SOLVENT YÖNETİM PLANI (KÜTLE BİLANÇO YÖNTEMİ VE HESAPLAMALAR) Tamer ATALAY 28-29 /09 /2016 Ankara
Tanımlar Solvent Yönetim Planı VOC emisyonunu, boya prosesinin girdileri ile çıktıları arasındaki farkı tespit ederek belirlemeye çalışan bir analiz yöntemidir. 'uçucu organik bileşik' 293,15 K değerde 0,01 kpa veya daha fazla buhar basıncına ya da belirli kullanım şartlarında benzer uçuculuğa sahip organik bileşikler ve kreozot kesitleri anlamındadır. kataforez alanı tamamlanmış bir araç gövdesinin, boya prosesinde yer alan daldırma elektrokaplama tankına giren tüm iç ve dış yüzeyini ifade eder. RTO ısı geri kazanımı da yapabilen termal oksitleyici. Toplam Solvent Girdisi boya kaplama işlemlerinde kullanılan tüm malzemelerin solvent içeriklerinin yıllık kütlesel toplamıdır.
Amacı ve Yasal Dayanağı Solvent yönetim planı; (a) Endüstriyel Emisyonlar Direktifi Madde 62 kapsamında belirtilen uygunlukların denetlenmesi, (b) Gelecekteki azaltma seçeneklerinin tespit edilmesi, (c) Solvent tüketimi, solvent salımların ve Bölüm V hükümlerine uygunluk konularında kamuya sunulacak bilgilerin sağlanması. (d) Sanayii Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliğine uyumun kontrol edilmesi, doğrulanması Solvent Yönetim Planı için, aşağıdaki dokümanlar esas alınmıştır. a- Endüstriyel Emisyonlar Direktifi (Ek-7, Kısım 7) b- Solvent BREF (STS-2007, Bölüm 24 )
Otomotiv Endüstrisinde baca gazında direk ölçüm yerine neden Solvent Yönetim Planı uygulanmaktadır? STS BREF e göre aşağıdaki nedenlerle baca gazı ölçümü yapılarak emisyon tespiti mümkün görülmemektedir. - O4 ile ifade edilen bacadan atılmayan kaçak emisyonlar, önemli bir orandadır ve ölçüm ile tespit etmek mümkün değildir. - Baca gazı (O1) emisyonlarını periyodik ölçümlerle izlemek, sürekli değişkenliklerden dolayı; düşük güvenilirlikte,hatalı, zahmetli ve pahalıdır. - Isıtmalı FID sensörleri ile sürekli ölçüm ise, solvent kompozisyonlarının sürekli değişmesinden dolayı hatalı sonuç vermektedir. Bu tür cihazları solvent kompozisyonunun değişkenliğinden dolayı sürekli doğru kalibre etmek neredeyse imkansızdır. Ayrıca, onlarca bacaya on-line ölçüm cihazı kurulması gerekir ki neredeyse imkansızdır. Referans : STS BREF Sayfa : 654-657 Determination of VOC emissions from paintshops by continuous end-of-pipe measurements is not sufficiently accurate, reliable or robust enough for regular monitoring purposes. It fails to take account of potentially significant fugitive emissions and gives poor cost-benefit considering the high capital and operating costs. (see Section 24.5.2.1and 24.5.2.2). The technique is not considered good practice.
Otomotiv Üretiminde VOC Kaynakları
Solvent Yönetim Planı Modeli
Organik solvent girdileri (I) I1: Kütle dengesinin hesaplandığı dönem boyunca işlemlerde girdi olarak kullanılan satın alınmış organik solventlerin miktarı veya satın alınan karışımlar içinde bu solventlerin miktarı. I2: İşlemlerde girdi olarak yeniden kazanılan ve tekrar kullanılan organik solventlerin miktarı veya karışımlar içinde bu solventlerin miktarı. Geri dönüştürülmüş solventler faaliyet yürütülürken her kullanımlarında hesaba katılacaklardır.
Organik solvent çıktıları (O) O1: Atık gazlardaki salımlar. O2: Suda yok olan organik solventler. O3: İşlemden geçen ürünlerde kirlilik veya artık olarak kalan organik solventlerin miktarı. O4: Organik solventlerden havaya yapılan ve yakalanamayan salımlar. Buna odaların dış ortamlara pencereler, kapılar, havalandırma delikleri veya benzer açıklıklar kanalıyla hava salınması yoluyla genel havalandırılması dâhildir. O5: Kimyasal veya fiziksel reaksiyonlar sonucunda kaybolan organik solventler ve/veya organik bileşikler (yakma veya diğer atık gaz ya da atık su işleme yöntemleriyle yok edilenler veya yakalananlar O6, O7 veya O8 olmadıkları sürece dâhildir). O6: Toplanmış atıklarda var olan organik solventler. O7: Ekonomik değeri olan ürünler sıfatıyla satılan veya satılmak istenen organik solventler veya karışımlar içindeki organik solventler. O8: Tekrar kullanmak üzere yeniden kazanılan ama işleme girdi olarak sokulmamış karışımlardaki organik solventler (O7 tanımında yer almadıkları sürece). O9: Diğer biçimlerde elden çıkan organik solventler.
Boyanan Yüzey Alanı EED göre ilgili yüzey alanı şu şekilde tanımlanmaktadır: Toplam elektroforetik kaplama alanına göre hesaplanan yüzey alanı ve boya kaplama prosesinin daha sonraki aşamalarında eklenen ve söz konusu ürünle aynı kaplama kullanılarak boyanan herhangi bir parçanın yüzey alanı ya da tesiste boya kaplaması yapılan ürünün toplam yüzey alanı. Elektroforetik (kataforez) kaplama alanı aşağıdaki formüle göre hesaplanır: ( 2 x ürün kaportasının toplam ağırlığı ) / (Metal plakanın ortalama kalınlığı * Metal plakanın yoğunluğu ) Bu yöntem boya kaplama yapılan diğer parçalarda da uygulanabilir. Alternatif yöntemler de (örn. CAD tasarım verileri kullanılarak) uygulanabilir.
Girdilerin Hesaplanması Kütle Bilanço hesaplamalarında boya kaplama prosesinde kullanılan tüm ana ve yardımcı maddeler (envanter kodu ve ismi ile) listelenir. Envantere giren tüm maddelerin yıllık tüketimleri (kg) Envantere giren tüm maddelerin içeriğindeki, tanımlar bölümünde verilen uçucu organik bileşik tanımına giren (%) solvent oranı belirlenir. Bunun için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir: Tedarikçi Firmadan en az bir defaya mahsus; mümkünse her üretim lotu için alınacak analiz sonucu Envanterdeki maddenin Malzeme Güvenlik Bilgi Formunda yazılı oran Laboratuvar analizleri Envanter No Malzeme Adı Tüketim Kg/yıl Solvent Oranı % (kg/kg) Katı Madde Oranı % (kg/kg) Katı Madde Girdisi, kg/yıl Solvent Girdisi, kg/yıl xx.boya a b c a x c /100 a x b /100 TOPLAM ( Input ) 0 0
Çıktıların Hesaplanması O2- Atıksu ile Arıtılan Solvent O2 Suya geçen solvent hesaplanabilmesi için boya kaplama prosesi kabin ıslak yıkayıcı havuzlarından atıksu arıtma tesisine gönderilen toplam atıksu miktarı m3 olarak ölçülür yada hesaplanır. Hesaplama toplam havuz hacmi ile bir yılda yapılan toplam boşaltım sayısı çarpılır. Atıksu içerisindeki çözünmüş solvent bileşiklerinin oranı laboratuar testleri ile belirlenir. Ölçüm yapılamayan durumlarda, envanterdeki malzemelerin içeriğinde bulunan uçucu organik bileşiklerin su içindeki çözünürlükleri belirlenerek ortalaması alınabilir. Kabine özel bir çalışma yapılmadığı taktirde, genel kabul olarak çözünürlük oranı 0,5 wt/wt % alınabilir. Islak Yıkayıcı Havuz Havuz Hacmi, m3 Boşaltma Sayısı / yıl Atıksu Solvent Oranı, % O2- Atıksuya Geçen Solvent, kg /yıl Astar a b 0,5 a * b * 0,005 Son Kat Vernik TOPLAM
Çıktıların Hesaplanması O5- Yakılarak Arıtılan Solvent - TOC Ölçümü Yöntemi TOC Ölçümü Yöntemi Termal son yakma öncesi ve sonrasında periyodik TOC ölçümü yapılır ve ortalama son yakma verimi tespit edilir. Arıtılan gaz debisi ile yıllık çalışma zamanı çarpılarak Arıtılan toplam debi hesaplanır. Son yakma tesisi girişinde ölçülen TOC değeri ; uçucu organik bileşiklerin içeriğindeki toplam Karbon atom ağırlığı düzeltmesi yapılır. RTO ünitelerinde literatüre göre yakma verimi % 90-96 arasında olup, ( ortalama % 95 alınabilir) bu değerin sağlanması için yakma odası sıcaklığının 720 oc ye çıkarılması gerekir. Ölçüm Değeri RTO Giriş mg C/m 3 RTO Çıkış mg C/m 3 Fark mg C /m 3 RTO Verimi % mg TOC /mg VOC Dönüşüm Faktörü Arıtılan Solvent mg/m 3 TOC a b a-b (a-b)/a *100 f (a-b) / f Baca Çapı m2 Baca Hızı m/h Debi m3/h Arıtılan Solvent Arıtılan Kütlesel Debi kg/h (a-b) / f (a-b) / f * Debi Yıllık Üretim Saati, h/yıl Arıtılan Kütlesel Debi kg/h Arıtılan Kütlesel Debi kg/yıl h / yıl (a-b) * f * Debi (a-b) * f * Debi * h /yıl
Çıktıların Hesaplanması O5- Yakılarak Arıtılan Solvent - TOC Ölçümü Yöntemi Boya proseslerinde ağırlıklı olarak bulunan VOC bileşiklerinin mg TOC / mg VOC oranları aşağıda verilmiştir ( Ref : VDI 3455 ) : VOC Bileşiği mg TOC/ mg VOC VOC Bileşiği mg TOC/ mg VOC Butanol 0,649 Methoxy Propanol 0,533 Butyl Acetate 0,621 Metoxy Propyl Acetate 0,545 Butyl Glycol 0,593 Methyl Isobutyl ketone 0,720 Butyl Ethanol 0,610 Propanol 0,600 Butoxy Ethyl Acetate 0,600 Shellsol R 0,882 Ethoxy Propanol 0,577 Solvesso 0,892-0,912 Ethoxy Propyl Acetate 0,575 Xylene 0,906 Ethyl Hexanol 0,739 White Sprit 0,840 0,850 Bazı boya malzemeleri için örnek değerler ( Ref : VDI 3455 ): Boya Türü mg TOC / mg VOC % Solvent Oranı Solvent Bazlı Son kat- Silver 0,700 % 82 SuBazlı Son Kat Metalik Mavi 0,620 % 15 Su Bazlı Son Kat Beyaz 0,590 % 14 Vernik Yüksek katı 0,820 % 43
Çıktıların Hesaplanması O5- Yakılarak Arıtılan Solvent - Kabin Taşınma Yöntemi TOC Ölçümü yönteminin sorunları TOC ölçümü sonucunda bulunacak kütlesel debi gerçeği büyük oranda yansıtmaz. Kütlesel debinin, yıllık üretim saati ile çarpımı hata oranını artırır. TOC değerinden Solvent Konsantrasyonu dönüşümü hata oranını artırır. TOC bazlı ölçüm tekrarlanabilir değildir. Taşınma Faktörü Yöntemi ( Refs : VDI 3455, STS BREF, ACEA ) Bu yönteme göre termal son yakma tesisinin bağlı olduğu kurutma fırını öncesi, son boya kabininde (genellikle vernik kabini) taşınma faktörünü belirlemek üzere bir test yapılır. Bu kabinden üzeri alüminyum folyo kaplı bir boya test plakası geçirilir. Plaka boyandıktan sonra üzerindeki yaş boya ile birlikte tartılır. Plaka kurutma fırınından sonra tekrar tartılarak aradaki fark hesaplanır. Bu fark, termal son yakma tesisine giden solvent miktarını gösterir. Bu yöntemde ayrıca, son boya prosesinde yapılan robotik veya manuel boya uygulama verimi de dikkate alınmak durumundadır. Bu iki veri dikkate alınarak, son boyama prosesinden kurutma fırınına, dolayısıyla son yakma tesisine taşınan solvent % oran olarak belirlenir
Çıktıların Hesaplanması O5- Yakılarak Arıtılan Solvent - Kabin Taşınma Yöntemi Taşınma Faktörü Yöntemi ( Refs : VDI 3455, STS BREF, ACEA ) Boya Kabini Uygulama Verimi, % Kabin içi Buharlaşma, % Kurutma Fırınına Taşınma Faktörü, f Vernik a b a x b Boya Kabini Solvent Girdisi, kg /yıl Kurutma Fırınına Taşınma Faktörü, f RTO Verimi O5- Yakılarak Arıtılan Solvent, kg/yıl Vernik SG a x b 90% SG x a x b x 0,90 Çeşitli boya kabinlerinde araç/parça üzerine uygulanan boyada, kabindeki bekleme süresi boyunca oluşan buharlaşma miktarları yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir: Kataforez : % 10 PVC Macun : % 10 Astar : % 85 Son Kat : % 85 Vernik : % 70
Çıktıların Hesaplanması O6 Atık olarak uzaklaştırılan solvent Atık solvent olarak toplanan ve tehlikeli atık olarak bertaraf tesislerine gönderilen atık solvent miktarı belirlenir. Bu atıkların içindeki solvent oranı tesise özel bir ölçüm ile belirlenmemiş ise % 95 kabul edilebilir. Boya Çamurunun bertarafı sonucu uzaklaştırılan solvent miktarının hesaplanması için, tehlikeli atık olarak bertaraf tesislerine gönderilen boya çamuru miktarı belirlenir. Boya çamuru içindeki solvent oranı tesise özel bir ölçüm ile belirlenmemiş ise; Su bazlı boya çamurunda % 1, solvent bazlı boya çamurunda % 2 kabul edilebilir. Atık Türü Atık Miktarı, kg/yıl Atık içinde Solvent Oranı, % 06- Atık olarak arıtılan Solvent, kg/yıl Atık Solvent a ~ % 95 a x 0,95 Su Bazlı Boya Çamuru b ~ % 1 b x 0,01 Solvent Bazlı Boya Çamuru ~ % 2 b x 0,02 Attık Mastik, vb TOPLAM
Boyanan Yüzey Alanının Hesaplanması Hesaplamalarda aşağıdaki form kullanılabilir: Model Yıllık Üretim Miktarı Ad. Birim Yüzey Alanı, m 2 /ad Yıllık Yüzey Alanı, m 2 /yıl TOPLAM
Kütle Bilanço Hesaplamaları Değerlendirme Raporu Solvent Yönetim Planı ile aşağıdaki sektörlerde emisyon sınır değerleri belirlenebilir : Otomotiv Sektöründe M1, M2, M3, N1, N2, N3 sınıfı araçların üretimi Tarım ve İnşaat Makinalarının üretimi Plastik parçaların boyanması (Tampon vb.) Metal parçaların boyanması (Beyaz eşya gövdesi vb.) Solvent Yönetim Planı hesaplamaları sonucu aşağıdaki referans belgelere uygunluk belirlenebilir: Endüstriyel Emisyonlar direktifi (Ek-7, Kısım 7) Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliği EK-5 Solvent BREF-MET lere Dayalı Emisyon Sınır Değerleri M1- M2-M3-N1-N2-N3 VOC Emisyonu, gr / m2 = ( I1 + I2 - O2 O5 - O6 ) / Boyanan Yüzey Alanı Traktör- Tampon-Plastik ve Metal Parçaların Boyanması Değerlendirme Kriteri = Kg VOC / kg Katı Madde Girdisi
Kütle Bilanço Hesaplamaları Değerlendirme Raporu Girdi Kodu Girdi Prosesi Yıllık Solvent Girdisi, kg/yıl TOPLAM I1 Kataforez I1 PVC -Macun I1 Astar I1 Son kat I1 Vernik I1 Rötüş I1 Temizlik Solventleri TS I1 Diğer I2 Geri Dönüştürülmüş Solvent Çıktı Kodu - O Çıktı Tanımı Yıllık Solvent Çıktısı, kg/yıl O2 Atıksu ile Arıtılan Solvent 03 Ürünle çıkan Solvent 0 05 Yakılarak Arıtılan Solvent 06 Atık olarak Bertaraf Edilen Solvent O6 07 Iskarta Ürün ile çıkan Solvent 0 TOPLAM
Kütle Bilanço Hesaplamaları Değerlendirme Raporu DEĞERLENDİRME Toplam Solvent Girdisi ( I ), kg/yıl Toplam Solvent Çıktısı ( O ), kg/yıl Toplam VOC Emisyonu, kg/yıl ( a-b ) Temizlik Solventi Emisyonu, kg /yıl Toplam Katı Madde Girdisi, Kg/yıl Toplam Boyanan Yüzey Alanı, m 2 Temizlik Solventi Emisyonu, gr /m 2 kg VOC / kg Katı Madde Oranı Toplam VOC Emisyonu, gr/m 2 a b TS - O6 c d ( TS- 06) / d ( a-b ) / c ( a-b ) / d Binek otomobil ve ticari araç üretim tesisi- VOC paretosu örneği
Yasal Düzenlemelere Göre Değerlendirme Solvent Yönetim Planı hesaplamaları sonucu tespit edilen VOC emisyonu seviyeleri aşağıdaki yerel ve uluslararası düzenlemelere uyumun değerlendirilmesini sağlar: Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliği AB Endüstriyel Emisyonlar Direktifi ( 2010/ 75 /EC ) Solvent BREF (STS) BAT lara Dayalı Emisyon Sınır Değe/rleri (BAT-AEL) VOC Emisyonları sınır değerleri açısından SKHKKY ile 2010/75/EC sayılı Endüstriyel Emisyonlar Direktifi uyumlu olup aşağıdaki sınır değerler halen geçerlidir:
Yasal Düzenlemelere Göre Değerlendirme Solvent BREF (STS 2007) de Mevcut En İyi Tekniklere Dayalı Emisyon Seviyeleri ( BAT- AEL) tanımlanmıştır. Bu değerlerin yasal bağlayıcılığı, 2007 tarihli STS BREF dökümanının revizyonu sonrası, MET Sonuç Belgesinin (BAT Conclusions) AB Resmi Gazetesinde yayınlanması ve bu düzenlemenin, ulusal mevzuat ile uyumlaştırılmasından sonra gerçekleşecektir. STS Solvent BREF- MET lere Dayalı Emisyon Seviyeleri MET'lere Dayalı Emisyon Seviyeleri ( BAT-AEL) İşlem ( Yıllık Solvent Girdisi 200 ton ve üzeri tesisler) Birim Emisyon Seviyesi M1 Sınıfı Binek Araç Boyama gr /m2 Toplam VOC 10-35 N1/N2/N3 Sınıfı Van, Kamyonet Kamyon Boyama gr/m2 Toplam VOC 10-50 N3 Sınıfı Kamyon Kabini Boyama gr/m2 Toplam VOC 15-55 N1/N2/N3 Sınıfı Van, Kamyonet Kamyon Boyama gr/m2 Temizlik Solventi < 20 M2/M3 Sınıfı Minibüs, Otobüs Boyama gr/m2 Toplam VOC 92-150 M2/M3 Sınıfı Minibüs, Otobüs Boyama gr/m2 Temizlik Solventi < 20 Tarım ve Inşaat Araç ve Makinaları Boyama kg VOC / kg Katı Madde 0,20-0,33 Plastik Barçaların Boyanması (Tampon vb.) kg VOC / kg Katı Madde 0,25-0,35 Diğer Metal Yüzeylerin Boyanması (Beyaz eşya vb) kg VOC / kg Katı Madde 0,10-0,33
Solvent Yönetim Planında solvent girdileri ve çıktılarının oranları ne mertebededir? OUTPUTS O1 Emissions in waste gases O2 Solvents carried out with waste water O5 -Solvents which are captured and destroyed in waste gas treatment systems Referans: STS BREF Sayfa :702 TYPYCAL RANGE = 60 95 % Emissions from: application cabins (O1.2) without treatment residual emissions after waste gas treatment < 5 % Depends on amount of waste water and solubility of VOC in water = 10 40 % Generally thermal incineration of drier oven waste gas, sometimes from cabin waste gas as well. O6 - Output of solvent as waste = 5 10 % as mixture of paint and thinner as residue in paint sludge O3, O4, O7,O8,O9 0 %
Solvent Yönetim Planında atık suya geçen ve atıksu arıtma tesislerinde arıtılan organik solvent miktarı nasıl tespit edilmelidir? Uçucu organik bileşiklerin suya geçen kısmı, bu bileşiklerin ortalama suda çözünürlük değerleri (solubility) dikkate alınarak sabit bir oran kabul edilebilir.. Referans : STS BREF Sayfa : 703 O2 Solvent carried out with waste water Not only paint particles but also volatile organic compounds are dissolved in the water reservoir of the venturi scrubber. Waste water is discharged from this system with solvent concentrations up to the solubility equilibrium. The solvent management plan of the SED 1999/13/EC presumes that this solvent will be completely emitted from the sewerage system or the waste water treatment installation. Since O2 is a rather small mass flow compared to O1 or O5, it is sufficient to treat it as a constant or a function of the waste water volume.
Solvent Yönetim Planında boya çamuruna geçen organik solvent miktarı nasıl tespit edilmelidir? Boya çamurundaki solvent miktarı gerekli oldukça analiz edilerek belirlenmelidir. Referans : STS BREF Sayfa : 704 O6: Organic solvents disposed of as waste The largest mass flow in this category are separately captured solvents from purging and cleaning processes (colour change, purging of the ring pipe system, general cleaning). Monitoring is done by measuring the flow volume in the tank inlets or from extracting data from transport documents. Generally, recovered solvents contain considerable amounts of paint, therefore determination of the VOC concentration may be necessary. Solvents are also carried out with paint sludge. Concentrations of VOC in paint sludge should be established and verified as necessary.
Otomotiv Endüstrisinde baca gazında direk ölçüm yerine neden Solvent Yönetim Planı uygulanmaktadır? STS BREF e göre aşağıdaki nedenlerle baca gazı ölçümü yapılarak emisyon tespiti mümkün görülmemektedir. - O4 ile ifade edilen bacadan atılmayan kaçak emisyonlar, önemli bir orandadır ve ölçüm ile tespit etmek mümkün değildir. - Baca gazı (O1) emisyonlarını periyodik ölçümlerle izlemek, sürekli değişkenliklerden dolayı; düşük güvenilirlikte,hatalı, zahmetli ve pahalıdır. - Isıtmalı FID sensörleri ile sürekli ölçüm ise, solvent kompozisyonlarının sürekli değişmesinden dolayı hatalı sonuç vermektedir. Bu tür cihazları solvent kompozisyonunun değişkenliğinden dolayı sürekli doğru kalibre etmek neredeyse imkansızdır. Ayrıca, onlarca bacaya on-line ölçüm cihazı kurulması gerekir ki neredeyse imkansızdır. Referans : STS BREF Sayfa : 654-657 Determination of VOC emissions from paintshops by continuous end-of-pipe measurements is not sufficiently accurate, reliable or robust enough for regular monitoring purposes. It fails to take account of potentially significant fugitive emissions and gives poor cost-benefit considering the high capital and operating costs. (see Section 24.5.2.1and 24.5.2.2). The technique is not considered good practice.
Teşekkür Ederiz.