Inventario Nacional de Emisiones/3° Reunión Regional

INEM

INVENTARIO NACIONAL DE EMISIONES MÉXICO

TERCERA REUNIÓN REGIONAL

INTEGRACIÓN DEL INVENTARO DE EMISIONES DE FUENTES FIJAS

SEMARNAT

INE

WGA

EPA

CCA

Cancun,Qro. 12 y 13 de Agosto 2004

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CONTENIDO ™

INTRODUCCIÓN

™

OBJETIVOS

™

METODOLOGÍA GENERAL DEL INEM ENFOQUE INSTITUCIONAL

ENFOQUE A NIVEL DE FUENTE FIJA

™

™

ACOPIO DE INFORMACIÓN ESTUDIOS DE EMISIONES

ENCUESTAS

LICENCIAS Y/O REGISTROS

CÉ CÉDULAS DE OPERACIÓ OPERACIÓN

™ ™

™

TÉCNICAS DE ESTIMACIÓN DE EMISIONES MEDICIÓ MEDICIÓN DIRECTA

™ ™

™ ™

OTROS

BALANCES DE MASA

FACTORES DE EMISIÓ EMISIÓN CÁ CÁLCULOS DE INGENIERÍ INGENIERÍA

ASEGURAMIENTO DE CALIDAD COBERTURA

CONSISTENCIA

ORDEN DE MAGNITUD

ACCION CORRECTIVA

™

INTEGRACIÓN DE BASES DE DATOS

™

EJERCICIO CON HOJA DE CÁLCULO FE COMBUSTIÓN

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Objetivos de la Presentación Dar a conocer las fuentes y directrices para el acopio y procesamiento de información Informar respecto al manejo y control de la calidad para la integración de los datos de emisiones al INEM Introducción de aplicación estimación de emisiones

de las técnicas de

Efectuar ejercicios de aplicación de factores de emisión para equipos de combustión

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METODOLOGÍA GENERAL DEL INEM ENFOQUE INSTITUCIONAL ENFOQUE A NIVEL DE FUENTE FIJA

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ALCANCES DEL IINEM NEM 26 ESTADOS Desarrollar el primer inventario nacional de Emisiones de fuentes fijas con la información disponible en el país Alcances Específicos: –Año Base 1999 –Tipo de Fuentes: Federales y Estatales –Tipo de Emisiones: Conducidas (Combustión y Proceso) Fugitivas para COV´s y NH3 (si es factible) –Contaminantes: PM, NOX, CO, SO2, COV´s y NH3 –Cobertura Geográfica: Toda la República Mexicana –Resolución Espacial: Estatal, Metropolitana y/o Municipal

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METODOLOGIA GENERAL PARA LA ELABORACIÓN DE INVENTARIOS DE EMISIONES A NIVEL DE PLANTA 1

DEFINICIÓN DE OBJETIVO/S COA/RECT

INVERSIÓN 2

SAA Corporativo AA DEFINICIÓN DE ALCANCE/S Tipo de fuentes y de contaminantes que se integrarán en el IE Por ejemplo: emisiones conducidas y fugitivas Contaminantes primarios normados + NH3

3

INVENTARIO DE FUENTES Deberán identificarse y en su caso, codificarse todas aquéllas fuentes que estén dentro de lo especificado por los alcances

4

INVENTARIO DE EMISIONES Determinar por fuente los contaminantes o grupos genéricos que desean cuantificarse (estimarse) Seleccionar la técnica de estimación más conveniente para determinar el orden de magnitud de las emisiones

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NOTA IMPORTANTE: Un mismo punto y contaminante puede tener dos o más alternativas de estimación, por lo que deberá decidirse por alguna de ellas bajo criterios técnicos y/o económicos Por ejemplo: Las emisiones de CO2 solicitadas en la COA de una caldera que utiliza gas natural como combustible y cuyo consumo anual se conoce, pueden estimarse por: Medición directa (si fue evaluada) Factores de emisión Estequiometría Se recomienda que los inventarios de emisiones sean soportados por medio de hojas de cálculo computacionales para poder actualizar y/o modificar la información en forma sencilla

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ACOPIO DE INFORMACIÓN Información existente para el año base (1999) LICENCIAS Y/O REGISTROS CÉDULAS DE OPERACIÓN ESTUDIOS DE EMISIONES BASES DE DATOS OTROS (Cámaras, Asociaciones, etc…)

Generación de información complementaria DIRECTORIOS ENCUESTAS

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ACOPIO DE INFORMACI ÓN INFORMACIÓN Cédula de Operación Anual (COA)

COLECCIÓN DIRECTA DE LA SECCIÓN DE EMISIONES ANUALES COLECCIÓN INDIRECTA A PARTIR DE LOS CONSUMOS DE ANUALES DE COMBUSTIBLES COLECCIÓN INDIRECTA A PARTIR DE LOS CONSUMOS ANUALES DE MATERIAS PRIMAS

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ACOPIO DE INFORMACI ÓN INFORMACIÓN Reportes de Mediciones CONTIENEN DATOS DE EMISIONES HORARIAS kg/h CONTIENEN DATOS DE CONCENTRACIÓN Y FLUJO CONTIENEN ÚNICAMENTE DATOS DE CONCENTRACION COMÚNMENTE NO CONTIENEN DATOS DE HORAS DE OPERACIÓN AL AÑO DEL EQUIPO EVALUADO

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ACOPIO DE INFORMACI ÓN INFORMACIÓN Encuestas (espec íficas) (específicas) EJEMPLOS: SE SOLICITA ESPECIFICAMENTE EL No. DE EQUIPOS TIPO Y CAPACIDAD DE LOS EQUIPOS DE COMBUSTIÓN SE SOLICITA EL TIPO DE COMBUSTIBLE Y CONSUMO HISTÓRICO DE LOS ÚLTIMOS 5 AÑOS POR EQUIPO Y/O GLOBAL EN SU CASO SE INCLUYEN LAS HORAS DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DEFINIR PREGUNTAS CLARAS Y CONCISAS EN UN FORMATO SIMPLE Y CON EL NIVEL TÉCNICO ADECUADO, ACOMPAÑADAS DE UN INSTRUCTIVO

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Ejemplo de Encuesta de Fuentes Puntuales

Instalació Instalación Industrial #1

Instalació Instalación Industrial #2

Calcular emisiones totales para cada Fuente Puntual

Diseñ Diseñar cuestionario

Instalació Instalación Industrial #3

Aplicació Aplicación de cuestionario a todas las instalaciones instalaciones del universo seleccionado

Completar los cuestionarios para cada Fuente Puntual

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.

COMBUSTIÓN

C. INDIRECTO

CONDUCIDAS FUGITIVAS

C. DIRECTO

PROCESO Tipo y consumo de combustible

MD

Tipo y consumo de materias primas

BM

FE

CI

OT

Mayor aplicación

PM

NOX

CO

SO2

COV´s

NH3

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MUESTREO EN LA FUENTE Es la aplicación de técnicas validadas para evaluar las características de una corriente gaseosa y las respectivas concentraciones y emisiones de contaminantes que se desfogan a la atmósfera

MEDICIÓN DIRECTA ( MD ) Consiste en el empleo de los valores de emisión obtenidos en muestreos de chimenea, comúnmente referidos en Kg/hr y su posterior extrapolación a partir de la estimación y/o registro de las horas de operación anual de dicha fuente de emisión Es factible la estimación anual a partir de otros indicadores tales como: la cantidad de combustible consumido en el año, el número de toneladas producidas, el número de toneladas alimentadas, o el número de unidades producidas en un año

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CASO IDEAL Sistema de Monitoreo Continuo de Emisiones (SMC) Opacímetro

Acondicionamiento de muestra y Gases de calibración Analizadores instrumentales

Sistema de Adquisición de Datos

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CONCENTRACIÓN Y EMISIÓN DE CONTAMINANTES MONOXIDO DE CARBONO CHIMENEA

OXIDOS DE NITROGENO

CONCENTRACION EMISION CONCENTRACION EMISION

BIOXIDO DE AZUFRE CONCENTRACION

EMISION

CONC.

EMISION

mg/m3

kg/h

mg/m3

kg/h

ppm

mg/m3

kg/h

ppm

mg/m3

kg/h

CALDERA No. 1

113.70

130.10

18.82

268.30

504.40

72.96

1,102.34

2,883.12

417.06

127.00

18.37

CALDERA No. 2

133.20

152.42

22.05

249.40

468.84

68.10

1,059.60

2,771.33

402.54

100.70

14.64

CALDERA No. 3

108.30

123.92 17.9300

250.40

470.72

91.85

998.45

2,611.40

509.56

133.20

25.99

TOTALES

58.80

232.91

ppm

PARTICULAS

1,329.16

* VALORES DE CONCENTRACION EN mg/m3 REPORTADOS A CONDICIONES NORMALES DE PRESION Y TEMPERATURA DE 25°C

Y 760 mmHg EN BASE SECA

59.00

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SECUENCIA TÍPICA DE CÁLCULO Concentración Se determina la masa del contaminante

mg

Se determina el volumen muestreado a condiciones normales

Nm3

Se obtiene la Concentración masa/ volumen:

mg/Nm3

Donde el volumen está referido a condiciones normales (25ºC; 760 mmHg y base seca)

En caso de evaluaciones con analizadores instrumentales donde las concentraciones obtenidas son en unidades de volumen por volumen ppmV la relación para conversión es la siguiente: (mg/m3)

= (M ( ppm)/ 24.47)

donde: 24.47 = volumen molar M = peso molecular del gas o vapor

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Emisión La emisión se obtiene a partir del producto de la concentración (C) por el flujo volumétrico ( QN ) de gases referidos a condiciones normales

E = C x QN = (m/V)(V/t) E = masa / tiempo p.e ESO2 = 30 kg/hr

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ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES ANUALES La estimación de las emisiones anuales de contaminantes asociadas a la caldera 1 se calcula en base a los resultados obtenidos en los muestreos practicados en el mes de mayo de 1999. Para la que se considera un tiempo promedio de operación de 16 horas por día Cálculo de horas efectivas por año (16 hrs/día) x (22 días/mes) x (12 meses/año) = 4,224 hrs/año Cálculo de la emisiones anuales en la caldera

Contaminante PM NOX SO2 CO

Kg/h 18.4 73.0 417.0 19.0

Horas/año 4,224 4,224 4,224 4,224

Emisión anual Ton/año 77.7 308.4 1,761.4 80.2

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FACTORES DE EMISIÓN Un factor de emisión es un valor representativo que relaciona la cantidad de un contaminante emitido a la atmósfera con una actividad asociada con la emisión de ese contaminante. Estos factores son usualmente expresados en peso del contaminante dividido por unidad de peso, volumen, distancia o tiempo de la actividad emitiendo el contaminante En términos prácticos los factores de emisión que pueden ser utilizados son los publicados por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos US EPA en el AP-42 ( Compilation of Emissions Factors )

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FACTORES DE EMISIÓN Ejemplos:

kg NOx/m3 combustible quemado kg PM/ton alimentada kg SO2/tonelada de H2SO4 al 100% En la mayoría de los casos, los factores son simplemente promedios de datos disponibles de calidad aceptable y en general asumidos como representativos de promedios a largo plazo para plantas industriales de una determinada categoría Por su importancia para fines de INEM, a continuación se presentan los FE para sistemas tradicionales de combustión de combustible líquidos y gaseosos empleados en establecimientos industriales y comerciales

Inventario Nacional de Emisiones/3° Reunión Regional FACTORES DE EMISIÓN DE OXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) Y MONÓXIDO DE CARBONO (CO) DE LA COMBUSTIÓN DE GAS NATURAL NOx

CO

CALIFICACION

FACTOR DE EMISIÓN 6 3 (Kg/10 m )

CALIFICACION

4,480

A

1,344

B

Sin control (Post-NSPS)

3,040

A

1,344

B

Control con quemadores de bajo NOx

2,240

A

1,344

B

Control con recirculación de gas

1,600

D

1,344

B

Sin control

1,600

B

1,344

B

Control con quemadores de bajo NOx

800

D

1,344

B

Control con quemadores de bajo NOx con recirculación de gas

512

C

1,344

B

Sin control

2,720

A

384

C

Control con recirculación de gas

1,216

D

1,568

D

1,504

B

640

B

FACTOR DE EMISIÓN 6 3 (Kg/10 m )

Sin control (Pre-NSPS)

TIPO DE EQUIPO (MMBtu/hr CALOR DE ENTRADA)

Calderas de plantas de energía con flama tangencial 6 (>100 MMBtu/hr) (>0.252*10 Kcal/hr)

Caderas industriales (pequeñas) 6 (0.252*10 Kcal) Combustible No. 6, flama normal

18.84S

A

0.68S

C

5.64

A

0.60

A

1.103(S)+0.38

A

Combustible No. 6, flama normal, quemadores de bajo NOx

18.84S

A

0.68S

C

4.80

B

0.60

A

1.103(S)+0.38

A

Combustible No. 6, flama tangencial

18.84S

A

0.68S

C

3.84

A

0.60

A

1.103(S)+0.38

A

Combustible No. 6, flama tangencial, quemadores de bajo NOx

18.84S

A

0.68S

C

3.12

E

0.60

A

1.103(S)+0.38

A

Combustible No. 5, flama normal

18.84S

A

0.68S

C

5.64

B

0.60

A

1.20

B

Combustible No. 5, flama tangencial

18.84S

A

0.68S

C

3.84

B

0.60

A

1.20

B

Combustible No. 4, flama normal

18.00S

A

0.68S

C

5.64

B

0.60

A

0.84

B

Combustible No. 4, flama tangencial

18.00S

A

0.68S

C

3.84

B

0.60

A

0.84

B

Combustible No. 2

18.84S

A

0.68S

C

2.88

D

0.60

A

0.24

A

Combustible No. 2, LNB/FGR

18.84S

A

0.68S

A

1.20

D

0.60

A

0.24

A

A

B

A

1.20 1.103(S)+0.38 0.84

6

Calderas