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Ulrich Böllmann, Markus Meindl, STEBavarian Environment Agency
Ljubljana, 10 -12 May 2006
Activity 9.3: Calculation of stacks - ACRONI
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Immissionsprognose nach TA Luft
für das Stahlwerk Acroni / Jesenice
Ulrich Böllmann, Markus Meindl, STEBavarian Environment Agency
Ljubljana, 10 -12 May 2006
Activity 9.3: Calculation of stacks - ACRONI
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Immissionsprognose:Gelände
Meteorologie
Rechengebiet, Bodenrauhigkeit
Berücksichtigung von Bebauung
Emissionen
Beschreibung der Quellen
Räumliche Lage
Quellparamter, Freisetzungshöhen
Emissionsparameter und zeitliche Charakteristik
Massenströme
Anzahl der Emissionsstunden pro Tag, Woche und Jahr (Zeitreihe)
Darstellung der Ergebnisse
Zusammenfassung
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Ulrich Böllmann, Markus Meindl, STEBavarian Environment Agency
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Activity 9.3: Calculation of stacks - ACRONI
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Geländedaten (10 km x 10 km)
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Berücksichtigung von GeländeunebenheitenUnebenheiten des Geländes sind zu berücksichtigen, wenn
Höhendifferenzen zum Emissionsort von mehr als dem
0,7 - fachen der Schornsteinbauhöhe
und Steigungen von mehr als 1 : 20 auftreten.
Geländeunebenheiten können mit einem diagnostischen Windfeldmodell be-rücksichtigt werden, wenn die Steigung des Geländes den Wert 1:5 nicht über-schreitet und wesentliche Einflüsse von lokalen Windsystemen ausgeschlossen werden können.
In vorliegenden Fall ist das Gelände für eine Anwendung des TALuft – Modells wesentlich zu steil.
Hilfsweise wurden die Berechnungen daher ohne Geländeeinfluss durchgeführt. Dies muss bei der Bewertung der Ergebnisse durch Einbeziehung eines Sicherheitsfaktors berücksichtigt werden.
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Meteorologie
Windrose
Als Eingangsdaten für die Berechnungen wurde eine meteorologische Zeitreihe ver-wendet. Die Windrichtungsverteilung zeigt eine deutliche Ausrichtung zu Gunsten der nordwestlichen und südöstlichen Strömungen und entspricht damit dem Talverlauf im Bereich Acroni.
Die Windgeschwindigkeitsverteilung weist ein Maximum bei Windgeschwindigkeiten kleiner 1,4 m/s auf.
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Zeitlicher Verlauf der Windrichtung und WindgeschwindigkeitWindrichtung
0
90
180
270
360
Janu
ar
Febr
uar
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Mai
Juni Juli
Augu
st
Sept
embe
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Okt
ober
Nove
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Windgeschwindigkeit
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2
4
6
8
10
12
Janu
ar
Febr
uar
April
Mai
Juni Juli
Augu
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Rechengebiet, Aufpunkte und Bodenrauhigkeit
Das Rechengebiet für eine einzelne Emissionsquelle ist das Innere eines Kreises um den Ort der Quelle, dessen Radius das 50fache der Schornsteinbauhöhe ist. Tragen mehrere Quellen zur Zusatzbelastung bei, dann besteht das Rechengebiet aus der Vereinigung der Rechengebiete der einzelnen Quellen.
Das Raster zur Berechnung von Konzentration und Deposition ist so zu wählen, dass Ort und Betrag der Immissionsmaxima mit hinreichender Sicherheit bestimmt werden können. Dies ist in der Regel der Fall, wenn die horizontale Maschenweite die Schornsteinbauhöhe nicht überschreitet.
Die Freisetzungshöhen der Quellen variieren zwischen 20 m und 42 m. Wegen der Berücksichtigung von Gebäuden wurde das im Programm implementierte automatische Verfahren zur Festlegung des Rechengitters verwendet. Hieraus resultieren 4 Rechengitter mit horizontalen Maschenweiten von 16 m, 32 m, 64 m und 128 m.
Die Bodenrauhigkeit z0 wurde mit 1,0 m angesetzt. Dies entspricht den Landnutzungsklas-sen Nadelwälder, Industrie- und Gewerbeflächen, nicht durchgängig städtische Prägung.
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Rechengebiet
Beurteilungsgebiet der Quelle „Z2“ (R = 42 * 50 = 2100 m)
Beurteilungsgebiet der Quelle „Z3“ (R = 20 * 50 = 1000 m)
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Rechengitter
4 Rechengitter mit horizontalen Maschen-weiten von 16 m, 32 m,64 m und 128 m
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Berücksichtigung von Bebauung
Beträgt die Schornsteinhöhe mehr als das 1,2 fache der Gebäudehöhen oder haben Gebäude, für die diese Bedingung nicht erfüllt ist, einen Abstand von mehr als dem6fachen ihrer Höhe von der Emissionsquelle, kann in der Regel folgendermaßen verfahren werden:
Beträgt die Schornsteinbauhöhe mehr als das 1,7fache der Gebäudehöhen, ist dieBerücksichtigung der Bebauung durch die Rauigkeitslänge ausreichend.
Beträgt die Schornsteinbauhöhe wenigerals das 1,7fache der Gebäudehöhen undist eine freie Abströmung gewährleistet,können die Einflüsse mit Hilfe einesdiagnostischen Windfeldmodells für Gebäudeumströmung berücksichtigt werden.
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Berücksichtigung von Bebauung
Auf Grund der Bauhöhen der Stahlwerksgebäude bis zu 46 m sind die Kriterien für die Anwendbarkeit des diagnostischen Windfeldmodells zur Berechnung der Gebäudeumströmung nicht erfüllt.
In Anbetracht der hohen Abströmgeschwindigkeiten der Abgase wurde bei der Durchführung der Immissionsprognose dessen ungeachtet das diagnostische Windfeldmodell der TA Luft verwendet.
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Quellenplan
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Beschreibung der Quellen
ID = Quellen Nr. dq = Durchmesser der Quelle [m] vq = Abgasgeschw. der Quelle [m/s]xq = X-Koordinate der Quelle qq = Wärmestrom der Quelle [MW]yq = Y-Koordinate der Quelle V = Volumenstrom [m³/h]hq = Freisetzungshöhe [m] tq = Austrittstemperatur [°C]
Bei der Bestimmung der Abgasgeschwindigkeit (vq) aus dem Volumenstrom (V) und der Mündungsfläche des Kamins ergeben sich unrealistisch hohe Werte (über 30 m/s). Die maximale Abgasgeschwindigkeit wird daher mit 15 m/s angesetzt.
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Pb
PM10
Emissionsparameter und zeitliche Charakteristik
PCDD/F
ID Stoff Volumen-strom
Emissions-massen-
konzentra-tion
Quellstärke Fracht
[m³/h] [mg/m³] [kg/h] [h/d] [d/a] ∑ [h] [t/a]Quelle 1 / neue Hallenentstaubung (Z1) PM10 1.100.000 20,00 22,00 16 308 4928 108,42Quelle 4 / Säureaufbereitungsanlage PM10 9.600 20,00 0,19 24 365 8760 1,68Quelle 3 / Brennschneideanlage (Z3) PM10 80.000 2,50 0,20 16 308 4928 0,99Quelle 2 / Vakuumanlage, Pfannenofen (Z2) PM10 6.500 20,00 0,13 16 308 4928 0,64
PM10 ∑ (t/a) = 111,72
Betriebszeiten
ID Stoff Volumen-strom
Emissions-massen-
konzentra-tion
Quellstärke Fracht
[m³/h] [mg/m³] [kg/h] [h/d] [d/a] ∑ [h] [t/a]Quelle 1 / neue Hallenentstaubung (Z1) Pb 1.100.000 0,5 0,55 16 308 4928 2,71
Pb ∑ (t/a) = 2,71
Betriebszeiten
ID Stoff Volumen-strom
Emissions-massen-
konzentra-tion
Quellstärke Fracht
[m³/h] [ng/m³] [kg/h] [h/d] [d/a] ∑ [h] [t/a]Quelle 1 / neue Hallenentstaubung (Z1) PCDD/F 1.100.000 0,1 1,10E-07 16 308 4928 5,42E-07Quelle 4 / Säureaufbereitungsanlage PCDD/F 9.600 0,1 9,60E-10 24 365 8760 8,41E-09
PCDD/F ∑ (t/a) = 5,50E-07
Betriebszeiten
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Rechengitter (horizontal und vertikal)
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Aufbau einer Gebäudedatei
poly_raster.dmna
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Eingabedatei:
austal2000.txt
? Emissionsdaten werden über eine Zeitreihe eingelesen (zeitreihe.dmna)
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Aufbau einer Zeitreihe
zeitreihe.dmna
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Protokolldatei (austal2000.log)
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Ljubljana, 10 -12 May 2006
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
PM10 Jahresmittelwerte
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Blei - Jahresmittelwerte
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EU-Twinning Project SL04/EN/01Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
PCDD/F - Jahresmittelwerte
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Staubdeposition
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Bleideposition
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PCDD/F - Deposition
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Zusammenstellung der maximalen Jahresmittelwerte
Jahr
Mittelungszeit
1 %1,5150PCDD/F, PCB
%-Anteil vom Zielwert (LAI)
max. Mittelwert [fg/m³]
Zielwert (LAI)[fg/m³]
Jahr
Jahr
Mittelungszeit
0,4 %0,0020,5Pb
1 %0,440PM10
%-Anteil vom Grenzwert der
TA Luft
max. Mittelwert [µg/m³]
Grenzwert[µg/m³]
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0,09 %0,00030,35 JahrStaub
Mittelungszeit%-Anteil vom Grenzwert der
TA Luft
max. Mittelwert[g/(m² * d)]
Grenzwert[g/(m² * d)]
Zusammenstellung der maximalen Jahresmittelwerte für die Deposition
Jahr
Mittelungszeit
200 %84PCDD/F, PCB
%-Anteil vom Zielwert (LAI)
max. Mittelwert [pg/(m²*d)]
Zielwert (LAI) [pg/(m²*d)]
3,1 %3,1100 JahrPb
Mittelungszeit%-Anteil vom Grenzwert der
TA Luft
max. Mittelwert[µg/(m² * d)]
Grenzwert[µg/(m² * d)]
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BewertungPM10 und Blei:
Die maximal berechneten Zusatzbelastungen liegen bei ca. 1 % der Grenzwerte der TA Luft. Unter Verwendung eines Sicherheitsfaktors 3 wegen der Vernachlässigung der orographischen Situation ist daher davon auszugehen, dass die Zusatzbelastung im Übergangsbereich von irrelevanter zu relevanter Belastung liegt.
PCDD/F:
Die Rechnungen zeigen, dass die Zusatzbelastung bei ca. 6 % des LAI-Zielwerts liegt. Die Belastung ist damit selbst ohne Berücksichtigung eines Sicherheits-faktors im relevanten Bereich. Der Großteil der Zusatzbelastung wird durch die Quelle 4, Säureaufbereitungsanlage verursacht.
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Bewertung der DepositionenStaub:
Die maximal berechnete Zusatzbelastung liegt mit 0,0003 g/(m²*d) bei 0,09 % des Grenzwerts der TA Luft.
Blei:
Für Blei ergab sich mit 3,1 µg/(m²*d) eine maximale Zusatzbelastung von 3,1 % des Grenzwerts der TA Luft. Unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors für die Vernachlässigung des Geländes ist davon auszugehen, dass die Zusatzbelastung über dem Irrelevanzwert der TA Luft (5 %) liegt.
PCDD/F:
Mit einem maximalen Jahresmittelwert von 8 pg/(m²*d) liegt die Zusatzbelastung deutlich über dem Zielwert des LAI.
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