Tudományos blog · Kutatás

Por- és szervesvegyület-leválasztási hatásfok a füstgázkezelésben: műszeres kéményvizsgálatok eredményei

Artur Cokaj · 2026. október 6. · Frissítve: 2026. október 21.

Három kezelési konfiguráció kéménymérési jegyzőkönyveinek elemzése (csak vizes leválasztó, szűrés, elektrosztatikus szűrővel kiegészített szűrés): UNI-módszerek, koncentráció- és tömegáram-alapú leválasztási százalékok, korlátok és szabályozási keret.

Összefoglaló

Cél. A por- és szervesvegyület-leválasztási hatásfok értékelése három műszeres kéményvizsgálati adatsorban, kezelési konfiguráció szerint csoportosítva: csak vizes leválasztó (A csoport), szűrés és elektrosztatikus szűrővel kiegészített szűrés pörkölési folyamatnál (B és C csoport), illetve grillezés kezeléssel (D csoport).

Módszerek. Izokinetikus mintavétel Pitot-csővel, por gravimetriás meghatározása (UNI EN 13284-1), összes szerves szén lángionizációs detektorral (UNI EN 12619), szerves összetevők egyedi meghatározása (UNI CEN/TS 13649), térfogatáram UNI 10169 és UNI EN ISO 16911-1 szerint, ózon OSHA 214 módszerrel. A leválasztást koncentráció és tömegáram alapján számítjuk.

Eredmények. Csak vizes leválasztóval a por 516,5-ről 24,8 mg/Nm³-re csökkent (95,2 % koncentrációban, 93,6 % tömegben). Szűréssel a kezeletlen vizsgálathoz képesti leválasztás porra 42-72 %, COT-ra 73-79 % volt; a hűtéssel, szűrővel és elektrosztatikus szűrővel működő konfiguráció 2,3 mg/Nm³ port és 10,8 mg/Nm³ COT-ot adott. A D csoportban por 3,2 mg/Nm³, szerves vegyületek 17 mg/Nm³, ózon <0,05 mg/Nm³.

Következtetések. A kezelés mérhetően csökkenti mindkét szennyezőosztályt, a konfigurációk között eltérésekkel. Konfigurációnként egyetlen minta és a nem egyidejű mintavételek korlátozzák a következtetések hatókörét; a regionális és helyi határértékekkel való összevetés az engedély oxigénreferenciájától függ.

Kulcsszavak: vizes leválasztó, elektrosztatikus szűrő, por, illékony szerves vegyületek, légköri kibocsátások, pörkölés, leválasztási hatásfok.

1. Bevezetés

A leválasztórendszer hatásfoka csak a kezelés előtti és utáni szennyezőméréssel igazolható, szabványos módszerekkel és vizsgálati jegyzőkönyvben közölt eredményekkel. E munka külső laboratóriumok 2014 és 2024 között végzett kéményvizsgálatainak három jegyzőkönyvcsoportját gyűjti össze, technológiánként rendezi, és kiszámítja a koncentráció- és tömegáram-alapú leválasztási százalékot.

A mérések kétféle távozó közegre vonatkoznak: vizes leválasztóval kezelt tüzelőberendezés füstgázára, valamint szűrőkkel és elektrosztatikus szűrővel kezelt kávépörkölő kemence füstgázára. A vizsgálatokat csak a jegyzőkönyv száma és az alkalmazott műszaki szabványok azonosítják; a szereplőket és helyszíneket nem adjuk meg.

Négy cél van: az adatok közlése a módszerükkel, a leválasztás kiszámítása, a lehetséges összehasonlítások korlátainak megvitatása, és az értékek elhelyezése a tevékenység kibocsátásait szabályozó jogi keretben.

2. Anyagok és módszerek

Minden mérést külső vizsgálólaboratóriumok végeztek a kéménynél, a jegyzőkönyvekben megadott UNI EN, UNI és OSHA módszerekkel. A táblázat paraméterenként összerendeli a módszert és az érintett csoportokat.

2.1 Mintavételi feltételek

A csoport. Kör alakú, 0,30 m átmérőjű (0,070 m²) mintavételi keresztmetszet, a rendszer szokásos üzemi állapotban. Két 30 perces mintavétel ugyanazon napon (02/12/2014), a leválasztó előtt (14:53-15:23, 0,565 Nm³ leszívott minta) és után (15:33-16:03, 0,508 Nm³).

B és C csoport. Kör alakú, 0,20 m átmérőjű (0,031 m²) keresztmetszet, 19/07/2024-i mintavétel teljes terhelésen (100 %), állandó üzemviteli feltételekkel, izokinetikus szondával és S típusú Pitot-csővel. A sebességet három pontban mérték (5, 10 és 18 cm bemerülés). A COT-ot folyamatos FID analizátorral, az égési gázokat külön analizátorral, a szerves vegyületeket termikus deszorpciós csöveken (2-5 L mintatérfogat) határozták meg. A négy vizsgálat ugyanazon nap 11:35-16:10 időszakát fedi le. A megadott jogszabályi referencia a D.Lgs. 152/2006.

D csoport. Kör alakú, 0,30 m átmérőjű keresztmetszet, 07/06/2019-i mintavétel 10:30 és 13:10 között, a legnagyobb igénybevételű üzemi állapotban (grillezés maximális használattal).

2.2 A pörkölési vizsgálatok konfigurációja

A 241972.001 jegyzőkönyv ellentmondást tartalmaz: fejlécében „elektroszűrő nélkül”, a „leválasztórendszer” mezőben viszont „szűrő + elektroszűrő” szerepel. A vizsgálat konfigurációja az össze nem egyeztethető adatokból nem rendelhető hozzá bizonyossággal. Az adatokat a dokumentációs probléma azonosítására közöljük; az összehasonlítás önmagában nem bizonyítja az elektroszűrő további hozzájárulását.

2.3 A leválasztás számítása

A koncentráció-alapú leválasztás a belépő értékhez képesti százalékos csökkenés. A tömegáram-alapú leválasztás az egyes pontok száraz normál térfogatáramát is figyelembe veszi, mert a nagyobb kilépő térfogatáram a kibocsátott tömeg csökkentése nélkül hígítja a koncentrációt.

Az A csoportban Cin és Cout a belépő és kilépő koncentráció. A C csoportoknál Cin a kezeletlen vizsgálat (241972.003) koncentrációja. A referencia-oxigéntartalomra átszámított koncentráció a következő összefüggéssel adódik.

Az A csoport jegyzőkönyvei közlik a por kiterjesztett bizonytalanságát (k = 2, 95 % megbízhatósági szint), amelyből a legrosszabb és legjobb eseti leválasztási tartományt számítottuk. A 2024-es jegyzőkönyvek szerint a bizonytalanság kérésre érhető el, és a megfelelőséget a közölt érték alapján, annak figyelmen kívül hagyásával értékelik; ezért a B és C csoport értékei tartomány nélkül szerepelnek.

3. Az A csoport eredményei: vizes leválasztó

Az összes por 516,5-ről 24,8 mg/Nm³-re csökken, a leválasztás koncentrációban 95,2 %, tömegáramban 93,6 %. A mért értékek a táblázatban szerepelnek; a számított mennyiségeket külön jelöljük.

A tényleges térfogatáram az átlagsebesség és a 0,070 m² keresztmetszet szorzata. A jegyzőkönyvek hőmérsékletével, nedvességtartalmával és nyomásával normál állapotra számítva 2 %-on belül egyezik a megadott száraz térfogatárammal (előtte körülbelül 688 a 700 Nm³/h-val szemben, utána 923 a 930-cal szemben).

A 41 °C-os hőmérséklet-csökkenés összhangban áll az áram vizes hűtésével és mosásával. A két leválasztási eredmény 1,6 százalékpontos eltérése kizárólag a nagyobb mért kilépő térfogatáramtól függ (+32,9 % száraz Nm³/h-ban, +19,5 % tényleges m³/h-ban); a lehetséges okokat a megvitatás tárgyalja.

4. A B és C csoport eredményei: pörkölés kezelés nélkül, szűrőkkel és elektrosztatikus szűrővel

A kezeletlen vizsgálattal való számszerű összevetésben a szűrős vizsgálat 42 %-os por- és 73 %-os COT-csökkenést mutat; a 241972.001 jegyzőkönyv 72 %-os és 79 %-os csökkenést közöl. Ez utóbbi konfigurációja a 2.2 szakaszban leírt dokumentációs ellentmondás miatt bizonytalan: az összevetés nem bizonyítja az elektrosztatikus szűrő hozzáadásának hatását. A vizsgálatokat 19/07/2024-én ugyanazon kéménynél végezték; a táblázat a mért értékeket közli.

4.1 Leválasztás a kezeletlen vizsgálathoz képest

A két vizsgálat számított csökkenése közötti számtani különbség porra 29,4 százalékpont, COT-ra 6,4, az egyedileg meghatározott vegyületekre 14,1. A 241972.001 jegyzőkönyv konfigurációjának ellentmondása miatt ezek az eltérések nem tulajdoníthatók az elektrosztatikus szűrőnek. A C2 vizsgálat tömegáramát 210 Nm³/h-val számítjuk, amely 14 %-kal nagyobb a 241972.002 és 241972.003 vizsgálaténál.

4.2 Szerves vegyületek egyedi meghatározása (mg/Nm³)

A kötőjel azt jelenti, hogy a vegyület nem szerepel az adott vizsgálat jegyzőkönyvében. A három pörkölési vizsgálatban a három aldehid (acetaldehid, 2-metilpropanal, 2-metilbutanal) és a 2-furfuriltiol csak kezelés nélkül jelenik meg. Az egyedi meghatározás mintái 2-5 literesek: az adat azonosítja a jelen lévő vegyületeket és nagyságrendjüket.

4.3 Égési gázok és hűtési vizsgálat

A CO és NOx minden vizsgálatnál nagyon alacsony: CO 1,4–4,5 mg/Nm³, NOx 0,1–0,6 mg/Nm³, kezeléshez kötődő tendencia nélkül. A mért 20,3-20,4 % oxigén nagyon híg, a környezeti levegő összetételéhez közeli közeget jelez. CO2-t, SOx-ot és savakat nem határoztak meg.

A 241972.004 vizsgálat a hűtési fázist érinti, 2100 Nm³/h térfogatárammal és 23 m/s sebességgel: nem hasonlítható az első háromhoz. Alacsonyabb koncentrációi részben a hígulásból erednek. A COT tömegárama (22,7 g/h) ugyanis magasabb a 241972.001 és 241972.002 vizsgálatokénál (7,69 és 8,84 g/h), noha a koncentráció kisebb.

5. A D csoport eredményei: ózon, por és VOC a kibocsátási pontban

Egy füst- és szagcsökkentő rendszer kibocsátási pontján az ózon a módszer 0,05 mg/Nm³ meghatározási határa alatt volt. A port és az illékony szerves vegyületeket ugyanabban a mintavételben mérték, amint a táblázat mutatja.

A „<” jel a meghatározási határ alatti értéket jelöli: a közölt tömegáram (0,000043 kg/h) e határ és a száraz térfogatáram szorzata, 0,05 mg/Nm³ × 865 Nm³/h. Az eredmény tehát „nem számszerűsíthető”, nem „hiányzik”. A határ normál körülmények között (0 °C, 1 atm) körülbelül 0,023 ppm-nek felel meg.

A mérés OSHA 214:1995 módszerű kéményanalízis egy kibocsátási pontban. Nem UL 867 szerinti, vizsgálókamrában végzett készülék-ózonkibocsátási próba, amelynek más a geometriája, térfogata és határértéke (0,050 ppm a vizsgálati környezetben).

E csoportnál csak egy mintavételi pont van, a rendszer után: a jegyzőkönyvek nem tartalmaznak belépő értéket, így leválasztási százalék nem számítható.

6. Megvitatás

Az adatok 42 % és 95 % közötti leválasztást mutatnak, de minden összevetést korlátoz a mérések megszervezése. E szakasz bemutatja az okokat és eredményekre gyakorolt hatásukat.

6.1 Nem egyidejű mintavételek és térfogatáram (A csoport)

A belépő és kilépő mintavételeket két egymást követő fázisban (14:53-15:23 és 15:33-16:03), tízperces szünettel végezték. A nem egyidejűség a két pont eltérő térfogatáramának legvalószínűbb magyarázata (700 és 930 száraz Nm³/h), mert a rendszer feltételei a fázisok között változhatnak. Ezt az értelmezést támogatja a nedves térfogatáramok bizonytalansági tartományainak (±150 és ±200 Nm³/h) átfedése: belépésnél 780 + 150 = 930 Nm³/h, kilépésnél 1060 − 200 = 860 Nm³/h.

A térfogatáram tényleges növekedése ellentmondana a hűlésnek: 84 °C helyett 43 °C-on ugyanaz a gáztömeg a térfogat 88,5 %-át foglalja el ((273+43)/(273+84)), miközben a sebesség 19,5 %-kal nőtt. A kibocsátott tömeg egyik esetben sem nő: belépésnél 361,6 g/h, kilépésnél 23,1 g/h. A térfogatáram eredményre gyakorolt hatása 1,6 százalékpontra korlátozódik (95,2 % koncentrációban, 93,6 % tömegben).

6.2 Nem egyidejű referencia a B és C csoportban is

A kezeletlen (241972.003) és a kezelt vizsgálatok eltérő időpontokban, 11:35 és 15:34 között zajlottak. A pörkölőkemence kibocsátása a ciklusfázissal és tétellel változik; a jegyzőkönyvek nem jelzik az egyes mintavételek fázisát. A vizsgálatok eltérése ezért a kezelés hatását és nem számszerűsíthető mértékben a folyamat változékonyságát is tartalmazza. Konfigurációnként egyetlen mintával az ismételhetőség nem becsülhető.

6.3 Por, összegyűjtött tömeg és bizonytalanság

A szűrők tömegnövekedése 0,7-2,5 mg, 0,05-0,32 Nm³ térfogatokon. Ilyen kis tömegeknél a por relatív bizonytalansága nagyobb a COT-énál, ezért a porleválasztási százalékok hibasávja tágabb a többinél. A jegyzőkönyvek e vizsgálatok bizonytalanságát nem közlik.

6.4 Referencia-oxigéntartalom

A pörkölési vizsgálatokban mért oxigén 20,3-20,4 %: a közeg nagyon híg. Számítási példaként 17 % O2 referenciát alkalmazva a tényezők megközelítőleg 5,7 értékűek 20,3 % O2-nél, és 6,7 értékűek 20,4 % O2-nél. Ezek eltérő tényezők: a mért oxigén változásakor a korrigált koncentrációkból számított százalékokat újra kell számítani. A kibocsátási határértékkel való összevetéshez alkalmazandó referenciát a rendszerre vonatkozó aktusban kell ellenőrizni.

6.5 Amit az adatok nem mérnek

Egyik jegyzőkönyv sem tartalmaz olfaktometriás mérést (UNI EN 13725), porszemcseméret-eloszlást, SOx-ot, savakat, fémeket vagy policiklusos aromás szénhidrogéneket. A szagcsökkentést ezért e vizsgálatok nem igazolják, ahogyan a rendszer időbeli viselkedését sem (szűrőtelítődés, tisztítás, teljesítményváltozás). Az ózont (D csoport) csak egy pontban, belépő érték nélkül mérték.

7. Szabályozási keret és összevetés a határértékekkel

7.1 Országos szint

A termelőüzemek légköri kibocsátásait a D.Lgs. 152/2006 ötödik része szabályozza. A legfeljebb 450 kg/nap termelésű kávépörkölők a 272. cikk és IV. melléklet eltérő szabályozású tevékenységei közé tartoznak, és általános vagy egyedi engedélyhez kötöttek. A rendelet nem határoz meg egyetlen egységes határértéket e tevékenységre: a határértékeket, oxigénreferenciákat és ellenőrzési gyakoriságot a régiók és illetékes hatóságok saját aktusaikban állapítják meg.

7.2 Vizsgált regionális és helyi határértékpéldák

Az alábbi értékeket a hivatkozásokban megjelölt nyilvános dokumentumokban olvastuk, és példaként szolgálnak. Nem írják le egy adott rendszer helyzetét, és nem helyettesítik az alkalmazandó engedélyező aktust.

A táblázatban szereplő aktusok eltérő feltételeket és előírásokat tartalmaznak. A hivatkozott gyakoriságok sem egyeznek: a táblázat Messinára kétévenkénti, a leccei esetre éves ellenőrzést jelez. Ezek a példák nem határoznak meg általános gyakoriságot más tevékenységekre vagy rendszerekre.

7.3 Tájékoztató összevetés a mért értékekkel

Az összes vizsgálati értéket oxigénkorrekció nélkül mérték. A táblázat 17 % O2-re átszámítva is közli őket a (21−17)/(21−mért O2) tényezővel, azaz 20,3 % O2-nél 5,7, 20,4 % O2-nél 6,7 értékkel.

Az összehasonlítást három fenntartással kell értelmezni.

1. Oxigénreferencia. A 17 %-ra korrekció közvetlen fűtésű pörkölő égési gázainál értelmezhető. A B és C csoport 20,3-20,4 % O2-tartalmú, közel környezeti levegőnek megfelelő közeget mér, és az alkalmazandó engedélyező aktus az adott áramra előírhat korrekciót vagy el is hagyhatja azt. Korrekció nélkül a hűtött konfiguráció értékei (2,3 és 10,8 mg/Nm³) a példák minden határértéke alatt vannak; korrekcióval e konfiguráció pora (13 mg/Nm³) a legalacsonyabb határértékek közelében marad, a COT (62 mg/Nm³) pedig meghaladja az 50 mg/Nm³ értéket.
2. Mintavételi pont. A határérték az engedélyben megadott kéményre vonatkozik. Az itt ismertetett vizsgálatok a leválasztás értékelésére végzett mintavételek, eredményük nem egyenértékű egy rendszer megfelelőségi ellenőrzésével.
3. Konfigurációnként egyetlen minta. A megfelelőségi ellenőrzés általában több, reprezentatív feltételek közötti mintát és a mérési bizonytalansággal való összevetést igényel.

E tanulmány ezért nem jelenti ki a határértékeknek való megfelelést. Megállapítja, hogy a hűtéssel, szűrővel és elektrosztatikus szűrővel működő konfiguráció értékei jóval alacsonyabbak a többi csoporténál, és a végső összevetés az illetékes hatóság által választott oxigénreferenciától függ.

7.4 Ózon

A vizsgált dokumentumok nem tartalmaznak kéményből kibocsátott ózonra vonatkozó határértéket e tevékenységeknél. A D csoport mérése (<0,05 mg/Nm³, a módszer meghatározási határa) kibocsátási adat. Az UL 867 szabvány 0,050 ppm értéke más típusú, terméken és kamrában végzett vizsgálatra vonatkozik, ezért kéményméréssel nem hasonlítható össze.

8. Következtetések

Az e tanulmányban elemzett műszeres kéményvizsgálatok azt mutatják, hogy a füstgázkezelés mérhetően csökkenti a port és szerves vegyületeket, és a csökkenés mértéke a konfigurációtól függ.

Csak vizes leválasztóval (A csoport) a porkoncentráció 516,5-ről 24,8 mg/Nm³-re változott, 95,2 %-os koncentráció- és 93,6 %-os tömegáram-alapú leválasztással. A szűrési konfigurációknál (B és C csoport) a por kezeletlen vizsgálathoz képesti leválasztása koncentrációban 42 % és 72 % közötti, az összes szerves vegyületé 73 % és 79 % közötti; a hűtéssel, szűrővel és elektrosztatikus szűrővel működő konfiguráció adta a legkisebb abszolút értékeket (por 2,3 mg/Nm³, COT 10,8 mg/Nm³). A grillezési vizsgálatban (D csoport) a por és szerves vegyületek értéke rendre 3,2 és 17 mg/Nm³ volt, az ózon pedig a meghatározási határ alatt maradt (<0,05 mg/Nm³).

Az eredményeket a 6. szakaszban megadott korlátokkal kell értelmezni: konfigurációnként egyetlen minta, nem egyidejű belépő és kilépő mintavételek, a B és C csoport porbizonytalanságának hiánya, olfaktometriás vagy szemcseméret-mérés nélkül. A regionális és helyi határértékekkel való összevetés az engedélyben rögzített oxigénreferenciától függ, és e tanulmány egyetlen rendszer megfelelőségét sem jelenti ki.

Az eredmények megerősítéséhez és az egyes szűrési fokozatok hatásának számszerűsítéséhez egyidejű, ismételt mintavételi kampányok szükségesek, a pörkölési ciklus fázisának rögzítésével és olfaktometriás mérésekkel.

9. Hivatkozások

Műszaki szabványok

UNI 10169:2001, Kibocsátási mérések – Elvezetett áramok sebességének és térfogatáramának meghatározása.

UNI EN ISO 16911-1:2013, Helyhez kötött források kibocsátásai – Vezetékbeli áramok sebességének és térfogatáramának kézi és automatikus meghatározása. 1. rész: Kézi referenciamódszer.

UNI EN 13284-1:2003 és UNI EN 13284-1:2017, Helyhez kötött források kibocsátásai – Kis porkoncentrációk tömegkoncentrációjának meghatározása. 1. rész: Kézi gravimetriás módszer.

UNI EN 12619:2013, Helyhez kötött források kibocsátásai – Gázhalmazállapotú összes szerves szén tömegkoncentrációjának meghatározása kis koncentrációknál.

UNI CEN/TS 13649:2015, Helyhez kötött források kibocsátásai – Egyes gázhalmazállapotú szerves vegyületek tömegkoncentrációjának meghatározása.

UNI EN 14792:2017, Helyhez kötött források kibocsátásai – Nitrogén-oxidok (NOx) tömegkoncentrációjának meghatározása.

UNI EN 15058:2017, Helyhez kötött források kibocsátásai – Szén-monoxid (CO) tömegkoncentrációjának meghatározása.

UNI EN 14789:2017, Helyhez kötött források kibocsátásai – Oxigén (O2) térfogatkoncentrációjának meghatározása.

UNI EN 14790:2006, Helyhez kötött források kibocsátásai – Vízgőz meghatározása vezetékekben.

OSHA Method ID-214:1995, Ozone in workplace atmospheres (ózon referenciamódszere).

UL 867, Standard for Electrostatic Air Cleaners (0,050 ppm ózonhatár vizsgálókamrában).

Jogszabályok és közigazgatási aktusok

D.Lgs. 2006. április 3., n. 152, ötödik rész (267-298. cikk), különösen a 272. cikk és IV. melléklet.

Città Metropolitana di Messina, Kávé és egyéb pörkölt termékek pörkölése, általános engedély, 2020.

Calabria Régió, Műszaki mellékletek, 02/07/2021-i n. 6852 rendelet, n. 9 Kávépörkölés adatlap.

Lecce városa, AUA kiadása, 2016-os vezetői határozat.