Anlæg # 15. Gasmotoranlæg, Deutz MWM TBG 604. Målerapport November 2009

Transkript

1 Anlæg # 15 Gasmotoranlæg, Deutz MWM TBG 604 Målerapport November 2009

2 DGC-rapport Anlæg # 15 1/15 Anlæg # 15 Gasmotor: Deutz MWM TBG 604 Jan de Wit Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009

3 DGC-rapport Anlæg # 15 2/15 Titel : Anlæg # 15 Rapport kategori : Målerapport Forfatter : Steen D. Andersen, Jan de Wit Dato for udgivelse : Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : Sagsnavn : Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 (Miljøprojekt-Energinet.dk) Brug af DGC s navn ved markedsføring og gengivelse af prøvningsrapporten med prøvningsresultater ud over i sin helhed er ikke tilladt uden DGC s skriftlige tilladelse. Rapporten er kun gældende for det afprøvede apparat eller anlæg, som det er stillet til rådighed af klienten for prøvningen og i den tilstand, som det er beskrevet i denne rapport. Bemærk: Alle usikkerheder angivet i denne rapport er absolutte, medmindre andet er nævnt. Juli 1997

4 DGC-rapport Anlæg # 15 3/15 Indholdsfortegnelse Side 1 Prøvningsresultater Rekvirent Opgavebeskrivelse Anlægsbeskrivelse Data for gasmotor Udførte målinger Måleresultater Emission Øvrige driftsdata Analyse resultater, UHC mv Bilag 1. Måleværdier, grafisk præsentation 2. Usikkerhedsbudget for emissionsmåling 3. Analyse af uforbrændte kulbrinter og lattergas

5 DGC-rapport Anlæg # 15 4/15 1 Prøvningsresultater Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den som en del af Energinet.dk emissionskortlægningsprojektet udført energi- og miljømåling på en Deutz MWM TBG 604 gasmotor. Der er udført en emissionsmåling af en times varighed ved fuldlastdrift. I Tabel 1 er angivet timemiddelværdier for CO-, NO x - og UHC-emission. Værdierne refererer til tør røggas. Tabel 1 Timemiddelværdier for gasmotor emission (tør røggas) Timemiddelværdier O 2 [ %-vol ] 8,7 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 33 ± 4 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 502 ± 21 3) [ mg/m 3 n ] 461 ± 21 3) CO 2 [ %-vol ] 6,9 ± 0,2 1) Omregnet til 5%-vol. O 2 2) NO + NO 2, NO vægtmæssigt regnet som NO 2 3) Inkl. usikkerhed på iltmåling 4) Total kulbrinte På en tilsvarende motor, installeret på et andet anlæg, er der den udtaget prøver med henblik på bestemmelse af UHC-sammensætningen i røggassen. Tabel 2 viser resultaterne.

6 DGC-rapport Anlæg # 15 5/15 Tabel 2 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,1 Ethen 6,4 1,2 Ethan 21,8 4,0 Propen 0,55 0,10 Propan 5,7 1,0 i-butan 1,2 0,2 n-butan 1,3 0,2 øvrige C 4 n.d. - i-pentan 0,53 0,10 n-pentan 0,25 0 Total [ ppm ] Total [ ppm CH 4 -ækv. ] 593-1) Nøjagtigheden vurderes til at være: ± 5 % for koncentrationer > 100 ppm, ± 10 % for koncentrationer mellem 10 og 100 ppm og ± 20 % for koncentrationer < 10 ppm. De angivne ppm og % er volumenandele. Lattergaskoncentrationen (N 2 O)i røggassen blev målt til 0,81 ± 0,07 ppm (vol). Hørsholm, november 2009 Jan de Wit Leder af forretningsområde Kraftvarme og større kedler Steen D. Andersen Ansvarlig for DGC s emissionsmålinger

7 DGC-rapport Anlæg # 15 6/15 2 Rekvirent Energinet.dk er rekvirent i henhold til Miljø projekt Kortlægning af Emissioner fra Decentral Kraftvarme 2007.

8 DGC-rapport Anlæg # 15 7/15 3 Opgavebeskrivelse Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den som en del af Energinet.dk Miljøprojekt Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 udført energi- og miljømåling på en Deutz MWM TBG 604 gasmotor. Målingen den er udført af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s. Den er der udtaget prøver af røggassen fra en tilsvarende motor på et anlæg. Prøverne er udtaget af Danny Lovett, Dansk Gasteknisk Center. Prøverne er udtaget med henblik på bestemmelse af UHCsammensætningen samt lattergasemissionen. Der er ikke udført service eller gennemført justeringer, med henblik på at minimere emissionerne fra anlægget, i forbindelse med målingerne. Under målingerne var anlægget endvidere repræsenteret ved medarbejderne. Denne prøvningsrapport er kvalitetssikret af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s.

9 DGC-rapport Anlæg # 15 8/15 4 Anlægsbeskrivelse Kraftvarmeanlægget er etableret i tilknytning til et lokalt fjernvarmenet i en dansk provinsby. Fjernvarmeforsyningen har flere gasmotorer på lokaliteten. Gasmotoren er installeret i Anlægget er eftermonteret med oxidationskatalysator. 4.1 Data for gasmotor Gasmotor: Type: Deutz MWM TBG 604 CV8 Cylinder antal: 8 Serienr.: Kendt Aflæst ydelse: 545 kw e Omdrejningstal: 1500 rpm Timetal: h

10 DGC-rapport Anlæg # 15 9/15 5 Udførte målinger Der er udført en emissionsmåling af en times varighed ved fuldlast drift. Emissionsmålingen er udført som prøvning med DGC's måleudstyr, kalibreret før og kontrolleret efter målingen med medbragte certificerede prøvegasser. Måleresultaterne er registreret på computer ved hjælp af datalogger. Der rapporteres her måleresultater for følgende røggaskomponenter: O 2 CO NO (kortidsmåling) NO x (summen af NO og NO 2 ) UHC (uforbrændt kulbrinter, total sum) CO 2 Som kontrol af last, ydelse mv. er anvendt aflæsning af gasforbrug og elydelse på basis af de på anlægget installerede målere. Der er yderligere udtaget en prøve af røggas for gaskromatografiske analyser til bestemmelse af: UHC sammensætning Lattergas emission Røggasudtaget var placeret efter katalysator, lyddæmper og røggasvarmeveksler.

11 DGC-rapport Anlæg # 15 10/15 6 Måleresultater 6.1 Emission Timemiddelværdier for emissionsmålingerne fremgår af Tabel 3. Alle anførte måleværdier refererer til tør røggas. I rapportens Bilag 1 er måleværdierne vist grafisk. Tabel 3 Emissionsmiddelværdier for gasmotor (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 8,7 ± 0,3 CO [ ppm ] 20 ± 3 NO x 1) [ ppm ] 189 ± 7 UHC 2) [ ppm ] 663 ± 26 CO 2 [ %-vol ] 6,9 ± 0,2 1) NO + NO 2 2) Total kulbrinte, metanækvivalent NO udgjorde ca. 86 %-vol. af NO x (korttidsmåling) i det aktuelle målepunkt. Røggastemperaturen ved målepunktet var under målingen ca. 95 C. I Tabel 4 angives emissionsværdierne i mg/m 3 n omregnet til 5 % O 2 reference. Tabel 4 Timemiddelværdi for gasmotor emission (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 8,7 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 33 ± 4 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 502 ± 21 3) [ mg/m 3 n ] 461 ± 21 3) CO 2 [ %-vol ] 6,9 ± 0,2 1) Omregnet til 5%-vol. O 2 2) NO + NO 2, NO vægtmæssigt regnet som NO 2 3) Inkl. usikkerhed på iltmåling 4) Total kulbrinte Bestemmelse af usikkerhed for målingerne fremgår af Bilag 2.

12 DGC-rapport Anlæg # 15 11/ Øvrige driftsdata I Tabel 5 er anført en række andre data for anlæggets drift under målingen. Tabel 5 Supplerende målinger Temperatur, udendørs 2) [ C ] 4 Relativ fugtighed, udendørs 2) [ % RH ] 96 Barometerstand 2) [ hpa ] 997 Temperatur, motorcelle 2) [ C ] 31 Relativ fugtighed, motorcelle 2) [ % ] 18 Cos ϕ 1) - 1,00 El-last 1) [kw] 535 Motordata: P el aktuel 1) [kw] 535 cos ϕ 1) - 1 Motorolie 1) [ C] 89 Motorolietryk 1) [bar] 3,5 Indsugningslufttemperatur 1) C] 25 Udstødstemp. efter motor 1) [ C] 505 Udstødstemp. efter udstødsveksler 1) [ C] 93 Vandtemperaturer: Returløb 1) [ C] 38 Indgang, kølevandsvarmeveksler 1) [ C] 55 Fremløb 1) [ C] 89 Blandingsregulator: Beregnet værdi 1) [ C] 360 Faktisk værdi 1) [ C] 358 1) Baseret på de på værket installerede målere / SRO-anlæg 2) Aflæst på DGC s medbragte måleinstrumenter

13 DGC-rapport Anlæg # 15 12/ Analyse resultater, UHC mv. I Tabel 6 er givet analyse resultater af UHC i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaskromatograf. Tabel 6: Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,1 Ethen 6,4 1,2 Ethan 21,8 4,0 Propen 0,55 0,10 Propan 5,7 1,0 i-butan 1,2 0,2 n-butan 1,3 0,2 øvrige C 4 n.d. - i-pentan 0,53 0,10 n-pentan 0,25 0 Total [ ppm ] Total [ ppm CH 4 -ækv. ] 593-1) Nøjagtigheden vurderes til at være: ± 5 % for koncentrationer > 100 ppm, ± 10 % for koncentrationer mellem 10 og 100 ppm og ± 20 % for koncentrationer < 10 ppm. De angivne ppm og % er volumenandele. Lattergaskoncentrationen (N 2 O)i røggassen blev målt til 0,81 ± 0,07 ppm (vol). Ved udtagning af UHC-prøver blev der målt 434 mg/m 3 n (5%-vol. O 2 ) og 8,6 %-vol. O 2.

14 DGC-rapport Anlæg # 15 13/15 Måleværdier, grafisk præsentation BILAG 1 Anlæg 15, , Deutz MWM TBG CO, NO & NOx [ppm] NO x O 2 NO O2 [%-vol] CO :14 13:19 13:24 13:29 13:34 13:39 13:44 13:49 13:54 13:59 14:04 14:09 14:14 Tidspunkt Anlæg 15, , Deutz MWM TBG UHC [ppm] UHC O2 [%-vol] O :13 13:18 13:23 13:28 13:33 13:38 13:43 13:48 13:53 13:58 14:03 14:08 14:13 Tidspunkt

15 DGC-rapport Anlæg # 15 14/15 Usikkerhedsberegninger for emissionsmålinger BILAG 2 Anlæg 15 / Deutz MWM TBG 604 USIKKERHEDSBUDGET VED EMISSIONSMÅLING : Værdi: Bidrag: Korrigeret værdi: Temperatur ved kalibrering: t cal C 26 O2-måling (Servomex 570A): vol.% 8.7 Grund-usikkerhed: ± 0.2 % abs. 2.3 Temperatur: ± ( * t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 0.2 % abs. 2.3 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.3 O2-effekt ved omregning: ± (1- (20.95-O2 mid.)/(20.95-o2min.))*100 ± % rel. 2.4 CO-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 Måleområde, fs *): ppm 241 ± 0.5 % fs 5.9 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 11.9 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 *) Måleområdet er sat til koncentrationen i den anvendte spangas NOx-måling (Eco Physics CLD 62): ppm 185 Måleområde, fs: ppm 250 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs 1.3 Temperatur: ± 2% rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 1.3 NO NO ppm 160 NO2 konvertering: *NO2ppm ±0.05*NO2ppm abs. NO2 ppm Tværfølsomhed CO2: - 0.1*CO2% ± 0.1 % rel Tværfølsomhed H2O: - 0.5*( *td)% ± 0.5 % rel. td C Tværfølsomhed NH3: +0.6*NH3ppm ± 0.2*NH3ppm % abs. NH3 ppm Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 NOx korrigeret: ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 UHC-måling (M&A Thermo FID): ppm mg C/m 3 n ved 5%O 2 Måleområde, fs: ppm 1000 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs (min.± 1 ppm) 1.5 Temperatur: ± 2 % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 1.5 Repeterbarhed: ± 1 % fs 1.5 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg C/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg C/m 3 n ved 5%O 2 UHC i % af indfyret % af indf Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±% relativt 4.48 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±%-point 0.04 CO2-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): vol.% 6.88 Måleområde, fs: vol.% 15 Grund-usikkerhed: ± 0.5 % fs 1.1 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 2.2 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.2

16 DGC-rapport Anlæg # 15 15/15 BILAG 3 Analyserapport, UHC og lattergas Herunder er angivet analyseresultater af UHC (uforbrændte kulbrinter), lattergas (N 2 O) og kuldioxid CO 2 i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaschromatograf.