Archivée : Directives préliminaires : réduction des émissions d'oxyde d'azote des turbines à combustion fixes : annexe 1


A. Détermination de la conformité - Méthodes de test

  1. La conformité d'une nouvelle turbine à combustion auxdirectives devrait être déterminée conformément à l'une des méthodes suivantes :
    1. la méthode basée sur la production d'énergie (exprimée en grammes de NO2/GJ);
    2. 1a méthode basée sur la concentration (ppmv de NOx) à 15 % d'O2, sur une base sèche.

Méthode basée sur la production d'énergie

  1. Pour déterminer si la turbine à combustion se conforme à la limite d’émission applicable du tableau 1, dans les conditions d’exploitation énoncées à la partie D de la présente annexe, l'exploitant devrait calculer le taux des émissions de NOx en se conformant aux principes suivants :
    1. Il faut mesurer simultanément :
      1. le débit des gaz de cheminée, conformément à la méthode de l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis intitulée Method 2 - Determination of Stack Gas Velocity and Volumetric Flow Rate (Type S Pitot Tube) qui figure à l’appendice A-1 de la partie 60 du CFR ou conformément à la méthode publiée par Environnement et Changement climatique Canada et connue sous l’appellation Méthode B - Détermination de la vitesse et du débit-volume des gaz de cheminée, (SPE 1/RM/8); et
      2. la concentration de NOx conformément à la méthode de l’EPA intitulée Method 7E - Determination of Nitrogen Oxides Emissions from Stationary Sources (Instrumental Analyzer Procedure) qui figure à l’appendice A-4 de la partie 60 du CFR, afin de déterminer le taux des émissions de NOx lors de trois périodes consécutives de trente minutes.
    2. La méthode de l'EPA intitulée Method 2G - Determination of Stack Gas Velocity and Volumetric Flow Rate with Two-dimensional Probes qui figure à l’appendice A-2 de la partie 60 du CFR ou la méthode de l’EPA intitulée Method 2F - Determination of Stack Gas Velocity and Volumetric Flow Rate with Three-dimensional Probes qui figure à l’appendice A-1 de la partie 60 du CFR peut aussi être employée lorsque les conditions de débit des gaz de cheminée ne sont pas idéales.
    3. Il faut calculer le taux des émissions de NOx au moyen de l'équation (1) ci-dessous :

      (1)  Équation 1 (Voir description longue ci-dessous.)

      Longue description pour l'équation (1)

      Le taux des émissions d’oxydes d’azote (NOx), en grammes par heure, est égal à la concentration de NOx en parties par million sur une base sèche, multiplié par un virgule quatre-vingt-huit fois dix exposant moins trois, multiplié par le débit des gaz de cheminée en mètres cubes par heure sur une base sèche et aux conditions de référence de 25 degrés Celsius et de 101,325 kilopascals.

      dans laquelle :

      ENOx est le taux des émissions de NOx exprimée en gramme de NO2/h

      Cmeasurée est la concentration de NOx en ppmv, sur une base sèche

      1,88 × 10-3 est le facteur pour convertir la concentration de NOx exprimé en ppmv, en g/m³

      Qs est le débit des gaz de cheminée, en m3/h, sur une base sèche et dans les conditions de référence de 25 °C et de 101,325 kPa

    4. Alternativement, il faut déterminer le taux des émissions de NOx en mesurant l'intrant calorifique (combustible) et les concentrations de NOx et d'O2, selon la méthode 20 de l'EPA intitulée Method 20 - Determination of Nitrogen Oxides, Sulfur Dioxide, and Diluent Emissions from Stationary Gas Turbines, qui figure à l'appendice A-7 de la partie 60 du CFR lors de trois périodes consécutives d'une demi-heure. Le taux des émissions de NOx est alors calculé selon l'équation (2) ci-dessous :

      (2)  Équation 2 (Voir description longue ci-dessous.)

      Longue description pour l'équation (2)

      Le taux des émissions d’oxydes d’azote (NOx) en grammes par heure, est égal à la concentration de NOx en parties par million sur une base sèche, multiplié par le facteur F pour le gaz naturel tiré de l’annexe A du rapport SPE 1/PG/7 (révisé), multiplié par la puissance calorifique brute de la turbine au gaz naturel en gigajoules par heure, multiplié par un virgule quatre-vingt-huit fois dix exposant moins trois, multiplié par le rapport de vingt virgule neuf divisé par vingt virgule neuf moins la concentration en oxygène mesuré du gaz de combustion, en pourcentage et sur une base sèche.

      dans laquelle :

      ENOx est le taux des émissions de NOx exprimé en gramme de NO2/h

      Cmeasurée est la concentration de NOx en ppmv, sur une base sèche,

      Fs est le facteur F pour le gaz naturel, sur une base sèche, 240 Rm3S/GJ, énoncé au tableau A-1 de la méthode publiée par Environnement et Changement climatique Canada intitulée Protocoles et spécifications de rendement pour la surveillance continue des émissions gazeuses des centrales thermiques (SPE 1/PG/7)

      1,88 × 10-3 est le facteur pour convertir la concentration de NOx exprimé en ppmv, en g/m³

      IC est l'intrant calorifique brut de la turbine à combustion (gaz naturel), en GJ/h

      %O2 est la concentration d'O2mesurée, en % (v/v), sur une base sèche

    5. Il faut établir la conformité de la turbine à combustion qui ne fonctionne pas en mode cogénération à la limite applicable au moyen de l'équation suivante :

      (3)  Équation 3 (Voir description longue ci-dessous.)

      Longue description pour l'équation (3)

      La limite applicable aux émissions basée sur l’énergie produite provenant du tableau 1 de la Directive, exprimée en grammes par gigajoule, devrait être supérieure ou égale au rapport du taux d’émissions d’oxydes d’azote, selon les calculs à l’aide des équations 1 ou équation2, à la puissance de sortie, qui combine l’électricité et la puissance mécanique produite par la turbine à combustion et la turbine à vapeur pendant les périodes de mesure d’émissions, exprimée en gigajoules par heure.

      dans laquelle :

      A est la limite d'émission applicable basée sur la production d'énergie, mentionnée au tableau 1 en g/GJ

      ENOx est le taux des émissions de NOx, en g de NO2/h, calculé à l'aide des équations (1) ou équation(2)

      PO est la puissance de sortie, c'est-à-dire la puissance électrique et mécanique combinée produite par la turbine à combustion et les turbines à vapeur pendant une période de test, en GJ/h

    6. Il faut établir la conformité de la turbine à combustion fonctionnant en mode de cogénération à la limite applicable en calculant le taux des émission de NOx au moyen de l'équation (4) suivante :

      (4)  Équation 4 (Voir description longue ci-dessous.)

      Longue description pour l'équation (4)

      Dans le cas d’une turbine à combustion fonctionnant dans une application de cogénération, le taux des émissions d’oxydes d’azote, en grammes par heure, selon les calculs à l’aide des équations 1 ou équation2, doit être inférieur ou égal à la somme de la puissance de sortie, qui combine l’électricité et la puissance mécanique produite par la turbine à combustion et la turbine à vapeur pendant les périodes de mesure des émissions, exprimée en gigajoules par heure, multiplié par la limite applicable aux émissions basée sur l’énergie produite provenant du tableau 1 de la Directive, exprimée en grammes par gigajoule par heure, plus la puissance calorifique (normalement en vapeur) provenant de la turbine qui fonctionne en mode de cogénération au cours d’une période d’essais pour mesurer les émissions, exprimée en gigajoules par heure, multiplié par le coefficient de cogénération de 40 grammes par gigajoule.

      dans laquelle :

      ENOx est le taux des émissions, en g de NO2/h, calculé au moyen des équations (1) ou équation(2)

      PS est la puissance de sortie combinant l'électricité et la puissance mécanique produite par la turbine à combustion et la turbine à vapeur pendant les périodes d'essai, en GJ/h

      A est la limite des émissions applicable, basée sur la production d'énergie, mentionnée au tableau 1, en g/GJ

      EC est l'extrant calorifique (normalement de la vapeur produit par la turbine à combustion, fonctionnant en mode de cogénération, au cours d'une période de test, en GJ/h

      40 est le coefficient de cogénération, en g/GJ

Limites basées sur la concentration

  1. Pour déterminer si une turbine à combustion se conforme à la limite des émissions basée sur la concentration applicable du tableau 2, dans les conditions d’exploitation énoncées à la partie D, de la présente annexe, l'exploitant devrait se conformer aux principes suivants :
    1. Il faut mesurer simultanément les concentrations d'O2 et de NOx conformément à la méthode de l'EPA intitulée Method 20 - Determination of Nitrogen Oxides, Sulfur Dioxide, and Diluent Emissions from Stationary Gas Turbines, qui figure à l’appendice A-7 de la partie 60 du CFR, lors de trois périodes consécutives de trente minutes.

    2. Il faut corriger chaque valeur de NOx à une concentration de 15 % d'oxygène à l'aide de l'équation (5) ci-dessous :

      (5)  Équation 5 (Voir description longue ci-dessous.)

      Longue description pour l'équation (5)

      Pour déterminer si une turbine à combustion se conforme à la limite des émissions basée sur la concentration applicable du tableau 2 de la Directive, il faut déterminer les concentrations de NOx exprimées en parties par million, rectifiées à 15 % en O2, ce qui est égal à la concentration mesurée de NOx, multiplié par le rapport de la différence entre vingt virgule neuf et quinze divisé par la différence entre vingt virgule neuf et la concentration en oxygène du gaz de combustion sur une base sèche et en pourcentage. Ensuite, il faut vérifier la conformité à l’aide de l’équation 6.

      dans laquelle :

      CNOx,15 % est la concentration de NOx corrigée à 15 % d'O2, en ppmv, sur une base sèche

      Cmeasurée est la concentration de NOx mesurée, en ppmv, sur une base sèche

      %O2 est la concentration a d'O2mesurée, en % (v/v), sur une base sèche

    3. Il faut calculer la concentration finale de NOx en ppmv à 15 % d'O2, sur une base sèche en établissant la moyenne des valeurs des périodes de trente minutes

    4. Il faut établir la conformité de la turbine à combustion à la limite applicable basée sur la concentration au moyen de l’équation (6) suivante :

      (6)  A ≥ CNOx15%

      Longue description pour l'équation (6)

      La concentration en NOx calculée à l’aide de l’équation 5 devrait être inférieure ou égale à la limite applicable aux émissions basées sur l’énergie produite provenant du tableau 2 de la Directive, exprimée en parties par million et sur une base sèche.

      dans laquelle :

      A est la limite applicable basée sur la concentration, énoncée au tableau 2, en ppmv

      CNOx15 % est la concentration de NOx corrigée à 15 % d'O2, en ppmv, sur une base sèche, calculé au moyen de l’équation (5)

B. Quantification de la production

  1. L'exploitant de la turbine à combustion devrait installer, entretenir et exploiter un dispositif permettant de mesurer la force motrice et, selon le cas, la quantité d’électrique brute produite par la turbine à combustion pendant les tests sur les émissions de NOx. Il devrait également à l’aide des valeurs combinées de ces dispositifs déterminer la puissance (mécanique et/ou électrique) de sortie de la turbine.

  2. L'exploitant de la turbine à combustion devrait installer, entretenir et exploiter un dispositif pour mesurer l’extrant calorifique (normalement sous forme de vapeur) produite par la turbine à combustion fonctionnant en mode cogénération pendant les tests sur les émissions de NOx.

C. Détermination de la conformité - Système de surveillance continue des émissions (SSCE)

  1. Un système de surveillance continue des émissions (SSCE) peut être utilisé pour mesurer les émissions de NOx au lieu du test annuel sur les gaz de cheminée.

  2. Un SSCE devrait être utilisé pour les turbines à combustion produisant de l’électricité, d’une puissance nominale de plus de 25 MW, autres que les turbines à combustion pour les périodes de pointe.

  3. Le SSCE devrait respecter les spécifications de conception, d'installation, de certification et celles relative à l’assurance et au contrôle de la qualité mentionnées dans la méthode publiée par Environnement et Changement climatique Canada, intitulée Protocoles et spécifications de rendement pour la surveillance continue des émissions gazeuses des centrales thermiques (SPE 1/PG/7 [révisé 2005]) ou dans la méthode publiée par l’Alberta Environmental Protection, intitulée Continuous Emission Monitoring System (CEMS) Code.

  4. Un système prévisionnel de surveillance des émissions (SPSE) peut être utilisé à la place d’un SSCE s’il est conforme à la méthode de l’EPA intitulée Method 16 - Specifications and Test Procedures for Predictive Emissions Monitoring Systems in Stationary Sources qui figure dans le titre 40, chapitre I, sous-chapitre C, de la partie 60 du CFR.

  5. Pour les fins des présentes directives, les renseignements sur les émissions de NOx(par ex., moyennes des données) devraient être consignées lorsque la turbine à combustion fonctionne selon les conditions soulignées dans la partie D.

  6. En ce qui a trait à la méthode basée sur la production d’énergie, les opérations suivantes devraient être mises en œuvre par l’exploitant pendant la période de consignation des données :
    1. Il faut installer, entretenir et exploiter un dispositif pour mesurer l’intrant calorifique afin que les renseignements sur les émissions de NOx puissent être convertis en taux des émissions (masse par heure), au moyen de l'équation B-1 de l'appendice B de la méthode publiée par Environnement et Changement climatique Canada intitulée Protocoles et spécifications de rendement pour la surveillance continue des émissions gazeuses des centrales thermiques (SPE 1/PG/7). Un taux moyen devrait être déterminé.

    2. Il faut installer, entretenir et exploiter un dispositif pour mesurer en continu la puissance mécanique de sortie et, selon le cas, la puissance électrique de la turbine à combustion; il faut aussi déterminer la puissance de sortie combinée, mécanique et électrique, de la turbine à combustion et calculer la puissance horaire moyenne de sortie.

    3. Il faut mesurer l’extrant calorifique (normalement en vapeur) produit par la turbine à combustion fonctionnant en mode de cogénération au cours d'une période de tests et calculer l’extrant horaire moyen.

    4. Il faut calculer les taux d’émissions basés sur la production d’énergie en utilisant les équations (3) et équation(4)de la partie A.

D. Conditions de fonctionnement

  1. La mesure des émissions de NOx devrait être effectuée dans des conditions normales d'exploitation, comme suit :
    1. Tous les tests sur les émissions devraient être réalisés lorsque la turbine à combustion est exploitée à un niveau compris entre 70 et 100 % de sa puissance nominale.

    2. Malgré le paragraphe a), les tests peuvent être réalisés au niveau de charge le plus élevé pouvant être atteint s'il n’est pas possible d'exploiter la turbine à combustion à un niveau de 70 % ou plus de sa puissance nominale.

    3. Les tests devraient refléter les conditions d'exploitation et les caractéristiques des combustibles typiques. Les tests dans des conditions atypiques ou artificielles ne permettent pas de satisfaire aux exigences des présentes directives.

    4. Les tests devraient être effectués à des températures extérieures supérieures ou égales à -18 °C.

  2. Quand une cheminée commune sert à plusieurs turbines à combustion, les échantillons prélevés dans cette cheminée devraient l’être quand une seule des turbines est en exploitation.

    Cependant, si l'équipement de contrôle des émissions atmosphériques sert à plusieurs turbines à combustions, un échantillon des émissions peut être prélevé pour toutes les turbines lorsqu’il est prélevé en aval de l'équipement de contrôle des émissions atmosphériques.

E. Exactitude des données

  1. Les dispositifs de mesure requis dans le cadre des présentes directives devraient être étalonnés à la fréquence la plus élevée parmi les suivantes :
    1. une fois toutes les trois années civiles;

    2. la fréquence recommandée par le fabricant; ou

    3. la fréquence mentionnée dans la méthode mentionnée aux présentes directives concernant le dispositif.
  2. Chaque dispositif de mesure devrait permettre une détermination des mesures selon une exactitude de ± 5 %.
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