CONTINUOS EMISSIONS MONITORING SYSTEM (CEM) THE “REGIONE LOMBARDIA” CASE Walter Battaglia; Nicola Favaro

SSV – STAZIONE SPERIMENTALE DEL VETRO Centro de Investigación Europea del Vidrio Fundada en 1956 Misión: apoyar el desarrollo de todo el sector de la industria del vidrio (desde las materias primas hasta el producto final). Actividad: proyectos I&D, consultoría, análisis, test in situ Localización: Murano (Venice - Italy), Marghera (Venice - Italy) Equipo: 48 empleados 92 métodos acreditados de acuerdo ISO 17025 por ACCREDIA

AGENDA Sistemas de Medición de Emisiones en Continuo (SAM) Legislación Nacional y local Requisitos instrumentales de los SAM Requisitos de gestión de los SAM Casos prácticos Continuous Emissions Monitoring System

TIPOS DE SAM Los sistemas de monitorización continuo de emisiones se pueden dividir en dos categorías principales: 1. Sistemas extractivos El gas se extrae de la emisión de flujo y entregado a los instrumentos directamente o después del secado Sistemas extractivos Sistemas in situ 2. Sistemas in-situ El gas es analizado directamente en la chimenea Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

Sistemas de Extraccion Seleccion DEL SISTEMA SAM APROPIADO Sistemas de Extraccion Sistemas In-situ Ventajas Analizadores de componentes múltiples (corriente dividida) Fácil mantenimiento de los analizadores Fácil de comprobar la calibración con estándares certificados Posible medición seca Fácil de sustituir con el sistema de copia de seguridad: No componentes de muestreo Respuesta rápida Especializado en humos de alta humedad/ aplicaciones de polvo Desventajas Más componentes para mantener y comprobar vs en el sistema in situ Dificultad de mantenimiento No fácil de sustituir por un sistema back up. Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

Selección DEL SISTEMA SAM APROPIADO Parameter FTIR NDIR UV Chemilum ZrO2 Paramag Electr. Cell Extinction or diffraction of light 1a,1b 1b,2a 2a 1b Dust v O2 ν CO H2O Differential oximetry O2 dry/wet ) NOx SO2 HCl HF NH3 1) calentado; 2) enfriado; a) extractivo; b) in situ. Opción común italiana Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

LEGISLACIóN Integrated Environmental Authorisation (AIA): IPPC Directive: Directive 96/61/EC of 24 September 1996 (Official Journal L 257 , 10/10/1996) and Directive 2008/1/EC of 15 January 2008 (GU L 24, 29.1.2008) of the European Parliament and of the Council National Legislation: D.Lgs. 152/06 “Testo unico per l’ambiente” Allegato VI alla Parte V GU L 24, 29.1.2008 D.d.s. 27 aprile 2010 – n.4343: “Technical measures for the installation and management for continuous monitoring of emissions system (CEMS)” D.d.u.o. 20 december 2010 – n.13310 e smi: “Criteria and procedures for the management of continuous emission monitoring systems (CEMS), from production plants of the glass “

REGIONE LOMBARDIA REQUISITOS SAM D.d.s. 27 aprile 2010 – n.4343: “Medidas técnicas para la instalación y gestión de los sistemas automáticos de medida (SAM) " D.d.u.o. 20 december 2010 – n.13310 e smi: “Criterios y procedimientos para la gestión de los sistemas automáticos de medida (SAM) en las plantas de producción del vidrio“ Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

SMEC para la industria del vidrio REGIONE LOMBARDIA SMEC para la industria del vidrio El Reglamento final fue el resultado de la actividad de 1 año de trabajo "grupo de trabajo del vidrio Industria SMEC". El grupo de trabajo estuvo integrado por: ARPA (Regional Agency for Environmental Protection) Industrias del Vidrio Assovetro (Asociacion Nacional del Vidrio) Stazione Sperimentale del Vetro (B.M. Scalet and N.Favaro) El objetivo era definir un protocolo capaz de gestionar el Sistema de Monitorización Continuo, teniendo en cuenta también las peculiaridades de la industria del vidrio Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

REGIONE LOMBARDIA Alcance y parametros ALCANCE: Hornos de vidrio con una capacidad de extraccion superior a 20t/dia, excluidos los hornos electricos. PARAMETERS CONTROLLED: Parámetros de planta: Consumo de combustible Alimentación de materias primas (ON/OFF) Generador (ON/OFF) Planta de tratamiento de aire(ON/OFF) Principales contaminantes: Óxido de nitrógeno (NOX) Dióxido de azufre(SO2) Partículas Otros parametros: Oxígeno (O2) Temperatura Presión Humedad Caudal y la humedad puede medirse o calcularse sobre la base de un algoritmo codificado específicamente VLE: mg/Nm3, referido 8 % O2 (media horaria) Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

Requisitos generales instrumentación REGIONE LOMBARDIA Requisitos generales instrumentación Rango de operación De 0 a max (VLE + Incertidumbre o 2 veces VLE) Condiciones normales de emisión aproximadamente 50 % del rango de trabajo Capacidad de operar también en condiciones no normales Disponibilidad de la medición > 95 % Etc. EN 14181cumplimiento Certificado QAL1 Cumplimiento test QAL2 Cumplimiento anual AST QAL3

Timescales of EN 14181 Procedures Control de calidad standard Procedure Activity Priority Timescales of EN 14181 Procedures Responsibility QAL1 Selection of an appropriate CEMS (Certificate QAL1) Before an AMS can be installed on site Manufacturer QAL2 Installation and calibration of the CEMS and verifies if the CEMS meets the measurement uncertainty requirements, once installed Within 6 months after installation of a new CEMS; At least every three/ five years depending on the Plant; If a QAL3 evaluation demonstrates a need for a QAL2; If there is a significant changes, upgrades or repairs to the CEMS which will influence and change the results significantly; Whenever there is a significant change in plant operation which changes the emissions. Operator (Laboratory) QAL3 The ongoing quality control Continuously from installation. It is advisable to apply the QAL3 procedure before QAL2 tests AST Regular checks of the calibration QAL2 Annually Operator (Laboratory) Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

GESTION SAM CEMS Management Manual Weekly automatic and/ manual calibration Audit (periodic checks) and reports CEMS Management Manual Management of failures and exceeds the ELV Annual Calibration and audit (EN 14181) Periodic maintenance Nicola Favaro - Stato di avanzamento 14/07/2009

REGIONE LOMBARDIA SAM para la industria del vidrio Necesidad de considerar la complejidad del proceso, en particular: Vida útil (más de 10 años) Proceso continuo Imposibilidad de parar el proceso Necesidad de realizar el mantenimiento ordinario con el proceso en marcha. Los mantenimientos extraordinarios en general no pueden proveerse Las emisiones generadas condicionadas por distintos parámetros. Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

ELV COMPLIANCE Regional Regulation D.d.u.o. 20 dicembre 2010 – n.13310 e smi Plant emissions are subjected to the control of the limit values ​​if the system process is in a condition of monitor’s code equal to 30 Monitor (P1) "Furnace feeding" Monitor (P2) "Working generator power supply" Monitor (P3) "Other monitors descriptive scheduled and / or unscheduled maintenaince and / or exceptional events" Monitor "Plant" Event description Code ON OFF Furnace on (in standard working condition) 30 ON or OFF ON (Furnace in heating) Furnace in heating (Power on) 31 ON (Furnace in shutdown) Furnace in shutdown 32 ON (scheduled maintenance) Furnace is not in regular operation for scheduled maintenance 33 Furnace OFF 34  ON (unscheduled maintenance) breakdown (not scheduled maintenance) 35 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace in progress and support of the production process by generator) 36 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace swich off and support of the furnace by generator) Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

Situaciones extraordinarias programadas Monitor (P1) "Furnace feeding" Monitor (P2) "Working generator power supply" Monitor (P3) "Other monitors descriptive scheduled and / or unscheduled maintenaince and / or exceptional events" Monitor "Plant" Event description Code ON OFF Furnace on (in standard working condition) 30 ON or OFF ON (Furnace in heating) Furnace in heating (Power on) 31 ON (Furnace in shutdown) Furnace in shutdown 32 ON (scheduled maintenance) Furnace is not in regular operation for scheduled maintenance 33 Furnace OFF 34  ON (unscheduled maintenance) breakdown (not scheduled maintenance) 35 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace in progress and support of the production process by generator) 36 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace swich off and support of the furnace by generator) Situación Extraordinaria Duración (días) Puesta en marcha del horno (tiempo de precalentamiento) después de la reconstrucción o después de los eventos accidentales 12min 15max Full operation como resultado de las situaciones indicadas (Estado codificacion=31) (SMEC está monitorizando) 30min 60max Parada programada del horno (Estado codificacion=32) 5min 10min Los valores de emisión no son utilizados para la evaluación del cumplimiento de los VLE Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

GESTION DIARIA DE LOS HORNOS Monitor (P1) "Furnace feeding" Monitor (P2) "Working generator power supply" Monitor (P3) "Other monitors descriptive scheduled and / or unscheduled maintenaince and / or exceptional events" Monitor "Plant" Event description Code ON OFF Furnace on (in standard working condition) 30 ON or OFF ON (Furnace in heating) Furnace in heating (Power on) 31 ON (Furnace in shutdown) Furnace in shutdown 32 ON (scheduled maintenance) Furnace is not in regular operation for scheduled maintenance 33 Furnace OFF 34  ON (unscheduled maintenance) breakdown (not scheduled maintenance) 35 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace in progress and support of the production process by generator) 36 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace swich off and support of the furnace by generator) Gestión diaria del horno Duración Pull change Corto (sin impacto en el nivel de emisión) Cambio de color 3-4 h Los datos de emisión se utilizan para la evaluación del cumplimiento. Es posible discutir sobre las condiciones particulares con la autoridad competente durante la renovación de la autorización. Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

SITUACIONES DE MANTENIMIENTO ORDINARIAS PROGRAMADAS Monitor (P1) "Furnace feeding" Monitor (P2) "Working generator power supply" Monitor (P3) "Other monitors descriptive scheduled and / or unscheduled maintenaince and / or exceptional events" Monitor "Plant" Event description Code ON OFF Furnace on (in standard working condition) 30 ON or OFF ON (Furnace in heating) Furnace in heating (Power on) 31 ON (Furnace in shutdown) Furnace in shutdown 32 ON (scheduled maintenance) Furnace is not in regular operation for scheduled maintenance 33 Furnace OFF 34  ON (unscheduled maintenance) breakdown (not scheduled maintenance) 35 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace in progress and support of the production process by generator) 36 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace swich off and support of the furnace by generator) CODE 33 Maximum frequency Duration (Days) Duration (h/Day) Total Hours/ year Servicio de limpieza de las cámaras de regeneración y / o conductos anexos min max Limpieza Manual 1 2 4 5 8 46 Limpieza térmica 7 10 12 56 240 Limpieza por lanzas/ fluidos 3 30 Limpieza térmica contracorriente 2,5 24 48 120 Limpieza de conductos 160 Operacion de Mantenimiento del Horno 192 Emisiones planta de tratamiento 15 360 Porcentage (annual) 3,1% 13 % Los datos de emisión no se utilizan para la evaluación del cumplimiento. Hay que notificar a las Autoridades y se analizarán esas emisiones dentro de la calidad del aire. Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

SITUACIONES EXTRAORDINARIAS CON DURACION IMPREVISIBLE Monitor (P1) "Furnace feeding" Monitor (P2) "Working generator power supply" Monitor (P3) "Other monitors descriptive scheduled and / or unscheduled maintenaince and / or exceptional events" Monitor "Plant" Event description Code ON OFF Furnace on (in standard working condition) 30 ON or OFF ON (Furnace in heating) Furnace in heating (Power on) 31 ON (Furnace in shutdown) Furnace in shutdown 32 ON (scheduled maintenance) Furnace is not in regular operation for scheduled maintenance 33 Furnace OFF 34  ON (unscheduled maintenance) breakdown (not scheduled maintenance) 35 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace in progress and support of the production process by generator) 36 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace swich off and support of the furnace by generator) CODE 35 Replacement of the burner block Repair of the glass line replacement of batch chargers and hoppers Hot repairs of regenerators, foreheart, feeders, etc. repair (sealing) of the dog house arch Replacement of electrodes repair or integration of crown insulation Replacement of boilers repair or integration of port insulation Repair of furnace bottom Datos de emisiones no se utilizan para la evaluación de la conformidad. Situación especial puede ser discutido con las autoridades durante la actualización de autorización. Si los acontecimientos se producen con frecuencia, podrán ser considerados como acontecimientos ordinarios. Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

Como se gestiona esta situacion CASO PRACTICO Caso: La planta esta funcionando en condiciones normales, el SAM funciona y no se superan VLE de NOx, Dust, SO2) ELV are registered; Caso: La planta esta funcionando en condiciones normales, el SAM funciona y se registra superación en particulas Caso: La planta esta funcionando en condiciones normales, no se superan los VLE de NOx, Dust, SO2, pero falla el SAM Como se gestiona esta situacion

1° CASO: no falla SAM y no se superan VLE

2° CASO: no falla SAM pero se superan VLE particulas 100,0 0,0 164,4 2,5 10,0 8175,2 151,7 996,5 3301,8 567,7 In Marcia Limiti 1500 500 30 MIN 1000,28 151,105 2,3532 9,28227 8173,13 151,696 992,32 3111,18 567,725 (9) 24 MAX 1185,84 1,48756 191,79 90,1459 9,95373 9439,09 204,935 996,537 3769,07 659,062 Media Giorno: 1096,5 0,1 168,6 6,5 9,6 8738,1 168,3 994,2 3334,5 608,4 NOX elaborato mg/Nm³ CO elaborato SO2 elaborato Polv elaborato Cavato Kg/h Q metano Nm3/h O2 % Q Fumi T Fumi °C P Fumi mbar Impianto Ore Note Val. ID % Stato 01:00 1022,1 100,0 0,0 158,5 2,4 90,0 9,6 8174,8 160,9 992,3 3118,4 569,1 In Marcia 02:00 1043,8 155,3 2,6 9,7 8174,1 161,4 992,5 3121,1 03:00 1064,7 171,9 3,0 8174,6 164,4 993,6 3118,9 569,2 04:00 1033,6 167,4 8173,1 165,6 993,1 3111,2 05:00 1081,4 166,1 9,8 8173,7 166,5 3115,0 06:00 1038,9 162,7 8174,0 164,8 993,8 3115,9 07:00 1069,4 155,2 8531,7 100,0 165,5 994,1 3130,1 595,0 In Marcia 08:00 1044,5 0,0 164,3 2,8 9,5 8991,7 172,1 994,2 3136,3 628,3 09:00 1020,1 191,8 3,0 90,0 9065,2 177,1 994,0 3741,3 628,9 10:00 1034,2 0,1 175,6 3,1 9070,7 177,7 994,3 3769,1 629,0 11:00 1000,3 184,6 9,4 9058,0 174,8 3676,0 12:00 1097,8 172,4 9,6 9044,8 175,2 3532,7 629,1 13:00 1038,4 186,7 9,3 9045,9 174,2 993,9 3538,7 14:00 1153,1 1,5 178,2 (5) 90,1 9077,6 204,9 3542,6 631,4 15:00 1173,6 167,0 3,9 9439,1 3365,8 > ELV (30 mg/Nm3 8%O2) 100,0 659,1 In Marcia 16:00 1165,7 0,0 165,1 3,4 9,6 9428,8 171,0 994,6 3284,3 659,0 17:00 1172,2 151,1 2,9 90,0 9,7 9181,7 168,6 994,3 641,0 18:00 1152,7 164,2 3,0 9160,9 165,8 994,1 3347,2 639,0 19:00 1178,8 165,4 3,3 9,8 8925,7 162,2 994,8 3346,3 622,0 20:00 1118,5 169,7 8885,4 162,4 994,7 3340,1 619,0 21:00 1185,8 169,1 2,8 8691,6 162,3 995,1 3342,3 604,9 22:00 1169,3 166,3 8563,7 160,2 995,9 3343,1 595,6 23:00 1112,1 173,0 2,4 9,9 8331,5 154,3 996,1 3304,7 579,0 24:00 1144,5

2° CASO: no falla SAM pero se superan VLE partículas PO01 Procedure (Manual de Gestion de SMEC) Notification a la Autoridad Competente Comprobar superacion de VLE Resolucion del problema y restauracion de las condiciones normales Identificacion de causas Implementación del procedimiento de superación de VLE 1. Ejemplo Fallo en el sistema de tratamiento de humos / sistema de dosificación de reactivos Sin inmediatas acciones legales contra la empresa! Discusión con la autoridad sobre la no conformidad y las medidas relativas FAX/ MAIL

MANTENIMIENTO SAM Evento Maximum frequency Duration (Days) Monitor (P1) "Furnace feeding" Monitor (P2) "Working generator power supply" Monitor (P3) "Other monitors descriptive scheduled and / or unscheduled maintenaince and / or exceptional events" Monitor "Plant" Event description Code ON OFF Furnace on (in standard working condition) 30 ON or OFF ON (Furnace in heating) Furnace in heating (Power on) 31 ON (Furnace in shutdown) Furnace in shutdown 32 ON (scheduled maintenance) Furnace is not in regular operation for scheduled maintenance 33 Furnace OFF 34  ON (unscheduled maintenance) breakdown (not scheduled maintenance) 35 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace in progress and support of the production process by generator) 36 Malfunction: electrical black out (supply batch to the furnace swich off and support of the furnace by generator) Evento Maximum frequency Duration (Days) Duration (h/Day) Hours/ year min max Mantenimiento de analizadores realizado por personal externo 6 12 1 8 10 48 120 Mantenimiento de analizadores realizado por personal interno 26 3 78 Horas totales /año para sistema de Mantenimiento analizadores 60 198 Hora / año para analizadores SAM comparados con el total de horas/año 0,7% 2,3% Nicola Favaro Stato di avanzamento 14/07/2009

3° CasO: no se superan los VLE pero se detecta un fallo en el SAM PO02 Procedimiento ( Manual Mantenimiento SMEC) Notificacion a la Autoridad Chequeo del Fallo Resolucion del problema y restaunaraion de las condiciones normales Identificación de causas Implementación procedimiento de “Fallo SAM” Ejemplo: Fallo cooler (sobrecalentamientoi Causas del fallo registrado en el libro de mantenimiento del SAM Metodologia alternativa para el control de las emisiones

3° CasO: no se superan los VLE pero se detecta un fallo en el SAM PO02 Procedimiento ( Manual Mantenimiento SMEC) MEDIDAS ALTERNATIVAS Medidas Estimadas La medición estimada se determina a partir de mediciones auxiliares o desde las variables de proceso "el consumo de combustible" y "vidrio fundido", directamente correlacionado con los datos del SAM actualmente no disponible. Medida Altenativa Si la falta de disponibilidad de dato dura demasiado, se requiere el reemplazo con medidas reales alternativas.

Conexión con la red Industria INSTALLATION El sistema funciona en paralelo con el sistema instalado en la planta El sistema adquiere los datos directamente del SAM y de las plantas (datos prima secundaria) Los datos se elaboran de acuerdo con algoritmos codificados específicos Autoridad INSTALLATION Los datos de emisiones promediadas durante 24 horas se envían diariamente a la oficina central (Agencia Regional para la Protección del Medio Ambiente) Los datos se utilizan para la evaluación del cumplimiento y elaboración estadística locales

CONCLUSIONES (Regione LOMBARDIA) La medición de las emisiones en continuo es obligatorio por la normativa aplicable (Regione Lombardia). La elección del sistema SAM más adecuado en relación con las características de la planta se realiza de acuerdo con las prescripciones técnicas (eg. QAL1 Procedimiento - EN 14181) Se definen normas específicas para comprobar el cumplimiento de los valores límite; para situaciones especiales el cumplimiento de los VLE no es obligatorio. Para cada situación industrial especifica se define un tiempo máximo y mínimo en los que el proceso puede superar los VLE. Los SAM se utilizan como control del proceso.

Thank You nfavaro@spevetro Thank You nfavaro@spevetro.it SSV Stazione Sperimentale del Vetro Via Briati, 10 30030 Murano (VE) Italy Phone +39 0412737011 www.spevetro.it Nicola Favaro - Stato di avanzamento 14/07/2009