 0,03 3 1 333 99,5 Jezero — — 1,5 0,01 3 1 333 99,5

V Tabulce VIII.3 je uvedeno, ţe přímé vypouštění vede k překročení EQS pro většinu ze zvolených příkladů

povrchových vod. Pouze vypouštění výtoku (z chladicí soustavy) do velké řeky vede k přijatelné koncentraci

DBPNA v povrchové vodě.

Pro tento příklad je vypočítána hodnota PEC pouţitím modelu, který je všeobecně akceptován (v anglické verzi

sice je uvedeno „excepted“, ale to se zde nehodí, pozn. překl.) v Nizozemsku a je pouţíván schvalujícími úřady

pro účely posouzení lokálního dopadu (na ţivotní prostředí) poté, co BAT byl ve více obecném smyslu určen

(kombinovaný přístup). Nizozemský přístup je zaloţen na „Fisher“ rovnicích. Hodnota PEC se zde vypočítá ve

vzdálenosti rovnající se 10násobku šířky přijímací vodní soustavy (recipientu) s maximální hodnotou 1 000 m

(pro jezera ve vzdálenosti rovnající se ¼ průměru.

Očekává se, ţe většina členských států bude mít své vlastní metodologie, nebo vyuţije hodnot koeficientů

zředění pro různý typ recipientů k stanovení hodnoty PEC.

Environmentální norma jakosti (EQS) pro DBPNA je vypočítána podle metodologie, která je/byla specifikována

v Příloze V rámcové směrnice o vodě. Z údajů, které jsou uvedeny v následující tabulce vyplývá, ţe EQS pro

DBPNA má hodnotu 7 [μg/l]. (jeden údaj NOEC a 3 akutní údaje mají za následek součinitel bezpečnosti 100;

nejniţší koncentrace/100 → 7 [μg/l] [1]).

Tabulka VIII.4: Ekologické údaje DBNPA

Parametr Koncentrace

LC-50 (ryby) 96-h 2 [mg/l] MIC (řasy); (správně anglicky „algae“, ne „algea“) 2 [mg/l] LC-50 (korýš) 0,7 [mg/l] NOEC (ryby) 4 [mg/l]

Dočasné uzavření vypouštění/odtoku (chladicí) soustavy je dobrou volitelnou moţností pro optimalizaci pouţití

biocidů a sníţení zatíţení vypouštěnými biocidy, kdyţ jsou pouţity snadno odbouratelné přídavné látky.

V následující tabulce je uvedena potřebná doba, která je nutná pro redukování emise biocidů na takovou úroveň,

ţe po vypouštění můţe být v povrchové vodě splněna EQS. V posledním sloupci této tabulky jsou uvedeny

vypočítané důsledky tohoto uzavření ve smyslu zvýšení koncentrace soli v recirkulující vodě.

Příloha VIII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 238

Tabulka VIII.5: Následky uzavírání vypouštění

Situace: biocid DBPNA: k = 0,3 [sec-1]; τ½ = 2 h; Co = 4 [mg/l]; C = Co * exp -(Qv/V + k)*t[1];

V = objem (chladicí) soustavy [m3]; Qv = vypouštění/odtok [m3]; t = doba/čas [h].

Přijímací voda Potřebné

redukování

[%]

Potřebná doba, kdy

odtok je uzavřen

[h]

Poznámky

Prŧměrná řeka 80,5 3,7 zvýšení koncentrace solí: koeficient 1,2 Velká řeka 0 0

Malá řeka/potok 98,5 10,7 zvýšení koncentrace solí: koeficient 1,8 Velký kanál 83,9 4,3 zvýšení koncentrace solí: koeficient 1,2 Malý kanál 97,6 9,7 zvýšení koncentrace solí: koeficient 1,7 Příkop/strouha 99,5 14,2 zvýšení koncentrace solí: koeficient 2,5 Jezero 99,5 14,2 zvýšení koncentrace solí: koeficient 2,5

Podle specifické situace musí být vyhodnoceno zda výše zmíněné důsledky ve smyslu koncentrace inertní frakce

(solí) jsou přijatelné, nebo zda jsou nepřijatelné. Na druhé straně je vţdy moţné učinit opatření ve vztahu

k těmto důsledkům pomocí dalšího, navíc vypouštění před dávkováním a uzavřením, coţ bude vytvářet niţší

koncentrace inertní frakce v chladicí soustavě.

Další opatření: Pokud EQS (environmentální norma jakosti) nemůţe být splněna, musí být provedeno vyhodnocení, zda by

nemělo být zváţeno pouţití alternativních biocidů, a/nebo zda mohou být učiněna jiná opatření.

Příklady takových opatření jsou:

– předběţná úprava pouţívané chladicí vody (filtrace bočního proudu);

– optimalizace zdokonalením dávkování a monitorování;

– úprava na konci potrubí („end-of-pipe“) , např. úprava odkalování při biologické úpravě.

Příloha IX

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 239

PŘÍLOHA IX PŘÍKLAD MODELU PRO ODHADOVÁNÍ EMISÍ

BIOCIDŮ V ODKALOVANÉ VODĚ

Nizozemský institut managementu vody RIZA vyvinul zjednodušený model pro odhadování mnoţství biocidů,

které jsou vypouštěny z otevřené recirkulační chladicí věţe [tm004, Baltus en Berbee, 1996]. Tento model pro

odhad biocidů předpokládá:

ţe hlavní cesta, kterou se ztrácejí biocidy, je cesta prostřednictvím odkalování a vyprchávání (vypařování),

prostřednictvím adsorpce, atd.;

ţe toto odkalování je velmi malé ve srovnání s mnoţstvím cirkulující vody;

ţe pH a teplota jsou konstantní;

ţe při pouţití nárazového dávkování je počáteční koncentrace bezprostředně po dávkování stejná v celé

chladicí soustavě;

ţe hydrolýza je chemická reakce prvního řádu a ţe rychlost následující disociace je známá;

ţe objemové mnoţství odebraných nečistot je mnohem menší neţ objemové mnoţství (recirkulující)

obíhající vody.

Jako výsledek výše uvedených předpokladů, které skutečnost zjednodušují jen nepatrně, by mohla být odvozena

následující rovnice pro výpočet frakce biocidu, který bude nakonec uvolněn do recipientu (resp. do přijímacího

(vodního) prostředí):

Frakce (%) = Фv x 100 % / (Фv + k V)

Фv = objemové mnoţství odebraných nečistot (m3/h)

k = disociační koeficient (h-1

) (k = 0, pokud se disociace látek neuskutečňuje)

V = objem (chladicí) soustavy (m3)

Předpokládá se, ţe rozdíl mezi 100 % látky a skutečně vypuštěnou frakcí bude hydrolyzován. Za předpokladu,

ţe se neuskuteční ţádné další chemické reakce, by tento model mohl být povaţován za takový, který popisuje

nejhorší případ. Je realistické předpokládat, ţe procento biocidů, emitovaných/vypouštěných ve skutečnosti,

bude menší neţ je výsledek podle tohoto modelu. Je důleţité přiznat, ţe toto je pouze model pro hrubý odhad

vypouštění a ţe tento model neposkytuje ţádné informace o toxicitě odebraných nečistot. Zejména v případě

velmi hydrolyzovaných biocidů mohou být výsledné látky dokonce škodlivější, neţ je původní úprava (vody).

Disociační koeficient (k) je důleţitá konstanta, protoţe to je měřítko rychlosti, jakou biocid zmizí z (chladicí)

soustavy prostřednictvím disociace. Pokud se tak stane ve velmi krátkém časovém úseku, mohlo by stát za to

uzavřít odkalování a počkat aţ na okamţik, ve kterém koncentrace biocidu dosáhne svou nejniţší hladinu. Za

účelem prevence zasolení (chladicí) soustavy by voda v (chladicí) soustavě měla být obnovena/osvěţena

(„refreshed“?) právě před dávkováním. Odkalování musí být otevřeno po několika hodinách k zabránění tomu,

aby se koncentrace solí zvýšily. Je zřejmé, ţe toto je úspěšnější v případě rychle hydrolyzujících biocidů, neţ

v případě pomalu hydrolyzujících biocidů. Rychle hydrolyzující biocidy jsou například β-brom-β-nitrostyren,

nebo DBNPA. Pomalu hydrolyzující biocid jsou například izothiazoloiny.

Některé z výsledků pouţití tohoto modelu byly takové, ţe při pH 8 a teplotách mezi 25 ºC aţ 40 ºC mohly být

biocidy stále persistentní a mohly být emitovány v odkalované vodě ve větším rozsahu neţ 80 %. Ukázalo se, ţe

procento rychle hydrolyzujících biocidů v odkalované vodě je mnohem niţší (25 %). Neměl by být učiněn závěr,

ţe jsou mnohem příznivější, protoţe jejich toxicita, nebo toxicita produktů jejich disociace, můţe být velmi

vysoká a tudíţ vytváří dokonce méně příznivou situaci v recipientu (přijímací vodě).

Příloha X

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 241

PŘÍLOHA X INVESTIČNÍ NÁKLADY A PROVOZNÍ NÁKLADY

ZAŘÍZENÍ A ČÁSTÍ CHLADICÍCH SOUSTAV PRO NE-

ELEKTRÁRENSKÁ POUŢITÍ

[tm001, Bloemkolk, 1997]

V této příloze jsou uvedeny některé údaje o nákladech vztahujících se na velké průmyslové chladicí soustavy.

Ceny se ve skutečnosti budou značně měnit jak je naznačeno v uvedených cenových rozsazích. V případě

menších chladicích soustav (sériově vyráběných) budou investiční a provozní náklady opět odlišné, ale taky

budou uvedeny v širokých cenových rozsazích.

Všeobecně platná skutečnost ukazuje, ţe vyšší investiční náklady zároveň znamenají niţší provozní náklady.

Předpokládá se, ţe toto by mohlo současně naznačovat niţší dopad na ţivotní prostředí.

Cenové údaje jsou uvedeny pro kaţdé uspořádání, nicméně provedené výpočty nákladů na chladicí soustavy

ukazují širokou rozmanitost a můţe být učiněn závěr, ţe rozdíly v nákladech mezi různými chladicími

soustavami nemusí bezpodmínečně udávat nejméně nákladnou variantu. Mezi různými faktory, které nakonec

ovlivní celkové náklady, jsou velmi důleţité poţadavky uţivatele a legální poţadavky, které musí být splněny.

Z tohoto důvodu by odhad realizovatelnosti chladicí soustavy nebo pouţitelnosti příslušné techniky měl být

proveden pro kaţdý jednotlivý případ. Taky musí být vzata v úvahu cena za energii, coţ hraje významnou roli

zejména v těch případech, kde je zvaţována rekuperace tepla. Náklady vycházejí ze skutečností v roce 1995.

Důleţitým aspektem při výpočtu nákladů na chladicí soustavu a na její moţná zdokonalení je porovnání mezi

počátečními investičními náklady na chladicí soustavu (nebo na opatření, která se mají aplikovat) a výslednými

ročními náklady. V praxi mohou vysoké investiční náklady vést k niţším nákladům na údrţbu, ale taky k vyšším

fixním ročním nákladům, které mohou být překáţkou pro samotné investování. Za účelem porovnávání by měly

být náklady vyjádřeny v souvislosti s tepelným výkonem (tepelnou kapacitou), pro který je předmětná chladicí

soustava navrţena (kWth nebo MWth).

Části a náklady

Pro výpočet celkových nákladů a pro účely porovnávání různých chladicích soustav byl pro průmyslová

(ne-elektrárenská) pouţití sestaven seznam celé řady částí, které stanovují náklady; a to jak pro vodou chlazené

soustavy, tak i pro vzduchem chlazené soustavy. Tento seznam je uveden v Tabulce X.1. Náklady jsou zaloţeny

na cenových hladinách různých částí chladicí soustavy. Pro tytéţ referenční náklady byly popsány cenové

odchylky různých částí chladicích soustav.

Fixní náklady

Ceny výměníků tepla závisí na typu, materiálu a velikosti. Deskové výměníky tepla jsou levnější neţ kotlové

výměníky tepla dokonce i v případě pouţití draţšího materiálu, jako je titan, ale jejich pouţití je omezeno (niţší)

hladinou přípustného tlaku. Kondenzátory jsou přibliţně o 25 % draţší neţ kotlové výměníky. Materiály jako je

nerezavějící ocel, nebo speciální slitiny Cu-Ni, jsou draţší neţ ocel (dvou aţ pěti násobně). Speciální trubky

mohou být draţší o 10 % aţ 15 %.

Náklady na vzduchové chladiče závisí v prvé řadě na velikosti (teplosměnné) plochy povrchu výměníku tepla

a na typu ventilátoru. Poţadovaná velikost koncové teploty je taky uváděna jako rozhodující činitel. Materiál pro

vzduchem chlazený výměník tepla je obvykle méně důleţitý, neţ je tomu v případě vodou chlazených soustav,

ale závisí to taky na korozívnosti látky, která má být ochlazována.

Náklady na potrubí a rozdělovače kapaliny se významně liší v závislosti na průměru, materiálu a na délce.

Opatření pouţitá pro přívod/vstup a vývod/výstup jsou záleţitostí, která je mimořádně závislá na lokálních

podmínkách. Zejména délka, průměr a konstrukční provedení napájecích trubek/potrubí a výtokových trubek

resp. potrubí můţe určovat hladinu nákladů. Byla udávána hladina nákladů kolem 13 000 Euro na MW pro

zařízení o výkonu 300 MW. Pro menší zařízení zůstávají tyto náklady relativně vysoké.

Vodou chlazené soustavy jsou vybaveny čerpadly pro přečerpávání vody. Nepřímé chladicí soustavy mají dva

Příloha X

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 242

okruhy chladicí vody a proto potřebují další čerpadla. Investiční náklady na čerpadla se mění v závislosti na sací

výšce, kapacitě/výkonu a podle pouţitého materiálu. Čím je chladicí voda čistější, tím je méně kritická volba

poţadovaného materiálu.

Náklady na chladicí věţ závisí významným způsobem na modelu a velikosti. Mohou být poţadována opatření

pro potlačení tvorby parní vlečky; v tomto případě budou investiční náklady na chladicí věţ zhruba 1,5 aţ

dvakrát vyšší. Nádrţe pro shromaţďování vody jsou taky součástí zařízení chladicí věţe.

Náklady na chladicí věţ jsou částečně závislé na poţadovaném konstrukčním prostoru. Menší přibliţovací

prostor nad chladicí věţí vede k větší a nákladnější chladicí věţi, a to jak z hlediska investičních nákladů pro

samotnou chladicí věţ, tak i z hlediska spotřeby energie. Níţe uvedená tabulka to znázorňuje na příkladu:

Proměnné náklady

Proměnné náklady na chladicí soustavy jsou značně závislé na předmětné soustavě. Nejvýznamnější faktory

z hlediska proměnných nákladů jsou (1995):

energie ((0,05 aţ 0,06) euro na kWh);

podzemní voda včetně daně, poplatků a čerpání ((0,09 aţ 22*) euro na m3); (22*; správná hodnota podle

některých názorů by snad měla být 0,22, pozn. překl.);

podzemní voda kromě čerpání ((0,09 aţ 0,11) euro na m3);

pitná voda včetně daně, poplatků ((0,4 aţ 1,4) euro na m3);

v některých případech jsou pouţívány taky produkty „polotovary― („semi-manufactured“), například

vločkovaná říční voda, nebo odčerpaný kondenzát. Jejich ceny jsou niţší, neţ je cena zakoupené vody.

Určující provozní aspekty chladicích soustav chlazených vodou jsou energie pro čerpadla a, v případě chladicí

věţe, přídavný ventilátor a přídavná voda. Kromě toho náklady zvýší úprava chladicí vody, ale toto se mění

podle pouţité úpravy, která je přidruţena k dané chladicí soustavě. Průtočná chladicí soustava vyţaduje pouze

kontrolu biologického znečištění, zatímco recirkulační chladicí soustavy vyţadují dodatečné disperzní přídavné

látky a přídavné látky působící proti korozi.

Provozní náklady suchých vzduchem chlazených soustav sestávají především z nákladů na energii. Náklady na

energii pro chladiče vzduchu vyplývají z pouţití ventilátorů. Náklady na údrţbu vzduchových chladičů jsou

jedna třetina aţ polovina nákladů na údrţbu chladicích soustav pouţívajících kotlové chladiče.

Metodologie

Byly vyvinuty různé metodologie pro porovnávání nákladů mezi různými chladicími soustavami. Následující

přístup je pouţit jako příklad, ale jiné metody pro stanovení nákladů jsou zaloţeny na stejném principu. Metoda

není v absolutním smyslu přesná a, jinými slovy vyjádřeno, není určena k pouţití pro přesné odhady investičních

nákladů. Nicméně tato metoda je vhodná pro porovnávání investičních nákladů různých chladicích soustav.

Pro různé chladicí soustavy musí být zahrnuty univerzální nákladové faktory a mohou být vyjádřeny jako pevně

stanovené procento nákladů na instalaci zařízení („přímé náklady na místě―) („Direct Field Costs“ neboli

„DFC“). Tyto nákladové faktory a přidruţená procenta v tomto příkladu jsou:

nepřímé náklady (5 % investičních nákladů);

technické/inţenýrské náklady (8 % investičních nákladů);

nepředvídané náklady (15 % nákladů na instalaci zařízení).

Investiční náklady a nákladové faktory tvoří celkové investiční náklady (TIC) („Total Investment Costs“).

Roční náklady jsou souhrnem fixních nákladů (úrok + amortizace) a proměnných (provozních) nákladů. Mělo by

být pamatováno na to, ţe vyšší investiční náklady vedou nejenom k vyšším ročním fixním nákladům, ale mohou

taky být překáţkou pro samotné investování. Do ročních nákladů jsou zahrnuty také náklady na údrţbu.

Porovnávání Na základě výše uvedených prvků byly vypočítány a porovnány investiční náklady pro různé chladicí soustavy.

Byl taky proveden výpočet přidruţených provozních nákladů. Celkový součet je shrnut a uveden v Tabulce X.2.

Příloha X

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 243

Při výpočtu ročních nákladů musí být pouţito období amortizace při určité úrokové sazbě. Jsou taky vypočítány

provozní náklady. Roční náklady na údrţbu jsou zaloţeny na celkových investičních nákladech (TIC).

Tabulka X.1: Nákladné části vodních a vzduchových chladicích soustav

[tm001, Bloemkolk, 1997] Typ nákladŧ Nákladné části Vodní chladicí

soustavy

Vzduchové chladicí

soustavy Fixní Výměník(y) tepla (typ, velikost a model) X x

Výměník tepla (materiál) X x

Potrubí v procesu, trubková přemostění X x

Čerpadla/náhradní čerpadla X x

Přívodní zařízení X

Potrubní přívody/vypouštění X

Výtoková zařízení X

Chladicí věţ(e) (případně) X x

Ventilátory X x

Tlumení zvuku/hluku X x

Nepřímá soustava (další výměník tepla,

trubky/potrubí, čerpadla) X x

Proměnné Voda (podzemní, voda z vodovodu) X

Poplatek za vypouštění vody (stočné?) X

Monitorování úniků v důsledku netěsností X x

Kondicionování vody X

Spotřeba energie (čerpadla a ventilátory) X x

Údrţba X x

Výpočty ukázaly, ţe citlivost na náklady je do značné míry určena hladinou investičních nákladů a spotřebou

energie. Změny nákladů na výměníky tepla (kotlové) v důsledku zvoleného uspořádání a volby materiálu jsou

velmi důleţité. Levné materiály a modely určují vypočítané dolní mezní hodnoty a speciální materiály určují

horní mezní hodnotu. Zároveň by se nemělo zapomínat na to, ţe dobré materiály by mohly značně sníţit náklady

na údrţbu, provozní náklady a pouţití chemikálií.

Investiční náklady a provozní náklady, pokud jsou vypočítány jako roční náklady, se značně liší. Faktory jako

jsou poţadavky na (přídavnou) vodu a její cena, a spotřeba energie, mají velký vliv. Volba materiálu má taky

důsledky na roční provozní náklady. V případě, kdy je pouţito suché vzduchové chlazení, je dosaţitelná koncová

teplota velmi důleţitá, a čím je poţadovaná hodnota koncové teploty niţší, tím nákladnější se stane vzduchové

chlazení. V případě pouţití vodního chlazení má nízká koncová teplota menší vliv na odhady nákladů, pokud při

výpočtech nejsou pouţity nízké hodnoty přiblíţení.

Příloha X

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 244

Tabulka X.2: Cenové údaje pro vodní a vzduchové chladicí soustavy pro prŧmyslová pouţití kromě elektráren (1993-1995)

[tm001, Bloemkolk, 1997] Soustava Instalace x 1 000

(EUR/MWth)

Celkové investice

(TIC) x 1 000

(EUR/MWth)

Čím jsou stanoveny

investice

Provozní náklady x 1 000

(EUR/MWth)

Úroky a

amortizace6 x 1 000

(EUR/MWth) za rok

Obecné celkové

roční náklady

(EUR/MWth)

Prŧtočná (rozsah 0,2 - 10 MWth)

(rozsah > 10 MWth)

pro části

- výměníky tepla2

- trubky, atd.

- čerpadla

- přívod/vypouštění

Celkem

Nepřímá průtočná

Celkem

Recirkulační s otevřenou

mokrou chladicí věţí

(rozsah 0,2 - 1 MWth)

(rozsah > 1 MWth)

pro části

- chladicí věţ

- výměníky tepla

- trubky/čerpadla

Celkem

Nepřímá recirkulační

s otevřenou mokrou

chladicí věţí

Celkem

68 – 182 34 – 91

68 (36 -

136)

9,1 - 14

4,5 - 9,1

(9,1 - 14)

59 - 173

18 - 502,3

(přídavná)

59 - 136

45 - 68

18 - 454

36 - 136

14 - 23

68 - 203

18 - 452,3

(přídavná)

77 - 227

100 -269

89 - 266

112 -331

- materiál, model

- délka, materiál

- kapacita/výkon, DP

- umístění

- přídavné výměníky

tepla

- přídavné výměníky

tepla

- model

- materiál, model

- materiál výměníků

tepla

- přídavné výměníky

tepla

- přídavná čerpadla

- energie 4,5 -

6,8

- kondicionování 0,5 -

1,8

- údrţba5 2,7 -

7,7

7,7 -

16

10 – 19

- přídavek 6,3 -

22

- energie 6,5 -

13

- údrţba 2,3 –

9,1

- kondicionování 1,8 –

4,5

19 - 41

10 - 30

13 - 37

11 - 35

14 - 43

18 - 46

23 –56

30 - 76

34 - 86

Příloha X

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 245

86 - 255

- energie 9,3 -

16

- údrţba 2,7 -

11

- kondicionování 1,8 –

4,5

- přídavek 6,3 –

22

20 - 43

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tabulka X.2: dokončení Soustava Instalace x 1 000

(EUR/MWth)

Celkové investice

(TIC) x 1 000

(EUR/MWth)

Čím jsou stanoveny

investice

Provozní náklady x 1 000

(EUR/MWth)

Úroky a

amortizace6 x 1 000

(EUR/MWth) za rok

Obecné celkové

roční náklady

(EUR/MWth)

Suché vzduchové chlazení Přímé

Celkem

Nepřímé

Celkem

81 - 220

přídavné2,3

95 - 266

105 - 288

123 - 351

- koncová teplota8

- koncová teplota8

- energie 1,4 –

5,4

- údrţba 1,4 –

3,45

2,8 –

8,8

- energie 3,6 –

8,9

- údrţba 1,8 –

5,4

5,4 –

14,3

14 - 38

16 - 46

17 - 47

21 - 60

1. viz text 2. náklady na přídavný výměník tepla podle typu

Všeobecné nákladové faktory pro materiály:

ocel 1 speciální (slitina bv Cu/Ni) 1,5 – 5,0

ocel s povlakem 1,3 – 1,7 měď 1,5 – 2

rvs 304/316 1,5 – 3 titan 1,7 – 2,5

3. náklady závisí na výměníku tepla plus přídavná čerpadla a distribuce (vody); často deskové výměníky tepla.

Příloha X

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 246

4. (chladicí) soustava je (2 – 2,5) krát nákladnější se zařízením pro potlačování tvorby parní vlečky

5. náklady na údrţbu 3,5 %; pro vzduchové chlazení (1 – 1,5) %

6. předpokládá amortizaci při 5% úroku, kde roční fixní náklady vychází na přibliţně 13 % investičních nákladů (anuit).

7. počet provozních hodin 8 000 za rok

8. horní mezní hodnota nákladů je pro činnosti při chlazení na nízké teploty aţ do 30 ºC; dolní mezní hodnota nákladů je pro 60 ºC

9. nejsou známy ţádné údaje o nákladech

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 247

PŘÍLOHA XI PŘÍKLADY TECHNIK, KTERÉ SE POSUZUJÍ PŘI

PRIMÁRNÍM PŘÍSTUPU BAT PRO PRŮMYSLOVÉ

CHLADICÍ SOUSTAVY

XI.1 Úvod

Je k dispozici mnoho volitelných moţností pro redukování environmentálních účinků průmyslových chladicích

soustav. Všeobecný přístup má za cíl dosáhnout prevence prostřednictvím správného konstrukčního provedení

a provedení stavby chladicí soustavy, které jsou v případě nových průmyslových chladicích soustav všeobecně

snadněji dosaţitelné, neţ v případě jiţ existujících chladicích soustav. Aplikování redukčních opatření závisí na

chladicím uspořádání, a taky na omezeních, která se vztahují na předmětné místo, jako je například prostor, který

je k dispozici. Další faktory, jako je spotřeba energie, provozní poţadavky a ekonomické souvislosti budou taky

hrát důleţitou roli. Na základě všeobecného přístupu uvedeného v Kapitole 1 tohoto dokumentu a aplikovaného

za účelem redukování environmentálních dopadů, jak to je specifikováno v Kapitole 3 tohoto dokumentu,

popisuje tato příloha příslušné techniky a jejich alternativy mnohem podrobněji. Příslušné techniky mohou být

posouzeny při optimalizaci chladicí soustavy v souladu s přístupem BAT.

Tento soupis je přehledem podrobnějších informací o mnoţství redukčních technik předloţených TWG, tedy

technickou pracovní skupinou, při výměně informací vztahujících se na BAT pro průmyslové chladicí soustavy.

Pro kaţdou techniku, která byla oznámena TWG, je uveden stručný popis doplněný informacemi o redukujícím

účinku (kvantitativně/kvalitativně), jsou uvedeny průřezové účinky, mezní hodnoty velikosti provozu, náklady,

a jsou uvedeny příklady provozů. Podobně, jak je provedeno posouzení příslušné chladicí techniky, musí být

provedeno posouzení aplikace kterékoliv ze zde uvedených technik z hlediska pouţitého nebo plánovaného

chladicího uspořádání. Pokud je moţná volba mezi technikami s podobnými cíli z hlediska ţivotního prostředí,

měla by jejich technická pouţitelnost a provedení z environmentálního hlediska být počátečními kritérii, která

jsou následována kritérii investičních nákladů, nákladů na údrţbu a průřezovými účinky na jiná environmentální

oddělení. Všeobecně vyjádřeno, pro mnoho (zde) popsaných technik nebyly k dispozici ani údaje o nákladech,

ani průřezové účinky, a tak je potřeba provést další výzkum.

Je nutno věnovat pozornost záleţitostem, které se vztahují na pouţití a realizovatelnost příslušných technik.

Získané environmentální výsledky jsou dosaţeny při určitých podmínkách procesu a neposkytují ţádnou záruku

pro podobné kvantitativní výsledky v jiném procesním prostředí. Výsledky jsou uţitečné pro znázornění směru

zdokonalování. Zejména v případě průmyslových chladicích soustav se poţadavky procesu a velikost a provoz

chladicí soustavy značně odlišují a budou mít vliv na výsledky jakéhokoliv pouţitého redukčního opatření.

XI.2 Úspory chladicí vody pomocí opětovného jejího vyuţití

Pouţití vody pro chlazení je, nebo se můţe stát, omezujícím faktorem, a to buďto s všeobecnou platností nebo

dočasně v návaznosti na sezónní změny v dostupnosti chladicí vody, které vytvářejí její periodický nedostatek.

V několika evropských státech je vytvářen zvyšující se tlak na průmysl ve smyslu omezování a optimalizace

pouţívání resp. spotřeby vody v průmyslu. Takţe je kladen důraz na to, aby průmysl změnil technologii a změnil

průtočné chladicí soustavy na recirkulační chladicí soustavy, pokud to je moţné, nebo aby provozoval svoje

recirkulační chladicí věţe při vyšších cyklech koncentrace. Další z volitelných moţností, která se běţně aplikuje

v případě chladicích věţí, je pouţití eliminátorů unášení.

Taky existuje celá řada volitelných moţností úprav vody pro znovuzískání pouţité vody a k její přípravě pro

opětovné pouţití v chladicím cyklu. Taky existují některé strategie směřující ke zvýšenému podílu suchého

vzduchového chlazení, které nevyţaduje vodu, a tedy nevytváří ţádný z problémů, které souvisí s pouţíváním

vodní chladicí soustavy; zatímco jiné okolnosti mohou být limitující záleţitostí pro volitelnou moţnost chlazení

vzduchem (klimatické podmínky, investiční náklady, prostorové moţnosti).

Přehled způsobů úprav (vody) zahrnuje tyto volitelné moţnosti [tm065, Meier a Fulks, 1990]:

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 248

Změkčování (vody) vápnem za studena

Změkčování (vody) horkým procesem

Zahušťovače/koncentrátory slané vody (solanky)

Biologická úprava (vody)

Obrácená (reverzační) osmóza

Elektrodialyzační reverzování

Odpařovací nádrţe (rybníky)

Z výše uvedených volitelných moţností jsou reverzační osmóza a elektrodialyzační reverzování energeticky

velmi náročné procesy, takţe se jeví jako relativně drahé. Změkčování (vody) horkým procesem je velmi účinné,

ale má nevýhodu v tom, ţe je potřeba provést další ochlazování nebo rekuperaci tepla. Biologická úprava (vody)

se pouţívá k odstranění organické hmoty z vody a je zvláště zajímavá jako součást programu úpravy vytékající

odpadní vody za účelem jejího pouţití jako přídavné vody. Odpařovací nádrţe (rybníky) jsou velmi snadnou

metodou pro redukování výtoku odpadní vody z daného provozu. Poţadavky na velikost odpařovacích nádrţí

a mezní hodnoty pro likvidaci resp.odstranění zbývajícího kalu mohou znemoţnit jejich pouţívání.

XI.2.1 Opětovné pouţití (odpadní) vody jako přídavné vody pro chladicí věţ

[tm066, Phillips a Strittmatter, 1994] a [tm064, Meier, 1990]

Popis

Voda z provozu nebo voda pocházející mimo provoz můţe být pouţita jako přídavná voda pro chladicí věţe.

Mohou být pouţity výtoky vody pocházející z téhoţ provozu, a taky výtoky pocházející z komunálních provozů

pro úpravu odpadní vody. Chemie vody je velmi důleţitá. Audit resp. kontrola vody můţe poskytnout kompletní

vyváţení vody pro kaţdou část provozu. Tento audit by měl poskytnout informace, které obsahují chemii vody

chladicí věţe, cykly koncentrace, index doby zdrţení, rychlost, metalurgii soustavy, teploty, chemii aktuální

úpravy (vody) a provozní výkonnost. Někdy voda potřebuje nejprve filtraci, a můţe být pouţit široký rozsah

metod filtrace, které ale nejsou do rozsahu tohoto dokumentu zahrnuty.

Chemie vody rozhoduje o chemické úpravě poţadované pro chladicí věţ k udrţování počtu cyklů. Zejména je

uváděn výskyt zvýšené hladina korozívnosti. V některých případech mohou být mezní hodnoty koeficientu

koncentrace zvýšeny buďto pouţitím inhibitorů tvorby kotelního kamene za účelem zvýšení cyklů koncentrace,

nebo pouţitím technik jako je obrácená (reverzační) osmóza k odstranění rozpuštěných pevných látek.

Redukování:

Procento redukování (zřejmě snížení spotřeby chladicí vody, pozn. překl.) závisí do značné míry na poţadavcích

recirkulační chladicí soustavy a na dostupnosti opětovně pouţitelné vody v daném okamţiku. Uvádí se hodnota

aţ do 15 %.

Průřezové účinky:

Odpad ve formě filtračního residua vzniklého filtrací vody před jejím (opětovným) pouţitím bude muset

být zlikvidován, resp. odstraněn. Úspory v pouţití sladké vody budou muset být posouzeny ve vztahu k

nákladŧm

z hlediska ţivotního prostředí a finančním nákladŧm na další pouţití přídavných látek pro

kondicionování odpadní vody. Chemická úprava proudu vody, která má být opětovně pouţita, mŧţe být

velmi sloţitá a mŧţe vyţadovat další pracovní síly k provozování této soustavy.

Mezní hodnoty pouţití:

Opětovné pouţití (odpadní vody) je volitelnou moţností jak pro nové, tak i pro jiţ existující provozy a to bez

ohledu na velikost provozu, přestoţe dodávka vody z alternativních vodních zdrojů pro větší poţadavky nemusí

být dostatečná. Obsah organických látek (BOD, resp. v české verzi BSK) můţe být omezujícím faktorem, který

musí být kontrolován.

Náklady:

Údaje o nákladech jsou odlišné ve velkém rozsahu a jsou zcela specifické pro daný provoz. Nejsou známy ţádné

indikativní údaje.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 249

Příklady provozů:

Na příkladu rafinerií bylo demonstrováno, ţe komunální odpadní voda můţe být pouţita jako přídavná voda

[tm066, Phillips a Strittmetter, 1994]. Příklad pouţití nulového vypouštění je popsán v [tm064, Meier, 1990].

Úvahy:

Typické problémy, se kterými je moţné se setkat při pouţití proudů odpadní vody jsou:

vyšší mikrobiologická aktivita v důsledku rozpuštěných ţivin;

zvýšené riziko tvorby kotelního kamene v důsledku zvýšené hladiny rozpuštěných solí;

problémy se znečišťováním, které jsou důsledkem vysokých hladin ţeleza a /nebo suspendovaných (resp.

unášených) pevných látek;

problémy s korozí v důsledku vysokých hladin celkových rozpuštěných pevných látek (TDS). (viz str. 14).

Moţnosti setkat se s výše uvedenými problémy závisí bezprostředně na sloţení odpadního proudu (resp. proudu

odpadní vody). Komunální odpadní vody se značně liší pokud se jedná o jakost vody (typicky obsahují relativně

vysoké hladiny čpavku a fosforečnanů, kromě významně vysokých hladin rozpuštěné organické hmoty). Kromě

toho komunální odpadní voda typicky obsahuje relativně vysokou koncentraci tvrdosti, která můţe způsobit

vytváření kotelního kamene. Vysoké hladiny ţeleza a/nebo suspendovaných (resp. unášených) pevných látek

mohou vést k problémům vyplývajícím ze znečišťování. Celkově výtok, resp. vytékající kapalina z rafinerie

můţe obsahovat vysoké hladiny oleje, maziv a unášených/suspendovaných pevných látek, které mohou zvýšit

poţadavek na oxidační biocidy.

XI.2.2 Soustava s nulovým vypouštěním

[Komentář, D] Popis:

Odstupňovaná resp. stupňovitá chladicí soustava se pouţívá k vyloučení jakéhokoliv vypouštění (vody), které

pochází z odkalování chladící věţe.

Odkalování z primární chladicí věţe se provádí za účelem udrţení rovnováhy solí v rozsahu mezních hodnot

dobré provozní praxe. Voda, která má vysokou hladinu vysoce nerozpustných solí (solí vápníku), se převede na

vodu, která má vysokou hladinu vysoce rozpustných solí (solí sodíku). Tento proces se uskutečňuje v reaktoru

pro změkčování resp. usazovací nádrţi (klarifikátoru).

Po tomto odkalování z primární chladicí věţe teče odkalená voda do membránového koncentrátoru přímé

osmózy (DO), který protahuje vodu pocházející z odkalování přes membrány do solanky chloridu sodného. Tato

solanka je rekoncentrována v sekundární chladicí věţi, tak zvané solankové chladicí věţi, za pouţití odpadního

tepla z hlavního kondenzátoru, který je zdrojem energie. Solanková chladicí věţ musí mít mnohem menší průtok

vody neţ primární chladicí věţ. Typický poměr průtoku solanky k primárnímu průtoku je 1 k 750.

Koncentrát z membránové soustavy DO je dále koncentrován v malém krystalizátoru, kde jsou pevné látky

odstraněny a zlikvidovány/odstraněny mimo dané místo. Kapalina vytékající z krystalizátoru je recyklována do

solankové chladicí věţe.

Redukování:

Uvádí se, ţe opětovné pouţití primární odkalovací vody je kolem hodnoty 75 %, přičemţ zbývající část se odpaří

v sekundární chladicí věţi (kolem 16 %), nebo je obsaţena v tuhém odpadu jako zbytková vlhkost.

Pouţívání odpadního tepla v solankové chladicí věţi sniţuje chladicí zatíţení na primární chladicí věţi kolem

hodnoty 3,5 MW při průtoku odkalování 45 m3/h.

Průřezové účinky:

Niţší chladicí zatíţení na primární chladicí věţi. Určité mnoţství energie se poţaduje k provozu odstupňované

chladicí soustavy. Emise z odkalování nejsou vypouštěny do přijímací povrchové vody, tzn. do recipientu, ale

jsou transformovány do odpadu. Pro tento odpad bude potřeba zajistit způsob likvidace resp. odstranění.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 250

Mezní hodnoty pouţití:

Tato soustava bude účinná v případech, kde jsou stanoveny přísné environmentální mezní hodnoty s ohledem na

vypouštění odpadní vody. Tato soustava je volitelnou moţností pro nové elektrárny a nové chemické provozy,

můţe ale být volitelnou moţností pro případ retrofitu jiţ existujících (chladicích) zařízení.

Náklady:

Kapitálové investice (resp.investiční náklady) pro tuto soustavu jsou vyšší, neţ investiční náklady na samostatné

chladicí věţe. Tvrdí se, ţe kapitálové investiční náklady na mokrou chladicí věţ s touto soustavou jsou

významně niţší, neţ jsou kapitálové investiční náklady na vzduchem chlazenou soustavu, která má stejnou

kapacitu (stejný výkon). Provozní náklady s ohledem na energetické poţadavky mohou být niţší v důsledku

pouţití odpadního tepla hlavního kondenzátoru.

Provozní náklady na odstupňovanou (resp. stupňovitou) chladicí soustavu a náklady na likvidaci resp. odstranění

pevných látek musí být posouzeny ve vztahu k environmentálním nákladům na kondicionování a vypouštění

odpadní vody.

Příklad provozu:

Nebyla oznámena existence ţádného takového zařízení v rozsahu evropského společenství. Několik takových

zařízení je moţné nalézt v USA.

Úvahy:

Solanky s vysokou teplotou, které se vytváří v konvenčních technologiích pro opětovné pouţití (chladicí) vody

(například koncentrátory solanky), jsou mimořádně korozívní, coţ vede k exotickým materiálům a průběţně

trvajícím problémům s údrţbou. Ve zde popsané soustavě nízký tlak (zhruba 1,5 bar) a nízké teploty (menší neţ

32 ºC) provozování DO dovoluje pouţití HDPE PVC a jiných nekorozívních materiálů v oblastech, kde koroze

můţe být předmětem problémů. Další zkušenosti jsou takové, ţe krystalizátor je menší neţ konvenční soustavy.

Obě dvě záleţitosti vedou k niţším poţadavkům na údrţbu.

Provozování je jednoduché a nevyţaduje specializovaný výcvik. Nepoţaduje se ţádná další biologická úprava.

Je potřeba provést úvahu pro danou lokalitu, zda environmentální náklady nulového vypouštění do povrchové

vody převaţují environmentální náklady na likvidaci/odstranění odpadu.

XI.2.3 Rozstřikovací nádrţe pro chlazení chladicí vody

[tm154, Besselink a jiní, 1999]

Popis:

Rozstřikovací nádrţe (rybníky) pro chlazení chladicí vody byly v minulosti pouţívány a některé z nich mohou

být v Evropě stále ještě v provozu. V současnosti se provádí výzkum zaměřený na pouţitelnost rozstřikovacích

nádrţí pro chlazení chladicí vody pro průmyslové pouţití za účelem redukce vypouštění tepla a šetření s vodou.

Studie proveditelnosti je zaměřena na pouţití rozstřikovací nádrţe a na úsporu energie ve srovnání s chladicí

věţí o kapacitě resp. výkonu (18 aţ 21) MWth. Byl vyvinut model, podle kterého se vypočítá účinnost chlazení

rozstřikovací nádrţe v závislosti na povětrnostních podmínkách, na rozměrech rozstřikovacích trysek a na

charakteristikách rozstřikovací nádrţe (plocha povrchu, jakost vody). Pomocí tohoto modelu by potom mělo být

moţné navrhnout poţadovanou rozstřikovací nádrţ pro jakékoliv specifické lokální podmínky.

Celý průtok chladicí vody, nebo jenom jeho část, je přiveden(a) do nádrţe/rybníku přes rozstřikovací trysky.

Rozstřikování zvyšuje chlazení a teoreticky je chladicí účinnost rozstřikovací nádrţe asi 36 krát větší, neţ je

chladicí účinnost chladicí (možná „odpařovací“, pozn. překl.) nádrţe. Rozstřikovací nádrţe ochlazují

odpařováním, vedením a prouděním. Odpařování je nejdůleţitější při vysokých teplotách vzduchu, zatímco

vedení a proudění jsou důleţitější při chladných povětrnostních podmínkách. Kapacita resp. výkon(nost) závisí

na ploše povrchu, povětrnostních podmínkách (rychlost větru), na rozstřikovacích tryskách a charakteristikách

rozstřikování. Rozptýlení tepla účinnou/efektivní rozstřikovací nádrţí můţe dosáhnout 722 J/m2K.

Redukování:

Výsledky pro studované chladicí soustavy ukázaly, ţe potenciální úspory energie ve srovnání s pouţitím energie

v případě chladicích věţí mohou dosáhnout přibliţně 6,5 kWe na MWth chlazení. Toto je ekvivalentní sníţení

emisí CO2 asi o 38 tun na MWth za rok.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 251

Průřezový účinek:

Rozstřikováním vody v rozstřikovacích nádrţích se vytváří vodní aerosoly. Vodní aerosoly hrají významnou roli

při šíření biologické kontaminace. Proto provozování rozstřikovací nádrţe pro chlazení chladicí vody vyţaduje

zejména v létě přiměřený/vhodný program úpravy vody.

Pouţití:

Nedostatek dostatečného prostoru v předmětném místě bude limitovat pouţití volitelné moţnosti rozstřikovací

nádrţe pro chlazení chladicí vody pro (celou) kapacitu chladicí soustavy. V případě velkých chladicích soustav

nemůţe být tato varianta volitelnou moţností pro veškerou chladicí vodu, ale pouze pro část poţadovaného

mnoţství chladicí vody, a můţe se tím redukovat přívod vody. Rozstřikovací nádrţe pro chlazení chladicí vody

pouţívá několik konvenčních elektráren ve Spojených státech (aţ do 500 MWe), jaderné elektrárny je pouţívají

pro nouzové chlazení.

Náklady:

Investiční náklady na rozstřikovací nádrţe/rybníky pro chlazení chladicí vody jsou mírně výhodné ve srovnání

s investičními náklady na chladicí věţ, pokud se zahrnují náklady pro přívod energie a taky při uváţení nákladů

na nákup pozemku. V případě, kdy cena za nákup pozemku se nebere v úvahu, je rozdíl větší, ale samozřejmě to

závisí na ceně pozemku.

Tabulka XI.1: Investiční náklady a cena energie na MWth pro rozstřikovací nádrţe pro chlazení chladicí

vody a pro chladicí věţe

tm154, Besselink a jiní, 1999]

Náklady Rozstřikovací nádrţ Chladicí věţ Investice ( ‗ 000 EUR/MWth) 39 (25) 48 Energie pro rozstřikování a ventilátor(y)

(kWe/MWth) 4 11

Označitelnost spolehlivý Spolehlivý Poznámky:

Kapacita/výkon (18 – 21) MWth Chlazení od 32 ºC do 24 ºC

Referenční provoz:

Dow Europe, Terneuzen (NL – Nizozemsko).

Úvahy:

Přestoţe tato varianta je zaloţena na jiţ existující technice, současné modifikace se stále ještě nacházejí v etapě

výzkumu. Aplikace by mohly být zvláště zajímavé za takových okolností, kde omezení ve vypouštění tepla můţe

vést k omezením výrobní kapacity, které se vyskytuje v případě elektráren během letních měsíců. Rozstřikovací

nádrţe pro chlazení chladicí vody by taky mohly být posouzeny v souvislosti s očekávaným zpřísněním omezení

ohledně pouţívání podzemní vody.

XI.2.4 Skladování v chladu

[Komentář-1, Belgie]

Popis:

Speciální aplikace pro menší průmyslové pouţití je podzemní skladování vody za účelem jejího ochlazení.

Podzemní voda, ohřátá po pouţití, je zde skladována v průběhu dlouhého časového období v přilehlém místě pod

zemí, kde se ochladí. Je taky moţné ochladit vodu nad zemí, například v zimě pouţitím vzduchových chladičů,

po ochlazení vodu skladovat pod zemí a potom pouţít (v létě). Tato aplikace se pouţívá hlavně tam, kde existuje

potřeba ochlazování na hladinu kolem (6 – 9) ºC.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 252

Redukování:

Na základě porovnání pouţívání menších chladicích věţí bylo oznámeno redukování resp. sníţení nákladů na

energii a provozních nákladů na (40 aţ 80) %.

Průřezový účinek:

Není znám.

Mezní hodnoty pouţití:

V případě průmyslového pouţití se aplikování této soustavy stává zajímavým nad minimálně 150 kW a jako

doplněk k ochlazování pomocí chladicích věţí. bylo jiţ realizováno chlazení několika MW. Doposud je pouţití

limitováno. Příklady jsou konstrukce technických zařízení a skleníkové zahradnictví.

Náklady:

Nejsou uvedeny.

Referenční provoz: Není k dispozici.

Úvahy:

Tato technika se stále ještě nachází v etapě vývoje. Plné průmyslové pouţití nebylo zmíněno.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 253

XI.3 Redukce emisí optimalizací úpravy chladicí vody

V úvodu odstavce, ve kterém se pojednává o úsporách chladicí vody, byla uvedena celá řada úprav (vody), které

mohou být pouţity k přípravě vytékající chladicí vody pro opětovné pouţití jako přídavná voda pro recirkulační

chladicí soustavy. Tytéţ techniky by mohly být pouţity pro vodu z přírodního zdroje k optimalizaci chemie vody

a zároveň minimalizaci potřeby rozsáhlého programu úpravy vody. Jak jiţ bylo dříve uvedeno, pouţití se silně

vztahuje k chemii vody a poţadavkům chladicí soustavy.

XI.3.1 Biologická filtrace bočního proudu (vody) v otevřené recirkulační vodní chladicí

soustavě

[tm146, Savelkoul, 1999]

Popis

Z mnoha důvodů je ekonomicky zajímavé provozovat otevřenou recirkulační chladicí soustavu na minimální

hladině odkalování. Nicméně výsledkem tohoto způsobu je zvýšená biologická aktivita v chladicí vodě, která je

často upravována aplikováním biocidů.

Mezi jinými faktory jsou biologická aktivita a růst primárně závislé na dostupnosti výţivných látek. Bez ohledu

na chladicí soustavu, cirkulaci vody nebo klimatické podmínky se biologická aktivita neuchová v podmínkách

nedostatku výţivných látek. Proto by kaţdá úprava (chladicí vody) měla být zaměřena na redukování

biologického růstu prostřednictvím odstranění rozpuštěných výţivných látek z okruhu chladicí vody. Pro

účinnou úpravu (chladicí vody) je tak zvaný mrtvý objem (neboli objem okruhu) soustavy chladicí vody velmi

důleţitý. Ve skutečnost je to tak, ţe tento mrtvý objem se upravuje ve filtru a následně je chlorován při nízkých

hladinách a frekvenci.

Toto můţe být provedeno pouţitím kontinuálního pískového filtru na bočním proudu a zničením rozpuštěných

výţivných látek a zároveň filtrováním unášených resp. suspendovaných mikroorganismů a jiných rozpuštěných

pevných látek. Následně na to je potřeba méně chloru a jsou moţné vyšší cykly koncentrace.

Tato technika můţe být zdokonalena vytvořením aktivní biologie v pískovém filtru s vysokou koncentrací

mikroorganismů, coţ se nazývá biologická filtrace bočního proudu. K udrţení aktivní biologie jsou pískové filtry

v průběhu period vysokých hladin koncentrace biocidu (chloru) v okruhu chladicí vody obtékány, protoţe tato

vysoká hladina by mohla zničit biologii v pískovém filtru a tím taky její účinek v chladicí vodě. Jakmile se

hladina chloru sníţí, chladicí voda je opět vedena přes pískový filtr. Ve skutečnosti to znamená, ţe je třeba vést

chladicí vodu přes (pískový) filtr jen v omezeném počtu případů, konkrétně jenom jednou nebo dvakrát za den.

Tato aplikace byla pouţita na otevřenou recirkulační chladicí soustavu s (chladicí) kapacitou resp. (chladicím)

výkonem 152 MWth, s cirkulací vody 11 000 m3/h a objemem (chladicího) okruhu 3 500 m

3. Předmětná

(chladicí) soustava pouţívala dva filtry s plochou filtru 5 m2 a kolem 10 kg VSS/m

3 filtru, výška filtračního loţe

4 m, filtrační písek (1,4 – 2,0) mm a (0,8 – 1,25) mm. Konstrukční model byl zaloţen na reakci prvního řádu

mechanismu odstraňování výţivných látek s rychlostní konstantou reakce 6,0/hodina (= písek (0,8 – 1,25) mm,

takţe 3 800 m2/m

3) a 4,5/hodina (= pro písek 1,4 – 2,0) mm, takţe 2 250 m

2/m

3) v pískovém filtru. Tato filtrace

významně sníţila rychlost růstu organismů na straně výtoku z (pískového) filtru ve srovnání s cirkulující vodou.

Redukování:

Výsledné redukce závisely na optimalizované kombinaci odkalování, pouţití biocidu a aplikování

biologické filtrace (resp. biofiltrace) bočního proudu. Například činnost pískového filtru závisí na velikosti

prŧtoku bočního proudu, na velikosti prŧtoku promývací vody, cirkulaci písku, na odolnosti/stálosti filtru

a na teplotě vody. Účinnost filtru se sniţuje vyšším prŧtokem (vyšším hydraulickým tlakem), jehoţ účinek

je podobný účinku kratší doby trvání kontaktu, a pouţitím písku s většími částicemi, coţ znamená menší

měrný/specifický povrch.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 254

Výsledky ukazují zvýšený koeficient koncentrace (5,0 aţ 5,5) se současným redukováním frekvence dávkování

Cl‾ na méně neţ jednou za dva dny (0,42/den). Znamená to redukci odkalování o 12 %, sníţení přívodu vody

o 2,4 %, a redukci pouţívání přídavných látek o 12 %, neboli sedmkrát méně chloru pro tentýţ účinek.

V důsledku niţšího dávkování chloru zůstává hladina korozívních prvků (vyjádřeno jako součet chloru a síranu)

v poţadovaném rozsahu pro tuto (chladicí) soustavu (maximálně 86 ppm Cl‾ a popřípadě 77 ppm HSO4‾). Toto

vysvětluje dosaţení 12% sníţení odkalování v důsledku pouţití biologického filtru, coţ je zaloţeno na stejné

korozívnosti vody.

Průřezový účinek:

Jestliţe výchozím bodem pro pouţití biologické filtrace bočního proudu je redukování mnoţství chlorování,

povaţují se všechny další zmíněné výsledky za pozitivní průřezové účinky. Údaje o dodatečných poţadavcích na

energii pro čerpadla nebyly zmíněny.

Je moţné vyhnout se pouţití samostatného čerpacího zařízení a výkonnost biologického filtru se maximalizuje

přivedením horké vytékající chladicí vody přímo do filtru bočního proudu a výtok z tohoto filtru se přivede

přímo do vodní nádrţe chladicí věţe. Odpojitelný proud („slip stream“) horkého výtoku z filtru potom ve

skutečnosti obtéká výplň chladicí věţe a ohřeje vodu ve vodní nádrţi chladicí věţe průměrně o 0,15 K, coţ

představuje ekvivalent zvýšené nepřímé spotřeby energie 0,5 kWth/MWth chlazení. Samostatné čerpadlo pro

přečerpávání výtoku z biologického filtru nazpět do sběrné komory chladicí věţe, kde je statický tlak 14 mwg,

můţe předcházet tomuto problému resp. nedostatku. V průměru se musí přečerpat 1½ m3/h na MWth chlazení ,

coţ je ekvivalentní s přímou spotřebou energie 0,1 kWe/MWth chlazení nebo 0,25 kWth/MWth chlazení (při 40%

účinnosti elektrárny). Toto je taky zcela limitováno ve srovnání se standardem (v) přímé spotřebě energie pro

procesy chladicí věţe.

Uspořená energie, která je zaloţena na sníţené spotřebě chlornanu sodného je taky velmi omezena (1 litr 15%

roztoku na den na MWth chlazení je ekvivalentní s ―produkcí― oxidačního činidla 1 kWth za jednu hodinu na den na

MWth chlazení nebo 0,04 kWth/MWth chlazení). Uspořená energie, která je zaloţena na redukci přídavné vody

v důsledku 12% sníţení odkalování 0,04 m3/h na MWth je taky zanedbatelná dokonce i v případě, pokud se

zahrne energie na přepravu redukovaného mnoţství přídavné vody.

Všeobecně vyjádřeno, čistá energetická rovnováha je taková, ţe všechny tyto energetické odlišnosti v důsledku

pouţití biologického filtru jsou zanedbatelné a jsou ve velikosti 1 % standardní přímé spotřeby energie pro

proces chladicí věţe 20 kWth/MWth chlazení (Viz Tabulku 3.2). Tato nízká čísla jsou očekávána, poněvadţ obecně

jen 1 % aţ 2 % průtoku cirkulující chladicí vody je potřeba k tomu, aby biologický filtr zabránil mikroznečištění

výměníků tepla.

Mezní hodnoty pouţití:

Současně s odpovídajícím zdokonalením („upgrading“) kapacity filtru není mezní hodnota pouţití zřejmá. Toto

řešení můţe být aplikováno (taky) na existující chladicí soustavy.

Náklady:

Náklady závisí na rozsahu pouţití a na dosaţených výsledcích, které jsou vyjádřeny prostřednictvím sníţených

provozních nákladů. Provozní náklady na chlorování byly sníţeny na 85 %. Předpokládaná doba návratnosti

investičních nákladů byla pro daný příklad odhadována na tři aţ čtyři roky.

Referenční provoz: DSM, Geleen (Nizozemsko) a Dow Benelux, Terneuzen (nizozemsko).

Úvahy:

Filtr bočního proudu byl zkonstruován resp. navrţen jako účelově vybrané zařízení pro odstraňování výţivných

látek s nízkou účinností (resp. efektivností), zvolením vysoké lineární rychlosti 25 m/h místo standardní rychlosti

(10 – 14) m/h, která je obvykle pouţívána pouze pro odstraňování unášených látek. Vysoké rychlosti odstranění

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 255

výţivných látek budou dosaţeny pouţitím protiproudého filtru s pískovým loţem, pokud výtok je alespoň nad

200 RLU jako ATP (= počty jednotek kolonií vyjádřené jako sníţení adenosintrifosfátu) a přednostně 600 RLU

jako kritérium pro zahájení nárazového („shock“) dávkování chlornanu sodného. Toto se vyskytuje společně

s vysokými lineárními rychlostmi k zabránění vzniku anaerobních podmínek.

Kritéria pro chlorování chladicí soustavy s chladicí věţí, bez biologického filtru bočního proudu, byla zaloţena

na půlení mikroorganismů, které je vyjádřeno jako 500 RLU aţ 250 RLU jako ATP (adenosintrifosfát) pomocí

reakce prvního řádu (= 0,5 [l/h]), které bylo dosaţeno při jednom litru 15% roztoku chlornanu sodného na MWth

pro kaţdé nárazové dávkování.

Organické zatíţení na filtračním loţi je 10 kg organických látek na m3 filtračního loţe, a společně s poţadovanou

dobou kontaktu 10 minut je nutné navrhnout výšku písku 4 m , coţ ovlivňuje kapitálové (investiční) náklady

méně neţ zvětšení průměru (pískového) filtru. Filtrační povrch byl 1 m2 pro kaţdých 15 MWth, z čehoţ vyplývá

1,7 m3/h filtračního průtoku na MWth a toto je téměř rovno rychlosti odpařování 1,3 m

3/h na MWth, společně

s mírně zmenšeným odkalováním 0,3 m3/h v důsledku instalovaného (pískového) filtru. Ve skutečnosti kaţdá

kapka cirkulující/obíhající chladicí vody prochází filtrem bočního proudu 1,7krát denně. Tímto se hydraulický

poločas celé chladicí soustavy sniţuje ze 40 hodin na 7 hodin. Zároveň se průtok odkalování sniţuje o 12 %,

stejně tak jako se drasticky sniţuje pouţití chemikálií pro kondicionování a frekvence chlorování z 3krát denně

na jednou za 2,4 dne. Korozívnost cirkulující resp. obíhající chladicí vody, která se vyjádří jako součet chloru

a síranu, zůstává stejná.

Na základě tohoto modelu bude výsledek pro většinu jiţ existujících chladicích soustav s chladicí věţí v Evropě

takový, ţe velikost známého mrtvého objemu vody bude jako teplá voda procházet (pískovým) filtrem 1 – 2 krát

denně. Toto se bude vyskytovat společně s omezením jednohodinového nárazového dávkování oxidačního

biocidu na dávkování jenom dvakrát za týden. Při vyjádření v jednotkách : očekává se, ţe 1 m2 filtrační plochy

na pouhých 15 MWth bude společně s výškou filtru 4 m v mnoha případech dostačující k vytvoření doby zdrţení

(„residence time“) trvající několik minut. Pro případy obvyklých situací poskytuje sníţení spotřeby vody

a redukované pouţití chemických látek dobu návratnosti pro kapitálové náklady na (pískový) filtr bočního

proudu chladicí vody 3 aţ 4 roky. Očekává se, ţe výsledkem pouţití jiných filtračních látek (jiných filtračních

médií) neţ písek, jako je např. čedič, mohou být dokonce menší filtry na MWth.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 256

XI.3.2 Fyzikální metody

Čisticí zařízení pro vodní chladicí soustavy mohou být jako „on-line― (nebo průběţné) čištění jako je například

čištění pouţitím koulí z pěnové pryţe (porézních kuliček) nebo kartáčů, nebo „off-line― čištění pouţitím

například vysokotlakých vodních trysek a protlačováním tak zvaných „prasátek― přes trubky kondenzátoru. Čím

je čištění lepší, tím menší je potřeba pouţívání chemických látek pro úpravu chladicí vody; a to ne jenom proto,

ţe znečištění povrchu trubek je odstraňováno mechanicky, ale taky proto, ţe pouţité přídavné látky budou

účinnější, protoţe mohou snadněji dosáhnout na povrch (částí chladicí soustavy). Bylo konstatováno, ţe

mechanické čištění by mělo být povaţováno za předběţnou podmínku pro pouţití programu omezování

makroznečištění.

Čištění suchých vzduchových chladicích soustav se omezuje na stranu teplosměnné plochy, která je opatřena

ţebry. Čištění by mělo být uskutečňováno za účelem udrţování přenosu tepla (a taky za účelem předcházení

nepřímým emisím) a ţivotnosti trubkových hadů.

Celá řada fyzikálních metod pro boj s makroznečištěním a zkušenosti z průmyslu je uvedena v Tabulce XI.2

[tm005, Van Donk a Jenner, 1996].

Redukce strhávání (organismů způsobujících) (bio)znečištění v (chladicí) soustavě. Konstrukční řešení přívodu

vody do (chladicí soustavy) by mělo být navrţeno takovým způsobem, aby strhávání ryb, sutin, organických a

anorganických materiálů, včetně unášených resp. suspendovaných látek, bylo udrţováno na nejmenším moţném

rozsahu. Kromě toho v otevřených recirkulačních soustavách můţe být volitelnou moţností filtrace bočního

proudu.

Udrţování rychlostí na úrovni dostatečné pro zabránění uchycení organických organismů (tj. vyšší rychlost neţ 2

m/s). Nicméně příliš vysoké rychlosti mohou způsobit riziko koroze. Kritické rychlosti vody velmi mnoho závisí

na typu pouţitého materiálu.

Náhlé zvýšení teploty prostřednictvím zvýšení teploty chladicí vody nad 40 ºC po dobu několika (tuctů) minut;

tato technika eliminuje uchycené organismy (mušle), nicméně toto ale vyţaduje vhodné konstrukční provedení

chladicí soustavy (recirkulace chladicí vody). Toto opatření taky omezuje chladicí výkon (resp. kapacitu)

chladicí soustavy a můţe být realizováno pouze v průběhu přerušení činnosti procesu v případě, kdy proces

nemůţe vydrţet takové zvýšení teploty.

Netoxické povlaky a nátěry, které redukují přichycování organismů, posilují účinky rychlosti (proudění)

a usnadňují čištění.

Pouţití zvukové technologie. Princip, který je základem pouţívání technologie zvuku, spočívá v tom, ţe vibrace

vytvořené energií, která je přidruţena k přenášení zvuku, odstraní usazeniny z povrchových ploch tím, ţe

otřásáním usazeniny uvolní.

Osmotické nárazy (resp. šoky). Tato metoda, která spočívá na fyzikálně chemických základech, pouţívá

osmotické nárazy na chladicí soustavy buď sladkovodní nebo s mořskou vodou tím ţe, ţe je vystaví mořské

vodě nebo sladké vodě. Výsledkem je to, ţe buňky organismu se mohou dostat pod účinky vnitřního tlaku, který

můţe způsobit jejich zánik.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 257

Tabulka XI.2: Fyzikální techniky pro minimalizaci pouţívání biocidu

(odvozeno z [tm005, Van Donk a Jenner, 1996]

Technika Zařízení Zkušenosti z prŧmyslu Moţnosti/omezení Filtrace/předběţná

úprava vody Makroznečištění: bubnová síta, česla/brlení,

síta na odstraňování slávek jedlých (mušlí) Ano, elektrárny Jak pro průtočné vodní chladicí soustavy, tak i pro

recirkulační vodní chladicí soustavy Mikroznečištění: rotační buben a pískové filtry Ano, chemický průmysl Ne pro velké průtočné chladicí soustavy Mikroznečištění: kontinuální („backwashed“) mikrofiltry

(s proudem za filtrem) ((50-10) μm) Ano, odsolovací provoz Pro průtoky vody aţ do 4 m3/s

Filtrace bočního

proudu (vody) Pískové filtry s rychlou filtrací (americké)

Kontinuální („bachwashed“) filtry Ano, chemický průmysl

Ano, průmysl skla Jenom pro recirkulační chladicí soustavy

Všechny biocidy

Filtr se můţe stát dalším zdrojem bakterií Čištění „on-line―

(přímo spojené) Koule z mechové/houbové pěnové pryţe (porézní kuličky) Ano, elektrárny Velké průtočné chladicí soustavy

Ne pro otevřené recirkulační chladicí soustavy Soustava s kartáčem a klecí V omezeném rozsahu, chemický průmysl

a elektrárny Průtočné chladicí soustavy

a recirkulační chladicí soustavy Čištění „off-line―

(přímo nespojené) Ano, elektrárny a průmysl Vyţaduje zdvojené uspořádání

nebo pravidelné zastávky provozu Tepelná úprava Makroznečištění: (38-40) ºC Ano, vodní (chladicí) soustavy

s mořskou a se sladkou vodou Tato volitelná moţnost je omezena na nové chladicí

soustavy, vyţaduje speciální konstrukční provedení

Náhrada biocidů Mikroznečištění: (70-80) ºC ? Povlaky a nátěry Toxické povlaky Variabilní/proměnlivé Zaloţeny na zinku a mědi, pouţití můţe být omezeno proti

mikroznečištění a makroznečištění Netoxické povlaky Elektrárny v U.S. Pro nové chladicí soustavy; uvolňování znečištění;

Na základě silikonu a dá se snadno ovlivnit UV světlo Zkoušky v malém měřítku Další preventivní technika pro omezování chemického

bioznečištění v recirkulačních vodních chladicích soustavách Zvuková technologie Ne, pouze výsledky zkoušek Vysoké náklady na energii

Elektrická úprava vody Vysokofrekvenční transformátor Ne, pouze výsledky zkoušek Výsledky zkoušek v malých průmyslových soustavách Osmotické nárazy

(osmotické šoky) Ano, průtočná chladicí soustava

pouţívající mořskou vodu Materiál musí být odolný proti korozi

Sladkovodní (chladicí soustava můţe korodovat, pokud

je (chladicí) voda upravována mořskou vodou

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 257

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 258

XI.3.3 Optimalizace pouţitím biocidŧ

XI.3.3.1 Monitorování

[tm005, Van Donk a Jenner, 1996]

Pro monitorování mikroznečištění se pouţívá technika deskového počítání („plate count“) a měření ATP

(adenosintrifosfátu). Pro monitorování makroznečištění se pouţívají expoziční panely a skleněná okénka. Tvorba

kotelního kamene a koroze nepřímo ovlivňují pouţití biocidu a proto monitorování výskytu těchto účinků můţe

být taky důleţité pro měření výskytu bioznečištění. Příklady monitorovacích technik uvedené v referenčních

dokumentech jsou Monitorování znečištění KEMA ® a pro detekci makroznečištění a účinků biocidní úpravy

vody jsou pouţívána podvodní zařízení s robotem vybavená video záznamovým zařízením. Pro přesnější měření,

zejména pro měření mikroznečištění a pro biocidní úpravy (vody), jsou aplikovány techniky, které pouţívají

vlastnosti jako je pohyb navzájem spojených částí lastur měkkýšů („valve movement“), a jako je emise světla

mikroorganismů, jako výsledek jejich metabolického procesu. Pro obě dvě techniky je uveden příklad pro

znázornění jejich principu, ale na trhu je k dispozici mnohem více takových technik.

XI.3.3.1.1 Monitorování makroznečištění

tm157, Jenner a jiní, 1998] Aby bylo moţné zaměřit dávkování biocidů na potírání makroznečištění v průtočných chladicích soustavách

byla vyvinuta tak zvaná soustava pro monitorování bioznečištění. Monitorování bioznečištění ® KEMA je

sestaveno z uzavřeného válcového kontejneru, zhotoveného z PVC, s vertikálním prouděním vody směrem shora

dolů. Toto zařízení můţe být pouţito pro monitorování všech makroznečišťujících organismů v chladicích

soustavách pouţívajících sladkou vodu, brakickou vodu a mořskou vodu. Toto monitorovací zařízení umoţňuje

přímé pozorování, týdenní a měsíční odpočet usazování dvoudílných lastur tzv. „spat“ (mladých ústřic nebo

jiných dvoudílných, navzájem spojených lastur). „Spat“ jsou metamorfované larvy v posledním larválním stadiu

dvoudílných navzájem spojených lastur (tak zvané „pediveligers“). Za účelem získání patřičných informací

o vývinu makroznečištění v chladicí soustavě se doporučuje umístit monitor bioznečištění v místě přívodu

chladicí vody, před místem dávkování přídavných látek, a další monitor v kritickém místě chladicí soustavy za

místem dávkování přídavných látek.

Pokud je monitor umístěn paralelně k potrubí s chladicí vodou jako obtok, je monitor účinným nástrojem pro

detekování veškerého moţného makroznečištění v chladicí soustavě. Rychlost vody v monitoru je mnohem niţší

neţ je rychlost vody v dané chladicí soustavě. Toto poskytuje optimální prostředí pro usazování dvoudílných

navzájem spojených „spat“ lastur, a umoţňuje snadnou kontrolu doby usazení, růstu a efektivnosti opatření pro

omezování makroznečištění. Na základě informací z monitorování pouţití biocidu mohou být omezeny periody,

ve kterých je aplikování biocidu skutečně nutné. Další výzkum v záleţitosti chování organismů můţe dále

usměrnit koncentraci dávkování biocidu.

Aplikují se taky jiné techniky, jako je technika pouţívající ponorné desky v blízkosti přívodních kanálů chladicí

vody. Toto poskytuje obsluze provozu údaje o časových obdobích, kdy není nutné pouţívat chlorování.

XI.3.3.1.2 Stopové biocidy pro biocidní a mikrobiologickou aktivitu

tm096, McCoy a jiní, 1995] Sledovací diagnostická soustava sestává z analyzátoru, soustavy pro shromaţďování dat, analytického software

a z luminiscenčního činidla. Analyzátor měří světelný výstup mikroorganismů. V rozsahu (několika) minut můţe

tato zkouška určit koncentraci biocidu a jeho biologickou aktivitu v chladicí vodě. Tato metoda je zaloţena na

biologické luminiscenční biologické zkoušce aktivní přídavné látky biocidu. Metoda je zaměřena na optimalizaci

pouţití neoxidačních biocidů v recirkulačních chladicích soustavách pomocí měření spotřeby (neoxidačních

biocidů v chladicí soustavě.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 259

XI.3.3.2 Dávkování biocidu

XI.3.3.2.1 Různé reţimy kondicionování pro získání optimálního ročního celkového pouţití oxidační

látky v průtočných (chladicích) soustavách proti makroznečištění a mikroznečištění

Pro zabránění makroznečištění stejně tak jako mikroznečištění mohou být v průtočných vodních chladicích

soustavách aplikovány různé metody pro kondicionování chladicí vody. Touto metodou můţe být chlorování při

nízkých hladinách chlorování, uskutečňované jako průběţné, poloprůběţné, stejně tak jako neprůběţné, taky

nazývané nárazové chlorování, dvakrát půl hodiny denně, cílené chlorování jenom v části výměníku tepla, nebo

v části samotné chladicí soustavy, pulsní chlorování a střídavé pulsní chlorování. Cílem všech těchto různých

reţimů je dosáhnout a udrţovat vysokou energetickou účinnost provozováním (chladicí soustavy) s čistými

výměníky tepla v průběhu celého roku a zároveň minimalizovat nepříznivé účinky na ţivotní prostředí.

Posouzení chlorování z hlediska ţivotního prostředí je moţné rozdělit do dvou hlavních kategorií: oxidační látky

a neoxidační látky. Liší se od sebe ve svých ekologicko toxikologických rizicích vyjádřených jako poločas

komponenty, biologická akumulace, a toxicita ve vztahu k vodním organismům. Neoxidační látky, jako jsou

chlorované uhlovodíky, jsou vytrvalé (persistentní) a některé komponenty se budou akumulovat v tucích vodních

organismů a projeví se svou chronickou mutagenní a karcinogenní toxicitou. Oxidační látky reagují velmi rychle

s redukčními činidly a budou k dispozici jako látky, které působí proti znečištění, pouze po „nad

stoichiometrickém―(„overstoichiometric“) dávkování. Jenom za těchto okolností je výsledkem dávkování akutní

toxicita a to dokonce i při nízkých koncentracích, ale bez bioakumulace volných oxidačních látek.

Akutní toxicita je to, co je potřebné v chladicí soustavě včetně výměníků tepla, pro zabránění tvorby usazenin

a pro udrţování výměníků tepla v čistém stavu; nicméně tato toxicita je neţádoucí ve výtoku chladicí vody.

Protoţe dokonce i reţim nízkohladinového průběţného chlorování má významně nízkou hodnotu poměru

PEC/PNEC, je hlavním environmentálním problémem redukce vytváření halogenovaných uhlovodíků, které jsou

taky nazývány jako chlorované vedlejší produkty, vznikající v důsledku neefektivně pouţité hmoty oxidační

látky. Nicméně tyto komponenty se nesnadno měří na pravidelném nebo dokonce i průběţném základu a taky

nemají ţádnou potenciální akutní toxicitu. Z tohoto důvodu je provedení reţimu kondicionování monitorováno

z hlediska volných oxidačních látek, coţ je téţ aplikovatelnější na základě průběţné kontroly. Všechny oxidační

reţimy kondicionování (chladicí) vody mají společné to, ţe průběţnému měření volných oxidačních látek se

dává přednost ve vztahu k potřebné kontrole procesu. Zároveň přírodní vody mají minimální detekční limit

a práh citlivosti kolem 0,1 mg/l (± 0,05 mg/l) v závislosti na pouţité analytické technice a ve vztahu ke

komponentám vyskytujícím se v přírodní chladicí vodě, které nijak přímo nepřispívají k účinku samotného

reţimu kondicionování (vody pro chladicí soustavu). Protoţe chlor právě tak jako jiné oxidační látky je

neselektivní a nespecifický a reaguje prakticky se všemi redukovatelnými komponentami (sloţkami) přítomnými

v (přírodních) vodách a společně s analytickým prahem citlivosti můţe toto být vysvětlením, proč uváděné

úspěšné reţimy kondicionování pouţívají alespoň 0,2 mg/l volných oxidujících látek před kondenzátory.

Produkce halogenovaných uhlovodíků je téměř lineární funkcí hmotnosti dávkované oxidační látky bez ohledu

na reţim kondicionování (vody pro chladicí soustavu).

Z porovnávání reţimů neprůběţného a průběţného nízkohladinového kondicionování (chladicí vody) můţe

vyplynout to, ţe jako kdyby reţim neprůběţného kondicionování (s vyšší hmotností oxidačních látek) měl za mít

následek vyšší měřitelnou koncentraci halogenovaných vedlejších produktů. Pokud hmotnostní rovnováha je

korigována pro ty periody, kdy dávkování bylo zastaveno, potom ročně emitovaná hmotnost při neprůběţném

reţimu můţe být dokonce niţší, neţ ročně emitovaná hmotnost při průběţném reţimu s nízkou hladinou. Ve

skutečnosti to není pouţitý reţim kondicionování, ale jakost vody, co ovlivňuje velikost minimálního mnoţství

potřebných oxidačních látek. Vyšší počáteční koncentrace volných oxidačních látek, která je zapotřebí v případě

neprůběţného chlorování, je nutná pro kompenzaci kratší doby kontaktu k dosaţení stejných výsledků úpravy

(chladicí vody). To neznamená, ţe poţadované roční mnoţství oxidační látky je vyšší zároveň s vyšším

přidruţeným mnoţstvím halogenovaných vedlejších produktů ve vývodu (chladicí vody). V důsledku míchání

v přijímací vodě (recipientu) nastává rychlý rozklad všech oxidujících látek reţimu kondicionování, akutní

toxicity a taky rozklad formací halogenovaných vedlejších produktů.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 260

Účinnost reţimu kondicionování (chladicí vody) je kombinace hladiny dočasné akutní toxicity a dostupnosti

a mnoţství výţivných látek ve vodě a nedostatku (deprivace) rychlosti filtrování organismů přiváděných do

filtru, jako jsou například ústřice a slávky (mušle) (nebo „bivalvia“, tj. měkkýši, kteří mají navzájem spojené

dvě lastury nebo ulity).

Je nutné, aby oblasti v rozsahu od místa čerpání k výměníkům tepla, stejně tak, jako mrtvé prostory, se staly

akutně toxickými k zabránění usazování v trubkách, potrubích a vedeních vody a k udrţování výměníků tepla

v čistém stavu. Čím kratší jsou zvoleny doba trvání, tím vyšší musí být dočasná akutní toxicita pro tentýţ účinek.

Nebo naopak čím delší je doba kontaktu, tím niţší je poţadovaná akutní toxicita k dosaţení téhoţ výsledku.

Všechny oxidační reţimy kondicionování (chladicí vody) mají společné to, ţe vyuţívají výhody redukovaného

přívodu potravy organismů přiváděných do filtru, jako jsou mušle a ústřice, v podmínkách pod tlakem. Všechny

oxidační reţimy kondicionování (chladicí vody) mají taky společné to, ţe usazování a růst („spat“) (to znamená

metamorfovaných larev v posledním larválním stadiu dvoudílných navzájem, spojených larev) je zmenšen tím,

ţe se na delší dobu zabrání otevření jejich lastur. Pokud jsou přinuceny uzavřít své lastury – coţ je přirozená

schopnost při úniku – organismus se přepne na anaerobní metabolismus a ţije ze svých potravinových rezerv.

Podle jejich stavu a teploty místní vody mohou přeţít takové stresové (tlakové) podmínky po dobu mnoha

měsíců. Nicméně „spat“ stejně tak jako ústřice předcházejí těmto podmínkám pomocí sekundárního chování při

úniku tím ţe se neusazují nebo odpojují své chomáče dlouhých měkkých hladkých vláken, coţ vysvětluje moţné

poruchy přerušovaných reţimů (úpravy vody) ve specifických oblastech.

Příznivé podmínky pro usazování a růst („spat“) (to znamená metamorfovaných larev v posledním larválním

stadiu dvoudílných navzájem, spojených larev) se vyskytují v dobře vyţivovaných vodách, které lze nalézt ve

specifických pobřeţních oblastech a v některých přístavech a tyto podmínky jsou dále akcelerovány zvýšenými

teplotami vody v rozsahu mezních hodnot. Z tohoto důvodu všechny reţimy kondicionování (chladicí vody) mají

společné to, ţe chlorování není nutné, kdyţ výţivné látky jsou nedostatečné při nízkých teplotách vody

(12 ºC). Nicméně ve specifických oblastech je jejich práh citlivosti 10 ºC z důvodu bohatosti dostupných

výţivných látek dokonce i při relativně nízkých teplotách.

Všechny tyto okolnosti stanovují potřebnou koncentraci volných oxidačních látek, která se měří před nebo přímo

za výměníky tepla, se s tím spojenými zvolenými časovými intervaly mezi přerušovaným dávkováním.

Průběţné a neprůběţné reţimy kondicionování (chladicí vody) ukazují rozdílné hladiny chlorování. Ve většině

vod, pokud prevence usazování je zabezpečována průběţným chlorováním při nízkých hladinách dávkování

poblíţ místa čerpání, se musí udrţovat hladina FO 0,3 mg/l v místě před výměníky tepla. Toto má za následek

hladinu 0,2 mg/l v místě výstupu, která obvykle můţe být očekávána v okruzích chladicí vody v časovém období

trvajícím 15 minut. Nicméně ve vodách bohatých na výţivné látky je bioznečištění tak závaţné, ţe vyšší

koncentrace na vstupu a tedy i vyšší koncentrace na výstupu se stávají nutnými a sporadicky mohou dosáhnout

hladinu 0,7 mg/l ve výstupním místě za účelem zachování její efektivnosti/účinnosti.

Neprůběţné chlorování s nízkou hladinou dávkování v případě ideální vodní chladicí soustavy s uzavřeným

prouděním (tzn. „plug flow“) bude vyţadovat vyšší – aţ 0,5 mg/l – hladiny FO v místě před výměníky tepla

k dosaţení stejného výsledku, coţ bude mít automaticky za následek vyšší dočasné koncentrace FO na výstupu.

Nerozlučitelně s tímto bude produkce halogenovaných uhlovodíků vyšší taky během těchto dočasně zvýšených

dávek oxidačních látek. Zřídkakdy se uskutečňují nízkofrekvenční nárazová dávkování, která jsou zaloţena na

jejich nízké účinnosti kondicionování (chladicí vody) ve vztahu k „bivalvia“, tj. měkkýšům, kteří mají navzájem

spojené dvě lastury nebo ulity. Tyto organismy budou plně vyuţívat nabízené dlouhé respirační periody k tomu,

aby se vzpamatovaly. Všeobecně vyjádřeno, přerušované reţimy (dávkování), které jsou aplikovány v případě

vod bohatých na výţivné látky, jsou účinné jen tehdy, kdyţ jsou pouţívány jako často opakované dávky chloru

za účelem minimalizace schopnosti „bivalvia“, tj. měkkýšů, kteří mají navzájem spojené dvě lastury nebo ulity,

zotavit se. Pokud jsou tyto periody bez dávkování redukovány na čtvrt hodiny, takové dávkování se nazývá

pulsní chlorování. Organismy budou takový způsob chápat jako reţim průběţného chlorování, protoţe taková

frekvence poskytuje pro ústřice a slávky (mušle) příliš krátké období k tomu, aby se zotavily poté, co byly

vystaveny krátkým po sobě následujícím periodám oxidace. Časové intervaly mezi periodami dávkování

oxidačních látek mají mnohem větší vliv na chování těchto organismů, neţ koncentrace volných oxidačních

látek, pokud tato koncentrace je dostatečně vysoká k vytvoření počátečního stresového účinku na „bivalvia“, tj.

na měkkýše, kteří mají navzájem spojené dvě lastury nebo ulity.

Pokud celá chladicí soustava není ideální soustava s uzavřeným prouděním (tzn. „plug flow system“), potom

mohou nakonec být úspěšně aplikovány reţimy s vyšší frekvencí dávkování, které jsou nazývány střídavé

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 261

pulzující chlorování (XI.3.3.2.2). Tyto reţimy plně vyuţijí výhody dostupnosti redukčních činidel vyskytujících

se v části chladicí vody, která bude smíchána bezprostředně před vypouštěcí soustavou s předtím chlorovanou

chladicí vodou. Podstatné je to, ţe část okysličené chladicí vody bude mít rozdílnou dobu zdrţení („residence

time“) v (chladicí) soustavě a dosáhne v rozdílných dobách buďto jak předchozí, nebo následně v budoucnosti

nechlorovanou chladicí vodu, která stále ještě obsahuje redukční činidla. Zkrácením period dávkování na rozsah

tří čtvrtin doby zdrţení (resp. rezidenční doby („residence time“)) mechanické vodní soustavy se potom ve

výtokové oblasti vytvoří „pod stoichioemtrická― („understoichiometric“) směs oxidační látky a redukčního

činidla. Zároveň se však vytvoří „nad stoichiometrický― („overstoichiometric“) stav mezi místem dávkování

a oblastí, ve které se střetávají různé proudy chladicí vody.

Souhrnně vyjádřeno, (střídavý) pulzující reţim kondicionování (chladicí vody) sniţuje roční pouţití přídavných

látek a je účinný především proti makroznečištění. Nicméně tento reţim můţe vyprodukovat špičkové hodnoty

koncentrace volných oxidačních látek na výstupu z chladicí soustavy, které nesplňují přípustné hladiny

(stanovené pro vypouštění chladicí vody do recipientu).

XI.3.3.2.2 Pulzující střídavé chlorování v prŧtočných (chladicích) soustavách

[tm153, Paping a jiní, 1999], [tm168, De Potter a jiní, 1996], [tm169, De Potter a jiní, 1997],

[tm170, De Potter a Polman, 1999], [tm171, Polman, 2000]

Popis:

Pro jiţ existující průtočné chladicí soustavy pouţívající mořskou vodu s průtokem aţ do 11m3/s byla vyvinuta

a aplikována celá řada opatření jako součást integrované soustavy („systém celkové péče―). Do této soustavy je

zahrnuto 200 výměníků tepla (převáţně měď/nikl 90/10 a uhlíková ocel s povlakem) , spojených hlavními

potrubími o délce 4 km. Porucha této soustavy jako důsledek poškozených trubek byla převáţně způsobena

poruchami způsobenými erozní korozí. (65 %). Opatření zmenšující počet případů úniků v důsledku netěsností

a zároveň mnoţství pouţitého biocidu by bylo moţné redukovat. V příčinné situaci bylo provedeno dávkování

chlornanu jako úprava (chladicí vody) proti znečištění. Jako výsledek dlouhodobé zkušenosti bylo uváţeno, ţe to

je nejvhodnější biocid pro tuto (chladicí) soustavu a pro jakost dostupné chladicí vody. Takţe ţádný jiný biocid

nebyl povaţován za řešení (tohoto stavu).

Optimalizace bylo dosaţeno pouţitím různých hladin biocidní úpravy (chladicí vody). Byl vyhodnocen dopad

různých reţimů na ţivotní prostředí prostřednictvím měření a porovnávání mnoţství vedlejších produktů

chlorování (převáţně bromoform) a vytvořené potenciální toxicity. Účinnost byla vyhodnocena přihlédnutím k:

výskytu resp. rozsahu úniků v důsledku netěsností trubek výměníku tepla způsobených slávkami (mušlemi);

mnoţství biologického růstu (náchylnost k makroznečištění);

funkce pohybu navzájem spojených částí lastur („valve movement“) ústřic.

Podle výše uvedených skutečností byly potom zdokonaleny výše zmiňované reţimy kondicionování (chladicí

vody). Je důleţité uvědomit si, ţe v tomto případě bylo vyuţito poznatků o lokálním biotopu. Podstatnou

záleţitostí je dosáhnout poţadované přesnosti měření a přidruţených výsledků.

Redukování:

Výsledky optimalizace ukazují, ţe počáteční zvýšení mnoţství chlornanu (dávkování A) nesniţuje na prvním

místě případy výskytu úniku v důsledku netěsností, ale ţe bylo schopno odstranit téměř úplně makroznečištění

z (chladicí) soustavy, jak to bylo pozorováno na monitorech mušlí. Jakmile byla chladicí soustava čistá, byly

pak v následujících letech aplikovány sníţené hladiny chlornanu (dávkování B a C), které kompletně odstranily

makroznečištění, a stejně tak sníţily počet úniků v důsledku netěsností aţ na nulu. Aplikovaná metodologie je

schopna udrţovat poţadovanou hladinu FO na správné hodnotě. Toto je zaloţeno na znalosti ţivotního cyklu

makroznečišťujících ţivočišných druhů, mikroznečišťujících oblastí v (chladicí) soustavě, a na znalosti měnících

se dob zdrţení (časů rezidence), a na znalosti rychlostí vody v různých částech chladicí soustavy.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 262

Udrţováním nízkých koncentrací oxidujících látek v průběhu delších časových období můţe být zabráněno

usazování a růstu „bivalves“, tzn. měkkýšů, kteří mají dvě navzájem spojené lastury nebo ulity. Střídavé

dávkování v krátkých časových úsecích v blízkosti výměníků tepla vede k dočasně vysokým koncentracím a je

schopno omezovat mikroznečištění. „Nad stoichiometrické― („overstoichiometric“) dávkování se pouţívá v těch

oblastech výtoku, kde se rapidně sniţuje rychlost proudění vody, a vytváří se tak mrtvé prostory. Výsledky jsou

shrnuty v následující tabulce.

Tabulka XI.3: Vliv pouţití reţimu optimálního dávkování na počet únikŧ v dŧsledku netěsností

zpŧsobených slávkami (mušlemi)

[tm153, Paping a jiní, 1999]

Perioda Reţim Počet únikŧ v dŧsledku netěsností

zpŧsobených slávkami (mušlemi)

Chlornan

metrické tuny

za rok Jednotka 1 Jednotka 2 Rok 1 A 28 4 1 222 Rok 2 A 28 12 2 095 Rok 3 A + B 32 10 2 817 Rok 4 B 16 1 2 480 Rok 5 C 0 2 1 994 Rok 6 C 0 0 2 013 Rok 7 C + freq. 1 0 1 805 Rok 8 C + freq. 0 0 1 330 C + freq, = reţim C s vyšší frekvencí (tj. 5 minut dávkování při 20-ti minutovém intervalu)

Ještě více cílenější reţim dávkování je pulzující střídavé chlorování, které bere do úvahy odchylky dob zdrţení

(časů rezidence) v různých částech procesu (Obrázek X.1). V různých dobách a v různých místech se dávkují

poţadované hladiny chloru, které se řídí podle modelů proudění proudu chladicí vody v různých částech procesu.

Na konci procesu a před vypouštěním proudu chladicí vody nastane zředění prostřednictvím smíchání různých

proudů (chladicí) vody z procesu. V případech, kdy je chlorován pouze jeden proud (chladicí vody v procesu)

a druhý chlorován není, FO se dále redukuje a jsou dosaţitelné emisní hladiny < 0,1 mg/l.

Průřezový účinek:

Značně niţší frekvence poruch výměníku tepla sniţuje poţadavky na nutnou údrţbu a následně na to redukuje

období, kdy nelze uskutečňovat výrobu (v procesu). Čistější výměník tepla zvyšoval ochlazování a redukoval

emise pocházející z výrobního procesu.

Mezní hodnoty pouţití:

Reţim kondicionování (chladicí vody) nelze aplikovat na průtočné chladicí soustavy bez změny dob zdrţení

(časů rezidence).

Optimalizace intervalů dávkování (chladicí) soustavy vyţaduje pečlivé monitorování hladin volných oxidačních

látek v chladicí soustavě a poţadovaných stresových period „bivalves“, tj. měkkýšů, kteří mají dvě navzájem

spojené lastury nebo ulity.

Náklady:

Náklady na výzkum činily 1 milion EUR v průběhu prvních pěti let. První instalace dávkovacího zařízení stála

0,2 milionů EUR, a další modifikace stály opět 0,2 milionů EUR. Doba splácení instalace dávkovacího zařízení

byla řádově jeden rok a vycházela z těchto nákladů:

redukovaná úroveň nákladů na roční údrţbu a pouţití chlornanu sodného;

zvýšené náklady na roční preventivní a předpovídanou (prediktivní) údrţbu; a

náklady na analýzy.

Do výše uvedených nákladů nebyly zahrnuty investiční náklady, protoţe tyto náklady byly vydány na získání

základních poznatků pulzujícího střídavého chlorování v průtočných (chladicích) soustavách.

Referenční provoz: Dow Europe, Terneuzen (NL – Nizozemsko).

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 263

Příloha XI

Obrázek XI.1: Optimalizované dávkování chlornanu (pulzující střídavé chlorování), při kterém se bere v úvahu znečištění a charakteristiky chladicí soustavy

Odvozeno z [tm153, Paping a jiní, 1999]

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 263

Pulzující střídavé chlorování; X, nebo Y1, nebo Y2, nebo ţádné

(0,3 nebo 1) mg/l FO

Provoz 1

Oblast směšování

0,1 mg/l FO reţim A

0,2 mg/l FO reţim B

0,1 mg/l FO reţim C

3 mg/l FO

2 mg/l FO

potrubí hlavní distribuční potrubí; FO „stabilní―

0 minut 6 aţ 8 minut

Provoz 2

analyzátory

X: místo čerpání

chlorování

Y: chlorování v

provozu Směšování proudŧ/tokŧ; odbourávání FO

13 aţ 17 minut

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 264

XI.3.4 Alternativní úpravy chladicí vody

V tomto dokumentu alternativní techniky úpravy chladicí vody sestávají z nechemických metod, stejně tak jako

z pouţití alternativních chemických látek, nebo kombinace chemických látek. Jiţ dříve bylo v tomto dokumentu

znázorněno, jak můţe správné monitorování vést k efektivnějšímu reţimu dávkování, který sniţuje mnoţství

poţadovaných přídavných látek, a který zároveň udrţuje nízký výskyt poruch (chladicí) soustavy.

XI.3.4.1 Ozon

[tm032, Zimmermann a Hamers, 1996], [tm039, Strittmatter a jiní, 1996], [tm084, Rice a Wilkes, 1992],

[tm096, Mc Coy a jiní, 1990], [tm131, Dziobek, 1998] a [tm156, Schmittecker, 1999]

Popis: Rozsáhlé zkušenosti byly získány s úpravou pitné vody ozonem. Proměnlivé zkušenosti s aplikováním ozonu na

recirkulační chladicí soustavy byly získány v Německu a ve Spojených státech. Ozon je silná oxidační látka,

silnější neţ oxid chloričitý, který je zase silnější oxidační látka neţ chlornan sodný. Tím, ţe je tak aktivní, ozon

reaguje prakticky se všemi organickými materiály, které se nacházejí v chladicí vodě, a jeho reziduální účinek je

nízký, pokud se vůbec vyskytuje. Ozon má taky značný potenciál pro zničení jiných přídavných látek chladicí

vody, například některých inhibitorů koroze.

Reaktivita ozonu závisí na hodnotě pH vody. Pokud je ozon přidán do chladicí vody, která má hodnotu pH vyšší

neţ 8 – s čímţ je často moţné se setkat v recirkulačních chladicích soustavách – rozkládá se a vytváří volné

hydroxylové radikály, které jsou silnější oxidační činidla neţ molekulární chlor, ale mají mikrosekundový

poločas. V případě, ţe se v přírodních povrchových vodách vyskytují ionty bromidu, budou tyto ionty reagovat

s ozonem a vyprodukují kyselinu bromnou, která je to, co se skutečně naměří jako reziduální ozon, spíše neţ

samotný ozon. Dalším důleţitým faktorem je tvrdost vody a bylo doporučeno udrţovat tvrdost vody v rozsahu

mezi 100 ppm a 400 ppm CaCO3 a obsah chloridů pod 200 ppm Cl‾.

Redukování: Redukce mikroznečištění, která se měří jako mikrobiologická aktivita, je proměnlivé a můţe být porovnáváno

s úpravou (chladicí vody) chlorem/bromem. Bylo naměřeno sníţení aţ na 90 % původní aktivity, ze které

vyplývají koncentrace 20-50 kolonií na jeden ml. [tm156, Schmittecker, 1999]. Jako výsledek úpravy (chladicí

vody) ozonem se ukázala změna ne jenom mnoţství, ale taky změna charakteru mikrobiologie. Ve srovnání se

stavem bez úpravy (chladicí vody) bylo moţné zjistit redukovaný počet kolonií vytvářejících biologické druhy.

Koncentrace ozonu přítomného v (chladicí) soustavě neukázala ţádný přímý vliv na korozi, nebo na rychlost

vytváření kotelního kamene, přestoţe byl učiněn závěr, ţe měkká ocel a ţluté kovy korodují snadněji v případě,

kdyţ koncentrace ozonu jsou příliš vysoké (1,0 ppm). Při patřičné koncentraci ozonu tyto materiály budou

nejprve korodovat a vytvoří zkorodovanou vrstvu. Tato vrstva bude bránit před zvýšenou korozí, a to zejména

před důlkovou korozí. Jako příklad koroze oceli (C 1010) byla zmenšena o 50 % na 0,05 mm/rok a koroze

mosazi (CuZn28Sn1) byla na méně, neţ 0,004mm/rok.

Bylo oznámeno redukování hladin AOX a COD ve vytékající vodě kolem 50 % pro různé příleţitosti úpravy

(chladicí vody) ozonem. Výsledné hladiny byly niţší neţ 0,01 mg/l (AOX) a 10 mg/l (COD). Hladina COD byla

dosaţena za přítomnosti dávky stabilizátoru tvrdosti vody.

Prŧřezový účinek: Přestoţe vytváření energie ozonu je vysoká, aplikování ozonu se často označuje za takové, které je z hlediska

ţivotního prostředí přijatelnější, neţ aplikování chlornanu, protoţe vede k menšímu vytváření trihalometanů

(THM(s)) („s“ je symbol pro množné číslo, pozn. překl.) a extrahovatelných/vyluhovatelných organických

halogenů (EOX). Ozonizace můţe vést k vytváření vedlejších produktů, například bromičnanu a bromhydrinů,

ale ve srovnání s vytvářením vedlejších produktů chlorování (chlorace) byla věnována relativně malá pozornost

vytváření vedlejších produktů pocházejících z ozonizace.

Podle toho, co bylo oznámeno, emise ozonu do vzduchu nebyly z jakékoliv části chladicí soustavy pozorovány.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 265

Pouţitelnost:

Ozon je převáţně pouţíván/aplikován v chemickém a v petrochemickém průmyslu, v rafineriích, a v omezeném

rozsahu v energetickém průmyslu; nicméně na základě nedávných zkušeností je moţné očekávat jeho pouţití

v širším rozsahu v menších průmyslových odvětvích. Výhody jeho pouţití jsou tyto:

účinnost, resp. efektivita;

nízká koncentrace vedlejších produktů;

nízká stabilita ozonu s důsledkem malého nebo ţádného výskytu ozonu ve výtoku (chladicí vody);

redukování COD a AOX.

Ve Spojených státech byl učiněn závěr, ţe ozon není „kompletní soubor opatření― pro úpravu chladicí vody,

zahrnující všechny účely pouţití, ale ţe ozon reprezentuje alternativní řešení pro omezený počet uţivatelů. Navíc

je ozon uţitečný jen v případech, kdy je pouţíván jako samostatná přídavná látka pro úpravu vodních chladicích

soustav, které nevyţadují ţádné další omezování koroze, nebo tvorby kotelního kamene. Jeho reaktivita omezuje

aplikování jiných biocidů, které by byly okamţitě zničeny, a pokud by došlo k výskytu jakékoliv bioznečištění

za poloměrem aktivity ozonu, nebylo by moţné tento problém vyřešit.

Pouţití ozonu se upřednostňuje ve velmi čistých recirkulačních chladicích soustavách, a komentář k jeho pouţití

je takový, ţe jeho vysoká reaktivita způsobuje, ţe ozon je nevhodný pro aplikování v průtočných chladicích

soustavách, nebo pro pouţití v dlouhých potrubních soustavách. Rychlost, s jakou můţe ozon zmizet z (chladicí)

soustavy, se demonstruje na příkladu, ve kterém po prvním aplikování ozonu do kontaminované (chladicí)

soustavy bylo zjištěno sníţení jeho koncentrace pod detekční limit ve vzdálenosti 50 metrů od místa dávkování.

Pro účely kondicionování vody chladicí věţe elektráren se v současné době navrhuje minimální koncentrace

ozonu v nádrţi pro chladicí vodu 50 μg/l, ale byly oznámeny pozitivní výsledky taky při niţší hladině ozonu.

Náklady:

Výroba ozonu vyţaduje značné mnoţství energie a je relativně drahá v důsledku skutečnosti, ţe účinnost

generátorů ozonu je velmi nízká (100 g aţ 150 g O3/1 000 g O2, 10 kWh/kg O3). Nicméně údaje o nákladech se

mohou lišit, protoţe závisí na alternativních úpravách (chladicí vody), které jsou k dispozici. Například bylo

zjištěno, ţe úprava (chladicí vody) ozonem můţe být porovnávána s úpravou (chladicí vody) plynným chlorem,

a ţe jiné úpravy (chladicí vody) zaloţené na pouţití chloru nebo bromu by mohly obsahovat ještě další náklady.

Při interpretaci výše nákladů musí být taky věnována pozornost tomu, ţe investiční náklady mohou ale nemusí

být zahrnuty, a ţe odkaz je proveden pouze na provozní náklady.

Referenční provozy:

Hoechts (Německo), dále elektrárna, která se nachází v Seraing (Belgie), a elektrárna EZH – Rotterdam Capelle

(Nizozemsko) [viz odkazy].

Úvahy:

Poţaduje se, aby minimální koncentrace ve vodním prostředí chladicí soustavy zabezpečovala poţadovaný

biocidní účinek ozonu. Nedávno provedená práce ukázala, ţe k překonání jiţ vyskytující se kontaminace by

počáteční dávkování muselo být v rozsahu mezi 0,1 mg/l a 0,3 mg/l, a v závislosti na prostředí chladicí soustavy

mohou uplynout celé měsíce, neţ můţe být naměřen jakýkoliv reziduální ozon ve zbytkové vytékající kapalině

[tm131, Dziobek, 1998]. Uvádí se, ţe 60 % aplikací úpravy (chladicí vody) ozonem by mohlo být redukováno na

50 % v rozsahu 9 aţ 12 měsíců, přičemţ by povrchové plochy mohly zůstat čisté. Tento typ úpravy (chladicí

vody) měl za následek koncentraci zbytkového ozonu 0,05 mg/l ve vodní nádrţi chladicí věţe. Dále bylo

uvedeno, ţe čistější výplň chladicí věţe vedla ke zvýšenému počtu cyklů a k odpovídajícímu 70% sníţení ztrát

(chladicí) vody.

Místo dávkování je velmi důleţité z hlediska udrţování poţadované koncentrace ozonu ve správné oblasti

chladicí soustavy. Za účelem předcházení poruch s ozonem se doporučuje pouţití citlivých inhibitorů a jiných

chemických látek pro úpravu chladicí vody, pro úpravu bočního proudu (chladicí vody), a úpravu přídavné vody.

Ozon by taky mohl být aplikován v samotné chladicí věţi [tm131, Dziobek, 1998].

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 266

Ozon můţe být vyprodukován (přímo) na (předmětném) místě tak, ţe se suchý vzduch nebo kyslík vystaví

elektrickému výboji. Následně na to je potřeba, aby produkt, tzn. ozon, byl absorbován v chladicí vodě. Podle

Amerického kongresu průmyslových hygieniků („American Congress of Industrial Hygienists“) je doporučená

maximální hodnota koncentrace pro průběţnou expozici 0,1 mg/l [tm059, Swinnen, 1995]. Ozon je ve srovnání

s jinými oxidačními biocidy velmi těkavý/prchavý. [tm096, Mc Coy a jiní, 1990] provedli výzkum těkavosti

resp. prchavosti různých biocidů pouţívaných v chladicích věţích. Z této studie vyplynulo následující pořadí

těkavosti resp. prchavosti oxidačních biocidů: ozon > oxid choričitý > chloramin > kyselina chlorná > kyselina

bromná, přičemţ ozon je při 20 ºC asi 167 000 krát těkavější/prchavější neţ kyselina bromná.

XI.3.4.2 Úprava pouţitím UV

Popis:

Úprava vody pouţitím UV, která má být pouţita v recirkulačních chladicích soustavách, vyţaduje pro začátek

úpravy čistou vodu, aby bylo dosaţeno dobrého přenosu vyzařování UV, a můţe být nutné provést předběţnou

filtraci vody.

Redukování:

Zejména v letních měsících tato úprava účinkuje ve smyslu redukce vytváření améb/měnivek v odkalované vodě

před jejím vypouštěním do řeky.

Prŧřezový účinek: Náklady na energii nebyly oznámeny.

Mezní hodnoty pouţití:

Uvádí se, ţe ve slunných lokalitách byl pozorován růst řas následkem nedostatku reziduálních účinností, pokud

nebyla aplikována ţádná činidla proti jejich růstu. Pro překonání tohoto jevu budou muset být přidána činidla

působící proti růstu řas, nebo vodní nádrţ (chladicí) věţe bude muset být udrţována v čistém stavu a bez kalu

pro zabránění růstu organismů v kalu. Světelné zdroje UV taky vyţadují časté čištění.

Náklady:

Nejsou uváděny pro celý rozsah pouţití.

Referenční provoz:

Vodní elektrárna („Hydro Power Station“), Kanada, jaderná elektrárna EDF („EDF Nuclear power Station“),

Poitiers, Francie, (obě dvě experimentální, 1999).

Úvahy:

Vzhledem k tendenci zvyšovat opětovné pouţití vody není jisté, zda poţadovaná čistota vody v budoucnosti

můţe být stále ještě dosaţena bez značné a nákladné úpravy (chladicí vody).

XI.3.4.3 Katalytická úprava peroxidem vodíku

[Komentář, D]

Popis:

Katalytická úprava (chladicí vody) peroxidem vodíku je technika pouţívaná pro dekontaminaci chladicí vody od

přítomnosti mikroorganismů. Tato technologie je zaměřena na dosaţení nízkých mezních hodnot pro hladinu

bakterií ve vodě. Tento systém působí jako prevence vytváření biofilmů a řas, coţ zase zabraňuje šíření bakterií,

včetně kolonií „legionellae“ („legionnaire disease je „choroba legionářů“, pozn. překl.) v rozsahu (chladicí)

soustavy. Jako oxidační činidlo se pouţívá peroxid vodíku, který v případě kovového katalyzátoru generuje

významné mnoţství ●OH radikálů. Tyto radikály mají velmi silný oxidační účinek, o kterém se uvádí, ţe je větší

neţ oxidační účinek ozonu nebo chloru.

Uvádí se, ţe tato technologie má široké spektrum, coţ znamená, ţe tyto radikály jsou účinné proti širokému

rozsahu mikroorganismů včetně tzv. „legionellae“. Genetická resistence nebyla uvedena a proto se nevyţaduje

nárazové resp. šokové dávkování. Ve vodě se udrţuje relativně nízká koncentrace H2O2, která udrţuje vodu

prakticky bez přítomnosti bakterií.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 267

Redukování:

Katalytická úprava peroxidem vodíku sníţí hladiny AOX a COD. Uvádí se, ţe tato úprava neprodukuje ţádné

reziduální nebezpečné chemické látky ve výtoku vypouštěné vody. Tato úprava rozšiřuje provozní periodu,

protoţe redukuje frekvenci údrţby v případech, kde celkové zařízení (resp. instalace) zůstává ve stavu bez

biofilmů, řas a bakterií.

Prŧřezové účinky:

Katalytická úprava nepotřebuje pouţívat jakoukoliv další energii. Typická hodnota koncentrace peroxidu vodíku

((0,5 aţ 2) ppm) neukázala ţádný vliv na korozi nebo na rychlost vytváření tvorby kotelního kamene. Peroxid

vodíku zároveň působí jako inhibitor koroze.

Mezní hodnoty pouţití:

Pro kaţdé aplikování musí být samostatně zvolena nejlepší z volitelných moţností pro instalování katalyzátoru

(ve formě světla pocházejících z drátěného pletiva, umístěného obvykle na podloţce zhotovené z nerezavějící

oceli nebo PE). Katalyzátor můţe být umístěn na dně vodní nádrţe, nebo v soustavě distribuce vody, pokud je

pouţita otevřená chladicí soustava. Bylo určeno, ţe řešení s koncentrací 30% roztoku peroxidu vodíku je velmi

účinné ve vztahu k skladování a aplikování. Katalytická úprava chladicí vody byla aplikována v chladicích

věţích článkového typu. Omezení vztahující se na rozměry chladicí věţe nebyly oznámeny. Údaje jsou

zaměřeny na pouţití této metody v chladicích věţích s malou aţ střední kapacitou (resp. s malým aţ středním

(chladicím) výkonem), nicméně vyvíjí se pouţití zařízení pro velké kapacity (chladicí výkony).

Náklady:

Tato úprava (chladicí vody) vyţaduje investice pro kovový katalyzátor. Uvádí se, ţe při obvyklé době

amortizace (odpisu) 4 roky aţ 5 let pro katalyzátor jsou provozní náklady, včetně amortizace resp. odpisu

katalyzátoru a soustavy dávkování, podstatně niţší, neţ v případě jakéhokoliv aplikování biocidu (včetně

chlornanu), nebo úpravy (chladicí vody) ozonem, kdyţ se pouţije pro stejnou kapacitu chladicí věţe.

Referenční provoz:

Ausimont Německo GmbH, Bitterfeld (D).

Úvahy:

Na základě zkušeností mohou být zvoleny dvě alternativy jako místo dávkování peroxidu vodíku: H2O2 je

moţno aplikovat do společné vstupní komory čerpadel chladicí věţe, nebo přímo do stoupacího potrubí kaţdého

článku chladicí věţe.

XI.3.4.4 Oxid chloričitý

Popis:

Oxid chloričitý (ClO2) je povaţován za alternativu chlornanu (HOCl) pro podmínky pouţívání mořské vody

(jako chladicí vody) a za sladkovodní biocid v důsledku jeho účinnosti jako desinfekční prostředek a vzhledem

k jeho silnému působení na redukci vytváření organohalogenovaných vedlejších produktů ve výtoku (chladicí)

vody (chladicích soustav). O oxidu chloričitém se uvádí, ţe jeho pouţívání v soustavách chladicí vody je účinné

a ekonomické pro omezování mikroorganismů při relativně nízkých dávkách. Můţe být pouţíván pro široký

rozsah hodnot pH a je účinný/efektivní v rozsahu celého spektra mikroorganismů. Uvádí se o něm, ţe je účinný

zejména v (chladicích) soustavách, které obsahují následující znečišťující látky (kontaminanty): čpavek a soli

čpavku, alkany (tzn. parafinické uhlovodíky), alkeny (tzn. olefinické uhlovodíky) a alkiny (tzn. acetylén),

alkoholy, primární aminy, glykoly, étery, nenasycené aromatické látky, většína anorganických kyselin, organické

kyseliny, dioly („diols“), nasycené alifatické sloučeniny.

Podmínky, za kterých se povaţuje aplikování oxidu chloričitého za atraktivní, jsou:

1. kontaminace procesu;

2. (chladicí) soustavy s alkalickým pH;

3. omezení vypouštění chloru ve výtoku (chladicí vody);

4. eliminace plynného chloru z předmětného místa.

Poslední výhodou můţe být záleţitost, kde oxid chloričitý se uvádí jako látka obtíţně přepravitelná a proto musí

být vyprodukován přímo na daném místě [tm059, Swinnen, 1995].

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 268

Oxid chloričitý nereaguje s vodou a je ve vodě vysoce rozpustný. Bylo zjištěno, ţe proudění vzduchu přes vodní

roztoky oxidu chloričitého můţe způsobit vypuzení oxidu chloričitého z tohoto roztoku. Proto by (vodní) roztoky

upravené oxidem chloričitým neměly být přiváděny do oblastí se silným odvětráváním, jako jsou rozstřikovací

nádrţe předtím, neţ protečou chladicí věţí. Vodní roztoky oxidu chloričitého jsou vystaveny rozkladu světlem

po dlouhém vystavení ultrafialovému světlu. Za účelem dosaţení největší účinnosti by úprava (chladicí vody)

oxidem chloričitým měla být na programu v průběhu hodin, kdy je tma, stejně tak, jako je tomu v případě

(úpravy chladicí vody) chlorováním.

Při úpravě (chladicí vody) bylo dále zpozorováno, ţe po původním přivedení vysokého mnoţství ClO2, krátce po

začátku, by se celkový „plate count“ měl obvykle sníţit. Po této počáteční periodě začíná ClO2 čistit biomasu

nahromaděnou ve slizu a v zachycených sutinách. Jak jsou napadány hmoty slizu, přerušují mikroorganismy své

uvolňování do recirkulující vody. Následně na to se v rozsahu určitého časového období zvýší odečítané hodnoty

celkového „plate count“, vápníku a zákalu, a potom poklesnou na normální hladiny. Kromě toho se v průběhu

tohoto časového období můţe vyskytnout tvorba pěny.

Redukování: Experimenty uskutečněné v Itálii byly potvrzeny pozorováními ve Španělsku pro případ velké elektrárny,

umístěné na pobřeţí, s prŧtočnou chladicí soustavou [tm068, Ambrogi, 1997]. Ukázalo se, ţe během období

růstu je moţné sníţit dávkování ClO2 po počáteční koncentraci 0,22 mg/l (8 kg za hodinu) na hodnotu asi 0,18

mg/l (6,5 kg za hodinu) a dokonce ještě sníţit tuto hodnotu v průběhu zimního období. Tyto hladiny dobře

odpovídají jiným uváděným hladinám dávkování. Dávkování bylo průběţné a bylo účinné pokud se jedná

o omezování růstu mušlí. Výsledné koncentrace formací metyltrihalogenidů (THM) byly značně niţší, neţ

v případě pouţití HOCl bez ohledu na reakční teplotu nebo reakční dobu. Pouţitý rozsah byl od 0,31 μg/l při

dávkování 0,50 mg/l ClO2 po dobu 10 minut a při 15 ºC, do 460,48 μg/l při dávkování 0,40 mg/l po dobu 60

minut a při 60 ºC.

Při uváţení maximálního počátečního dávkování 0,22 mg/l, které je potřeba pro dosaţení účinné úpravy

(chladicí vody), měla by očekávaná koncentrace v mořské vodě na konci kanálu být podstatně niţší, neţ LC50

(96 hodin), a to 54,7 mg/l. Bylo prokázáno, ţe účinné působení ClO2 proti znečištění nastává při koncentracích,

které jsou v rozsahu (0,05 aţ 0,25) mg/l.

V otevřených recirkulačních vodních chladicích soustavách je typické dávkování chloru (1-5) ppm, vycházející

z odhadovaného objemu plus objem přídavné vody v průběhu přivádění do celé soustavy. V typickém případě je

na začátku přiveden oxid chloričitý do čisté chladicí soustavy při asi 1 ppm po dobu jedné hodiny, třikrát denně.

Kontaminované nebo znečištěné chladicí soustavy mohou vyţadovat zvýšené dávkování (3-5) ppm a zvýšené

doby přivádění přídavné látky. Můţe být poţadováno mechanické čištění (chladicích) soustav za účelem další

optimalizace programu.

V případě (chladicích) soustav, ve kterých existuje podezření kontaminace, která pochází z procesu, bylo

doporučeno postarat se, resp. řídit, poţadavek na oxid chloričitý. Počáteční dávkování můţe být odvozeno ze

stanovené hodnoty poţadavku na oxid chloričitý, a to tak, ţe na základě zkušeností můţe být pro počáteční

dávkování pouţito (30-50) % poţadované hodnoty.

Tabulka XI.4: Typické dávkování oxidu chloričitého pro prŧtočné a recirkulační chladicí

soustavy v Evropě

[CEFIC Skupina pro chlornan sodný, komentář] Chladicí soustava Reţim pouţití Doba aplikování Typická dávka

(mg/l)

Průtočná (chladicí)

soustava

průběţný 8 hodin za den

během 8 měsíců v roce

0,4

Recirkulační (chladicí)

soustava

neprůběţný 6 krát za jednu hodinu/den 0,3

průběţný v průběhu celého roku 0,2 v zimě

0,5 v létě

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 269

Tabulka XI.5: Vliv oxidu chloričitého pouţitého v prŧtočné chladicí soustavě na usazování larev

[Údaje U.S., Van Hoorn, komentář]

Dávkování Frekvence Redukce usazování

0,25 mg/l 4 x 15 min/den 95 %

0,25 mg/l 2 x 30 min/den 35 %

Prŧřezový účinek: Přestoţe oxid chloričitý nevytváří jakékoliv THM (tzn. metyltrihalogenidy) nebo chlorfenoly, očekává se, ţe dají

nalézt produkty reakce, jako jsou aldehydy, ketony a chinony, nebo dokonce za určitých okolností epoxidy.

Poslední uvedené látky jsou známy jako karcinogenní nebo mutagenní.

Pouţití: Úprava chladicí vody oxidem chloričitým vyţaduje instalaci pro výrobu na předmětném místě. V důsledku

citlivosti oxidu chloričitého na tlak a teplotu nemůţe být (tento) plyn stlačen a přepravován v ocelových lahvích

na plyn. Tři způsoby vytváření oxidu chloričitého na předmětném místě jsou zmíněny v [tm059, Swinnen, 1995]:

výroba z chloritanu sodného/chloritého plynu;

výroba z chloritanu sodného/chlornanu sodného/(kyseliny chlorové);

výroba z aktivace kyseliny nebo chloritanu sodného pomocí kyseliny chlorové.

Místo dávkování

Za účelem dosaţení nejlepších výsledků by oxid chloričitý měl být dávkován resp. přiváděn přímo do

recirkulující vody chladicí věţe, v místě, kde se vyskytuje dobré míchání, jako je místo pod vodním potrubím

v místě šachty studené vody, nebo právě před zařízením, které je nejkritičtější. Boční proud oxidu chloričitého

můţe být přiveden do vodní nádrţe chladicí věţe na vzdáleném konci (na opačném konci šachty studené vody)

k vytvoření „strhávacího― („sweep“) účinku napříč vodní nádrţí chladicí věţe, nebo do vratného stoupacího

potrubí pro další kontrolu v rozsahu chladicí věţe.

Monitorování

Pokud je oxid chloričitý pouţíván jako mikrobiocidní látka v chladicí věţi , je důleţité monitorovat pouţité

mnoţství a jeho účinnost (resp. efektivnost). Blízká kontrola residuí oxidu chloričitého s pozorností zaměřenou

na „plate counts“ poskytuje nejlepší výsledky a náklady jsou vynaloţeny nejekonomičtějším způsobem.

Volná residua oxidu chloričitého mohou být občas nalezena ve vratné vodě recirkulačního okruhu, nebo ve

výtoku průtočné chladicí soustavy. Ve většině případů je obsah volných residuí menší neţ 0,5 ppm podle

zkoušky nazvané „chlorophenol red“ („červená chlorfenolová“) metoda. V chladicích soustavách, kde nejsou

nalezena ţádná residua volného oxidu chloričitého, mohou o výsledcích rozhodnout vizuální pozorování

biomasy prostřednictvím počítání biologických organismů, nebo diferenčních tlakových měření.

Ve Spojených státech se velmi často pouţívá Redox („oxidačně redukční“) kontrola jako on-line monitorovací

technika. Typické hodnoty ORP pro dobrou kontrolu se uvádí v rozsahu (350-500) mV.

Náklady: Náklady nebyly uvedeny, byl ale učiněn závěr, ţe je potřeba uskutečnit další výzkum pro aplikování strategie za

účelem redukování mnoţství (přídavných látek; zde zřejmě oxidu chloričitého, pozn. překl.), která jsou potřeba

pro prŧtočné chladicí soustavy a tím sníţit cenu. V okamţiku provádění vědeckého průzkumu byly náklady

povaţovány za příliš vysoké pro provoz v plném rozsahu (1996).

Referenční provoz: Severní elektrárna („Nord power station“) v Brindisi, Itálie (experimentální).

Úvahy: Pokud se jedná o aplikování v prŧtočných chladicích soustavách, porovnání s chlorováním by vyţadovalo

provést normalizaci reţimů dávkování, aby bylo moţné zváţit charakteristické stránky jak oxidu chloričitého,

tak i chlorování jako biocidu a ve vypouštění (chladicí vody). Další výzkum, který by byl zaloţen na slibných

výše uvedených výsledcích, se jeví jako nutný další postup.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 270

XI.3.4.5: Iontové čištění vody pro úpravu vody chladicí věţe

]tm036, Wilsey, 1997]

Popis: Na základě jiţ existující koncepce je doplňkové iontové čištění vody alternativní metodou úpravy chladicí vody

pro chladicí věţ pouţitím iontů mědi. Poţaduje se, aby systém pouze chemické úpravy (chladicí) vody mohl být

nahrazen touto technikou iontového čištění (chladicí) vody, která vede k méně škodlivým látkám, které jsou

ekonomičtější ve vztahu k ţivotnímu prostředí.

Redukování: Uvádí se citace mikrobiologů, kteří stanovili, ţe malá mnoţství mědi působící jako doplněk k chloru při 0,4 ppm

mají stejnou účinnost jako 2,0 ppm volného chloru.

Prŧřezový účinek: Náklady nebyly uvedeny, ale mohly by být náklady na přívod energie pro generátor iontů mědi.

Mezní hodnoty pouţití: Pro aplikování této úpravy (chladicí vody) je zapotřebí generátor iontů mědi společně se zařízením pro kontrolu

celkového mnoţství rozpuštěných pevných látek, magnetická soustava pro kondicionování vody a soustava pro

analýzu sloţení vody. Při pouţití těchto soustav můţe být provedena optimalizace úpravy (chladicí vody).

Musela být vzata do úvahy celá řada faktorů. Sloţení přídavné vody do chladicí soustavy musí být takové, aby

chladicí voda v jímce (nádrţi) chladicí věţe obsahovala hladinu alkality neboli zásaditosti mezi (40 a 130) ppm

a hodnotu pH mezi 7 aţ 8. Účinky mědi spočívají v tom, ţe měď působí jako sráţecí činidlo resp. koagulant pro

sniţování tvorby kotelního kamene takovým způsobem, ţe vytváří větší komplexy, které mohou být snadněji

separovány a filtrovány. Měď taky působí jako bakteriální desinfekční prostředek vytvářející sloučeniny mědi,

které jsou smrtelné pro bakterie a řasy. Nakonec funguje jako algicid („algaecide“, snad „algicide“, pozn.

překl.), tzn. působí chemicky na řasy zejména modro-zelené.

Nicméně by měla být věnována pozornost mnoţství cyklické mědi, která bude taky určovat koncentraci při

čištění nebo(li) odkalování. Taky reziduální/zbytkové koncentrace smrtících sloučenin mědi potřebují uskutečnit

další zkoumání, poněvadţ vypouštění do přijímací vody (recipientu) by mohlo způsobit škodlivé účinky.

Náklady: Nebyly oznámeny.

Referenční provoz: Nebyl oznámen.

Úvahy: Výsledky budou muset ještě být prokázány při aplikování v plném rozsahu.

XI.3.4.6: Stabilizující halogenované biocidy ve vodě chladicí věţe

[tm062, Dallmier a jiní, 1997] Popis: Zejména produkty zaloţené na chloru a bromu jsou často pouţívány. Protoţe biocidní účinek halogenovaného

biocidu závisí na celkovém zbytkovém (reziduálním) mnoţství halogenu a je důleţité zabránit jakýmkoliv

reakcím, které mohou sníţit mnoţství reziduí v chladicí vodě. Mohou se vyskytnout reakce s jinými inhibitory

koroze a inhibitory tvorby kotelního kamene (například Br s tolytriazoly („tolyltriazole“)) Halogeny mohou být

stabilizovány za účelem redukování těkavosti/prchavosti halogenu a zvýšení kompatibility s inhibitory a téţ za

účelem udrţení dostatečné účinnosti halogenu. Stabilizování bromu bylo dosaţeno při aplikování hydantoinů

(„hydantoines“). V záleţitosti procesu stabilizace nebyly oznámeny ţádné další informace.

Redukování: Při aplikování stabilizovaného bromu v chladicích věţích se projevily následující účinky:

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 271

ztráta Br způsobená těkáním/vyprcháním je menší, kdyţ je Br stabilizován a tedy ponechává větší mnoţství

volného Br vyskytujícího se v chladicí vodě;

stabilizovaný Br se projevuje tak, ţe je o jednu třetinu rychlejší při likvidování bakterií vytvářejících sliz, neţ

nestabilizovaný Br;

stabilizovaný Br se projevuje tak, ţe je velmi účinný při odstraňování smíšené kultury biofilmu; bylo naměřeno

odstranění 45 % biofilmu k vytvoření 47% sníţení tlaku v potrubí;

aplikování v chladicích soustavách pro kanceláře, resp. pro úřady se projevilo jako účinné proti bakteriím

“Legionella pneumophila“;

více neţ 95 % inhibitoru koroze totyltriazolu ţlutého kovu („totyltriazole“) se zachovávalo v chladicí vodě v

případech, kdyţ byl přidán stabilizovaný Br.

Prŧřezový účinek:

Nebyly k dispozici ţádné informace v záleţitosti účinků aplikování přídavných chemických látek pouţitých pro

účely stabilizace halogenu.

Mezní hodnoty pouţití: Byla provedena aplikace, resp. pouţití, v recirkulačních chladicích soustavách (mokrých chladicích věţích).

Připomínky ve věci pouţitelnosti této techniky byly zaměřeny na aplikování hydantoinů („hydantoines“). Bylo

oznámeno, ţe manipulování s hydantoiny („hydantoines“) (ve formě pelet) je obtíţné a vyţaduje pouţití zařízení

pro rozpouštění. Tato záleţitost omezuje aplikování v případě chladicích soustav, jejichţ rozměry jsou malé.

Nicméně na trhu je v současné době kapalný stabilizovaný produkt bromu, který můţe být aplikován taky pro

chladicí soustavy velkých rozměrů.

Náklady: Náklady na stabilizování nebyly oznámeny.

Referenční provoz: Pokud se jedná o stabilizované kapalné produkty byly oznámeny 2 rafinerie (v Německu a Rakousku) a jeden

chemický provoz v Německu.

Úvahy: Výše uvedené účinky byly potvrzeny výsledky experimentů provedených v polních podmínkách. Je nutné uvést

dvě poznámky. Kromě stabilizátoru a jeho chování v soustavě chlazení nebo ve věci čištění nebyla uvedena

ţádná pozorování. Stupeň nebezpečnosti nebo environmentální akceptovatelnost nemohly být stanoveny.

Jeho (tzn. zřejmě stabilizovaného halogenovaného biocidu) působení na Legionellu („Legionella“) bylo

zkoušeno na soustavě chladiče, ale převedení na podmínky v soustavách chladicích věţí nebylo provedeno.

XI.3.4.7: Činidla k nanášení tenkých povlakŧ proti znečištění, korozi a vytváření kotelního

kamene

Popis: Činidla pro nanášení tenkých povlaků, která jsou pouţívána pro pokrývání povrchu potrubí na straně vody za

účelem zabránění nebo redukování znečištění a korozi nebo vytváření vodního kamene, neupravují proud

chladicí vody. Komerčně dostupná sloučenina, nazývaná Mexel®

432/0, je aplikovaná primárně, přičemţ vytváří

dlouhý řetězec alifatických aminů. Ve vodních emulzích tento produkt vytváří film na membránách buněk, který

způsobuje destrukci tkání v různých proporcích v závislosti na dávkování. Účinnost této technologické

alternativy není přidruţena k modifikaci chemických vlastností vody, nebo k biologii vody chladicího okruhu,

ale spíše k adsorpci nebo integrování přípravku Mexel® na všechny povrchy vyskytující se v okruhu chladicí

vody. Jeho účinek proti znečišťování můţe být vysvětlen integrováním sloţek přípravku Mexel® do biologických

membrán a do biofilmu. Tato integrace narušuje kohezi biologické struktury a při vysokých koncentracích má za

následek destrukci membrán. V tomto případě úprava chladicí vody vytváří pro ţivočichy (mušle, a podobně)

stres (resp. namáhání), které je dostatečné pro zabránění jejich definitivnímu usazení se v takto upravovaném

okruhu chladicí vody.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 272

Má široké spektrum působení na mikroznečištění a makroznečištění jak v mořské vodě, tak i ve sladké vodě.

Tento produkt má taky vlastnosti působit proti korozi a proti vytváření kotelního kamene a postup úpravy

(chladicí vody) je obecně přerušovaný, určený k obnově filmu na povrchových plochách, které mají být

chráněny. Byly vytvořena doporučení v tom smyslu, ţe periodické úpravy (chladicí vody) mohou být účinnější

z hlediska makroznečištění. Trvanlivost filmu je 10 dnů aţ 20 dnů.

Dávkování se provádí automaticky a začíná s počátečním dávkováním k vytvoření filmu. Měří se koncentrace ve

vypouštěné chladicí vodě a hladiny dávkování se sniţují, jakmile přípravek Mexel® lze detekovat ve vypouštěné

chladicí vodě. Počáteční perioda pro velké průtočné chladicí soustavy, pouţívající mořskou vodu, je asi 10 dnů.

V průtočných chladicích soustavách se analýza produktu provádí buď spektrofotometrickou laboratorní

metodou, nebo kolorimetrickou analytickou metodou uskutečňovanou v polních podmínkách. Tato druhá

analytická metoda umoţňuje rychlou kontrolu koncentrace produktu v různých místech (chladicího) okruhu.

Výsledky:

Podmínky úpravy chladicí vody, které jsou definovány koncentrací, která má být injektována, stejně tak jako

dobou trvání injektování, závisí na výsledcích výzkumu (bioznečištění, koroze, znečištění nebo kotelní kámen),

na fyzikálně chemických vlastnostech vodního média a na charakteristikách okruhu chladicí vody (typ, teploty,

stav povrchu, materiál, rychlosti proudění vody, atd.).

Tento přípravek můţe být účinný proti „bivalves“ (tzn. proti měkkýšům, kteří mají dvě navzájem spojené lastury

nebo ulity) na základě periodické úpravy (chladicí vody) a při reziduální koncentraci 3,5 mg/l. Účinnost resp.

efektivnost dlouhodobých přerušovaných úprav na slávky mnohotvárné („zebrované mušle―) musel taky být

zjištěn na základě experimentů: dávkování podobu 3 hodiny denně při dávce 6 mg/l zničí 100 % slávek

mnohotvárných („zebrovaných mušlí―).

V provozu pouţívaném jako příklad byla ochrana proti korozi hliníkové mosazi dostatečná při dávkování 5 ppm

po dobu 30 minut za den. Proti makroznečištění byla aplikována dávka 0,5 ppm po dobu 5 hodin za den. Byl

uskutečněn výzkum pouţitím biologického monitorování reakcí mušlí na dávkování za účelem identifikace

a optimalizace reţimu úpravy (chladicí vody).

Prŧřezový účinek: Na navštíveném místě byla jasně zjištěna výhodnost tohoto reţimu (úpravy chladicí vody), protoţe jiţ nebylo

potřeba uskutečňovat ţádnou elektrolýzu mořské vody. Toto taky ukončilo potřebu udrţovat zařízení pro

elektrolýzu, která je nákladná, ať uţ se jedná o ţivotní prostředí (zdraví lidí), nebo o finanční náklady.

Do zmizení výše zmíněného přípravku Mexel (® 432/0) v roztoku se zahrnují tři procesy: okamţitý poţadavek,

turbulence vody a bakteriální odbourání v aerobních podmínkách. Odbourávání bakterií se ukázalo v hodnotě aţ

98 % produktu za dobu 10 dnů.

Pokud se jedná o toxické účinky produktu na organismy ve sladké vodě, ukázalo se rychlé zmizení produktu

v jeho toxické formě v přírodních vodách a absence zjistitelné toxicity v průběhu jeho odbourávání.

Mezní hodnoty pouţití: Pouţití neboli aplikovatelnost závisí na zkoušeném kovu (bronz, slitiny z mědi a niklu, ocel a nerezavějící ocel

340L & 316L), nebo na vodním médiu (sladká voda nebo mořská voda). Mexel (® 432/0) můţe být účinným

chemickým nebo biologickým inhibitorem koroze.

Mexel (® 432/0) umoţňuje úpravu otevřených nebo částečně uzavřených recirkulačních hydraulických soustav,

jejichţ průtoky jsou v rozsahu od několika metrů krychlových za hodinu (soustavy pro kondicionování vzduchu)

do 100 000 m3h

-1 ve sladké vodě, brakické vodě, nebo mořské vodě. Na základě celosvětového rozšíření je tento

produkt pouţíván pro úpravu hydraulických soustav (např. pro chlazení/ochlazování, protipoţární zařízení, atd.)

elektráren, geotermálních zařízení resp. instalací, lodní dopravy, chemického průmyslu, oceláren, rafinerií,

plošin v pobřeţních vodách a jednotek pro kondicionování vzduchu, které poţívají vodu jako tekutinu pro přenos

tepelné energie.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 273

Náklady: Údaje o nákladech byly poskytnuty jen ve srovnání s pouţitím chlorování a částečně ve srovnání s pouţitím

elektrolýzy. Nemohlo být získáno potvrzení cenové rovnováhy systému Mexel (® 432/0) ve srovnání s chlorací,

resp. chlorováním. Náklady závisí na povrchu, který má být ošetřen/upraven, a ne na objemu chladicí vody.

Referenční provoz: Elektrárna EDF, Le Havre (F).

Úvahy: Z environmentálního hlediska jeho malá toxicita a nepřítomnost jakýchkoliv pozorovatelných (tzn. detekci

umoţňujících) toxických produktů odbourávání umoţňuje jeho akceptovatelnost pro alternativní úpravu chladicí

vody soustav (průmyslového) chlazení.

Protoţe tento produkt je snadno biologicky odbouratelný/degradovatelný, tato výhoda můţe být nevýhodou,

kdyţ se jeho mnoţství dostane na mnoţství, které je potřeba pro počáteční úpravu resp. ošetření povrchových

ploch chladicí soustavy. Jeho reaktivita můţe zvýšit poţadované mnoţství a náklady, které tomu odpovídají.

V případech, kdy sladká voda má všeobecně vyšší obsah rozpuštěných pevných látek, neţ mořská voda, mohlo

by to naznačovat přednostní pouţití v podmínkách mořské vody.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 274

XI.3.4.8: Stabilní organické inhibitory v otevřených mokrých chladicích věţích

Popis: Úprava (chladicí vody), zaloţená na látkách, jejichţ základ je organického původu, která se pouţívá v otevřené

mokré chladicí věţi, můţe působit proti (resp. kontraproduktivně) kvůli jejich ovlivnitelnosti silnými

oxidačnímu činidly, jejich citlivosti na podmínky vysokého tepelného toku, jejich tendenci sráţet se jako soli

vápníku při vysokých hladinách tvrdosti vody, a kvůli potřebě konstantních průtoků vody. Pro překonání těchto

problémů je zde k dispozici Etanolamine Bisfosfono-metyl; N-oxid (EBO) byl vyvinut EBO, a je to organický

fosfonát, který můţe působit k úpravě chladicí vody jako anodický inhibitor koroze. Uvádí se, ţe EBO vykazuje

dobrou stabilitu proti halogenům. Jeho stabilita při hladinách vápníku 500 mg/l vápníku jako CaCO3, jehoţ

účinek je tlumen při hodnotě pH 8,3 a při teplotě 60 ºC, byl porovnáván s HEDP.

Redukování: Bylo zjištěno, ţe aniţ by nastalo sráţení, by mohlo být přidáno více neţ 100 mg/l EBO, zatímco ve stejných

podmínkách to bylo pouze 7 mg/l HEDP. Nebyly zjištěny ţádné nepříznivé účinky na korozi ţlutého kovu.

Koroze byla značně sníţena ve srovnání s organickou úpravou chladicí vody bez pouţití EBO.

Prŧřezový účinek: Vyskytují se niţší poţadavky na vodu v důsledku potenciální volby vyšších cyklu koncentrace, poněvadţ EBO

je méně citlivé na vysoké hladiny tvrdosti vápníku.

Mezní hodnoty pouţití: Aplikovatelné pouze v otevřených recirkulačních soustavách.

Náklady: Nebyly oznámeny.

Referenční provoz: Pilotní chladicí věţ, nebylo oznámeno ţádné pouţití v plném rozsahu.

Úvahy: Aplikování EBO a podobných chemických látek pro úpravu chladicí vody se zdokonalenou působností vyţaduje,

aby byl prováděn další výzkum hladin toxicity ve vypouštěné vodě, a taky musí být prováděn výzkum hladiny

toxicity v odkalované vodě.

Příloha XI

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 275

XI.3.5 Úprava vypouštěné chladicí vody Minimalizací emisí na základě integrovaného přístupu se zahájí omezení pouţívaných zdrojů na nejmenší

moţnou míru. V Kapitole 1 jako takové je uveden počáteční přístup, který by měl být podstoupen. V rozsahu

mezních hodnot pro chladicí soustavu a specifikací předmětného místa by určité mnoţství chemických látek

mělo být stále ještě aplikováno s určitým mnoţstvím vypouštěné chladicí vody jako důsledek úpravy chladicí

vody. Monitorování a optimalizovaná úprava (chladicí vody) jsou schopny dále redukovat obsah chemických

látek ve vypouštěné chladicí vodě.

V některých případech jsou proudy vypouštěné chladicí vody před vypouštěním upravovány v zařízeních pro

úpravu odpadní vody. Pro informace vztahující se na úpravu odpadní vody je uveden odkaz na relevantní BREF.

Konkrétní příklady úpravy chladicí vody nebyly uvedeny. Je moţné uvést několik poznámek vztahujících se na

tuto úpravu:

úprava odkalované vody obsahující špičkové koncentrace po dávkování můţe být taková, ţe odkalovaná voda se

shromaţďuje v tlumicí nádrţi, aby nebylo (nepříznivě) ovlivněno vodní prostředí, nebo zařízení pro úpravu

vody. V této nádrţi se můţe uskutečnit další hydrolýza biocidů za účelem redukování na méně toxické látky

předtím, neţ je voda vypouštěna nebo opětovně pouţita.

Z důvodu koncentrace látek, které jsou pouţívány v procesu, odkalovaná voda z uzavřených recirkulačních

soustav rafinerií bude muset být upravena ještě předtím, neţ je odvedena do provozu pro úpravu odpadní vody

(do čističky odpadní vody) za účelem zabránění rovnováhy v provozu pro úpravu odpadní vody. Bere se do

úvahy tvrzení, ţe hladina oleje v této odkalované vodě je obvykle mnohem niţší, neţ hladina zbytkového oleje v

předem upravované vodě z procesu, nebo z jiných zařízení/instalací a proto můţe být přivedena do provozu pro

úpravu odpadní vody bez předběţné úpravy.

Příloha XI

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 276

XI.4 Pohony s měnitelným kmitočtem pro sníţení spotřeby energie [tm097, Immell, 1996]

Při provozování chladicí soustavy můţe být poţadován přímý přívod energie redukovaný prostřednictvím

sníţení potřeby kapacity čerpání a optimalizací pouţívání ventilátorů. V situaci na zelené louce můţe být mnoho

provedeno prostřednictvím konstrukčního provedení (například prostřednictvím konstrukce chladicí věţe, typu

výplně (chladicí věţe), pomocí uspořádání čerpadel), ale v jiţ existujících zařízeních/instalacích jsou volitelné

moţnosti omezenější a zahrnují změny zařízení.

Popis: Pouţití pohonů ventilátoru s měnitelnými otáčkami je volitelná moţnost ke specifickému přizpůsobení otáček

ventilátoru k poţadovanému chladicímu výkonu. Jednou z technik je pouţití pohonů s měnitelnou frekvencí

(VFD). VDF je kombinace měniče napětí a invertoru (měniče) proudu (stejnosměrný (DC) na (AC) střídavý).

Chladicí věţe jsou typicky navrţeny k dodávání specifikované studené vody vytékající z věţe pro specifikované

tepelné zatíţení při určité teplotě vlhkého teploměru, která je překročena pouze po minimální dobu roku (při

vyjádření v procentech to je (1-2,5) %. Chladicí věţe budou po většinu času vykonávat svoji činnost při niţší

teplotě vlhkého teploměru, neţ pro kterou jsou určeny, ale na proměnlivé hladině, která je zaloţena na sezónních

odchylkách teplot vlhkého teploměru.

Při pouţití systému VDF je tato odchylka převedena na různé otáčky ventilátoru za účelem získání poţadované

teploty vody. VDF jsou komerčně dostupné od různých dodavatelů.

Redukování: Dosáhne se sníţení spotřeby energie, stejně tak jako sníţených hladin hluku a sníţených vibrací v důsledku

niţších provozních otáček (ventilátoru). Taky byla zjištěna delší ţivotnost otáčejícího se zařízení v důsledku

plynulejší změny rychlosti (otáčení) motoru (tak zvaný měkké spouštění, resp. měkký start).

Prŧřezový účinek: Viz část pojednávající o redukování.

Mezní hodnoty pouţití: Pro aplikování VFD byla zmíněna celá řada specifikovatelných vlastností, které mají být kontrolovány, jako jsou

například tyto: automatická kontrola teploty, správné uspořádání VDF ve vztahu k poţadavku (elektro)motoru

ventilátoru chladicí věţe, a analýza rezonance zařízení.

Náklady: Údaje o nákladech nebyly uvedeny.

Příklad provozu: Nebyl uveden ve vztahu ke zkušenostem s pouţitím/aplikováním.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 277

PŘÍLOHA XII ZVLÁŠTNÍ POUŢITÍ: ENERGETICKÝ PRŮMYSL

[tm132, Eurelectric, 1998]

Shrnutí

V rozsahu působnosti EURELECTRIC byla sestavena tato příloha za účelem shrnutí specifických poznatků

a pro umoţnění jiným průmyslových odvětvím, aby z toho měla prospěch. Jedná se o tzv. realizační výstup

spolupráce převáţně mezi ELECTRICITÉDE FRANCE, ELECTRABEL, LABORELEC a VDEW resp. VGB,

reprezentující operátory německých elektráren. Byly zde taky zahrnuty výsledky různých stálých pracovních

skupin (resp. “working groups“) UNIPEDE19

a CORRECH20

.

Účelem této přílohy je poskytnout některé doprovodné informace za účelem dokonalejšího pochopení informací,

které jsou uvedeny v hlavním dokumentu. V této příloze je zjednodušeným způsobem vysvětlen provoz

tepelných elektráren. Tato příloha vysvětluje hlavní funkce chladicích soustav kondenzátorů a pomocných

zařízení resp. příslušenství. Podrobněji jsou zde prozkoumány moţné dopady chladicích soustav na ţivotní

prostředí. Tato část přílohy je zaměřena především na vypouštění tepelné energie, nasávání ţivých organismů do

přívodů vody, jakákoliv vypouštění činidel, která byla pouţita pro úpravu vody, a na jiné moţné škodlivé

účinky, jako je hluk.

Je zde taky provedena analýza různých moţných chladicích technik. Vztahuje se hlavně na konstrukci nových

(chladicích) soustav a má se pouţívat jako dodatečná informace pro stanovení (přístupu) BAT. Zabývá se nejen

technickými a ekonomickými aspekty, ale taky a zejména ekologickými a energetickými dopady různých řešení.

Její závěry, přestoţe jsou specificky zaměřeny na energetický průmysl, spadají do rozsahu všeobecných závěrů

BAT, které jsou uvedeny v Kapitole 4 hlavního dokumentu.

Hlavní závěry, které byly objeveny na základě této analýzy, jsou:

Dopad chladicí soustavy na přijímací ţivotní prostředí musí být prostudován předtím, neţ se uskutečňuje

konstrukční řešení elektrárny; za tímto účelem se doporučuje provést numerické modelování a zkoušky (přímo)

na předmětném místě na pilotních cyklech;

Návrh chladicích soustav musí být prostudován při současném vzetí do úvahy ekologických a energetických

dopadů v maximálním rozsahu;

Zavedení resp. implementace fyzikálních procesů určených k omezování znečištění musí být nalezeno na

základě systematické činnosti (průběţné mechanické čištění, zvýšení teploty, atd.);

Chemické roztoky musí být prostudovány na základě přístupu „případ od případu― tak, aby jejich pouţívání bylo

co nejvíce omezeno;

Nemůţe být vybráno (pouze) jedno nejlepší řešení, protoţe příliš mnoho lokálních faktorů ovlivňuje volbu

chladicí soustavy elektrárny. Mezi tyto faktory se zahrnují nejenom průtoky, které jsou k dispozici, ale taky

vizuální aspekty.

XII.1 Úvod

Termodynamický cyklus konvenčních tepelných elektráren se řídí podle Carnotova principu. Hladiny účinnosti

dosahují kolem 40 % pro konvenční nová konstrukční provedení; mohou ale dosáhnout 47 % v případě

moderních (pokrokových) konstrukčních provedení a při velmi příznivých klimatických podmínkách zejména

kdyţ jsou vhodné podmínky chladicí vody (průtočná chladicí soustava), dokonce i v případě spalování tvrdého

(kamenného) uhlí. Výsledkem je to, ţe téměř 45 % mnoţství energie poskytované spalováním musí být

rozptýleno na úrovni kondenzátoru.

Kondenzátor je klíčové místo tohoto zařízení. Bez ohledu na zvolený způsob chlazení to ve skutečnosti je jedna

___________________ 19 Mezinárodní sdruţení producentů a distributorů elektrické energie („The International Union of Producers and Distributors of Electrical

Energy―). 20 Komise pro výzkum („Committee on Research―)

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 278

z hlavních styčných ploch mezi elektrárnou a okolním ţivotním prostředím. Účinnost a dostupnost elektrárny

závisí ve značném rozsahu na integritě a čistotě kondenzátoru. Toto jsou důvody, proč byla nyní na dlouhou

dobu přijata specifická řešení: průběţné mechanické čištění koulemi z pěnových hmot (porézními kuličkami),

slitiny odolné proti korozi, jako je titan a nerezová ocel, atd. Taky byly vyvinuty a jsou v provozu soustavy

úpravy chladicí vody, zejména v případě cirkulačních chladicích soustav.

Poněvadţ průtoky chladicích tekutin mohou dosahovat i několika desítek m3/s, můţe být rovněţ obtíţné

extrapolovat pouţívané způsoby úpravy (chladicí vody) a zvolená řešení do jiných průmyslových odvětví.

XII.2Chladicí soustavy elektráren – principy a připomínky

Provoz elektrárny se řídí podle Carnotova principu. Kotel jako zdroj tepla poskytuje energii poţadovanou pro

vytvoření vodní páry. Kondenzátor jako zdroj chladu kondenzuje páru vycházející z nízkotlaké části turbiny.

Jednou z hlavních charakteristik elektrárny, z technických a ekonomických hledisek, je její měrná spotřeba,

jinak vyjádřeno mnoţství tepla, které je potřeba pro vyprodukování jedné kWh elektrické energie. Tato měrná

spotřeba vyplývá z rovnováhy tepelného cyklu (Tabulka 1).

Tabulka XII.1: Příklad zjednodušené rovnováhy tepelného cyklu pro konvenční nové konstrukce

Přeměna energie Energie

(kJ)

Energie

(%)

Účinnost

(%) Energie ze spalování 9 000 100 100 Ztráta parního generátoru 1 050 — 11,7 88,3 „Ztráta― kondenzátoru 4 200 — 46,5 41,8 Ohřev napájecí vody (2 000) (22,5) (Uzavřený cyklus) Ztráty turbogenerátoru 65 — 0,75 41,05 Dodávka energie do pomocných zařízení 65 — 0,75 40,3 Ztráta v hlavním transformátoru 25 — 0,2 40,1 Celková účinnost zařízení 40,1

Hlavním záměrem posouzení je přítomnost zdroje chladu. Ne vţdy mohou chladicí soustavy pouţívat vodu

odebranou přímo z řeky, moře, nebo jezera. Můţe být nutné pouţívat recirkulační soustavu s chladicí věţí.

Pohled na rovnováhu tepelného cyklu ukazuje, ţe na kaţdou vyprodukovanou kWh musí být odejmuto 4 200 kJ.

Kromě toho tato energie nemůţe být rekuperována, protoţe její exergie je nízká.

Nové generátorové soustavy, zejména kombinované cykly (nebo paroplynové turbiny) umoţňují dosáhnout

vyšších účinností, které dokonce přesahují 55 %.

Chladicí soustava, která slouţí k odnímání této energie, se obvykle nazývá cirkulační soustava. Svazek trubek

kondenzátoru obsahuje studenou vodu odebíranou z řeky, moře, nebo jezera. Ohřev a průtok této vody závisí na

instalovaném výkonu zařízení (Tabulka 2).

Tabulka XII.2 Vztah mezi instalovaným výkonem a parametry chlazení

(Hodnoty, které jsou uvedeny jako příklad, závisí na typu cirkulační soustavy, teplotě okolního vzduchu,

teplotě zdroje chladicí vody)

Jmenovitý výkon jednotky

(MWh)

Prŧtok cirkulující vody

(m3/s)

Ohřev vody v kondenzátoru

(K) 125 3 – 5 7 – 12 250 6 – 10 7 – 12 600 14 – 24 7 – 12

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 279

Kaţdá jednotka má taky pomocné vodní chladicí soustavy:

chladiče těsnicího oleje generátoru;

chladiče kompresoru;

atd.

Chladicí soustavy s uzavřeným cyklem, do kterých je dodávána demineralizovaná voda, jsou soustavy pro:

chladiče chladicí vody statoru generátoru;

vodíkové chladiče generátoru;

atd.

Podle toho, o kterou jednotku se jedná, představuje průtok chladicí vody této chladicí soustavy pomocných

zařízení normálně kolem 4 % aţ 8 % průtoku cirkulující vody. Ohřev vody je omezen a představuje aţ 10 K,

podle toho, která pomocná zařízení jsou v provozu. Nicméně dokonce i při nízkém tepelném zatíţení můţe tato

chladicí soustava zůstat v činnosti několik dnů po odstavení jednotky k odstranění zbytkového tepla.

XII.3 Moţné environmentální dopady chladicích soustav

Uvolňování tepla do zdroje chladu se týká hlavně dvou přijímacích prostředí: vzduchu a vody. Nicméně ve

skutečnosti, i kdyţ se vypouštění uskutečňuje do vodního prostředí (recipientu), v konečném účinku se teplo

pohltí ovzduším. Voda ve skutečnosti postupně předává obdrţené teplo pomocí různých přirozených procesů:

odpařování, vedení, sálání. Z ekonomických důvodů je voda první oblastí, na kterou je třeba se zaměřit.

Ještě před zjišťováním, které techniky mohou být uznávány jako BAT pro chladicí soustavy, se jeví jako ţádoucí

provést analýzu všech škodlivých účinků na přírodní ţivotní prostředí, odhadnout jejich charakter a amplitudu

resp. velikost, a provést jejich posouzení; jinak vyjádřeno rozhodnout, zda zůstávají snesitelné nebo ne.

XII.3.1 Vypouštění tepla do ovzduší Bez ohledu na typ chladicí soustavy je veškeré teplo přenášené do studeného zdroje předáváno do ovzduší. Toto

předávání tepla do ovzduší se uskutečňuje na specifickém základu v případě chladicích věţí, vzduchem

chlazených kondenzátorů a suchých chladicích věţí. V případě průtočných chladicích soustav na řece, jezeru

nebo na moři je teplo předáváno (do ovzduší) prostřednictvím povrchu přijímacího vodního tělesa (recipientu),

s velkou styčnou plochou a s určitým časovým zpoţděním, které závisí na lokální situaci.

V případě elektráren ochlazovaných prŧtočnou chladicí soustavou (Obrázek XII.1, Část XII.11) se čerpaná

voda obvykle ohřívá o 7 K aţ 12 K, kdyţ jsou jednotky provozovány při jejich jmenovitých kapacitách.

Vypouštěná chladicí voda se postupně ochlazuje smícháním s přijímací vodou resp. recipientem. Teplo je potom

předáváno do ovzduší prostřednictvím tří konvenčních procesů: odpařováním ((35 aţ 45) % uvolněné energie,

vyzařováním vodního povrchu ((25 aţ 35) %) a vedením se vzduchem ((20 aţ 30) %). Podle lokální situace by

výstupní teplota mohla být omezena na základě rozhodnutí místních úřadů.

Předávání tepla odpařováním představuje průtok páry 20 kg/s na 100 MWth. Při uváţení rychlého sniţování

procesu ohřívání vody ve směru proudění vypouštěné vody, potom jediným atmosférickým jevem, který by snad

mohl být modifikován, jsou frekvence výskytu a (doba) trvání mlhy vzniklé odpařováním v oblasti poblíţ místa

uvolňování tepla (tedy vlastně místa odpařování, pozn. překl.), kde teplotní rozdíly jsou stále ještě značné; ale

jeho rozsah je omezen.

Stojí za to poznamenat, ţe pokud jsou všechny záleţitosti posuzovány stejně, je teplota vytvářené nebo mizející

mlhy vzniklé odpařováním vyšší nad slanou vodou, neţ nad sladkou vodou. Tato okolnost je tedy příznivější pro

elektrárny, které jsou umístěny v ústích řek, nebo v místech podél mořských pobřeţí.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 280

V případě elektráren, které jsou vybaveny mokrými chladicími věţemi (Obrázek XII.2, Část XII.11), se všechno

uskutečňuje tak, jako kdyby teplo bylo uvolňováno přímo do ovzduší. V praxi se vyskytují dva druhy provozních

metod:

průtočné chlazení s chladicí věţí (Obrázek XII.3, Část XI.11) a

recirkulační chlazení (Obrázek XII.4, Část XII.11).

Vypouštění (tepla) se uskutečňuje koncentrovaným způsobem nad malou plochou. Mokré chladicí věţe

předávají do ovzduší kolem 70 % zbytkového tepla ve formě latentního tepla (vodní pára) a kolem 30 % jako

citelné teplo. Takţe průtok (vodní) páry předávané do ovzduší je zhruba dvojnásobný, neţ je průtok vodní páry,

který je výsledkem průtočného chlazení bez chladicí věţe. V případě chladicích věţí s přirozeným tahem je

vzduch, který je nasycen vlhkostí, uvolňován do atmosféry při teplotě kolem (10–20) K nad teplotou okolí

a při rychlosti aţ (3–5) m/s. V případě chladicích věţí s umělým tahem se tato rychlost zdvojnásobí. Tento

vzduch nasycený vlhkostí můţe být příčinou tvorby umělých mraků nebo parních vleček v důsledku ochlazování

turbulentním směšováním s okolním vzduchem.

Rizika vytváření mlhy při zemi vyplývající ze sniţování výšky kondenzační parní vlečky mohou být relativně

častá zejména v případě chladicích věţí s umělým tahem (Obrázek XII.5 XII.6 a XII.7, Část XII.) v důsledku

jejích malých výšek, a v podmínkách chladného vlhkého počasí bez větru. Příslušná oblast je v rozsahu kolem

500 m od zdroje emise.

Frekvence se značně sníţí, pokud jsou chladicí věţe vyšší. Pro rovinná místa lze odhadnout, ţe sníţení výšky

parních vleček aţ k zemi je výjimečné, pokud je výška (zřejmě chladicí věţe, pozn. překl.) 50 m aţ 75 m podle

lokální situace.

Vytváření námrazy můţe být výsledkem kontaktu se zmrzlou zemí buďto mlhy vzniklé v důsledku zmenšení

výšky parní vlečky, nebo sráţek přidruţených k strhávání (zřejmě páry nebo vody z chladicí věţe, pozn. překl.,

„priming“), nebo v důsledku rozstřikování vody od podstavce chladicí věţe. Nicméně dopad takových

rozstřikování zůstává omezen na oblast poblíţ chladicí věţe a vztahuje se nanejvýše na několik málo metrů

v blízkosti kolem podstavce chladicí věţe.

Hlavní klimatická změna v důsledku provozu mokrých chladicích věţí se vztahuje na lokální zvýšení mlhavosti,

nejasnosti („nebulosity“) vytvářením kondenzační parní vlečky, coţ má za následek sníţení slunečního svitu

a světla v blízkosti elektrárny.

V případě elektráren, které jsou vybaveny suchými chladicími věţemi (Obrázek XII.11, Část XII.11) nebo

kondenzátory chlazenými vzduchem (Obrázek XII.9 a 10, Část XII.11) se absolutní vlhkost vzduchu nemění,

ale teplota vzduchu je vyšší o asi 15 K aţ 20 K, neţ je teplota okolí. Veškeré teplo je uvolňováno formou

citelného předávání tepla (sdílením) a nenasycený horký vzduch, který stoupá do ovzduší, jenom zřídkakdy vede

k vytváření mraků.

Hybridní chladicí věţe (mokrá/suchá) (Obrázek XII.8, Část XII.11) umoţňuje po většinu času předcházet

vytváření parních vleček. Spotřeba vody (tj. spotřeba přídavné vody) je o 20 % menší, neţ je spotřeba vody

mokré chladicí věţe. Nicméně jediné hybridní chladicí věţe, které jsou v současné době dostupné, jsou chladicí

věţe s umělým tahem. Roční bilance elektrárny s hybridní chladicí věţí s umělým tahem můţe být ve stejném

rozsahu, jako je bilance srovnatelné mokré chladicí věţe s umělým tahem. Toto bere v úvahu provozní reţim.

Jiţ po dobu několika let je přinejmenším v Německu stav věcí v elektrárnách spalujících fosilní paliva takový, ţe

odsířené kouřové plyny se vypouští přes chladicí věţ. Toto řešení je alternativou pro tradiční vypouštění spalin

komínem a má ekologické a ekonomické výhody.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 281

XII.3.2 Ohřívání přijímacích vodních prostředí (recipientŧ)

Přestoţe konečný příjemce tepla je, ve většině případů, ovzduší resp. atmosféra, značná část vypouštění (tepla)

tepelné elektrárny se uskutečňuje do vodního prostředí. V tomto případě vstupují do hry různé fyzikální jevy:

turbulentní difuse;

předávání tepla ve vodě prouděním (konvekcí);

průtok tekutin, které mají různou hustotu;

předávání tepla ve vzduchu odpařováním, sáláním a prouděním (konvekcí).

V závislosti na rozsahu vypouštění (tepla) a podle přijímacího prostředí je nějaký jev převaţující a ovlivňuje

způsob, jakým je teplo distribuováno v přijímacím prostředí (tzn. v recipientu, jedná-li se o vodní prostředí).

Blízké pole vypouštění chladicí vody by mělo být odlišováno od vzdáleného pole.

Blízké pole v dané řece je definováno jako oblast, ve které je míchání resp. směšování vlečky („plume“) teplé

vody s vodou v řece neúplné.

Teplota vody v blízkém prostředí závisí na mísení vody, která je odváděna z elektrárenského provozu, s vodou

recipientu. Pomocí specifických zařízení můţe být v této oblasti redukováno ohřívání (vody recipientu), které by

nastalo rychlým směšováním výtoku s vodou v přijímacím prostředí (recipientu).

Vzdálené pole je určitým geometrickým útvarem teplé vody, která je zcela smíchána (s vodou recipientu) do

hloubky v rozsahu vodního sloupce a tedy tvoří tepelné pole pozadí. Nadměrně vysoká teplota je ve vzdáleném

poli postupně sniţována v důsledku ředění s vodami okolního prostředí a výměnou tepla s ovzduším.

Pokud se jedná o vypouštění do přílivového/odlivového moře, nebo do moře se silnými proudy, je vlečka

teplé vody vytvářená vypouštěním z elektrárny ovlivňována hlavně výskytem větších rychlostí v přijímacím

(vodním) prostředí, tedy recipientu. Tyto větší rychlosti proudění způsobí rychlé smíchání vody, které zabraňuje

jakémukoliv vrstvení/stratifikaci v důsledku rozdílu hustoty mezi teplou vodou a studenou vodou. Pokles teploty

ve vlečce teplé vody nastává v zásadě jako důsledek mísení (vod) a ne jako důsledek tepelných ztrát na povrchu

vodní plochy. Rozsah vlečky („plume“) teplé vody v přílivovém/odlivovém moři, který je definován jako plocha

nacházející se v rozsahu teplotní izotermy 1 K, zahrnuje plochu od 2 km2 do 10 km

2 pro vypouštění odpovídající

vypouštění z jaderné elektrárny o výkonu 5 000 MWe.

Chování vlečky teplé vody v moři bez přílivu a odlivu je především chováním proudících vrstev vody. Teplota

klesá velmi rychle prostřednictvím ředění v důsledku tření a turbulence. Rozprostírání nebo předávání chladicích

vod v moři bez přílivu/odlivu (nebo v jezeře) je silně ovlivněno proudy, které vytváří vítr, a taky termálními

podmínkami a odhaduje se zhruba na 1 ha/MWe.

V případě elektráren, které jsou umístěny na pobřeţí, je chladicí voda normálně vypouštěna na povrch moře

prostřednictvím otevřeného vypouštěcího kanálu.

Chování vlečky teplé vody v ústí řeky je podobné jako je chování vlečky teplé vody v moři s přílivem/odlivem

se silnými proudy. Podstatnou roli hraje střídající se pohyb vody. Proud řeky bude mít tendenci předávat teplo

směrem do moře. Nastávající příliv zpomalí proudění nebo změní jeho směr a tím ovlivní rozprostírání vlečky

teplé vody v ústí řeky.

Posouzení ohřevu vody v řece, které následuje po vypouštění teplé vody, je poměrně sloţité. Pravdou je to, ţe

mechanismus ochlazování (vody v řece) ve směru jejího proudění závisí především na výměně energie mezi

řekou a ovzduším. Tok energie mezi předmětným úsekem vodního toku a ovzduším se značně mění podle

meteorologických podmínek a denní doby.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 282

Difuzory, které jsou rozloţeny po celé šířce vodního toku v řece, slouţí jako prostředek pro zabezpečení mísení

vod (vypouštěné a říční) na vzdálenost několika tuctů metrů nebo několika stovek metrů. Jestliţe zařízení pro

vypouštění je umístěno podél břehu řeky, uskutečňuje se úplné směšování vod prostřednictvím přirozeného

proudění po délce několika kilometrů místo pouţití difuzorů.

Ve všech případech musí být zabráněno recirkulaci v řece, nebo intenzita recirkulace vypouštěné chladicí

vody do moře a zejména do ústí řeky musí být redukována na minimum k zabezpečení účinného a bezpečného

provozování elektráren. Umístění a návrh konstrukcí pro přívod a pro vypouštění (chladicí) vody jsou určena

k vyloučení rizika recirkulace.

Předběţné studie umoţňují navrhnout konstrukce a zařízení pro přívod a pro vypouštění (chladicí) vody takovým

způsobem, aby byla lépe přizpůsobena k zabránění recirkulace a aby podporovala počáteční mísení vypouštěné

teplé vody (s přijímací vodou resp. recipientem). Tyto studie jsou zaloţeny na fyzikálních modelech

(hydraulických modelech) a na numerických modelech. V případech, kde to je moţné, by numerické modelování

atd. mělo být zaloţeno na údajích získaných hydrografickým průzkumem specifickým pro příslušné místo.

Pouţití těchto nástrojů jako součásti studie dopadu projektovaných zařízení (na ţivotní prostředí) slouţí pro

poskytnutí záruky, ţe budou respektována předepsaná (regulatorní) tepelná omezení vztahující se na maximální

ohřev ve směšovací oblasti, nebo na hladinu teploty po smíchání.

XII.3.3 Nasávání organismŧ do přívodŧ vody Při čerpání vody potřebné pro chlazení provozů tepelných elektráren jsou vtahovány/nasávány mikroskopické

organismy (řasy a plankton), stejně tak jako organismy, které plavou v otevřené vodě (někteří korýši a ryby).

Rotačními filtry, jejichţ síta mají oka obvykle mezi 1 mm a 5 mm, plankton prochází. Toto popravdě řečeno

neplatí pro korýše a ryby, které jsou vrţeny a vtaţeny na filtrační panely a posléze vypuštěny společně s omývací

vodou filtrů.

Některé studie ukázaly, ţe většina organismů, které jsou vtaţeny do přívodů (chladicí) vody, má malé rozměry:

Garnáti, larvy a slanečci („alevin“ („alewife“?)) v moři a v ústích řek, nebo slanečci („alevin“) v řekách.

Zejména případ mladých lososů migrujících ve směru proudu, kteří jsou vtaţeni do přívodů (chladicí) vody, je

specifický pro toto chování.

Pro omezení strhávání těchto druhů organismů mohou být uskutečněny tři typy opatření:

Umístění přívodů (chladicí vody) mimo kritické prostory, jako jsou místa, kde jsou uloţeny jikry, a místa, která

se dají nazvat „rybí školky― na pobřeţí moře, nebo migrační trasy larev úhořů v ústích řek;

Návrh přívodních konstrukcí, který minimalizuje vtahování organismů;

Vybavení přívodů takovými odpuzujícími zařízeními nebo prostředky/soustavami, které navrátí organismy bez

poškození nazpět do ţivotního prostředí.

V posledních desetiletích bylo vyvinuto mnoho odstrašujících soustav (odpuzujících zařízení) a instalováno do

přívodů vody hydroelektráren a tepelných elektráren:

Ve sladkovodních vodách mohou elektrická rybí síta odstrašit ryby pouze ve specifických etapách (vývoje);

nepůsobí však na mladé ryby zejména pstruhy, nebo je dokonce přitahují do přívodů;

Clony vzduchových bublin obvykle mají velmi špatné výsledky;

Světlo je částečně účinné na určité druhy, ale ryby se mohou aklimatizovat a odstrašující/odpuzující účinek není

stálý;

Některé výsledky se zvukovými odstrašujícími soustavami jsou slibné, ale existují protichůdné výsledky.

Investiční náklady závisí na velikosti přívodu a průtoku (chladicí vody) a jejich rozsah můţe být zhruba

odhadnut na 40 000 Euro aţ 200 000 Euro.

Vybavení přívodů takovými regeneračními soustavami, které navrátí organismy bez poškození nazpět do

vodního prostředí.

Ve velkých přívodech vody s pohyblivými síty mohou být organismy odstraněny (vodním) čerpadlem na ryby,

nebo odplaveny ze síta nízkotlakovými vodními tryskami (tlak 1 bar). Takové soustavy, umístěné v elektrárně

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 283

Gironde Estuary (Francie), ukázaly relativně dobré účinnosti a s výsledky, pokud se jedná o přeţití organismů,

ve výši 80 % aţ 100 % pro garnáty, platýse a úhoře. Jiné pokusy byly méně účinné nebo byly velmi nákladné.

První dvě (výše uvedené) akce, které jsou preventivního charakteru, jsou přednostní před nápravnými akcemi,

jejichţ účinnost zůstává v současné době problematická. Univerzální, široce pouţitelné řešení není k dispozici.

XII.3.4 Změny přijímacího prostředí vypouštěním chemických látek Voda odebraná pro účely chlazení můţe být v některých případech příčinou uvolňování chemických látek do

přijímacího prostředí. Zájem by měl být soustředěn zejména na:

činidla pouţitá pro zabránění tvorby kotelního kamene v případě chladicích soustav s chladicími věţemi;

činidla pouţitá pro boj proti biologickým vývinům/růstům a na produkty reakce některých z těchto činidel;

antikorozní úpravy pouţitím síranu ţeleza pro ochranu, v některých případech, kondenzátorů zhotovených ze

slitiny mědi;

produkty koroze výměníků tepla a potrubí.

Pokud se jedná o mořské prostředí, účelem biocidní úpravy je udrţovat (chladicí) soustavy dostatečně čisté pro

to, aby byl zajištěn jejich správný provoz. V případech přívodů mořské vody je hlavní problém zabránit vývinu

měkkýšů (mušlí, ústřic, atd.) uvnitř chladicí soustavy. Běţná praxe je vstřikování chloru. Chlor se obvykle

vyrábí přímo na místě elektrolýzami mořské vody. Tento proces předchází riziku, které je zahrnuto do přepravy

NaOCl nákladními automobily. Chlorování můţe být uskutečněno na průběţném nebo neprůběţném (sezónním)

základu, který závisí na mnoha faktorech, jako jsou meteorologicko klimatické charakteristiky předmětného

místa, jakost vody, návrh chladicího okruhu a na bioznečišťující typologii (periody usazování a rychlosti růstu).

Vstřikování chloru se uskutečňuje převáţně v nízkých dávkách tak, ţe koncentrace volného chloru ve výtoku je

obvykle v normálních případech mezi 0,1 mg/l a 0,5 mg/l (ojediněle/sporadicky 0,7 mg/l). Hodnota této mezní

koncentrace je stanovena lokálními předpisy.

Ovšem pokud chlor reaguje s nějakou organickou hmotou, můţe to vést k vytváření organohalogenovaných látek

(převáţně bromoform v mořské vodě). Nicméně některé studie ukázaly, ţe koncentrace bromoformu ve vlečkách

(to znamená „plumes“) vypouštěné teplé vody z elektráren umístěných na pobřeţí moře zůstává mimořádně

nízká (kolem 15 μg/l).

Bylo by zde vhodné porovnat toto číslo s přirozenou produkcí organohalogenovaných látek v oceánech. Podle

Grimvall a deLeer (1995) je roční produkce následujícího počtu organohalogenovaných látek tato:

chlorometan : 5 000 000 t;

bromometan : 300 000 t;

jodometan : 300 000 t aţ 1 200 000 t;

chloroform : 90 000 t aţ 360 000 t;

bromoform : 500 000 t aţ 1 000 000 t;

jodoform : v mořské vodě nebyl zjištěn.

Byla naměřena přirozená koncentrace vyjádřená v AOX pohybující se v rozsahu (od 6 do 17) μg Cl/g sedimentu

v Botnickém zálivu a v rozsahu (od 50 do 180) μg Cl/g sedimentu ve Finském zálivu. Přítomnost resp. výskyt

těchto organohalogenovaných molekul se přisuzuje reakcím biohalogenace.

Chlorování je metoda chemické úpravy (chladicí vody) působící proti znečištění, která je běţně pouţívána pro

ochranu (chladicích) soustav elektráren umístěných na mořském pobřeţí. Nicméně jiný oxidant, oxid chloričitý,

byl úspěšně vyzkoušen v případě tepelných elektráren.

Po dobu velmi mnoho let byla volba slitiny pro trubky výměníků tepla v elektrárnách umístěných na mořském

pobřeţí směrována na pouţití titanu. V takových podmínkách je podíl produktů koroze bezvýznamný, nebo

dokonce neexistuje. Nicméně stále ještě existují kondenzátory zhotovené ze slitiny mědi, které jsou chráněny

filmem resp. tenkou vrstvou hydroxidu ţelezitého, vytvořeného přidáním síranu ţeleznatého do chladicí vody.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 284

V případě elektráren umístěných u řeky bude příspěvek chemických činidel záviset ve velkém rozsahu na typu

chladicí soustavy a na jakýchkoliv biologických problémech.

Všeobecně vyjádřeno provozování s recirkulací zvyšuje rizika vytváření kotelního kamene. Toto v mnoha

případech vyţaduje zavedení specifické úpravy přídavné vody nebo chladicí vody. Mohou být pouţity

následující reţimy úpravy (vody):

ţádná úprava v případě, kdy voda není příliš mineralizovaná;

změkčování přídavné vody vápnem;

očkování/vakcinace cirkulující vody kyselinou;

úprava pouţitím retardéru/zpomalovače sráţení;

kombinované úpravy (vody) typu: očkování/vakcinace kyselinou a inhibitory tvorby kotelního kamene,

nebo změkčování vápnem a očkování/vakcinace kyselinou.

Volba reţimu úpravy závisí na mnoha kritériích, z nichţ jako příklad jsou uvedeny tyto:

koeficient koncentrace;

chemické sloţení říční vody;

konstrukční provedení resp. návrh chladicí soustavy.

Úprava vody závisí na koeficientu koncentrace chladicí soustavy:

všeobecně není nutné upravovat vodu chladicí soustavy v případech, kdy hodnota koeficientu

koncentrace je nízká (1,05 aţ 1,2);

pokud koeficient koncentrace má průměrnou hodnotu (1,2 aţ 2), je nutná vakcinace (očkování)

cirkulující vody kyselinou, pokud je tvrdost vody vysoká;

v případech, kdy hodnota koeficientu koncentrace je vysoká (3 aţ 7), se často stává jedinou moţnou

volbou změkčování (vody) vápnem, a toto můţe být doplněno mírnou vakcinací (očkováním)

kyselinou.

Vakcinace cirkulující vody kyselinou můţe být prováděna třemi různými způsoby:

buďto udrţováním hodnoty pH v rozsahu, který se obvykle pohybuje mezi 7,5 aţ 8,5; nebo omezením celkové

zásaditosti/alkality na 100 mg CaCO3/l (v případě přídavné vody s nízkým obsahem síranu); nebo respektováním

regulačních instrukcí, které berou v úvahu alkalitu, vápenatou tvrdost a teplotu. Ve většině případů se pouţívá

kyselina sírová.

Účelem změkčování přídavné vody vápnem je zvýšit hodnotu pH vody aţ na 10, aby došlo ke sráţení vápníku

a části magnesia ve formě uhličitanu a hydroxidu. Koncentrace zbytkového vápníku na výstupu z dekarbonátoru

se pohybuje mezi 0,5 a 1 ekvivalentní hodnoty. Nicméně se vyskytuje v kombinaci s uhličitanem, coţ má za

následek to, ţe upravovaná voda v mimořádně velkém rozsahu vytváří kotelní kámen. Pro obnovení rovnováhy

dekarbonizované vody se často provádí následná vakcinace kyselinou sírovou. Změkčování vody vápnem má za

následek vytváření značného mnoţství kalu. Kromě toho zvýšením hodnoty pH můţe změkčování vody vápnem

mít za následek vysráţení některých těţkých kovů, které se vyskytují v odebírané vodě.

Kal vytvořený sráţením v procesu změkčování se shromaţďuje ve spodní části usazovací nádrţe (klarifikátoru).

V normálních případech se tento kal čerpá do kalové zahušťovací nádrţe, kde se zvyšuje koncentrace tuhých

látek další sedimentací obvykle za pomoci vstřikování polyelektrolytu. Čistá voda se vrací nazpět do usazovací

nádrţe (resp. klarifikátoru), zatímco koncentrovaný kal je dále dehydrován ve vakuových bubnových filtrech,

nebo v pásových filtrech.

Koláč vytvořený dehydratací se zbytkovým obsahem vody, který činí přibliţně 50 %, se odstraní a likviduje se

uloţením na zemních skládkách. Nebyly oznámeny ţádné environmentální účinky (uvedeno „effects“; moţná

lépe „dopady―, coţ by ovšem bylo „impacts“, pozn. překl.) z míst, kde je na zemních skládkách ukládán kal

pocházející ze změkčování vody.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 285

Prŧběţné chlorování cirkulačních (chladicích) soustav za účelem eliminování tvorby biofilmu na trubkách

kondenzátoru se přestalo pouţívat jiţ před delší dobou, protoţe byly a jsou pouţívány mechanické metody (pro

čištění teplosměnných ploch kondenzátoru) (Taprogge, Technos systems, atd.). Ale chlorování jako takové je

stále účinná úprava (chladicí vody). V praxi můţe být aplikováno pět metod úpravy chladicí vody chlorováním:

konec sezóny; například nepřetrţité/průběţné chlorování na nízké úrovni (0,5 mg/l) po dobu 2 aţ 4 týdny na

konci periody usazování sladkovodní slávky mnohotvárné (zebrované mušle) Dreissena plymorpha;

periodická úprava: několik period nepřetrţitého přidávání biocidu v průběhu období usazování;

přerušovaná úprava: časté dávkování (například kaţdý den nebo kaţdé tři dny) po dobu krátkého časového úseku

(několik minut aţ hodin);

nepřetrţitá/průběţná úprava na nízké úrovni v průběhu periody usazování; například v Severním moři

a Anglickém kanálu chlorování na úrovni 0,5 mg/l aţ1,0 mg/l, 7 měsíců v roce, k eliminování mořských slávek

(mušlí). Hodnota zbytkového oxidantu na výstupu je 0,1 mg/l aţ 0,2 mg/l;

poloprůběţná úprava sestávající z krátkodobých period úpravy (vody) ((15 aţ 60) minut), která se potom zastaví

na stejně krátké periody. Poloprůběţné chlorování nebo(li) pulsní chlorování na nízké úrovni (dávek) se pouţívá

v Kanadě proti slávkám mnohotvárným (zebrovaným mušlím) a ve Francii a v Nizozemsku pro omezování

výskytu mořských slávek (mušlí) v elektrárnách.

Masivní chlorování nebo nárazové dávkování je specifický postup, který byl vyvinut k eliminování vláknitých

řas, které se vytváří ve (vodních) nádrţích a výplních chladicích věţí. Koncentrace v místě vstřikování se

pohybuje v rozsahu mezi 5 mg Cl2/l aţ 25 mg Cl2/l. Za účelem zabránění uvolňování chloru do přijímacího

prostředí (recipientu) se na několik hodin uzavírá odkalování. Odkalování se otevře aţ tehdy, kdyţ koncentrace

volného chloru v cirkulující vodě je niţší neţ mezní hodnota, která je stanovena pro vypouštění. V závislosti na

autorizacích resp. oprávněních se tato mezní hodnota pohybuje mezi 0,1 mg TRO/l aţ 0,5 mg TRO/l. Některá

oprávnění pro vypouštění jsou vyjádřena v hodnotách průtoků. Tyto úpravy (chladicí vody) nejsou prováděny na

všech místech.

Frekvence provádění masivních úprav (chladicí vody) závisí ve značném rozsahu na jakosti vody, na koeficientu

koncentrace a na všeobecném stavu čistoty cirkulační (chladicí) soustavy. Můţe to být jednou za týden, jednou

za měsíc, nebo čtvrtletně.

Reakce chloru s „humickou“ a „fulvickou“ hmotou vede k vytváření organochlorovaných sloučenin. Ve

skutečnosti jsou koncentrace iontů bromidu v říční vodě všeobecně bezvýznamné. Za těchto podmínek mohou

být vytvářeny pouze organochlorované sloučeniny. Významné mohou být těkavé resp. prchavé sloučeniny jako

je chloroform, dichlormetan, (POX) a adsorbovatelné sloučeniny (AOX).

Nicméně, jako je tomu v případě mořské vody, přítomnost organohalogenovaných sloučenin ve vnitrozemských

povrchových vodách není výhradně v důsledku chlorování chladicích soustav. Mezi jinými moţnými zdroji by

zejména mělo být zmíněno zemědělství a přírodní produkce. V jezerech, které nejsou znečištěny – například ve

Švédsku – se pohybuje koncentrace AOX v rozsahu od 10 μg Cl/l do 190 μg Cl/l. Nejvyšší koncentrace byly

naměřeny v jezerech, které obsahují vysoké mnoţství výţivných látek.

Mezi parametry, které ovlivňují reakce vyplývající z vytváření organochlorovaných sloučenin během desinfekce

chladicí vody, by mělo být zmíněno toto:

humická nebo fulvická koncentrace;

koncentrace volného chloru;

doba reakce;

hodnota pH prostředí;

teplota reakce;

přítomnost amoniových (kati)iontů.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 286

Tyto komplexní reakce mohou být modelovány a jejich platnost můţe být ověřena měřeními, která se provedou

přímo na předmětných místech.

Výsledkem chlorování průtočných (chladicích) soustav není významné zvýšení organochlorovaných sloučenin.

Ve skutečnosti jsou doby kontaktu krátké, nanejvýš 10 minut, a koncentrace volného chloru jsou nízké. Podle

pouţitých metod chlorování se hodnoty koncentrace POX a AOX, naměřené ve špičkovém stavu, pohybují

v rozsahu 0 μg Cl/l aţ 10 μg Cl/l pro POX a v rozsahu 20 μg Cl/l aţ 150 μg Cl/l pro AOX. Tyto hodnoty

odpovídají koncentracím volného chloru při zahrnutí vstřikování v rozsahu mezi 0,5 mg/l aţ 10 mg/l.

Chlorování v uzavřeném okruhu cirkulačních (chladicích) soustav můţe vést k vyšším hodnotám koncentrace

organochlorovaných sloučenin. Následující faktory zde hrají nejpříznivější roli:

doba kontaktu je delší;

recirkulace zvyšuje koncentraci prekurzorů (výchozích látek).

Nicméně by měla být zmíněna ta skutečnost, ţe zvýšení hodnoty pH přidruţené k odplyňování CO2 je příznivé

pro vytváření POX. POX se snadno předává do ovzduší prostřednictvím chladicí věţe.

Za těchto podmínek se koncentrace POX zahrnují v rozsahu mezi 0 μg Cl/l aţ 10 μg Cl/l a koncentrace AOX

v rozsahu mezi 200 μg Cl/l aţ 2 500 μg Cl/l. Pro koncentrace volného chloru při zahrnutí vstřikování v rozsahu

mezi 5 mg/l aţ 25 mg/l a časů setrvání, které se pohybují v rozsahu mezi 2 hodinami aţ 70 hodinami.

Nicméně mělo by být poznamenáno, ţe přítomnost nízké koncentrace iontu amonia v přírodní vodě můţe značně

sníţit koncentrace POX a AOX. Ve skutečnosti kinetika reakce chloru NH4+ je rychlejší, neţ kinetiky reakcí,

které se uskutečňují mezi sloučeninami chloru a aromatickými sloučeninami.

XII.3.5 Jiné moţné škodlivé účinky vyplývající z volby některých chladicích soustav Pouţití chladicích věţí s přirozeným tahem, s umělým tahem vytvářeným protlačováním vzduchu tlačnými

ventilátory, a hybridních chladicích věţí, nebo taky suchých kondenzátorů a chladicích věţí, umoţňuje značně

redukovat poţadavky na průtok vody poţadovaný pro elektrárny a následně na to omezit moţný dopad na vodní

prostředí. Nicméně existence chladicích soustav na předmětném místě můţe představovat jiné problémy.

Vztahuje se to zejména na problémy estetiky a problém hluku mokrých chladicích věţí. V případě suchých

chladicích věţí a kondenzátorů existuje, kromě dvou výše zmíněných aspektů, taky moţnost rozptylování

produktů koroze z povrchu teplosměnné plochy do vzduchu, a to zejména tehdy, kdyţ jsou výměníky tepla

sestaveny z ţebrovaných trubek zhotovených z pozinkované oceli.

Chladicí věţe s přirozeným tahem, jejichţ jednoduchý tvar není všeobecně vzato nepříjemný, jsou nicméně

konstrukce, které je moţno vidět z velké dálky, a které nemohou být skryty ve velmi ploché krajině.

Na druhé straně mokré chladicí věţe s umělým tahem nebo hybridní chladicí věţe, jejichţ estetičnost je sama

o sobě mnohem více sporná resp. diskutabilní, představují výhodu, která spočívá v tom, ţe jsou všeobecně vzato

niţší, neţ hlavní část elektrárny.

Nicméně na druhé straně se poţaduje uvádět porovnávací faktory mezi různými technologiemi, poněvadţ mnohé

můţe záviset na předpokladech provedených výrobci při poskytování údajů o cenách/nákladech.

Podobné poznámky mohou být specifikovány pro suché chladicí věţe a vzduchem chlazené kondenzátory.

Nicméně účinek velikosti je zde mnohem významnější. Je to proto, ţe nízké vlastnosti resp. schopnosti vzduchu

z hlediska výměny tepla vyţadují mnohem větší konstrukce. Kromě toho, v případě chladicích soustav s umělým

tahem je příkon poţadovaný pro dodávku vzduchu kolem 2 % čistého elektrického výkonu předmětné jednotky.

Pro stejný tepelný výkon, který má být rozptýlen, je proto vliv/účinek velikosti třikrát větší, neţ je velikost

poţadovaná pro případ mokrých chladicích věţí a kombinovaných chladicích soustav.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 287

Určitý škodlivý účinek, který můţe být způsoben chladicí soustavou, spočívá v emisi hluku v místě přivádění

a odvádění vzduchu. Dokonce i v případě mokré chladicí věţe s přirozeným tahem můţe hladina zvuku

dosáhnout hodnotu 60 dBA ve vzdálenosti 100 m. V případě mokré chladicí věţe s umělým tahem a hybridní

chladicí věţe vychází hladina hluku na asi 70 dBA při stejných podmínkách. Tato hodnota je blízká hodnotě

hluku pro vzduchem chlazené kondenzátory, která je 80 dBA.

XII.4Předběţná studie míst: nezbytný nástroj pro vyhodnocení jejich

přijímací kapacity, omezování dopadŧ a prevence škodlivých účinkŧ

XII.4.1 Analýza situace Zdroj chladu (resp. „studený zdroj―) je jedním z určujících prvků při volbě (předmětného) místa. Toto je důvod,

proč se věnuje velká pozornost ve velmi počáteční etapě environmentálním problémům souvisícím s chlazením

elektrárny. Jak uţ bylo zmíněno výše, můţe existovat několik druhů těchto problémů:

ohřev vody průtočnými soustavami;

vliv na jakost vody a na vodní organismy v případě mokrých chladicích věţí;

vliv na jakost vzduchu v případě suchých chladicích věţí;

meteorologické účinky, vypouštění chemických látek a problémy s hlukem bez ohledu na přijatý resp.

realizovaný způsob chlazení.

Konstruktér není bezmocný, kdyţ řeší problémy, před které je postaven. Poznatky získané z mnoha pozorování

uskutečněných v blízkosti existujících elektráren vytváří solidní experimentální základnu, která slouţí pro

efektivní orientaci studií, které mají být provedeny před instalací nové elektrárny.

XII.4.2 Matematické modelování, simulace na modelech a zkoušky na pilotních cyklech, první

nezbytné nástroje Zájem o numerické modely byl jiţ zmíněn v případě předpovídání tepelných změn v blízkém poli, stejně tak

jako ve vzdáleném poli.

Pro blízké pole jsou pouţity velmi sofistikované nástroje k popisu podmínek zřeďování při vypouštění tepla.

Tyto nástroje jsou pouţity na lokální úrovni vypouštění. Tyto modely slouţí k určení rozměrů výtokových

konstrukcí na nejlepší moţný rozsah, aby bylo zajištěno optimální a co nejrychlejší rozptýlení vlečky („plume“)

teplé vody v přijímacím vodním prostředí (recipientu) a tím aby byl omezen její (environmentální) dopad na

minimum (meteorologické a hydrobiologické údaje).

Pro vzdálené pole jsou parametry, které musí být vzaty v úvahu, mnohem sloţitější. Vztahují se nejenom na

charakteristiky, které jsou specifické pro recipient (přijímací vodní prostředí), ale taky na vypouštění, která

pocházejí od jiných společností/firem. Pro zkoumání tohoto účinku byly vyvinuty mnohem sloţitější modely.

Tyto modely berou v úvahu biologické parametry jakosti vody a berou v úvahu přítomnost chemických

znečišťujících látek. Modely spojují (integrují) různé zdroje znečištění a poskytují posouzení odezvy vodních

cest nebo jezer na tepelné a chemické poruchy nebo na nadměrný přísun výţivných látek (eutrofikační jev).

Existují taky jiné modely, které jsou pouţívány pro simulování kumulativního (environmentálního) dopadu

několika mokrých chladicích věţí, instalovaných na stejném místě.

Předpověď vyuţívající numerické modely se musí spoléhat na údaje z předmětného místa a na experimentální

znalosti. Tyto polní a laboratorní studie jsou poţadovány pro definování a optimalizaci period úprav (chladicí

vody) proti znečištění, nebo čištění (chladicích) soustav. Biologické studie umoţňují poznat periody reprodukce

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 288

a fixace larev, stejně tak jako rychlost růstu hlavních biologických druhů. Tyto polní a laboratorní studie jsou

dlouhodobé. Ve skutečnosti, pokud se jedná o oblast ekologie, analytické nástroje pro předpovídání ještě nebyly

učiněny platnými v plném rozsahu.

Pro stanovení reţimu úpravy (chladicí vody) recirkulačních (chladicích) soustav jsou prováděny systematické

zkoušky na pilotních cyklech. Účelem těchto zkoušek je na jedné straně vyznat se v rizicích tvorby kotelního

kamene a na druhé straně definovat optimální reţim úpravy (chladicí vody), stejně tak jako provozní instrukce.

Mezi laboratorními studiemi je moţné nalézt modelové simulace, jako je například zviditelnění jevu parní vlečky

(„plume“) a vlečky („plume“) teplé vody.

XII.5 Konstrukční provedení komponent a volba materiálŧ

XII.5.1 Mokré chlazení Jak jiţ bylo dříve zmíněno, existují tři typy problémů, se kterými je moţné se setkat v mokrých chladicích

soustavách:

koroze;

vytváření kotelního kamene;

biologický vývin.

Jiţ po dobu mnoha let, a téměř přirozeně, byla volba materiálů pouţívaných v chladicích soustavách elektráren

orientována směrem k pouţívání materiálů, které jsou odolné proti korozi. Je nutné zmínit se o tom, ţe tlak

v kondenzátoru elektrárny je asi 35 mbar, ale můţe být niţší v jednotkách optimalizovaných k dosaţení vyšší

účinnosti – zejména, kdyţ jsou vhodné klimatické podmínky; nebo můţe být dokonce vyšší v případě, kdyţ jsou

nepříznivé klimatické podmínky. Za těchto podmínek i nejmenší únik z trubek způsobený netěsnostmi vede

k vnikání nečistot do cyklu voda-pára. Poškození vznikající těmito zásahy můţe být podstatné a můţe sníţit

účinnost jednotky, nebo můţe dokonce vést k jejímu zastavení.

Za účelem zabránit vnikání neupravené vody do cyklu voda-pára vedla volba materiálů k vysoce odolným

slitinám. V případě mořské nebo brakické vody je tedy téměř vţdy pouţíván titan. Pokud se jedná o říční vodu,

kondenzátory jsou nejčastěji vybaveny trubkami zhotovenými z nerezavějící oceli 316L (nebo dokonce s vyšším

obsahem Mo, pokud koncentrace iontů chloridu je vyšší neţ 100 mg/l), nebo trubkami z mědi, nebo někdy

trubkami zhotovenými z titanu. Za účelem omezení tvorby usazenin (sedimenty a biologické výviny) v trubkách

je stanovena minimální průměrná rychlost proudění v případě pouţití mědi na 1,8 m/s. V případě pouţití jiných

materiálů, jako je nerezavějící ocel nebo titan, je maximální průměrná rychlost proudění mnohem vyšší. Volba

průměrné rychlosti proudění je ve skutečnosti výsledkem optimalizace studeného konce („cold end?“), přičemţ

se bere v úvahu výkon poţadovaný pro čerpání, který je funkcí rychlosti proudění v trubkách. Optimalizace pro

trubky zhotovené z nerezavějící oceli nebo z titanu obvykle vede k rychlosti v rozsahu 1,8 m/s aţ 2,5 m/s.

Trubkovnice bývají často zhotoveny z plátovacího materiálu, který je vyroben z uhlíkové oceli nebo titanu.

Vhodný nátěr (epoxidový nebo ebonitový povlak) chrání stranu, která je v kontaktu s recirkulující vodou. Byla

instalována v některých specifických případech zařízení pro katodovou ochranu mimo jiné k vyřešení problémů

galvanické koroze.

I kdyţ se jedná o bohaté slitiny, jako je nerezavějící ocel, mohou tyto slitiny být předmětem specifické koroze,

jako je koroze pod usazeninami. K zabránění těmto jevům musí trubky zůstávat za všech okolností čisté. Tohoto

cíle můţe být dosaţeno dvěma způsoby:

buďto průběţným vstřikováním rychle působících biocidů, obvykle se pouţije oxidační biocid, jako je například

chlor;

nebo průběţně probíhajícím mechanickým čisticím procesem. Existují různé mechanické čisticí procesy. Tyto

procesy sestávají z injektáţe kartáčů nebo koulí zhotovených z pěnového materiálu (porézních kuliček), které

jsou průběţně rekuperovány a opětovně pouţity.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 289

Je ţádoucí redukovat pouţití chemických činidel působících na druhý roztok.

K zabránění korozi nerezavějící oceli se doporučuje specifický postup pro konzervaci trubek, který se provádí

během doby dlouhého uzavření/odstavení předmětného zařízení (předmětné instalace). Tato konzervace sestává

z vypuštění, umytí a vysušení vnitřku trubek.

Hlavní výměníky tepla pomocných/přídavných chladicích soustav jsou obvykle sestaveny z chladičů, které jsou

zhotoveny z oceli, nebo z nerezavějící oceli. Vzdálenost mezi deskami kondenzátoru je relativně krátká, coţ

někdy vede k zanesení. Nicméně tyto (chladicí) soustavy jsou provozovány podle jednoho ze dvou nebo podle

dvou ze tří principů. Jinými slovy vyjádřeno, provoz jedné (chladicí) soustavy nebo dvou (chladicích) soustav je

dostatečný k provádění chlazení pomocných/přídavných zařízení, přičemţ přídavná (chladicí) soustava hraje

úlohu bezpečnostního zajištění. Volba tohoto konstrukčního řešení slouţí pro účely plánování operací

periodického čištění. Tyto operace sestávají z odmontování nepouţívaného výměníku tepla a vyčištění desek

kondenzátoru pouţitím tlakové vody.

Konstrukce pro přídavnou vodu a výtokovou vodu, pro hlavní potrubí cirkulující vody a chladicí věţe, jsou

zhotoveny z ţelezobetonu (vyztuţeného betonu). Volba pouţitého cementu závisí na způsobu úpravy (chladicí

vody), která má být akceptována pro cirkulující vodu. Takţe v případě vakcinace kyseliny sírové je v některých

případech nezbytné pouţít speciální cementy. Doporučuje se přidání popílku. V případě vysokých koncentrací

kyseliny sírové se vyţaduje pouţití speciálních povlaků.

Výplň chladicích věţí je obvykle vyrobena z termoplastických materiálů. V průběhu výroby se často přidávají

specifické výplňové materiály tak, aby výplně (chladicí věţe) byly ohnivzdorné/ţáruvzdorné. Riziko poţáru ve

výplních (chladicích věţí) je vysoké především během uskutečňování operací údrţby. Volba materiálů zabraňuje

problémům souvisícím s asbestem, se kterým je moţné se setkat ve výplních (chladicích věţí) předcházejících

generací. Kromě toho nedávné výzkumy ukázaly, ţe je moţné podstatně zdokonalit termodynamické vlastnosti

výplní (chladicích věţí). Volba lehčích syntetických materiálů a zvýšených parametrů poslouţily, při identických

tepelných zatíţeních, pro značné redukování velikosti chladicích věţí. Nicméně na některých profilech,

existujících v současné době, se projevila větší citlivost z hlediska (bio)znečištění a vytváření kotelního kamene.

Jak je moţné pozorovat, volba výplně (chladicí věţe) závisí na několika faktorech. Více neţ úsilí o nalezení

parametrů to jsou spíše jakost vody (přítomnost unášeného materiálu a tendence k vytváření kotelního kamene),

které ovlivňují volbu profilu. Výrobci stále ještě mají uskutečnit značné mnoţství pokroku ve vztahu k tomuto

konkrétnímu hledisku. Ideální profil je samozřejmě takový, který zaručuje vysoké parametry, přičemţ ale není

velmi citlivý na (bio)znečištění a vytváření kotelního kamene.

Standardní eliminátory unášení, které jsou běţně pouţívány, umoţňují omezit mnoţství unášené vody

strháváním (by „priming“) na hodnotu 0,01 % celkového průtoku, nebo ještě na niţší hodnoty. V případě

zařízení, která jsou postavena v blízkosti hlavních pozemních komunikací, mohou tyto hodnoty být ještě dále

redukovány. V tomto případě je nutné provést kompenzaci ztráty výkonnosti/kapacity. Separátory jsou taky

zhotovovány z plastických materiálů.

Část energie, která se spotřebuje pro čerpání, můţe být rekuperována instalováním chladicích věţí, které jsou

vybaveny rekuperátory umístěnými pod výplní (chladicí věţe). Nicméně tyto chladicí věţe jsou mimořádně

citlivé na mráz/námrazu. Ještě před rozhodnutím se pro tuto volitelnou variantu je absolutně nutné uskutečnit

studii lokálních klimatických podmínek.

XII.5.2 Hybridní chlazení Pouţití hybridních chladicích věţí se doporučuje pro speciální podmínky předmětného místa. Základní resp.

podstatnou charakteristikou hybridních chladicích věţí je kombinace procesu odpařování s neodpařovacími

procesy. Výsledkem je sníţení relativní vlhkosti, čehoţ důsledkem je téměř úplné zmizení parní vlečky (resp.

oblaků vodní páry) na výstupu z chladicí věţe. Ve spojení s pouţitím umělého tahu je moţné značně redukovat

výšku (chladicí) věţe. Investiční náklady jsou vyšší, neţ je tomu v případě mokré chladicí věţe.

Všeobecně vyjádřeno spotřeba energie souvisící s provozováním ventilátorů a vyšší teplota studeného zdroje

mají za následek niţší účinnosti cyklů a vyšší spotřebu paliva.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 290

XII.5.3 Suché chlazení

Suché chlazení se pouţívá převáţně v regionech, kde je nedostatečný přívod (chladicí) vody.

XII.5.3.1 Vzduchem chlazený kondenzátor s umělým tahem, který je vytvářen protlačováním vzduchu

(Obrázek XII.9, Část XII.11)

Uspořádání ve vzduchem chlazeném kondenzátoru je takové, ţe výfuková pára z parní turbíny je přiváděna do

vzduchem chlazeného kondenzátoru (ACC) (= „Air-Cooled Condenser”), kde je pára distribuována přes větší

počet trubek opatřených ţebry. Chladicí vzduch je přes tyto trubky protlačován prostřednictvím ventilátorů.

Teplo je z páry odnímáno přímo do ovzduší prostřednictvím trubek opatřených ţebry, pára kondenzuje a proudí

vlivem gravitace do kondenzační nádrţe. Z kondenzační nádrţe se vrací nazpět do kotle. Typické konstrukční

provedení výměníku tepla je provedení s rámem ve tvaru písmena „A― (kozlíkové provedení) (přičemţ jsou taky

moţná jiná konstrukční provedení pro umístění potrubních částí, ventilátorů a ocelových konstrukcí).

Velké suché kondenzátory mají tendenci k tomu, aby měly dlouhé a sloţité soustavy trubek s párou, které mohou

způsobit problémy s usazováním a poklesem tlaku. K dosaţení minimalizace tlakových ztrát v potrubní soustavě

jsou svazky chladicích trubek obvykle umístěny v bezprostřední blízkosti haly, ve které se nachází turbína. Podle

podmínek na předmětném místě je koncepce ACC technicky proveditelná tak, aby zahrnovala široký rozsah

velikostí elektrárenských jednotek.

Ve srovnání s mokrými chladicími soustavami je účinnost předávání tepla ACC do ovzduší relativně nízká,

přičemţ teplota opětně ochlazované vody je stanovena teplotou suchého teploměru. Tato soustava vyţaduje, aby

byla navrţena tak, aby bylo vyloučeno vytváření mrtvých oblastí nekondenzovatelnými plyny a tím aby bylo

vyloučeno nebezpečí podchlazení kondenzátu nebo jeho zmrznutí. Konstrukční provedení svazku trubek taky

vyţaduje, aby byly dostatečně robustní k umoţnění periodického čištění vnějších povrchů vysokotlakou vodou

za účelem udrţování účinnosti a výkonu předmětného provozu. Nicméně tato metoda suchého chlazení s ACC

předchází vzniku potřeby velkých chladicích věţí, eliminuje vytváření parní vlečky a ve značné míře redukuje

spotřebu chladicí vody. Přísná hluková omezení mohou být splněna zejména pouţitím ventilátorů a pohonů,

jejichţ hlučnost je nízká.

Ve srovnání s nepřímými suchými chladicími soustavami ACC poskytuje větší teplotní rozdíl mezi kondenzující

párou a chladicím vzduchem, a následně na to bude mít soustava ACC relativně menší povrch pro předávání

tepla (resp. teplosměnný povrch). Soustavy nepřímého vzduchového chlazení, které mají dva procesy předávání

tepla (tj. parní kondenzátor a vzduchem chlazený výměník tepla) by vyţadovaly kompenzaci buďto pouţitím

většího chladicího povrchu a/nebo zvýšením průtoku chladicích vzduchu. Investiční náklady pro ACC budou

niţší, neţ je tomu v případě nepřímé suché chladicí soustavy, protoţe do nákladů nepřímé suché chladicí

soustavy budou muset být zahrnuty náklady na čerpadla pro recirkulující chladicí vodu a náklady na povrchové

kondenzátory. Na druhé straně spotřeba energie pro pomocná/přídavná zařízení a poţadavky na údrţbu ACC

s umělým tahem vytvářeným protlačováním vzduchu budou významně vyšší, neţ je tomu v případě suché

chladicí věţe s přirozeným tahem.

XII.5.3.2 Vzduchem chlazený kondenzátor s přirozeným tahem

(Obrázek XII.10, Část XII.11)

Přestoţe charakteristiky umístění vzduchem chlazeného kondenzátoru s přímým chlazením, který je umístěn

uvnitř chladicí věţe s přirozeným tahem způsobí, ţe je realizovatelný tak, jako vzduchem chlazený kondenzátor

s umělým tahem, který je vytvářen protlačováním vzduchu, nevýhodami jsou ty okolnosti, ţe výška konstrukce

chladicí věţe s přirozeným tahem bude větší a tím budou taky větší investiční náklady. Například náklady na

samotnou chladicí věţ, přívod velkých výfukových vedení páry do chladicí věţe a větší poţadovaná teplosměnná

plocha, neţ je tomu v případě přirozeného tahu, mohou být pouze poloviční ve srovnání s náklady na chladicí

věţ s umělým tahem, který je vytvářen protlačováním vzduchu.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 291

Výhody této soustavy ACC s přirozeným tahem by mohly zahrnovat:

redukované/ţádné emise zvuku (snad lépe „hluku―, pozn. překl.);

redukovaná/ţádná recirkulace vzduchu v důsledku vysoké konstrukce chladicí věţe;

ţádná údrţba ventilátorů, pohonů, nebo čerpadel pro cirkulující vodu;

ţádná spotřeba energie pomocných/přídavných zařízení pro kondenzaci páry.

XII.5.3.3 Uzavřené recirkulační suché chladicí věţe

(Obrázek XII.11, Část XII.11)

V suchých chladicích věţích proudí voda přes chladicí elementy v uzavřené (chladicí) soustavě. Odpadní teplo je

přenášeno výhradně prouděním (konvekcí). Nedostatek rozptylování tepla prostřednictvím ztráty vznikající

odpařováním vede k významnému zvýšení teploty chladicí vody a tedy k nízké účinnosti ve srovnání s mokrým

chlazením.

V případě suchého chlazení jsou moţná dvě uspořádání proudění:

chlazení, které má uzavřený okruh, s chladicími věţemi suchého typu, jako přímé chlazení, ve spojení

s povrchovým? kondenzátorem;

chlazení, které má uzavřený okruh, s chladicí věţí suchého typu, jako přímé chlazení, ve spojení se vstřikovým

kondenzátorem.

Výhody suchého chlazení jsou tyto:

ţádné vytváření viditelné parní vlečky;

jednoduchá specifikace a zkoušení chemických parametrů cirkulující chladicí vody;

ţádná potřeba přídavné vody během provozu, pouze náhrada moţných ztrát v důsledku netěsností.

Ve srovnání s mokrým chlazením má suché chlazení tyto nevýhody:

značně vyšší investiční a provozní náklady;

větší rozměry zastavěné plochy;

větší vliv teplot okolního vzduchu (léto/zima) na výkonnost chlazení;

provozování v zimním období vyţaduje zvláštní preventivní opatření proti tvorbě ledu v průběhu period

nečinnosti (odstavení z provozu);

tendence k znečišťování chladicích elementů vyţaduje pouţití účinného zařízení pro stacionární čištění.

XII.5.4 Chladicí věţe s vypouštěním vyčištěných kouřových plynŧ (Obrázek XII.12, Část XII.11)

V průběhu posledních let se ukázalo, ţe emise odsířených kouřových plynů přes chladicí věţe (jako alternativní

řešení emisí vypouštěných prostřednictvím komínů) v provozech, které spalují fosilní paliva, jsou výhodnější

s ohledem na environmentální a ekonomické aspekty. Účinek odvádění kouřových plynů do vyšších oblastí

ovzduší je v tomto případě dosaţen v důsledku rozdílů v hustotě mezi směsí kouřové plyny/parní vlečka chladicí

věţe uvnitř chladicí věţe a relativně studeným okolním vzduchem, a ne vysokou teplotou samotného kouřového

plynu. Pouţitím této metody se dosáhne zvýšení účinnosti předmětné elektrárny.

Provozy odsíření kouřového plynu elektrárenských provozů spalujících uhlí často pracují na základě principu

mokrého odsířování. Mokré čištění ochlazuje horké kouřové plyny na teplotu mezi 50 ºC aţ 70 ºC. Pro emise

těchto vyčištěných kouřových plynů cestou přes komín, které by byly bezproblémové a současně kompatibilní

z environmentálního hlediska, je nutné provést jejich ohřev při vyuţití další energie. Alternativní řešení opětného

ohřevu je vypouštět čisté emise (kouřového) plynu přes chladicí věţ s přirozeným tahem: aţ doposud byl tento

princip pouţíván výhradně pro mokré chlazení. Čisté plyny jsou přivedeny do chladicí věţe nad výplní a tak jsou

emitovány do ovzduší společně s parními vlečkami chladicí věţe.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 292

Vnitřní strana pláště chladicí věţe včetně horního kruhového nosníku musí být kompletně opatřena

povlakem proti korozi. V prŧběhu přívodu vyčištěných kouřových plynŧ do chladicí věţe mŧţe kondenzát,

který je ve srovnání s betonem silně agresivní v dŧsledku jeho nízké hodnoty pH, proudit směrem dolŧ v

plášti chladicí věţe. Betonové části vnitřní konstrukce (chladicí věţe), např. horní orámování nosné konstrukce výplně kanálových

segmentů a svislý výtlak vody, musí být taky opatřeny povlakem, podobně jako vnitřní strana pláště.

Ocelové části, například vedení nebo madla, která mohou přijít do kontaktu s kyselým kondenzátem vlečky,

musí být zhotoveny ze speciální nerezavějící oceli.

Kanály pro vedení vyčištěného (kouřového) plynu přivádějí vyčištěné (kouřové) plyny od budovy FGD 21

(odsiřovacího zařízení) do místa nacházejícího se uprostřed chladicí věţe. Tento kanál můţe být přiveden do

chladicí věţe ve výšce výstupu FGD (vysoká elevace), nebo přímo nad vnitřní výplní chladicí věţe (nízká

elevace). Maximální průměr kanálu je kolem 8 metrů.

Kanál pro vyčištěné kouřové plyny by měl být zhotoven ze skleněného vlákna vyztuţeného vinylesterem nebo

z ekvivalentního materiálu. Za tímto účelem mají být pouţívány speciální chemicky odolné lisované materiály

zhotovené na základě penakrylových pryskyřic, a jako výsledek textilního zpracování, speciální kyselinovzdorná

vlákna zhotovená ze skla ECR.

Vzhledem k vytváření kondenzátu uvnitř kanálu by kanál měl mít mírný spád ve směru k chladicí věţi. Pro

odvádění tohoto kondenzátu má být na kanálu pro vyčištěný kouřový plyn uvnitř chladicí věţe instalováno

výstupní zařízení, které odvádí kondenzát do vodní nádrţe chladicí věţe (nádrţe vody ochlazené ve věţi).

XII.6 Porovnání nákladŧ mezi rŧznými typy chladicích věţí

Jsou tři hlavní druhy nákladových poloţek chladicích soustav:

investiční náklady;

náklady vztahující se ke spotřebě energie (tj. účinnost);

a náklady na údrţbu.

V případě elektráren musí provozní náklady, které se vztahují k energii, vzít v úvahu finanční zisk, který je

přidruţen k rozdílům účinnosti mezi různými volitelnými moţnostmi. Obecně se porovnání různých volitelných

moţností pro elektrárny provádí prostřednictvím sociologicko-ekonomické metody, která je zaloţena na

„aktualizované― rovnováze s poměrem aktualizace, který se liší od jedné země k druhé zemi (například pro

Francii 8 %, pro Německo a Itálii 5 %, pro Portugalsko to je 10 %.). Tato metoda je popsána v odkazu

(„Reference“) L. Caudron, „Les réfrigérants atmosphériques industriels― ("atmosférické (vzduchové) průmyslové

chladiče”), Collection de la Direction des Études et Rechérches d´Électricité de France, 1991.

„Aktualizovaná― rovnováha je sloţena z následujících poloţek:

investiční náklady doplněné nepřímými náklady na technická řešení, které se pokládají za I;

algebraické „aktualizované― výdaje (údrţba zařízení) a příjmy v provozu (produkce v průběhu

odhadované doby ţivotnosti/ţivota « tf »);

« Pi » je rovnováha výdajů a příjmů v roce « i », předpokládaná uprostřed roku.

Rovnováha je reprezentována následujícím vyčíslením s pouţitím « α » jako poměru aktualizace:

I + ∑ i=1 i=tf

Pi/((1 + α) I-½

)

Při pozitivně vypočítaných nákladech je kritérium volby mezi různými řešeními nejniţší aktualizovaná

rovnováha.

___________________ 21 Odsíření kouřových plynů (Flue Gas Desulphurisation; FGD)

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 293

V případě chladicích věţí s umělým tahem lze předpokládat, ţe náklady na údrţbu jsou velmi podobné,

protoţe jsou převáţně přidruţeny k údrţbě ventilátorŧ. Pokud se vezmou v úvahu první dvě kritéria a

volba nejméně nákladného řešení jako odkaz, Tabulka XII.3 ukazuje, ţe mokrá (chladicí) soustava je

mnohem ekonomičtější, neţ suchá (chladicí) soustava a ţe přirozený tah je ekonomičtější, neţ umělý tah.

Z ekonomického hlediska by suché (chladicí) soustavy byly méně doporučitelné protoţe jsou nákladnější a

mají větší vliv na cenu kWh. Znamená to, ţe suché (chladicí) soustavy mohou být doporučeny jenom v

případě nedostatku (chladicí) vody. Tabulka XII.3: Porovnání různých typů recirkulačních chladicích soustav s dobou ţivotnosti 25 let

a poměrem aktualizace 8 % (studie pro jednotky EDF o výkonu 1 300 MWe)

[L. Caudron, „Vzduchové průmyslové chlazení―, vydání Eyrolles]

Typ soustavy chlazení Mokrá chladicí věţ Mokrá/suchá

chladicí věţ

Suchá chladicí věţ

Přirozený

tah

Tah vytvářený

sáním

Tah vytvářený

sáním

Přirozený

tah

Tah vytvářený

sáním

Přiblíţení K (suchý

vzduch 11 ºC/vlhký vzduch 9

ºC)

12,5 12,5 13,5 16 17

Jmenovitý tlak kondenzace

(mbar) 63 63 66 82 80

Tepelný výkon (MWth) 2 458

Dodávaný elektrický výkon

(MWe) 1 285 1 275 1 275 1 260 1 240

Příkon/výkon ventilátoru (MW) 0 10 12 0 26 Příkon/výkon čerpadla (MW) 13 13 8 14 13 Náklady na chladivo 1 1,25 2,3 5,7 4,8 Náklady na „cold end― 1 1,1 1,6 3,6 3,1 Rozdíl ceny za kWh/náklady

na kWh (%) 0 1,0 2,4 8,4 8,9

Tabulka XII.4: Porovnání mokrých chladicích věţí a vzduchem chlazeného kondenzátoru s dobou ţivotnosti

20 let a poměrem aktualizace 8 % pro jednotky 290 MWth s kombinovaným cyklem

Typ chladicí soustavy Průtočná Mokrá chladicí věţ Kondenzátor

chlazený vzduchem Přirozený tah Tah vytvářený sáním

Přiblíţení K (suchý

vzduch 11 ºC/vlhký vzduch 9 ºC) / ≈ 8 ≈ 8 ≈ 29

Jmenovitý tlak kondenzace

(mbar) 34 44 44 74

Tepelný výkon (MWth) 290 290 290 290 Rozdíl dodávaného elektrického

výkonu (MWe) + 0,96 0 0 - 1,8

Výkon/příkon ventilátoru a

čerpadla (MW) 1,9 1,95 3 5,8

Celkový rozdíl elektrického

výkonu v (MEuro) - 4,7 - 2,9 0 12,6

Rozdíl v nákladech na spotřebu

vody (MEuro) - 8,9 - 8,9 0 0

Rozdíl v nákladech na chladicí

soustavu v (MEuro) - 3,0 1,9 0 8,9

Náklady na chladicí soustavu 0,82 1,11 1 1,54 Celková rovnováha nákladů

(MEuro) - 16,5 - 1,0 0 12,6

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 294

Totéţ porovnání mŧţe být provedeno pro provozy s kombinovaným cyklem. V Tabulce XII.4 je uvedeno,

ţe suché (chladicí) soustavy jsou opět draţší, neţ mokré (chladicí) soustavy, ale rozdíl je zde menší, neţ v

případě konvenčních elektráren. Rozdíl mezi umělým a přirozeným tahem je malý a je více nebo méně

porovnatelný. Mokrým (chladicím) soustavám se dává přednost před suchými (chladicími) soustavami. V

této tabulce nejsou vzaty v úvahu náklady na údrţbu, případné poplatky za prŧtoky přídavné vody nebo

odkalované vody a náklady na chemické produkty, které jsou zapotřebí pro úpravu (chladicí) vody, coţ

mŧţe podcenit odhad nákladŧ na mokré (chladicí) soustavy, nebo odhadnout příliš vysoko náklady na

suché chlazení. Takţe suché (chladicí) soustavy mohou být doporučeny v závislosti na ceně (chladicí) vody

a nákladech na úpravu (chladicí) vody pro mokré (chladicí) soustavy, nebo vezme-li se v úvahu ţivotnost

předmětného provozu, kde kratší doba ţivotnosti sniţuje rozdíly mezi suchými a mokrými (chladicími)

soustavami. Důleţitým faktorem při cenových porovnáváních je účinnost nebo spíše ztráta účinnosti v důsledku chlazení při

pouţití méně účinné chladicí soustavy. Tato ztráta se měří pomocí bezrozměrného součinitele energie-teplota

kWth/MWth na stupeň rozdílu teplot chladicí vody (tj. na chladicí pásmo 1 K). Tento součinitel je odvozen

v následujícím teoretickém příkladu [Paping, osobní připomínky].

Z definice, ţe 100 mbar páry 530 ºC se rovná 3451 kJ/kg vyplývá (pouţitím Molierova diagramu), ţe:

50 [mbar] 32,7 [ºC] 2 110 [kJ/kg]

60 [mbar] 35,6 [ºC] 2 130 [kJ/kg]

70 [mbar] 38,8 [ºC] 2 150 [kJ/kg]

Výše uvedené podtlaky a jim přidruţené kondenzační teploty jsou taky vztaţeny k průměrné teplotě chladicí

vody v Evropě, která je 15 ºC, společně se zvýšením teploty chladicí vody v samotném kondenzátoru o 10 ºC.

Při zahrnutí koeficientu přestupu tepla kondenzátoru bude kondenzát odváděn při celkové teplotě 30 ºC a při

neoddělitelně přidruţeném podtlaku kolem 43 mbar (viz Tabulku XII.3 a Tabulku XII.4). Takţe k výpočtu

součinitele energie-teplota pro zvýšené přívodní teploty chlazení se výpočet zahajuje při 50 mbar.

Účinnost se vypočítá podle Carnotova cyklu, ze kterého vyplývá účinnost, která je v souladu s běţně pouţívanou

hodnotou 40 % pro konvenční elektrárny:

při 50 mbar = (3 451 – 2 110) / (3 451 – 4,18 * 32,7) x 100 = 40,4609 %

při 60 mbar = (3 451 – 2 130) / (3 451 – 4,18 * 35,6) x 100 = 40,0037 %

při 70 mbar = (3 451 – 2 150) / (3 451 – 4,18 * 38,8) x 100 = 39,5583 %

Minimální ztráta účinnosti vyjádřená na stupeň teplotního rozdílu v podmínkách ideálních (termodynamických)

okolností je:

rozdíl účinnosti mezi 50 mbar a 60 mbar = 4,572 ‰ na 2,9 K rozdílu

rozdíl účinnosti mezi 60 mbar a 70 mbar = 4,454 ‰ na 3,2 K rozdílu

rozdíl účinnosti mezi 50 mbar a 70 mbar = 9,026 ‰ na 6,1 K rozdílu

Ztráta účinnosti můţe být dále vyjádřena s ohledem na celkovou účinnost a na K:

4,572 ‰ / (2,9 K * 0,4) = 3,9 kWth/MWth na K rozdílu

4,45 ‰ / (3,2 K * 0,4) = 3,5 kWth/MWth na K rozdílu

9,026 ‰ / (6,1 K * 0,4) = 3,7 kWth/MWth na K rozdílu

Z tohoto zjednodušeného výpočtu vyplývá, ţe pro účinnost kolem 40 % mohou být ztráta nebo zisk na stupeň

teplotního rozdílu chladicí vody odhadnuty pouţitím součinitele 3,5 kWth/MWth na K.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 295

XII.7 Volba alternativních metod úprav cirkulující vody – monitorování

Jak uţ bylo dříve uvedeno, problémy koroze v chladicích soustavách elektráren vznikají zřídkakdy. Z tohoto

důvodu pouţití produktů inhibitoru koroze pro chladicí soustavy ochlazované neupravenou vodou není nutné.

XII.7.1 Úprava proti tvorbě kotelního kamene

V případě mokré chladicí soustavy je recirkulace chladicí vody prakticky jediným způsobem, jak redukovat

vypouštění tepla do vodního prostředí. Tento postup má za následek zvýšení hodnoty koeficientu koncentrace

(Tabulka XII.5). Toto řešení se často pouţívá pro elektrárny, které jsou umístěny na vnitrozemských vodních

cestách a v ústích řek.

Tato koncentrace má tendenci k tomu mít za následek sráţení solí vápníku, které nejsou příliš rozpustné: jedná

se o uhličitan, síran, fosforečnan. Vodní kámen, se kterým je moţné se běţně setkat, je uhličitan vápenatý.

Usazuje se na trubkách kondenzátoru a ve výplních chladicích věţí, coţ vede k sniţování účinnosti. Obvykle se

pouţívají dvě techniky prevence pro zabránění sráţení uhličitanu vápenatého v chladicích soustavách elektráren.

Jednou z těchto preventivních technik je změkčování přídavné vody vápnem a druhou preventivní technikou je

vakcinace cirkulující vody kyselinou sírovou nebo kyselinou chlorovodíkovou.

Tabulka XII.5: Vztah mezi koeficientem koncentrace, prŧtokem odebírané vody a energií vypouštěnou

do přijímacího vodního toku (recipientu) (individuální příklad)

Koeficient koncentrace Prŧtoky odebírané vody

(m3/h)

Energie vypouštěná do přijímacího

vodního toku (%)

1 36 000 100

1,2 3 600 8,3

1,3 2 600 5,5

1,4 2 100 4,2

1,5 1 800 3,3

2,0 1 200 1,7

3,0 900 0,8

4,0 800 0,5

5,0 750 0,4

6,0 720 0,3

V rozsahu mezních hodnot stanovených předpisy se pouţívají pouze organické inhibitory vytváření kotelního

kamene, pro které existují ekologicko toxikologické údaje. Jejich pouţití je mimořádně omezováno. V současné

době platné ekologicko toxikologické údaje jsou skutečně často nedostatečné. Kromě toho tyto látky, které jsou

vypouštěny do přijímacího vodního toku (recipientu), mohou narušit operace úpravy vody pro průmyslové

provozy, které jsou umístěny po proudu vodního toku dále od místa vypouštění.

Elektrárny umístěné na pobřeţí jsou obvykle ochlazovány průtočnou (chladicí) soustavou. Za účelem sníţení

tepelného zatíţení mohou být instalovány chladicí věţe provozované na základě následného ochlazování. Tato

volba bude záviset převáţně na lokálních podmínkách (přílivy a odlivy, směšování (vod), atd.).

Na druhé straně provoz s recirkulací mořské vody je výjimečný. Ve skutečnosti mohou vysoké hodnoty

koeficientu koncentrace způsobit sráţení značného mnoţství solí (uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého,

síranu barnatého, atd.). Přestoţe je moţné zabránit vytváření uhličitanu vápenatého přidáváním kyseliny, totéţ

popravdě neplatí pro jiné soli, které mohou být stabilizovány pouze pouţitím organických inhibitorů (fosfonáty,

polyakryláty, kopolymery, atd.).

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 296

XII.7.2 Úpravy proti znečištění (biocidy)

Nedávno provedený přehled zkušeností získaných v Evropě pokud se jedná o metody redukování biologického

znečištění umoţňuje sestavit následující závěry:

Mechanické čištění (chladicích) soustav a filtrace vody jsou nejobvykleji pouţívané procesy. Do těchto

procesů se zahrnuje nepřetrţité/průběţné čištění trubek kondenzátorů koulemi z pěnové pryţe nebo kartáči, ruční

resp. manuální čištění, pouţití škrabek na česle, filtrů nebo sít s různými šířkami.

Pro úpravu průmyslových (chladicích) soustav proti znečištění se pravidelně pouţívají taky tři další fyzikální

metody. Do těchto metod se zahrnuje:

udrţování dostatečně vysokých rychlostí (proudění chladicí vody) k tomu, aby se zabránilo přichycení

organických organismů (v > 2 m/s); toto doporučení se v současnosti pouţívá v širokém rozsahu;

zvýšení teploty, které sestává ze zvýšení teploty chladicí vody nad 40 ºC po dobu několika tuctů minut; tato

technika eliminuje přichycené organismy (slávky/mušle), ale nicméně vyţaduje vhodné konstrukční

provedení chladicích soustav;

netoxické povlaky a nátěry, které redukují uchycování organismů, zesilují účinek rychlosti (proudění

chladicí vody) a usnadňují čištění; nicméně tyto (netoxické) povlaky (a nátěry) jsou nákladné a musí být

obnovovány kaţdé 4 roky aţ 5 let.

Někdy se pouţívají další techniky, zejména tyto:

vysoušení;

instalování specifických filtrů (filtrů zachycujících slávky/mušle).

Fyzikální metody mohou být pouţívány jak v případě mořské vody, tak i v případě měkké vody.

V některých případech se pouţívá nechemická úprava pouţitím UV.

Chemická úprava se můţe pouţít v případech, kdy fyzikální metody nejsou vhodné, nebo jejich výsledky jsou

nedostatečné. Existují oxidační produkty, chlor, monochloramin, ClO2 a ozon, které mohou být pouţity jako

úpravy proti znečišťování. Některé odbouratelné/rozloţitelné organické sloučeniny, které jsou pouţitelné

přerušovaným způsobem a které jsou netoxické v recipientu (přijímacím prostředí), mohou být jako alternativní

řešení pro chlorování. Z těchto sloučenin se jeví některé aminové polymery vytvářející povlaky/filmy jako slibné

chemikálie působící proti korozi, ale úprava pouţitím síranu ţeleznatého je doposud účinnějším řešením.

XII.7.3 Monitorování

Při daných hodnotách průtoků (tj. mnoţstvích proteklých za jednotku času) chladicích soustav elektrárny není

moţné uskutečňovat provoz bez moderního monitorovacího a řídicího systému. Tato úvaha je aplikovatelná jak

pro problémy souvisící s tvorbou kotelního kamene, tak i na problémy souvisící s biologickým vývinem/růstem.

K zabránění tvorby kotelního kamene je regulace vstřikování kyseliny do cirkulující vody obvykle předmětem

průběţného monitorování fyzikálních a chemických parametrů, jako jsou např.: alkalita (zásaditost), vápenná

tvrdost, vodivost, teplota na výstupu z kondenzátoru. Počítač pouţívá tyto různé parametry jako základ pro

výpočet specifického indexu tvorby kotelního kamene a porovnává výsledky tohoto výpočtu s instrukcemi pro

provoz. Pokud to je nutné, regulátor upraví průtok vstřikovacího čerpadla. Na vysoce rizikových místech jsou

taky zavedeny přesnější kontrolní metody. Tyto se vztahují především na měření kritické hodnoty pH 4 a na jiná

monitorování tvorby kotelního kamene.

Pokud jde o sledování biologických vývinŧ/rŧstŧ, existuje mnoho typů snímačů, a jsou taky implementovány

resp. zavedeny v praxi. Měly by být zmíněny v této souvislosti biologické monitory a elektrochemické snímače.

Je ţádoucí realizovat kontrolu jakosti vypouštěné vody za účelem monitorování takových parametrů, jako je

teplota, koncentrace kyslíku, pH, vodivost, atd.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 297

XII.8 Konstrukční provedení soustavy chlazení

Jako neopomenutelný poţadavek by mělo být uznáno to, ţe převzetí vodních chladicích soustav v daném místě

můţe být výsledkem spolupráce mnoha rozdílných faktorů. Nejsamozřejmějším faktorem jsou charakteristiky,

které jsou specifické pro předmětné místo.

XII.8.1 Konstrukční provedení a rekuperace energie

Termodynamický cyklus v konvenčních tepelných elektrárnách vytváří celkovou účinnost zařízení. Ekonomizér,

zařízení pro přehřívání a zařízení pro opětné přihřávání optimalizují provoz kotle. Nízkotlaké a vysokotlaké

zařízení pro přehřívání zvyšují teplotu napájecí vody rekuperací části energie odejmuté pomocí odběru páry. Za

účelem redukování spotřeby elektrické energie pomocných/přídavných zařízení se taky pouţívají čerpadla pro

napájecí vodu poháněná turbinou, přičemţ je do nich taky dodávána odebraná pára. Vzduch pro spalování je

předtím, neţ je přiveden do kotle, taky ohříván v ohřívačích vzduchu.Všechna tato zařízení mají jediný cíl: sníţit

ztráty energie cyklu.

Ztráta energie v kondenzátoru se řídí podle termodynamických zákonů.

Pokud je moţno v chladicích soustavách dosáhnout energetických zisků, je to dosaţeno zejména na úrovni

konstrukčního řešení a z toho vyplývajících zvolených moţností, která to umoţňují dosáhnout. Je moţno pouţít

některá jedinečná (zlatá) pravidla:

omezit počet čerpadel;

předcházet pouţití chladicích věţí s umělým tahem;

pokud je potřebné pouţít chladicí věţ, dává se přednost pouţití mokré chladicí věţe před rekuperačními

soustavami (rekuperátory);

pokud jsou dekoncentrační průtoky dostačující, instaluje se na dekoncentračním odkalování hydraulická

rekuperační turbina;

tam, kde průtoky nemusí být konstantní, pouţijí se na čerpadlech nebo ventilátorech měniče frekvence.

Z těchto pozorování proto vyplývají následující závěry:

dvě soustavy čerpadel jsou dostačující, jedna pro dodávání vody do přídavné/pomocné chladicí soustavy,

druhá pro dodávání vody do hlavní chladicí soustavy;

pokud průtočné chlazení není moţné, měly by mokré chladicí věţe s přirozeným tahem být preferovány

před jinými soustavami chlazení;

jsou tedy moţná dvě schémata (Obrázek XII.13 a Obrázek XII.14 v Části XII.11) a umoţňují eliminovat

teplo z pomocných/přídavných (chladicích) soustav přes chladicí věţ.

XII.8.2 Konstrukční provedení a opatření pro redukování hluku

Redukování hluku chladicích soustav můţe být provedeno různými způsoby:

instalací, resp. umístěním protihlukových stěn okolo chladicích věţí;

úpravou reliéfu předmětného místa (zalesněné svahy);

volbou ventilátorů s nízkým hlukem;

vyuţitím protihlukových panelů.

Tato různá řešení obvykle umoţňují splnit přísné poţadavky na omezování hluku.

XII.8.3 Implementace fyzikálních metod Přímo od etapy konstrukčního řešení je absolutně nutné přemýšlet o moţnostech (resp. reflektovat na moţnosti)

implementace fyzikálních metod, zejména pokud se jedná o zabránění biologickým vývinům/růstům. Toto se

týká zejména následujících poloţek:

záruka přiměřené rychlosti (proudění) ve všech částech (chladicí) soustavy;

instalování nepřetrţitého/průběţného čištění na všech výměnících tepla, všude tam, kde to je z technického

hlediska moţné;

poskytování filtrů k zachycování slávek (jedlých)/mušlí na rizikových místech;

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 298

takové konstrukční provedení (chladicích) soustav, aby bylo moţné uskutečňovat ruční/manuální čisticí operace

při normálních provozních podmínkách (střídavý provoz

výměníku tepla);

takové konstrukční provedení (chladicích) soustav, které umoţní zvýšit teplotu vody pomocí obtoku

(by-pass) přímo upraveného v chladicí věţi;

v mokrých chladicích s přirozeným tahem upřednostňovat pouţití výplně s vhodným povrchem a/nebo

vhodnou konstrukcí za účelem redukování znečištění; periodické čištění by mělo být volitelnou moţností,

např. v případě vysokého obsahu pevných/tuhých látek v pouţité chladicí vodě.

XII.8.4 Modelování a pilotní zkoušky

Účelem modelování je studovat jakékoliv fyzikálně chemické dopady a upravit zařízení takovým způsobem, aby

tyto dopady byly v největším moţném rozsahu redukovány. Zvláště důleţité je studovat:

odebírání a vypouštění vody;

vizuální aspekty předmětného místa;

vývin parních vleček;

tepelné a chemické dopady na přijímací prostředí (recipient).

Cílem zkoušek pilotních cyklŧ je definovat optimální úpravu chladicí vody jak z hlediska vytváření kotelního

kamene, tak i z hlediska jakýchkoliv biologických vývinů/růstů. Aby takové zkoušky mohly být uskutečněny,

instalují se na předmětném místě pilotní zařízení, která jsou reprezentativní pro skutečné komerční provozní

podmínky na dobu aţ jeden rok. Všeobecně vzato tato pilotní zkouška by měla trvat po dobu, jejíţ minimální

délka je taková, která umoţňuje integrovat odchylky jakosti chladicí vody, které vznikají v důsledku sezónních

rozdílů. Toto poslouţí taky pro posouzení moţností některých volitelných případů v reprezentativním měřítku

(příklady: volba výplně chladicí věţe, volba slitin, atd.).

XII.8.5 Volba chladicí soustavy

Volba typu chladicí soustavy, jak je moţno pozorovat na základě předchozích analýz, v podstatě závisí na

lokálních podmínkách specifických pro předmětné místo. Proto je mimořádně resp. extrémně obtíţné a nemusí

být vhodné nabízet výhradní/jedinečné doporučení. Logický rozhodovací diagram (pro volbu chladicí soustavy)

(Obrázek XII.15, Část XII.11) poskytuje představu o všech moţných případech, o které se jedná.

Z energetického stanoviska je mokré chlazení (průtočné chlazení, a pokud to je nutné, s mokrou chladicí věţí)

zdaleka nejekonomičtější řešení, kombinované s ekologickými výhodami úspory energie a zabránění emisím

spalin resp. kouřových plynů. Ať uţ je mokré chlazení realizováno pouţitím techniky průtočného chlazení, nebo

prostřednictvím cirkulující chladicí soustavy, energetická vyváţenost pro toto řešení je příznivá.

Je samozřejmé, ţe o takovém mokrém chlazení je moţno uvaţovat pouze tehdy, jestliţe přijímací vodní cesta

(tzn. recipient) je schopna přizpůsobit se takovému řešení. V rozsahu udrţitelného managementu vodních zdrojů

je absolutně podstatné, aby tato záleţitost byla pečlivě prozkoumána, a to zejména při současném vzetí do úvahy

budoucích vývojových tendencí. Dlouhodobé modelování, integrování statistických údajů jsou nutným

nástrojem pro odhad a posouzení environmentálních dopadů. Pro tento základní přístup je podstatné, ţe je nutno

provést volbu reţimu chlazení, koeficientu koncentrace, a veškerých úprav.

XII.9 Závěry

Přístup BAT pro chladicí soustavy nových tepelných elektráren vyţaduje uskutečnit celou řadu úvah v těchto

záleţitostech:

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 299

potřeba uskutečnit předchozí studie vztahující se na podmínky předmětného místa;

1. volba materiálů odolných proti působení koroze pro teplosměnné povrchy kondenzátorů a chladicích věţí;

2. implementace lokální ochrany (nátěry, katodická ochrana, atd.);

3. redukování spotřebičů energie (ventilátory, čerpadla);

4. instalování protihlukových soustav (stěny, panely, úpravy reliéfu předmětného místa (viz „zalesněné svahy―

zmíněné výše, pozn. překl.), atd.), nebo volba řešení, která mají za následek niţší emise hluku (ventilátory

s nízkým hlukem);

5. optimalizace pouţití činidel pro úpravu (chladicí vody) a zavedení zařízení pro biologické monitorování,

zařízení pro chemické monitorování a kontrolních zařízení;

6. studie (chladicích) soustav tak, aby byly schopny uskutečnit operace zvýšení teploty;

7. konstrukční provedení přívodů vody za účelem omezení nasávání ţivých organismů;

8. kontrola jakosti výtoků vody (teplota, kyslík, atd.) odtokovým kanálem.

Výše uvedené poloţky 3, 4, 5, 6 a 9 jsou taky relevantní pro jiţ existující elektrárny, protoţe se vztahují na

způsob, jakým je předmětný provoz provozován a udrţován. Ostatní záleţitosti se vztahují na posouzení

předmětného místa, které je v případě jiţ existujících zařízení danou skutečností. Ve vztahu k těmto poloţkám

můţe výsledek vyhodnocení v případě jiţ existujících zařízení vést k podstatné změně v konstrukčním provedení

jiţ existujících chladicích soustav, která je obecně vzato nákladná a pravděpodobně by nebyla finančně efektivní.

V takových situacích doba amortizace zařízení (výměníku tepla, přívodní konstrukce (vody)) ovlivní jakoukoliv

moţnou změnu, která vyplývá z posouzení předmětného místa.

Na základě zkušeností lze konstatovat, ţe není moţné očekávat objevení ţádného jednoduchého řešení. Kaţdý

případ je specifický a závisí, například, na cyklu elektrárny. V případě jednotek s recirkulačními (chladicími)

soustavami bude volba úpravy vody záviset na zvoleném koeficientu koncentrace, maximálních teplotách a na

jakosti odebírané vody. Totéţ platí pro případ boje proti biologickým vývinům/růstům. I kdyţ makroorganismy

mohou obecně být eliminovány tepelnými šoky, toto řešení nemůţe být pouţito pro eliminování biofilmu.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 300

XII.10 Literatura

-B. Vincent, "Vyuţití a udrţování zdroje studené vody", Všeobecná nukleární revue, číslo 3,

strany 247 aţ 257, květen/červen 1986.

-R. Gras a J. Jacquet, "Problémy ţivotního prostředí spojené se zdrojem studené vody tepelných elektráren",

Letní škola mechaniky tekutin, 353 aţ 393, 6. aţ 10. října 1975.

-H.A. Jenner, C.J.L. Taylor, M. Van Donk, M. Khalanski, "Vedlejší produkty chlorování v chlorované chladicí

vodě některých evropských přímořských elektráren", Námořní výzkum ţivotního prostředí, svazek 43, číslo 4,

strany 279 aţ 283, 1997.

-R. Ambrogi, "Environmentální dopad biocidní úpravy a úpravy proti znečištění oxidem chloričitým".

Pojednání uvedené na prvním evropském symposiu o oxidu chloričitém. Collana ambiante, svazek 17, strany

119 aţ 132, Řím, 1996.

-L. Duvivier, "Studie různých postupů při odstraňování usazenin (resp. kotelního kamene) chladicích okruhů

elektráren", diplomová práce na Katolické univerzitě v Louvain, Fakulta aplikovaných věd, červen 1988.

-G. Gutner, "Suché a smíšené (snad „hybridní―. pozn. překl.) vzduchové chlazení", Letní škola mechaniky

tekutin, strany 60 aţ 6, 6. aţ 10. října 1975.

-Pojednání: Konference o chladicích věţích a pokrokových/vyspělých/moderních chladicích soustavách, EPRI

TR-104867, únor 1995.

-L. Duvivier, "Koncentrace a kondicionování povrchových vod uvnitř chladicích atmosférických okruhů ve

velkých tepelných elektrárnách", 36. mezinárodní dny časopisu CEBEDEAU,

strany 205 aţ 234, Liege, 25. aţ 27. května 1983.

-Deleval, Duvivier, Hosdain, "Boj s usazeninami v chladicích okruzích elektráren", 9. mezinárodní symposium

Sdruţení pro hydraulický výzkum o chladicích věţích a rozstřikovacích (chladicích) nádrţích/rybnících, Institut

von Karman, 20. aţ 23. září 1994.

-L. Duvivier, "Všeobecné úvahy vztahující se k problému usazenin v chladicích průmyslových okruzích",

Pojednání Journées Information Eaux, svazek 1, strany 311 aţ 3111, 18. aţ 20. září 1996.

-H.A. Jenner, J.P.M. Mommen, "Trojhranné slávky (mušle) a problémy nárůstu", H2O, 18. ročník,

číslo 1, strany 2 aţ 6, 1985.

-Návod pro ţivotní prostředí bez radioaktivity – Protokol o masivním chlorování chladicích látek

(resp. chladiv), Francouzské elektrárenské podniky (EDF) SPT, Oddělení bezpečnosti – Ochrana před radiací –

Ţivotní prostředí, červenec 1984.

-Aprosi, Bidard, Nepveu de Villemarceau, "Experiment o vyuţití poznatků o chladicích zařízeních

ve francouzských elektrárnách: Hydrobiologie – chemie vody", Všeobecná nukleární revue, číslo 5, strany 425

aţ 429, září/říjen 1986.

-Rook, "Vytváření haloformů v průběhu chlorování přírodních vod", Úprava a kontrola vody,

23 (část 2), 234, 1974.

-Bellar, Lichtenberg, Kroner, "Výskyt organických halogenidů v chlorovaných pitných vodách", JAWWA, 66,

73, prosinec 1974.

-Amy a jiní, "Vyhodnocení příspěvku prekurzorů THM z vypouštění v zemědělství", JAWWA,

57 aţ 64, leden 1990.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 301

-G. Asplund, A. Grimvall, "Organické halogenované látky v přírodě – Rozsáhlejší výskyt, neţ se původně

předpokládalo", Environmentální věda a technologie, 25, strany 1346 aţ 13450, 1991.

-L. Duvivier, "Utváření a eliminování organických halogenovaných látek v průběhu dezinfekce vod",

Doktorská práce aplikovaných věd, Katolická univerzita v Louvain, červen 1993.

-C.T. Jafvert, R.L. Valentine, "Schéma reakcí pro chlorování amoniakální vody", Environmentální vědecká

technologie, svazek 26, číslo 3, 1992.

-Bilello, Singley, "Odstraňování trihalometanů kolonou s náplní a difúzním provzdušňováním" JAWWA, 62 aţ

71, únor 1986.

-Munz, Roberts, "Rovnováhy fáze voda-vzduch těkavých organických roztoků", JAWWA, 62 aţ 69, květen

1987.

-Isaac, Morris, "Rychlosti předávání aktivního chloru mezi dusíkatými látkami", Chlorování vody –

Environmentální dopad a účinky na lidské zdraví, svazek 3, 1980.

-Weil, Morris, "Kinetické studie chloraminů. Rychlosti vytváření monochloraminu,

N-chlormetalaminu a N-chlorodimetylaminu", Časopis Am. Chem. Soc., svazek 71, 1979.

-4 S.A. Hubbs a jiní, "Pouţití oxidu chloričitého a chloraminů jako alternativních desinfekčních prostředků v

Louisville", Pojednání na AWWA semináři, konference AWWA strany 51 aţ 60,

Atlanta, 15. června 1980.

-Neden a jiní, "Porovnání chlorování a pouţití chloraminů pro omezování opětovného růstu bakterií", JAWWA,

80 aţ 88, červenec 1992.

-"Elektrárna CHOOZ B1 B2 – Rozbor biologického znečištění – Celková zpráva",

Zpráva LABORELEC CO3-800-95-005F/LDU/RVM, 22/03/05.

-"CHOOZ B – Zkoušky na pokusné stanici. Kondicionování chladicí vody",

Zpráva LABORELEC CO3/06578 - 1, 15/01/1991.

-"Chladicí voda: Elektrárna v Seraing – Výsledky zkoušek na pokusné pilotní stanici",

Zpráva Laborelec SER/ER/LD-CO3, 04/11/92.

-"Chladicí voda: Elektrárna v Drogenbos – Výsledky zkoušek na pokusné pilotní stanici",

Zpráva Laborelec DROG/ER/LD-CO3, listopad 91.

-L.C. Neale, "Problémy chlazení tepelných elektráren – Studie fyzikálních modelů",

Letní škola mechaniky tekutin, strany 159 aţ 180, 6. aţ 10. října 1975.

-J.P. Benque, Matematické modely ošetření odpadního tepla", Letní škola mechaniky tekutin,

strany 184 aţ 200, 6. aţ 10. října 1975.

-J. Smitz, "Pégase – Plánování a řízení asanace vod", Regionální ministerstvo Wallonne,

Celková zpráva, 1991.

-Ernst, Winkler, "Proudová pole parních vleček chladicí věţe v blízkém ovzduší jako výsledky matematického

modelu", 9. Symposium o chladicích věţích a rozstřikovacích (chladicích)

nádrţích – Mezinárodní sdruţení pro hydraulický výzkum, Institut von Karman, 20. aţ 23. září 1994.

-„Směrnice pro chemické cykly pro fosilní provozy: Veškeré úpravy těkavými látkami",

EPRI, TR-105041, duben 1996.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 302

-Mortensen, Conley, "Znečištění (fóliové) výplně vytvářející vodní film (povlak) v protiproudých chladicích

věţích: Mechanismus a konstrukční provedení", Institut pro chladicí věţe,

Referát TP 1994-05, Houston, únor 13. aţ 16., 1994.

-Montjoie, Noble, Mirsky, "Výzkum znečišťujícího povlaku (filmu)―, Institut pro chladicí věţe,

New Orleans, únor 17. aţ 19., 1993.

-Duvivier, van Damme, Bolsée, "Volba výměnných těles pro chladicí věţe a jejich vliv na usazování uhličitanu

vápenatého", Pojednání uveřejněné v Journées Information Eaux („dny informace o vodě“), svazek 1, strany 371

aţ 3711, 18. aţ 10. září 1996.

-Dedieu, "Experimentální studie usazování na výměnných tělesech pouţívaných v průmyslovém chlazení"

Doktorská práce INSA Toulouse, 05/06/97.

-J.P. Fesson, "Le primage(základní/primární stav?) a separace v chladicích látkách (chladivech)",

Letní škola mechaniky tekutin, strany 202 aţ 215, 6. aţ 10. října 1975.

-G. Ribier, "Optimalizace tepelné kalkulace a stanovení jednoho vzduchového chlazení podle přirozeného

výběru"; Letní škola mechaniky tekutin, strany 217 aţ 229, 6. aţ 10. října 1975.

-Manoha, Lepeintre, Pechon, "Model TELEMAC-3D pro trojrozměrné vytékání: Nové perspektivy pro studie

ţivotního prostředí", Aplikovaná hydroekologie, díl 4, svazek 1, 13. aţ 20., 1992.

-Nagel, "Nové vývojové aktivity ve vzduchem chlazených parních kondenzátorech a suchých chladicích věţích",

9. symposium o chladicích věţích a rozstřikovacích (chladicích)

nádrţích – Mezinárodní sdruţení pro hydraulický výzkum, Institut von Karman, 20. aţ 23. září 1994.

-van der Spek, "Pokrokové/vyspělé/moderní nízkohlučné chladicí ventilátory", 9. symposium

o chladicích věţích a rozstřikovacích (chladicích) nádrţích – Mezinárodní sdruţení pro hydraulický výzkum,

Institut von Karman, 20. aţ 23. září 1994.

-Kosten, Wyndrum, „Mokré, suché a hybridní (chladicí) soustavy – Porovnání tepelného výkonu", Konference

EPRI o chladicích věţích a moderních chladicích soustavách, Petrohrad, 3. srpna 1994.

-Burns, Nicholson, Annett, Alexander, "Dopady retrofitu chladicích věţí ve velké elektrárně", Konference EPRI

o chladicích věţích a moderních chladicích soustavách, Petrohrad, 3. srpna 1994.

-Lindahl, Jameson, "Redukce tvorby parní vlečky a uchování vody v mokré/suché chladicí věţi", Konference

EPRI o chladicích věţích a moderních chladicích soustavách, Petrohrad, 3. srpna 1994.

-Gill a jiní, "Mechanický přístup k vývoji chemických roztoků pro znečištění (fóliových) výplní chladicí věţe

vytvářejících vodní film (povlak)", Konference EPRI o chladicích věţích a moderních chladicích soustavách,

Petrohrad, 3. srpna 1994.

-J.F. Commaille, "Perturbace způsobené uvolňováním usazených produktů v řekách a jejich následná fyzikálně

chemická úprava", Doktorská práce, INSA, Toulouse, 25. října 1982.

-L. Duvivier, "Eliminace usazování před jeho uvolněním. Důsledky v průmyslové oblasti",

Tribuna časopisu Cebedeau, číslo 487 aţ 488, 37, 247 aţ 252, 1984.

-"Monitorování slávky mnohotvárné (zebrované mušle) a návod pro omezování výskytu",

EPRI TR-101782, prosinec 1992.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 303

-Leyen a jiní, "Sníţení makroznečištění: Komparativní studie o ozonu a o organických polymerech indukujících

film (povlak)", 7. mezinárodní konference zaměřená na slávky mnohotvárné

(zebrované mušle) a obtěţující vodní biologické druhy, New Orleans, leden 28. aţ 31., 1997.

-Duvivier a jiní, "Potřebujeme chlor pro úpravu vody?", Pojednání přednesené na Evropském

Power-Gen 1996, svazek 1, strany 757 aţ 770, červen 1996.

-Duvivier a jiní, "Boj pouţitím ozonu se znečištěním (chladicích soustav) slávkami mnohotvárnými

(zebrovanými mušlemi)", Seminář EPRI-Zdokonalení spolehlivosti servisu vodních soustav,

Daytona Beach, červen 25. aţ 27., 1996.

-K. D′Hondt, "On-line analýza "kritické hodnoty pH", Applitek, Vergadering Scheikunde,

Laborelec, 28/04/93.

-Lin a jiní, "Dozor nad ohroţením usazeninami chladicího okruhu v jaderné elektrárně pouţitím automatického

elektrochemického snímače", Pojednání uveřejněné v Journées Information Eaux

(„dny informace o vodě“), svazek 1, strany 331 aţ 3316, 18. aţ 20. září 1996.

-G.J. Licina, "Monitorování koroze a vytváření biofilmu ve vodní soustavě nouzového provozu

v Susquehanna", Seminář EPRI-Zdokonalení spolehlivosti servisu vodních soustav,

Daytona Beach, červen 25. aţ 27., 1996.

-L. Caudron, "Atmosférické vzduchové (průmyslové) chladiče", Sbírka ředitelství (vedoucího pracoviště) studií

a výzkumů francouzských elektráren, 1991.

-Y. Coeffe, P-M. Clique, B. Manoha, "Studie tepelného dopadu pro místa, ve kterých jsou lokalizovány

francouzské přímořské jaderné elektrárny", 18. ICCE. Kapské město, strany 2342 aţ 2356, 1982.

-M. Darras, J. Montfort, J.F. Parent, "Práce a náklady na vypouštění odpadní vody, koncepce

a realizace. A. Ředění ohřátých výtoků elektráren. B. Přímořské elektrárny a ochrana mořského prostředí",

Zpráva EDF DER HE/ 42/85.18, 1985.

-F. Bordet, "Koncepce prací o vodách v jaderných přímořských elektrárnách",

Zpráva EDF DE E-3011, 1983.

-B. Manoha, "Trojrozměrné numerické modelování tepelného dopadu pro jadernou elektrárnu

v Gravelines", 23. kongres IAHR. Ottawa, 1989.

-A. Gilbert, R. Gras, D. Roult, "Numerický výpočet přirozených teplot říční vody",

Mezinárodní konference o modelování jakosti vody ve vnitrozemském přírodním prostředí.

Anglie, Bournemouth, referát M1, strany 457 aţ 472, 10. aţ 13. června 1986.

-A.W.H. Tumpenny, T.E. Langford, R.J. Aston, "Elektrárny a ryby",

Výzkum CEGB, strany 27 aţ 39, duben 1985.

-F. Travade, "Odsávání organismů při odběru vody do elektráren",

Všeobecná nukleární revue, číslo 1, strany 59 aţ -62, 1987.

-EDF International, "Elektrárna spalující uhlí v Cordemais. Jednotky 4 a 5.

Studie environmentálního dopadu", 1987.

-J.W. Whitehouse, M. Khalanski, M. Saroglia, "Zkušenosti v UK s omezováním makroznečištění

v mořském prostředí s přehledem evropských praktických postupů", Pojednání, které bylo předneseno na

Symposiu o technologiích pro omezování makroznečišťování kondenzátorů, Hyannis, Mass.

Zpráva EPRI CS 3343, strany 17.1 aţ 17.16, prosinec 1983.

Příloha XII

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 304

-J.W. Whitehouse, M. Khalanski, M. Saroglia, H.A. Jenner, "Omezování bioznečištění v elektrárnách

přímořských a v elektrárnách lokalizovaných v ústích řek", Společná zpráva CEGB, EDF, ENEL

a KEMA, strana 48, 1985.

-M. Khalanski, G. Aprosi, F. Travade, "Omezování bioznečištění v (chladicích) okruzích elektráren. Přehled

zkušeností Electricité de France′s", Symposium o omezování bioznečištění kondenzátorů;

stav této problematiky, Zasedání EPRI, Lake Buena Vista, Florida, 1985.

-M. Khalanski a Ph. Lutz, "Chlorování chladicí vody", Všeobecná nukleární revue, číslo1,

strany 52 aţ 58, 1987.

-NCASI, "Přirozený výskyt organických halogenovaných sloučenin – Přehled A",

Technická úřední zpráva (bulletin), číslo 629, 1992.

-H. Palm, R. Lammi, "Osud organických chlorů celulózek v sedimentech Botnického zálivu",

Environmentální věda a technologie, 29, strany 1722 aţ 1727, 1995.

-H. Kankaanpää, J. Tossari, "Úrovně pozadí EOX a AOX v sedimentech Finského zálivu. Rozloţení molekulové

hmotnosti EOX v sedimentech", Chemosféra, 28, strany 99 aţ 116, 1994.

-3 G. Asplund, "Původ organických halogenů zjištěných v ţivotním prostředí", Studie Linköping

v umění a vědě, číslo 77, Univerzita Linköping, Švédsko, 1992.

-Ph. Gosse, M. Khalanski, "Číselné modelování aplikované na vyhodnocení hydrobiologického dopadu",

Všeobecná nukleární revue, číslo 1, strany 46 aţ 51, 1987.

-M.J. Saleçon, J.M. Thébault, "Modelování jezerního ekosystému"

Masson, ISBN 2-225-85627-3, 1997.

-G. Aprosi, C. Nepveu de Villemarccau, "Provozní zkušenosti ve Francii v záleţitosti problematiky znečišťování

(řasy, mechovky) chladicích věţí", 6. Workshop IAHR o chladicích věţích, Pisa,

říjen 4. aţ 7., 1988.

-J.C. Moretteau, M. Khalanski, "Usazování a růst D. polymorpha v (chladicích) okruzích

s neupravenou vodou v jaderné elektrárně v Cattenom (Moselle, Francie)", Pojednání:

Čtvrtá mezinárodní konference o slávkách (mušlích), Madison, Zpráva EPRI, březen 1994.

-M. Khalanski; "Slávka mnohotvárná (zebrovaná mušle) a jiné invazivní ţivočišné druhy v okruzích chladicí

vody francouzských elektráren umístěných u řek", Sedmá mezinárodní konference o slávkách mnohotvárných a

problematických vodních ţivočišných druzích, New-Orleans, 28. aţ 31. ledna 1997.

-H.A. Jenner, J. Whitehouse, C. Taylor, M. Khalanski, "Management chladicí vody v evropských elektrárnách",

má být uveřejněno v publikaci Hydroécologie Appliquée.

-B. Comby, "Ekologický zastánce jaderné energie", Kniha společnosti, ISBN 2-84155-035-4, 1994.

-Směrnice VGB pro plánování soustav chladicích věţí, R 135 P, 1997.

-Směrnice VGB – Doporučení pro zimní provoz mokrých chladicích věţí elektráren, R 129 P, 1988

-Směrnice VGB – Pouţití dřeva při konstrukci chladicích věţí, R 611 U, 1996

-DIN 1947: Tepelná technická měření ztrát v mokrých chladicích věţích.

Příloha XII

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 305

-Směrnice VGB: "BTR Stavební technika pro chladicí věţe", R 610 U, 1997.

-VGB: "Směrnice pro chladicí vodu", R 455 P, 1990.

-Návod VGB: "Úprava provozní vody a přídavné vody v hladicích věţích prostřednictvím dekarbonizace, popř.

prostřednictvím vločkování a dekarbonizace", M 403 G, 1992.

-Odborná příručka VGB: Stavební technika v tepelných elektrárnách, B 009, 1993.

-Tesche, W.; Zohlednění recirkulace v chladicích věţích článkového typu v sériovém uspořádání

při plánování. VGB-TB 110, VGB-Kraftwerkstechnik GmbH, Essen (1996).

-VDI-Atlas tepla: Výpočet pro recirkulační chladicí zařízení.

-Held: Technika postupu pro úpravu chladicí vody a chemické metody pro úpravu chladicí vody

v průmyslu a elektrárnách, Vulkan-Verlag, Essen (1994).

-DIN EN 45 531: Ustanovující směrnice pro přídavná/pomocná zařízení turbín, suchá chladicí věţ.

-DIN EN 45 532: Ustanovující směrnice pro přídavná/pomocná zařízení turbín, mokrá chladicí věţ.

-VDI 3734 B12: Emisní hodnoty technických zdrojů zvuku (hluku); recirkulační chladicí zařízení, chladicí věţe,

1990.

-Vlivy odpadního tepla, sniţování, vyuţití. Zpráva číslo 82-3 Komise pro odpadní teplo, 1982.

-Vlivy chladicích věţí. Zpráva číslo 82-1 Komise pro odpadní teplo, 1982.

-Ernst, Wurz: Mokrá chladicí věţ s přirozeným tahem v jaderné elektrárně Philippsburg (blok 1). Průzkum

provozního chování emisí a šíření parních vleček. Zpráva R. 15, číslo 25, časopis VDI, 1983.

-Ernst Schnabel: Mokrá chladicí věţ s přirozeným tahem v jaderné elektrárně Philippsburg (blok 1). Výsledky

výpočtů šíření parních vleček. Zpráva R. 15 číslo 30, časopis VDI, 1984.

-Baer a jiní: Termodynamické výzkumy na mokré chladicí věţi s přirozeným tahem v elektrárně Neurath a

modely pro provozní chování a šíření parních vleček, Zpráva R. 15 číslo 7, časopis VDI.

Obrázky

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 306

XII.11 Obrázky

Obrázek XII.1: Prŧtočná (chladicí) soustava

Obrázek XII.2: Mokrá chladicí věţ

Mokrá chladicí věţ:

1 eliminátor

unášení

2 distribuce vody

3 výplň pro

vytváření vodního filmu

4 přívod vzduchu

5 odvádění vody

Průtočné chlazení s chladicí věţí:

6 do vodního

prostředí (recipientu)

7 z vodního

prostředí (recipientu)

do chladicí věţe

přes kondenzátor

8,9,10 neplatí pro tento

případ

Recirkulační chlazení:

6 do kondenzátoru

7 od kondenzátoru

8 od vodního

prostředí (recipientu)

9 úprava vody

10 do vodního

prostředí (recipientu)

Obrázky

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 307

Obrázek XII.3: Prŧtočné chlazení s chladicí věţí

Obrázek XII.4: Recirkulační chlazení

Obrázky

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 308

Obrázek XII.5: Chladicí věţ s umělým tahem (výtlačné ventilátory)

Obrázek XII.6: Chladicí věţ s umělým tahem (sací ventilátory, článková konstrukce)

Obrázky

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 309

Obrázek XII.7: Chladicí věţ s umělým tahem (výtlačné ventilátory, článková konstrukce)

Obrázek XII.8: Hybridní chladicí věţ

Obrázky

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 310

Obrázek XII.9: Vzduchem chlazený kondenzátor s umělým tahem vytvářeným protlačováním

vzduchu

Obrázek XII.10: Vzduchem chlazený kondenzátor s přirozeným tahem vzduchu

Obrázky

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 311

Obrázek XII.11 Uzavřená recirkulační chladicí věţ s nepřímým suchým chlazením

Obrázek XII.12 Chladicí věţ s vypouštěním vyčištěných kouřových plynŧ

KONDENZÁTOR POMOCNÁ

(PŘÍDAVNÁ)

CHLADICÍ

SOUSTAVA

ZAŘÍZENÍ

PRO

PŘÍDAVNOU

VODU

REKUPERAČNÍ TURBINA

Obrázky

Listopad 2000 ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL 312

Obrázek XII.13: Chladicí soustava s fixním koeficientem koncentrace

Obrázek XII.14: Chladicí soustava s proměnným koeficientem koncentrace

ŘEK

A

ZAŘÍZENÍ PRO

PŘÍDAVNOU VODU

KONDENZÁTOR

POMOCNÁ/PŘÍDAVNÁ

CHLADICÍ SOUSTAVA

ŘEKA

REKUPERAČNÍ

TURBINA

Obrázky

ML / EIPPCB / CV_BREF_FINAL Listopad 2000 313

Obrázek XII.15: Logický rozhodovací diagram pro volbu chladicí soustavy

1

Můţe vodní cesta absorbovat tepelné zatíţení

při nízké hladině vody?

NE

2

Je koeficient

koncentrace

k ≤ 4 dostatečný při

nízké

hladině vody?

ANO

NE Je koeficient koncentrace

k ≤ 7 dostatečný při nízké

hladině vody?

NE

3

ANO ANO

Obsahuje voda

těţké kovy?

ANO

4

NE

– Akceptovat proměnný koeficient

koncentrace

– Vakcinace kyselinou – Je třeba počítat s biocidní úpravou

(chladicí vody)

– Akceptovat fixní koeficient

koncentrace

– Změkčování přídavné vody vápnem – Je třeba počítat s biocidní úpravou

(chladicí vody)