VDI 4285 Blatt 3-2015 Determination of diffusive emissions by measurements - Quantification of diffusive emissions of fine dust from industrial plants including agricultural source.pdf

1、ICS 13.040.40 VDI-RICHTLINIEN November 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Messtechnische Bestimmung der Emissionen diffuser Quellen Quantifizierung von diffusen Feinstaubemissionen aus indus-triellen Anlagen einschlielich landwirtschaftlicher Quellen Determination of diffusive emissions by measurement

2、s Quantification of diffusive emissions of fine dust from industrial plants including agricultural sources VDI 4285 Blatt 3 / Part 3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Di

3、e deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English

4、 translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5: Analysen- und Messverfahren II Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhe

5、reAusgabe:07.13Entwurf, deutschFormeredition:07/13Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/Available atBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung. 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 3 2 Begriffe

6、 . 3 3 Abkrzungen 4 4 Einfhrung . 4 5 Messplanung und Durchfhrung 6 5.1 Allgemeines . 6 5.2 Messaufgabe 7 5.3 Emissionsrelevante und meteorologische Parameter . 7 5.4 Auswahl der Methode zur Emissionsermittlung 9 5.5 Wahl des Messzeitraums . 9 5.6 Einrichten des Messplatzes 10 5.7 Messverfahren . 10

7、 5.8 Auswahl der Messorte . 12 5.9 Anzahl der Messungen und Probenahmedauer 13 5.10 Plausibilittsprfung und Messunsicherheit . 14 6 Berichterstattung . 14 Anhang A Quellenidentifizierung 15 Anhang B Quellgruppenzuordnung . 16 B1 Allgemeines . 16 B2 Matrixfaktorisierungsverfahren . 18 B3 Hauptkompone

8、ntenanalyse 19 B4 Chemische Massenbilanzmethode . 20 B5 Lenschow-Ansatz 20 B6 Tagesganganalysen 21 Anhang C Beispiele 23 C1 Bestimmung der diffusen Feinstaubemissionen einer Eisenerzsinteranlage 23 C2 Ergebnisse einer Quellstrkenabschtzung fr ein Umschlag- und Lagerareal eines Stahlwerks . 27 C3 Erm

9、ittlung diffuser Feinstaubemissionen beim Umschlag von Kohle 35 Schrifttum 45 Preliminary note 2 Introduction . 2 1 Scope 3 2 Terms and definitions 3 3 Abbreviations . 4 4 Introduction 4 5 Measurement planning and implementation 6 5.1 General 6 5.2 Measurement objective 7 5.3 Emission-relevant and m

10、eteorological parameters 7 5.4 Selecting the method used to determine the emissions . 9 5.5 Selecting the measurement period . 9 5.6 Setting up the measurement site . 10 5.7 Measurement methods . 10 5.8 Choice of measurement location 12 5.9 Number of measurements and sampling duration 13 5.10 Plausi

11、bility testing and measurement uncertainty . 14 6 Reporting 14 Annex A Source identification 15 Annex B Source group classification 16 B1 General 16 B2 Matrix factorisation methods . 18 B3 Principal component analysis. 19 B4 Chemical mass balance method . 20 B5 The Lenschow approach 20 B6 Daily vari

12、ation analysis . 21 Annex C Examples . 23 C1 Determining the diffuse fine dust emissions of an iron ore sintering plant 23 C2 Results of an emission rate assessment for a transhipment and storage area of a steel works . 27 C3 Determining diffuse fine dust emissions in the transhipment of coal . 35 B

13、ibliography 45 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1F92DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2015-11 2 VDI 4285 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist

14、entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung de

15、s Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im I

16、nternet abrufbar unter www.vdi.de/4285. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), stor

17、age in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary

18、 contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/4285. Einleitung Die Richtlinienreihe VDI 4285 behandelt die mess-technische Ermittlung von Emissionen aus diffusen Quellen. Als diffuse Quellen werden alle di

19、ejeni-gen Quellen bezeichnet, die nicht zu den gefhrten Quellen gehren. Der Abgasstrom wird also nicht in einem Kanal gefhrt und ist daher einer Emis-sionsmessung auf der Basis der DIN EN 15259 nicht zugnglich. Die Ermittlung von Emissionen aus diffusen Quel-len nach der Richtlinienreihe VDI 4285 be

20、ruht auf der Bestimmung von Messgren wie Stoffkon-zentrationen und meteorologischen Parametern gegebenenfalls in Kombination mit einem Re-chenmodell. Messungen an diffusen Quellen wer-den in der Grenzflche zur Atmosphre oder nach dem bertritt der zu messenden Stoffe in die At-mosphre durchgefhrt. Wh

21、rend in der Richtli-nienreihe VDI 3790 diffuse Quellen und Mglich-keiten zur Abschtzung der Emissionen und zur Emissionsverminderung beschrieben werden, be-handelt die Richtlinienreihe VDI 4285 die Vorge-hensweise zur messtechnischen Ermittlung diffuser Emissionen. Die Richtlinie VDI 4285 Blatt 1 be

22、schreibt die Grundlagen der messtechnischen Ermittlung von Emissionen aus diffusen Quellen. In VDI 4285 Blatt 2 werden die konkreten Verfahren zur Ermitt-lung diffuser Emissionen aus Industriehallen und den Gebuden von Tierhaltungsanlagen festgelegt. Die Verfahren zur messtechnischen Ermittlung und

23、Quantifizierung von diffusen Feinstaubemissionen aus industriellen Anlagen einschlielich landwirt-schaftlicher Quellen werden in VDI 4285 Blatt 3 behandelt. Introduction The VDI 4285 Series of Standards deals with the metrological determination of emissions from dif-fuse sources. Diffuse sources are

24、 defined as those not associated with conducted sources. In other words, the waste gas stream is not conducted in a duct and is, therefore, inaccessible to emission measurement based on DIN EN 15259. Determination of emissions from diffuse sources according to the VDI 4285 Series of Standards is bas

25、ed on determining measurands such as sub-stance concentrations and meteorological parame-ters, combined as appropriate with a computational model. Measurements at diffuse sources are per-formed at the interface with the atmosphere or once the substances to be measured have entered the atmosphere. Wh

26、ereas the VDI 3790 Series of Standards describes diffuse sources and options for estimating the emissions and controlling them, the VDI 4285 Series of Standards deals with the metro-logical determination of diffuse emissions. VDI 4285 Part 1 describes the fundamental princi-ples of metrological dete

27、rmination of emissions from diffuse sources. VDI 4285 Part 2 deals with specific methods for determining diffuse emissions from industrial facilities and buildings associated with animal husbandry. The methods for metrolog-ical determination and quantification of diffuse fine dust emissions from ind

28、ustrial facilities including agricultural sources are discussed in VDI 4285 Part 3. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1F92DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2015-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 4285 B

29、latt 3 / Part 3 3 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie beschreibt Verfahren zur mess-technischen Ermittlung und Quantifizierung von diffusen Feinstaubemissionen wie PM10und PM2,5aus industriellen Anlagen einschlielich landwirt-schaftlicher Quellen. Somit ergnzt und konkre-tisiert diese Richtlinie di

30、e Vorgaben der VDI 4285 Blatt 1, die die allgemeinen Grundlagen zur Er-mittlung diffuser Emissionen festlegt. Es werden Verfahren zur Quellenidentifizierung vorgestellt und verschiedene Vorgehensweisen zur Ermittlung der Quellstrke relevanter diffuser Quellen prsen-tiert. Diffuse Quellen im Sinne di

31、eser Richtlinie umfassen industrielle Anlagen, bei denen staubfr-mige Emissionen aus nicht gefassten Quellen freigesetzt werden, wie sie beispielsweise bei Pro-duktionsprozessen aus der Hallenabluft oder beim Umschlag und Transport staubender Gter auftre-ten. Ebenso knnen landwirtschaftliche Quellen

32、 Ursache diffuser Staubemissionen sein. Hierzu knnen sowohl groe Tierhaltungsanlagen als auch landwirtschaftlich bearbeitete Flchen zhlen. Diese Richtlinie erlaubt auch die Untersuchung der Staubinhaltsstoffe. Sie kann auch auf Bioaerosole angewendet werden, wenn direkte Verfahren zum Einsatz kommen

33、. Anmerkung: Bakterien und Schimmelpilze sowie deren Be-standteile zhlen zu Partikeln oder treten partikelgebunden auf. 1 Scope This standard describes methods for metrological determination and quantification of diffuse fine dust emissions such as PM10and PM2,5from indus-trial facilities including

34、agricultural sources. This standard, therefore, complements and renders con-crete the topics covered in VDI 4285 Part 1, which describes the fundamental principles of determin-ing diffuse emissions. It presents source identifica-tion methods and various approached to determin-ing the emission rate o

35、f relevant diffuse sources. Diffuse sources as defined in this standard include industrial facilities in which dust emissions from non-captured sources are released, as they occur for example in the facilitys exhaust air during produc-tion processes or during transhipment and transport of dust-formi

36、ng materials. Equally, agricultural sources can be the cause of diffuse dust emissions. This can include both large animal husbandry buildings and cultivated fields. This standard also allows the investigation of the substances making up the dust. It can also be ap-plied to bioaerosols where direct

37、methods are em-ployed. Note: Bacteria and mould fungi and their constituents are in-cluded under particles or occur bound to particles. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: aerodynamischer Durchmesser Durchmesser einer Kugel von der Einheitspartikel-dichte 1 g

38、/cm3, die bei Einwirkung uerer mecha-nischer Krfte im Krftegleichgewicht die gleiche Wanderungsgeschwindigkeit gegenber dem Gas aufweist wie die untersuchten Partikel VDI 2066 Blatt 10 Bioaerosol luftgetragene Partikel biologischer Herkunft in Anlehnung an DIN EN 13098 Anmerkung: Bioaerosole im Sinn

39、e dieser Richtlinie sind alle im Luftraum befindlichen Ansammlungen von Partikeln, denen Pilze (Sporen, Konidien, Hyphenbruchstcke), Bakterien, Viren und/oder Pollen sowie deren Zellwandbestandteile und Stoff-wechselprodukte (z. B. Endotoxine, Mykotoxine) anhaften, diese beinhalten oder bilden. PM2,

40、5Partikel, die einen grenselektierenden Luftein-lass passieren, der fr einen aerodynamischen Durchmesser von 2,5 m eine Abscheidewirksam-keit von 50 % aufweist VDI 2066 Blatt 10 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: aerodynamic diameter

41、 diameter of a sphere of density 1 g/cm3which un-der the effect of external mechanical forces in equi-librium exhibits the same migration velocity rela-tive to the gas as the particles being investigated adapted from VDI 2066 Part 10 bioaerosol airborne particles of biological origin DIN EN 13098 No

42、te: Bioaerosols as defined in this standard are all the col-lections of particles present in the air which fungi (spores, co-nidia, hyphae fragments), bacteria, viruses and/or pollen, their cell wall constituents and metabolic products (e.g. endotoxins, mycotoxins) adhere to, contain or make up. PM2

43、,5particles that pass a size-selective air inlet which exhibits a 50 % separation rate for an aerodynamic diameter of 2,5 m adapted from VDI 2066 Part 10 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1F92DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2015-11 4 VDI 42

44、85 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 PM10Partikel, die einen grenselektierenden Luftein-lass passieren, der fr einen aerodynamischen Durchmesser von 10 m eine Abscheidewirksam-keit von 50 % aufweist VDI 2066 Blatt 10 PM10particles that pass a s

45、ize-selective air inlet which exhibits a 50 % separation rate for an aerodynamic diameter of 10 m adapted from VDI 2066 Part 10 3 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet: CMB chemische Massenbilanzmethode EC elementarer Kohlenstoff FDM Ausbreitungsmod

46、ell fr diffus emittierten Feinstaub FTIR Fouriertransformations-Infrarot KBE Kolonien bildende Einheiten LIDAR Light Detection and Ranging LVS Low Volume Sampler PCA Hauptkomponentenanalyse PMF Positiv-Matrix-Faktorisierung TEOM Tapered Element Oscillating Microbal-ance TSP Gesamtstaub ZZ Zellzahl 3

47、 Abbreviations The following abbreviations are used throughout this standard: CMB chemical mass balance EC elemental carbon FDM fugitive dust model (dispersion model for diffusely emitted fine dust) FTIR Fourier transform infrared CFU colony-forming units LIDAR light detection and ranging LVS low vo

48、lume sampler PCA principle component analysis PMF positive matrix factorisation TEOM tapered element oscillating microbalance TSP total suspended matter CN cell number 4 Einfhrung Staub gehrt zu den Luftverunreinigungen, deren Emissionen aus Anlagen bereits seit Jahrzehnten durch das Bundes-Immissio

49、nsschutzgesetz (BImSchG) und seine Verordnungen und Verwal-tungsvorschriften geregelt werden. Seitdem in Deutschland durch Umsetzung der EU-Richtlinie 2008/50/EG in nationales Recht (39. BImSchV) Immissionsgrenzwerte fr PM10eingehalten wer-den mssen, ist insbesondere Feinstaub in den Mit-telpunkt des Interesses gerckt. Neu hinzugekom-men sind Begrenzungen fr PM2,5. Die EU-Richt-linie fhrt fr PM2,5Grenzwerte ein, die bis zum 01. Januar 2015 (Stufe 1) oder zum 0