Kesselanlage und Gaskessel: Wann werden CO- und NOx-Emissionen gemessen?

Warum CO und NOx für eine Kesselanlage thematisiert werden

Ein Gaskessel wird vom Betreiber oft als „saubere“ Quelle wahrgenommen. Im Vergleich zu einem Kohle- oder Schwerölkessel trifft das in der Regel zu, bedeutet aber nicht, dass für die Kesselanlage keine Verpflichtungen gelten. Bei der Verbrennung von Erdgas entstehen vor allem Stickoxide, die als NOx bezeichnet werden, und bei unvollständiger Verbrennung entsteht auch Kohlenmonoxid, also CO.

NOx hängt insbesondere mit der Verbrennungstemperatur, der Brennerkonstruktion, dem Luftüberschuss und der Kesselabstimmung zusammen. CO ist ein typischer Indikator für die Qualität der Verbrennung. Erhöhte CO-Werte weisen häufig auf ein Problem mit dem Verbrennungsprozess, eine schlechte Abstimmung, eine unzureichende Verbrennungsluftzufuhr, eine Verschmutzung des Wärmetauschers oder ein anderes Betriebsproblem hin.

Bei einer Gaskesselanlage werden Staub und Schwefel normalerweise nicht im gleichen Umfang berücksichtigt wie bei festen oder flüssigen Brennstoffen. Hauptgegenstand der Messung sind in der Regel NOx und CO.

Was zählt, ist der Input, nicht nur der Output

Für die Einstufung eines Heizkessels nach dem Luftschutzgesetz ist die Nennwärmeleistung entscheidend, nicht nur die in gängigen technischen Unterlagen angegebene Wärmeleistung. Die Leistung gibt an, wie viel Wärme der Kessel an das System abgibt. Der Input drückt die im Kraftstoff zugeführte Energie aus.

Wenn der Hersteller nur Leistung und Wirkungsgrad angibt, wird der Input näherungsweise als Verhältnis von Leistung zu Wirkungsgrad ermittelt.

In der Praxis: Ein Heizkessel mit einer Leistung von 280 kW darf die Eingangsschwelle von 300 kW nicht unterschreiten. Bei einem Wirkungsgrad von beispielsweise 93 % beträgt die Leistungsaufnahme etwa 301 kW. Das kann für die Quellenklassifizierung bereits ausschlaggebend sein.

Kleine Quelle und aufgelistete Quelle

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird immer noch der Begriff „kleine Quelle“ verwendet. Die derzeitige Gesetzgebung arbeitet jedoch hauptsächlich mit der Einteilung in Quellen, die in der Anlage 2 des Luftschutzgesetzes aufgeführt sind, und in Quellen, die nicht in dieser Anlage aufgeführt sind.

Für Kessel liegt der entscheidende Schwellenwert bei 0,3 MW gesamter thermischer Nennleistung. Kessel ab diesem Schwellenwert gehören zu den aufgeführten stationären Quellen. Für Kessel über 5 MW werden die Regelungen weiter verschärft, beispielsweise hinsichtlich der Anforderungen an die Betriebsordnung und den Umfang der Dokumentation.

Bei mehreren Kesseln in einer Kesselanlage ist zu prüfen, ob deren Einspeisungen aggregiert werden. Es reicht daher nicht aus, jeden Kessel isoliert zu beurteilen. Ausschlaggebend können ein gemeinsamer Standort, ein gemeinsamer Schornstein oder die technische Anordnung der Quellen sein.

Kraftstoff: Warum Erdgas einfacher ist als feste Brennstoffe

Die Art des Brennstoffs beeinflusst maßgeblich den Umfang der Pflichten und die zu erwartenden Schadstoffemissionen. Bei Erdgas werden typischerweise hauptsächlich NOx und CO gemessen. Bei festen Brennstoffen werden zusätzlich Feinstaub und Schwefeldioxid berücksichtigt. Bei flüssigen Kraftstoffen kann die Situation je nach Kraftstoffart und Schwefelgehalt unterschiedlich sein.

Bei einem Gaskessel ist die Messung daher möglicherweise einfacher als bei einem Festbrennstoffkessel, sie muss jedoch dennoch den gesetzlichen Bestimmungen der Quelle, den Emissionsgrenzwerten und den Bedingungen der Betriebsgenehmigung entsprechen.

Wenn CO- und NOx-Emissionen gemessen werden

CO- und NOx-Emissionen werden hauptsächlich an aufgeführten Verbrennungsquellen gemessen, typischerweise Kesselanlagen mit einer Gesamtfeuerungswärmeleistung von 0,3 MW. Der genaue Umfang und das Messintervall hängen von der Einsatzmenge, dem Brennstoff, der Betriebserlaubnis und etwaigen Ausnahmen oder besonderen Bedingungen ab.

Bei Verbrennungsquellen erfolgt die einmalige Messung auch nach der ersten Inbetriebnahme der Quelle, nach einem in der Genehmigung genannten Brennstoffwechsel oder nach Eingriffen in Bauwerke oder Anlagen, die die Emissionen verändern könnten. Dies ist beispielsweise beim Austausch von Brennern, beim Umbau der Kesselanlage oder beim Wechsel der Feuerungstechnik wichtig.

Bei Gaskesseln überwacht die Messung normalerweise die NOx-Konzentration, die CO-Konzentration, den Sauerstoffgehalt, die Rauchgastemperatur, den Druck, die Luftfeuchtigkeit oder andere Größen, die zur Neuberechnung der Ergebnisse auf Referenzbedingungen erforderlich sind. Das Ergebnis ist nicht nur der Wert auf dem Analysegerät, sondern ein Bericht mit Neuberechnung zur Festlegung von Referenzbedingungen.

Bei der periodischen Messung handelt es sich nicht um eine Serviceinspektion

Die Emissionsmessung nach dem Luftschutzgesetz ist nicht dasselbe wie eine routinemäßige Kesselwartungsprüfung. Ein Servicetechniker kann die Verbrennung, Effizienz, Sicherheit, Brennereinstellungen und den Betriebszustand der Ausrüstung überprüfen. Die Emissionsmessung zum Zwecke des Luftschutzes muss jedoch in einer den rechtlichen und methodischen Anforderungen entsprechenden Weise durchgeführt werden und als Ergebnis ein Emissionsmessbericht vorliegen.

Eine Servicemessung kann zur Abstimmung des Kessels hilfreich sein. Für behördliche Zwecke nutzbare Messungen müssen jedoch nach den Vorgaben des Luftschutzgesetzes durch eine befugte Person durchgeführt werden.

Der Unterschied ist praktisch:

Betriebsaufzeichnungen einer Kesselanlage

Für gelistete Quellen ist es wichtig, Betriebsaufzeichnungen zu führen. Diese sollten dokumentieren, wie die Quelle betrieben wurde, welcher Brennstoff verwendet wurde, wie die Betriebsstunden waren und wie die Bedingungen für die Betriebsgenehmigung erfüllt wurden. Bei kleineren Gaskesselanlagen ist der Umfang der Aufzeichnungen meist einfacher als bei großen Industrieanlagen, grundlegende Betriebsdaten dürfen jedoch nicht fehlen.

Betriebsaufzeichnungen enthalten in der Regel insbesondere Daten zu Quellenidentifikation, Kesseln, Brennstoff, Betriebsstunden, Schornsteinen oder Abgasen, durchgeführten Messungen, Störungen, Wartung und etwaigen Technologieänderungen. Für Gaskesselanlagen bis zu 5 MW, die ausschließlich Erdgas verbrennen, können einige Anforderungen einfacher sein, aber die spezifischen Genehmigungsbedingungen und die aktuelle Rechtsordnung der Quelle müssen immer respektiert werden.

Praktisch wichtig: Betriebsunterlagen sind nicht nur ein Archiv von Berichten. Sie sind ein fortlaufender Beweis dafür, dass die Kesselanlage gemäß der Genehmigung betrieben wurde und die Quelle den festgelegten Grenzwert nicht überschritten hat.

Betriebserlaubnis und Dokumentation

Handelt es sich bei der Kesselanlage um eine denkmalgeschützte stationäre Quelle, kommt in der Regel eine Betriebserlaubnis des Bezirksamtes ins Spiel. Bei Erdgaskesseln bis 5 MW ist die Dokumentation möglicherweise einfacher als bei Festbrennstoffkesseln oder Großkesselanlagen, dennoch müssen Klassifizierung, Einsatz, Brennstoff, Schornstein, Emissionsgrenzwerte und Methode zur Emissionsermittlung korrekt ermittelt werden.

Bei einer neuen Kesselanlage, einem Kesselaustausch, einer Leistungserhöhung, einem Brennstoffwechsel oder einem Umbau des Rauchgasweges empfiehlt es sich zu prüfen, ob eine neue Betriebserlaubnis oder eine Änderung einer bestehenden Genehmigung erforderlich ist. Ein häufiges Problem besteht darin, dass ein Heizkessel im laufenden Betrieb technisch ausgetauscht wird, die Luftschutzdokumentation aber weiterhin für die Erstausrüstung eingestellt bleibt.

Die häufigsten Fehler bei Gaskesselanlagen

Bei Gaskesselanlagen kommt es häufig vor, dass Output und Input verwechselt werden. Für die Quellenklassifizierung ist jedoch der Input entscheidend. Ein weiteres häufiges Problem entsteht bei mehreren Kesseln, wenn die Aggregationsregeln nicht überprüft werden und der Betreiber jeden Kessel einzeln bewertet, obwohl die Kesselanlage als Ganzes möglicherweise unter das aufgeführte Quellenregime fällt.

Auch der Rückgriff auf ein Serviceprotokoll anstelle eines Emissionsmessberichts ist üblich. Die Serviceinspektion ist zwar wichtig, erfüllt aber allein möglicherweise nicht die Pflicht zur einmaligen oder periodischen Emissionsmessung unter Luftschutz. Bei älteren Betrieben besteht häufig das Problem, dass die Betriebserlaubnis nicht mit den aktuellen Kesseln, Brennstoffen oder Schornsteinen übereinstimmt.

So gehen Sie bei der Begutachtung einer Kesselanlage vor

Zunächst empfiehlt es sich, den tatsächlichen technischen Zustand zu ermitteln: Wie viele Kessel sind installiert, welche Nennwärmeleistung haben sie, welchen Brennstoff verbrennen sie, ob sie in einen gemeinsamen Schornstein einspeisen und ob es sich um eine Haupt- oder Ersatzquelle handelt. Anschließend erfolgt die Prüfung der Einstufung nach Anlage 2 des Luftschutzgesetzes und der Voraussetzungen einer etwaigen Betriebserlaubnis.

Verfügt die Kesselanlage über eine gültige Genehmigung, muss geprüft werden, ob diese der Realität entspricht. Wenn die Quelle über keine Genehmigung verfügt, aber aufgrund ihrer Eingabe bereits zu den aufgeführten Quellen gehört, muss der rechtliche Status des Betriebs geklärt werden. Nur dann ist es sinnvoll, genau zu bestimmen, ob CO- und NOx-Emissionen in welchem ​​Abstand und an welchem ​​Schornstein oder Messort gemessen werden sollen.

Zusammenfassung

Bei einem Gaskessel werden die CO- und NOx-Emissionen nicht nur nach dem allgemeinen Eindruck gemessen, dass es sich um eine „kleine“ oder „saubere“ Quelle handelt. Entscheidend sind die Nennwärmeleistung, der Brennstoff, die Anzahl der Kessel, die Art der Rauchgasableitung, die Einstufung nach dem Luftschutzgesetz und die Bedingungen der Betriebserlaubnis.

Kessel ab einer Gesamtwärmeleistung von 0,3 MW gehören in der Regel zu den aufgeführten stationären Quellen. Bei gasförmigen Brennstoffen geht es in der Praxis am häufigsten um die Messung von NOx und CO, Betriebsaufzeichnungen und den Nachweis der Einhaltung von Emissionsgrenzwerten. Für kleinere Gasquellen mag die Regelung einfacher sein, aber auch dort ist es notwendig, aus Gründen des Luftschutzes zwischen Serviceinspektionen, Betriebsaufzeichnungen und Emissionsmessungen zu unterscheiden.

Senden Sie uns Kesseltypen, ihre Nennwärmeleistung oder -leistung und ihren Wirkungsgrad, die Brennstoffart, den Schaltplan der Kesselanlage, Informationen zum Schornstein und etwaige Betriebsgenehmigungen. Wir überprüfen die Quellenklassifizierung und schlagen vor, ob CO- und NOx-Emissionsmessungen, Betriebsaufzeichnungen, eine Änderung der Betriebsgenehmigung oder weitere Dokumentation erforderlich sind.

Sachliche Grundlage des Artikels

Der Artikel basiert im Wesentlichen auf folgenden Regelungen:

• Gesetz Nr. 201/2012 Slg. über den Luftschutz,
• Verordnung Nr. 415/2012 Slg., über den zulässigen Verschmutzungsgrad und seine Bestimmung.

Gesetz Nr. 201/2012 Slg. unterscheidet stationäre Quellen, die in Anhang 2 aufgeführt sind, und Quellen, die nicht in Anhang 2 aufgeführt sind. Anhang 2 umfasst die Verbrennung von Brennstoffen in Kesseln mit einer gesamten Nennwärmeleistung von 0,3 MW bis einschließlich 5 MW und Kesseln über 5 MW. Dekret Nr. 415/2012 Slg. legt Intervalle für einmalige Emissionsmessungen, spezifische Emissionsgrenzwerte für stationäre Verbrennungsquellen sowie Anforderungen an Betriebs- und zusammenfassende Betriebsaufzeichnungen fest.