Anlæg # 6. Gasmotoranlæg, Jenbacher J 208 GS-C. Målerapport November 2009

Transkript

1 Anlæg # 6 Gasmotoranlæg, Jenbacher J 208 GS-C Målerapport November 2009

2 DGC-rapport Anlæg # 6 1/18 Anlæg # 6 Gasmotor: Jenbacher J 208 GS-C Jan de Wit Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009

3 DGC-rapport Anlæg # 6 2/18 Titel : Anlæg # 6 Rapport kategori : Målerapport Forfatter : Jan de Wit Dato for udgivelse : Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : Sagsnavn : Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 (Miljøprojekt-Energinet.dk)

4 DGC-rapport Anlæg # 6 3/18 Indholdsfortegnelse Side 1 Måleresultater Rekvirent Opgavebeskrivelse Anlægsbeskrivelse Data for gasmotor Data for den anvendte gas Udførte målinger Måleresultater Emission Øvrige driftsdata Analyse resultater for UHC, lattergas samt aldehyd Bilag 1. Måleværdier, grafisk præsentation 2. Usikkerhedsbudget for emissionsmåling 3. Analyse af uforbrændte kulbrinter og lattergas 4. Bilag Prøvetagningsresultat aldehyd

5 DGC-rapport Anlæg # 6 4/18 1 Måleresultater Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den som en del af Energinet.dk emissionskortlægningsprojektet udført miljømåling på en Jenbacher J 208 GS-C biogasdrevet gasmotor. Der er udført 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 Timemiddelværdi for gasmotoremission (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 7,6 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 1297 ± 55 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 698 ± 40 3) [ mg/m 3 n ] 714 ± 38 3) 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 Den er der udtaget prøver med henblik på bestemmelse af UHCsammensætningen i røggassen. Tabel 2 viser resultaterne.

6 DGC-rapport Anlæg # 6 5/18 Tabel 2 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,0 Ethen 8,7 0,7 Ethan 2,5 0,2 Propen 0,15 0,01 Propan 0,26 0,02 i-butan n.d. - n-butan n.d. - øvrige C 4 n.d. - i-pentan n.d. - n-pentan n.d. - Total [ ppm ] Total [ ppm CH 4 -ækv. ] ) 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 2,74 ± 0,17 ppm (vol). På dette anlæg er der målt aldehyd i røggassen. Der måltes følgende (tabel 3): Tabel 3 Analyse af aldehyder i røggas Aldehyd Prøve Komponent mg/m 3 n 1) Formaldehyd 58,7 Acetaldehyd 1,4 Acrolein < 0,004 2) Propanal 0,3 Acetone 0,2 Butanal < 0,004 2) Pentanal < 0,004 2) Hexanal < 0,004 2) Benzaldehyd 0,1 1) Tør røggas, korrigeret 5% O2 2) Under analyselaboratoriets detektionsgrænse

7 DGC-rapport Anlæg # 6 6/18 Hørsholm, november 2009 Jan de Wit Leder af forretningsområde Kraftvarme og større kedler Steen D. Andersen Ansvarlig for DGC s emissionsmålinger

8 DGC-rapport Anlæg # 6 7/18 2 Rekvirent Energinet.dk er rekvirent i henhold til Miljø projekt Kortlægning af Emissioner fra Decentral Kraftvarme 2007

9 DGC-rapport Anlæg # 6 8/18 3 Opgavebeskrivelse Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den som en del af Energinet.dk Miljøprojekt Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 udført miljømåling på en Jenbacher J208 GS biogasdrevet gasmotor. Målingen er udført af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s. Den er der udtaget prøver af røggassen fra motoren, med henblik på bestemmelse af UHC-sammensætningen samt lattergasemissionen. Prøverne er udtaget af Danny M. Lovett, Dansk Gasteknisk Center. Der er ikke udført service eller gennemført justeringer, med henblik på at minimere emissionerne fra anlægget, i forbindelse med målingerne. Under målingerne var anlægget repræsenteret ved en medarbejder. Denne målerapport er kvalitetssikret af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s.

10 DGC-rapport Anlæg # 6 9/18 4 Anlægsbeskrivelse Kraftvarmeanlægget er etableret i tilknytning til et biogasfællesanlæg. Overskydende varme afsættes til et offentligt fjernvarmenet. Gasmotoren hvorpå målingerne er foretaget er installeret i Data for gasmotor Gasmotor: Type: Jenbacher J 208 GS-C Cylinder antal: 8 Serienr.: Kendt Aflæst ydelse: 545 kw e Omdrejningstal: 1500 rpm Timetal: h 4.2 Data for den anvendte gas Den anvendte biogas oplystes at bestå af følgende hovedbestanddele: Komponent Indhold (volumen %) Metan (CH 4 ) 65 Kuldioxid (CO 2 ) rest Ilt (O 2 ) 0,5 Vand (H 2 O) 0

11 DGC-rapport Anlæg # 6 10/18 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) 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 prøver af røggassen til bestemmelse af: UHC sammensætning Lattergasemission Aldehydemission Røggasudtaget var placeret efter varmeveksler, men før lyddæmper inden indløb i skorsten.

12 DGC-rapport Anlæg # 6 11/18 6 Måleresultater 6.1 Emission Timemiddelværdier for emissionsmålingerne fremgår af Tabel 4. Alle anførte måleværdier refererer til tør røggas. I rapportens Bilag 1 er måleværdierne vist grafisk. Tabel 4 Emissionsmiddelværdier for gasmotor (tør røggas) Time-middelværdi O 2 [ %-vol ] 7,6 ± 0,3 CO [ ppm ] 870 ± 32 NO x 1) [ ppm ] 283 ± 15 UHC 2) [ ppm ] 1118 ± 54 1) NO + NO 2 2) Total kulbrinte, metanækvivalent NO udgjorde ca. 66 %-vol. af NO x (korttidsmåling) i det aktuelle målepunkt. Røggastemperaturen ved målepunktet var under målingen ca. 154 C. I Tabel 5 angives emissionsværdierne i mg/m 3 n omregnet til 5 % O 2 reference. Tabel 5 Timemiddelværdi for gasmotoremission (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 7,6 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 1297 ± 55 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 698 ± 40 3) [ mg/m 3 n ] 714 ± 38 3) 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.

13 DGC-rapport Anlæg # 6 12/ Øvrige driftsdata I Tabel 6 er anført en række andre data for anlæggets drift under målingen. Tabel 6 Supplerende målinger Temperatur, udendørs 2) [ C ] 11 Relativ fugtighed, udendørs 2) [ % RH ] 90 Barometerstand 2) [ hpa ] 996 Temperatur, motorcelle 2) [ C ] 27 Relativ fugtighed, motorcelle 2) [ % ] 35 Cos ϕ 1) - 1,00 Motordata: Motoreffekt 1) [kw e ] 311 Udstødstemperatur, gennemsnit 1) [ o C] 601 Udstødstemperatur før veksler 1) [ o C] 556 Olietemperatur 1) [ C ] 96 Olietryk 1) [ bar ] 3,8 Ladelufttryk 1) [ bar ] 1,65/1,66 Blandingstemperatur 1) [ C ] 49 Gasmixerposition 1) [ % ] 23 Kølevandstryk 1) [ bar ] 1,3 Kølevandstemperatur 1) [ C ] 87 1) Baseret på de på værket installerede målere / SRO-anlæg 2) Aflæst på DGC s medbragte måleinstrumenter

14 DGC-rapport Anlæg # 6 13/ Analyse resultater for UHC, lattergas samt aldehyd I Tabel 7 er givet analyse resultater af UHC i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaskromatograf Tabel 7 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,0 Ethen 8,7 0,7 Ethan 2,5 0,2 Propen 0,15 0,01 Propan 0,26 0,02 i-butan n.d. - n-butan n.d. - øvrige C 4 n.d. - i-pentan n.d. - n-pentan n.d. - Total [ ppm ] Total [ ppm CH 4 -ækv. ] ) 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 2,74 ± 0,17 ppm (vol). Ved udtagning af UHC-prøver blev der målt 786 mg/m 3 n (5%-vol. O 2 ) og 7,3 %-vol. O 2. Det ses af tabel 7 at så godt som alt uforbrændt udgøres af metan. Dette repræsenterer dermed det anvendte brændsel, hvor metan er den alt dominerende kulbrinte. På dette anlæg er der også målt aldehyd i røggassen, måleværdier er gengivet i bilag 4. Analyse af måleværdier ses herunder i tabel 8:

15 DGC-rapport Anlæg # 6 14/18 Tabel 8 Analyse af aldehyder i røggas Aldehyd Prøve Komponent mg/m 3 n 1) Formaldehyd 58,7 Acetaldehyd 1,4 Acrolein < 0,004 2) Propanal 0,3 Acetone 0,2 Butanal < 0,004 2) Pentanal < 0,004 2) Hexanal < 0,004 2) Benzaldehyd 0,1 1) Tør røggas, korrigeret 5% O2 2) Under analyselaboratoriets detektionsgrænse

16 DGC-rapport Anlæg # 6 15/18 Måleværdier, grafisk præsentation BILAG 1 Anlæg 6, , Jenbacher J208-GS-C, gyllebiogas CO 8.0 CO, NO & NOx [ppm] O O2 [%-vol] 200 NO x NO :52 10:57 11:02 11:07 11:12 11:17 11:22 11:27 11:32 11:37 11:42 11:47 11:52 Tidspunkt Anlæg 6, , Jenbacher J208-GS-C, gyllebiogas UHC [ppm] O 2 UHC O2 [%-vol] :52 10:57 11:02 11:07 11:12 11:17 11:22 11:27 11:32 11:37 11:42 11:47 11:52 Tidspunkt

17 DGC-rapport Anlæg # 6 16/18 Usikkerhedsberegninger for emissionsmålinger BILAG 2 Anlæg 6 / time Jenbacher J208-GS-C, gyllebiogas USIKKERHEDSBUDGET VED EMISSIONSMÅLING : Værdi: Bidrag: Korrigeret værdi: Temperatur ved kalibrering: t cal C 21 O2-måling (Servomex 572): vol.% 7.6 Grund-usikkerhed: ± 0.2 % abs. 2.6 Temperatur: ± ( * t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 0.2 % abs. 2.6 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.3 O2-effekt ved omregning: ± (1- (20.95-O2 mid.)/(20.95-o2min.))*100 ± % rel. 2.2 CO-måling (Servomex 4900): ppm mg/m 3 n ved 5%O2 Måleområde, fs *): ppm 2002 ± 0.5 % fs 1.2 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 2.3 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O2 *) Måleområdet er sat til koncentrationen i den anvendte spangas NOx-måling (Eco Physics CLD 62): ppm 275 Måleområde, fs: ppm 500 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs 1.8 Temperatur: ± 2% rel. t rum C Liniaritet: ± 2% fs 3.6 NO NO ppm 181 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%O2 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg/m 3 n ved 5%O2 UHC-måling (M&A Thermo FID): ppm mg C/m 3 n ved 5%O2 Måleområde, fs: ppm 2500 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs (min.± 1 ppm) 2.2 Temperatur: ± 2 % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 2.2 Repeterbarhed: ± 1 % fs 2.2 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg C/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm mg C/m 3 n ved 5%O2 UHC i % af indfyret % af indf Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±% relativt 5.26 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±%-point 0.08

18 DGC-rapport Anlæg # 6 17/18 BILAG 3 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.

19 DGC-rapport Anlæg # 6 18/18 BILAG 4 I tabellen herunder er angivet prøvetagnings resultater for aldehyd. Der er udtaget 2 prøver. Desværre er den ene prøve gået tabt under analysen hos Teknologisk Institut.