Déclaration des rejets de polluants : exemples de calculs, chapitre 6


Exemple 1 - Conversion en tonnes des rejets de PCA en ppm (volume)

Si vous avez fait faire des mesures des NOx (exprimés sous la forme de NO2), du monoxyde de carbone (CO) ou du dioxyde de soufre (SO2) à la cheminée de votre installation, vous aurez remarqué que les résultats du laboratoire sont généralement exprimés en parties par million en volume ou ppm (volume). Avant de pouvoir utiliser ces valeurs pour estimer vos rejets de ces substances aux fins de l'INRP, vous devez convertir les ppm (volume) en rejet massique, exprimé en tonnes.

Avec cet exemple, vous suivrez le processus de conversion des ppm (volume) en un rejet massique annuel, en tonnes, pour les NOx. On utilise la même méthode pour le CO et le SO2.

1. La première étape est de calculer le débit gazeux volumétrique de la cheminée, (V), à l'aide de la formule ci-dessous :

V(m3/min) = (vitesse du gaz, en m/s) × [π × (diamètre intérieur de la cheminée, en m2) /4] × 60 s/min
où π = 3,1416

2. Il faut ensuite corriger le débit de gaz de la cheminée pour tenir compte de la teneur en humidité et le ramener aux conditions normales, à l'aide de la formule ci-dessous :

V sec (m3/min) = (V, m3/min) x (273,15 K/T réelle) x (P réelle/1 atm) x (1 - fraction de vapeur d'eau)

Exemple  : Si le débit volumétrique gazeux est de 1330 m3/min à la température de 80 °C et la pression de 1 atm avec une teneur en humidité de 10 %, le débit volumétrique sec de la cheminée est :

V sec (m3/min) = (1330 m3/min) x (273,15K/(273,15+80) K) x (1 atm/1 atm) x (1 - 0,1)

= 925,84 m3/min

3. L'étape suivante est de convertir les ppm (volume) en taux d'émission massique (kg/h), comme suit :

kg/h = ppm × densité de l'air dans les conditions normales × V sec × 60 min/h ×

(MW substance/MW air)

Exemple : la cheminée rejette des NOx à une teneur de 2,1 ppm en volume. Le débit volumétrique sec de la cheminée est de 925,84 m3/min. La densité de l'air dans les conditions normales est de 1,29 kg/m3.

kg/h = (2.1/1 000 000) * 1.29 kg/m3 * 925.84 m3/min * 60min/h * (46/28.97) massique (kg/h),

= 0,239 kg/h

4. Utiliser le taux d'émission massique pour calculer le rejet annuel de NOx.

Rejet annuel = Taux d'émission massique x (heures/an)

= (0,231 kg/heure) x (8760 heures/an)

= 2093,64 kg
= 2,09 tonnes de NOx rejetées pendant l'année

Masses moléculaires (MM) des substances PCA et de l'air
Substance PCA Masse moléculaire (grammes/mole)
Air 28,97
NOx (sous la forme de NO2) 46,00
Monoxyde de carbone (CO) 28,00
Dioxyde de soufre (SO2) 64,06

 

Exemple 2 - Conversion en tonnes des rejets de PCA en ppm (masse)

Si vous avez fait faire des mesures des matières particulaires totales (TPM), des PM10 ou des PM2,5 à la cheminée de votre installation, vous aurez remarqué que les résultats du laboratoire sont généralement exprimés en parties par million en masse ou ppm (masse). Avant de pouvoir utiliser ces valeurs pour estimer vos rejets de ces substances aux fins de l'INRP, vous devez convertir les ppm (masse) en rejets massiques en tonnes.

Avec cet exemple, vous suivrez le processus de conversion des ppm (masse) en un rejet massique annuel, en tonnes, pour les TPM. On utilise la même méthode pour les PM10 et les PM2,5.

1. La première étape est de convertir les ppm (masse) en taux d'émission massique, comme suit :

  1. Convertir les ppm en grammes/tonne.
  2. Utiliser le débit massique de la cheminée (kg/min) pour arriver au taux d'émission massique.

Exemple : Le taux d'émission de TPM de la cheminée est de 250 ppm (masse). Le débit massique sec est de 10,54 kg/min. La cheminée est utilisée 24 heures par jour, 365 jours par an.
(soit 525 600 minutes par an).

  1. Convertir les ppm en g/tonne en utilisant les équations suivantes :

    1 ppm (masse) = (1 gramme/1 tonne)

    250 ppm (masse) = (250 g TPM/1 t émissions)

  2. À partir du débit massique sec de la cheminée, calculer le taux d'émission massique :

    (250 g TPM/1 tonne d'émissions) x (10,54 kg d'émissions/min) x (1 tonne/1 000 kg) = (2,635 g TPM/min)

2. Utiliser ensuite le taux d'émission massique pour calculer le rejet annuel de TPM.

(2,635 g TPM/min) x (525 600 min/an) x (1 t/1 000 000 g) = (1,384 t TPM/an)

Le rejet de TPM pour cette cheminée est de 1,384 tonne.

 

Exemple 3 - Conversion en tonnes des rejets de PCA en masse par volume

Si vous avez fait faire des mesures des composés organiques volatils (COV) à la cheminée de votre installation, vous aurez remarqué que les résultats du laboratoire sont généralement exprimés en masse par volume. L'unité généralement utilisée pour les mesures des COV à la cheminée est le μg/m3. Avant de pouvoir utiliser ces valeurs pour estimer les rejets de ces substances aux fins de l'INRP, vous devez convertir les valeurs de masse par volume en rejet massique annuel.

Avec cet exemple, vous suivrez le processus de conversion d'une valeur de masse par volume en un rejet massique, en tonnes, pour les COV.

1. La première étape est de calculer le débit volumétrique gazeux de la cheminée (V), à l'aide de la formule ci-dessous :

V(m3/min) = (vitesse du gaz, en m/s) × [π × (diamètre intérieur de la cheminée, en m2)/4] × 60 s/min
où π = 3,1416

2. Il faut ensuite corriger le débit de gaz de la cheminée pour tenir compte de la teneur en humidité et le ramener aux conditions normales, à l'aide de la formule ci-dessous :

V sec (m3/min) = (V, m3/min) x (273 K/T réelle) x (P réelle/1 atm) x (1 - fraction de vapeur d'eau)

Exemple : Si le débit volumétrique gazeux est de 1330 m3/min à la température de 80 °C et la pression de 1 atm avec une teneur en humidité de 10 %, le débit volumétrique sec de la cheminée est :

V sec(m3/min) = (1330 m3/min) x (273,15 K/(273,15+80)K) x (1atm/1atm) x (1-0,1)

3. L'étape suivante est de prendre le débit volumique de la cheminée (m3/min) pour arriver à un taux d'émission massique, comme suit :

Exemple : La cheminée émet des COV à raison de 60 μg/m3. Le débit volumétrique sec de la cheminée est de 925,84 m3/min.

Taux d'émission massique = 925,84 m3/min × 60 μg/m3 × 60 minutes/heure
= 3 333 024 μg/heure

4. On utilise ensuite le taux d'émission massique pour calculer les rejets annuels de COV.

Rejet annuel = Taux d'émission massique x (8 760 heures/an)

= (3 333 024 μg/heure) x (8 760 heures/an)

= (29 197 290 240 μg/an) x (tonnes/1 000 000 000 000 μg)

= 0,029 tonne de COV

COMPLÉMENT :

Les deux exemples ci-après utilisent la durée de l'essai à la cheminée pour calculer un facteur d'émission pour le procédé. Pour simplifier le calcul, on présume que l'essai a duré une heure. Si l'essai à la cheminée de votre installation a eu une durée différente, il faudra d'abord le ramener à une base d'une heure avant de suivre les étapes définies aux exemples 4 et 5.

Exemple  : L'essai à la cheminée a duré 2 heures, et on a obtenu une valeur de rejet de TPM de 316,2 g pour cette période.

Rejet de TPM à la cheminée = (316,2 g/2 heures) = 158,1 g/heure

Exemple  : L'essai à la cheminée était basé sur un volume total d'échantillonnage plutôt que sur une durée. Il a porté sur 107 000 m3 d'émissions, et le débit volumétrique sec de la cheminée était de 1197 m3 par minute. Le rejet total de COV pendant la durée de l'essai était de 6,42 g.

Durée de l'essai à la cheminée = (107 000 m3/1193 m3/min) x (1 heure/60 min) = 1,49 heures

Rejet de COV à la cheminée = (6,42 g/1,49 heures) = 4,309 g/heure

 

Exemple 4 - Calcul des rejets de PCA à partir des données de l'essai à la source et de consommation de combustible

De nombreuses installations qui participent à un programme d'essai à la cheminée disposeront d'informations sur le taux d'alimentation en combustible pendant la période de l'essai et sur la consommation annuelle totale de combustible. On peut utiliser ces données pour estimer plus exactement les rejets de PCA en prenant en compte les variations du procédé et les taux de production. Par exemple, vous pourrez choisir d'utiliser cette méthode si l'équipement n'est utilisé qu'une partie de l'année, ou que le taux d'alimentation en combustible varie avec le taux de production de l'installation.

Pour illustrer cette méthode, les données de l'exemple 2 ont été attribuées à une chaudière alimentée à la houille.

Donc, pour l'exemple 2 :

1. La première étape est de convertir les ppm (masse) en taux d'émission massique, comme suit :

  1. Convertir les ppm en grammes/tonne.
  2. Utiliser le débit massique de la cheminée (kg/min) pour le convertir en taux d'émission massique.

Exemple : La cheminée émet des TPM à raison de 250 ppm (masse). Le débit massique sec est de 10,54 kg/min. La cheminée est utilisée 24 heures par jour, 365 jours par an.
(soit 525 600 minutes par an).

a. Convertir les ppm en g/tonne à l'aide des équations suivantes :

1 ppm (masse) = (1 gramme/1 tonne)

250 ppm (masse) = (250 g TPM/1 t d'émissions)

b. À partir du débit massique sec de la cheminée, calculer le taux d'émission massique :

(2,635 g TPM/min) x (60 min/heure) = (158,1 g TPM/heure)

ou, en grammes par heure :

formule

2. Utiliser ensuite le taux d'émission massique et le taux d'alimentation en combustible de la chaudière pour trouver le taux de production de PCA par unité de consommation de combustible, et arriver à un facteur d'émission.

  1. Utiliser la formule générale ci-dessous pour obtenir le facteur d'émission :

    Rejet de substance PCA (g/heure)/Taux d'alimentation en combustible pendant l'essaie (kg/heure)

Exemple : Les émissions de TPM de la cheminée proviennent de la combustion dans une chaudière alimentée à la houille. Les résultats des essais à la cheminée étaient basés sur une période d'une heure. Le taux d'alimentation en combustible de la chaudière pendant l'essai était de 25 kg de houille à l'heure.

Vous trouverez des informations détaillées ci-dessous.

[(1581 g TPM rejetés/heure)/(25 kg de houille brûlés/heure)] = (6,324 g TPM rejetés/kg de houille brûlé)

(6324 g TPM rejetés/kg de houille brûlé) = (6324 kg TPM rejeté/tonne de houille brûlée)

3. Utiliser le facteur d'émission calculé plus haut, avec la consommation totale annuelle de houille pour la chaudière en particulier.

Exemple  : La chaudière en question a brûlé 218,85 tonnes de houille au cours de l'année de déclaration. Le facteur d'émission de TPM calculé pour cette chaudière était de 6,324 kg par tonne de houille brûlée.

Vous trouverez des informations détaillées ci-dessous.

TPM rejeté (tonnes) = (6,324 kg TPM rejetés/tonne de houille brûlée) x 218,85 tonnes de houille brûlées

= 1384 kg TPM rejetée
= 1,384 tonne TPM rejetée

Le rejet de TPM pour cette cheminée est de 1,384 tonne.

 

Exemple 5 - Calcul des rejets de PCA à partir des données de l'essai à la source et de la production totale

Une autre méthode qu'on peut utiliser pour estimer les rejets de PCA est de corréler les données de l'essai à la cheminée avec les données de production de l'installation. La plupart des installations participant à un programme d'essai à la cheminée disposeront d'informations sur le taux de production pendant la durée de l'essai et sur la production annuelle totale. On peut utiliser ces données pour estimer plus exactement les rejets de PCA en prenant en compte les variations du procédé et les taux de production. Par exemple, vous pourrez choisir de recourir à cette méthode si le procédé n'est utilisé qu'une partie de l'année ou que le taux de production fluctue avec la demande du produit.

Pour illustrer cette méthode, les données de l'exemple 3 ont été attribuées au procédé de grelonage sur lit fluidisé utilisé dans la production d'urée.

À partir de l'exemple 3 :

1. La première étape est de calculer le débit volumétrique gazeux de la cheminée, (V), à l'aide de la formule ci-dessous :

V(m3/min) = (vitesse du gaz, en m/s) × [ π × (diamètre intérieur de la cheminée, en m2)/4] × 60 s/min
où π = 3,1416

2. Il faut ensuite corriger le débit de gaz de la cheminée pour tenir compte de la teneur en humidité et le ramener aux conditions normales, à l'aide de la formule ci-dessous :

V (m3/min) = (V, m3/min) x (273,15 K/T réelle) x (P réelle/1 atm) x (1 - fraction de vapeur d'eau)

Exemple : Si le débit volumétrique gazeux est de 1330 m3/min à la température de 80 °C et la pression de 1 atm avec une teneur en humidité de 10 %, le débit volumétrique sec de la cheminée est :

V (m3/min) = (1330 m3/min) x (273,15 K/(273.15+80)K) x (1 atm/1 atm) x (1 - 0,1)

= 925,84 m3/min

3. L'étape suivante est d'utiliser le débit de la cheminée (m3/min) pour arriver à un taux d'émission massique, comme suit :

Exemple : la cheminée rejette des COV à raison de 60  μg/m3. Le débit volumétrique sec de la cheminée est de 925,84 m3/min.

Taux d'émission massique = 925,84 m3/min × 60 μg /m3 × 60 minutes/heure
= 3 333 024 μg/heure
= 3,33 g/heure

4. Utiliser le taux d'émission massique et le taux de production de l'installation pour obtenir le rejet de PCA par rapport au facteur d'émission de la production totale.

  1. Utiliser la formule générale ci-dessous pour obtenir le facteur d'émission :

(Rejet de substances PCA (g/heure)/Taux de production de l'installation pendant l'essai(tonnes de produit fabriquées/heure))

NOTE : Le taux de production de l'installation peut être donné en tonnes de produit fabriquées, en nombre d'unités produites ou toute autre mesure de la production. De même, le rejet de substances PCA pourrait être donné en n'importe quelle unité de masse. Dans le présent exemple, pour illustrer le processus, nous utiliserons des tonnes de produit fabriquées et des grammes de substances rejetés.

Exemple  : La cheminée rejette des COV provenant des procédés de grelonage sur lit fluidisé utilisés dans la production d'urée. Les résultats de l'essai à la cheminée étaient basés sur une période d'une heure. Le taux de production de l'installation pendant l'essai était de 23 tonnes d'urée à l'heure.

[(3,33 g COV rejetés/heure)/ (23 tonnes d'urée produite/heure)] = [(0,145 g COV rejeté/tonnes d'urée produite) / (tonnes d'urée produite)]

3. Utiliser le facteur d'émission calculé plus haut et la production totale annuelle d'urée de l'installation.

Exemple  : L'installation en question a produit un total de 203 210 tonnes d'urée pendant l'année de déclaration. Le facteur d'émission calculé à la partie 2 ci-dessus pour les COV provenant du procédé de grelonage sur lit fluidisé était de 0,145 g par tonne d'urée produite.

COV rejetés (tonnes) = (0,145 g de COV rejeté/tonne d'urée produite) x 203 210 tonnes d'urée produites

= 29 465,45  g de COV rejetés
= 0,029 tonne de COV rejetée

Le rejet de COV pour cette cheminée en particulier est de 0,029 tonne.

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