Karakterisering af fine og ultrafine partikler emitteret fra danske kraftvarmeværker

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Karakterisering af fine og ultrafine partikler emitteret fra danske kraftvarmeværker"

Svend Bro
7 år siden
Visninger:

1 Karakterisering af fine og ultrafine partikler emitteret fra danske kraftvarmeværker Karsten Fuglsang FORCE Technology Seminar, Energinet.dk, 13 april 21

2 Metode til prøvetagning af fine og ultrafine partikler

3 Måling på affaldsforbrændingsanlæg Akkrediteret måling af PM 1, NO x, SO 2, CO, O 3

4 ELPI - partikelstørrelser Karakterisering Impaktor trin nr. Fra [µm] Til [µm] Grove Partikler (2.5µm - 1 µm) Fine Partikler (.1µm µm) Ultrafine Partikler (<.1µm)

38 -.61 6.26 -.38 5.16 -.26 4.92 -.155 3.54 -.92 2.28 -.54 1.7 -.

5 Metoder anvendt til karakterisering SEM (Scanning Electron Microscopy) EDX (Energy Dispersive X-ray analysis) FIB-SEM (Focused Ion Beam-SEM)

6 Resultatoversigt: Affaldsfyrede KVV

7 Resultatoversigt: Affaldsfyrede (WTE) anlæg Plant name Emission control system (ECS) Number distribution after ECS (averaged, fitted curve) Mass distribution after ECS (averaged, fitted curve) PM.1 PM 1 PM2.5 WTE1 DeNOx (SNCR) ESP desulphurization addition of activated charcoal agglomeration filter dn/dlog [1/cm³] Number dm/dlog [mg/m³] Mass cm-3 mg/m³(n) emission g/h WTE2 WTE3 DeNOx (SNCR) desulphurization activated charcoal addition bag filter DeNOx (SNCR) ESP desulphurization addition of CaO and activated charcoal bag filter dn/dlog [1/cm³] dn/dlog [1/cm³] Number Number dm/dlog [mg/m³] dm/dlog [mg/m³] Mass Mass 16 cm-3 mg/m³(n) emission g/h 16 cm-3 mg/m³(n) emission g/h E

8 Anlæg WTE2 (affaldsfyret, m. posefilter) Gns. størrelsesfordeling over måleperioden 3.5E+3 Num ber Mass.6 dn/dlog[1/cm³(n)] 3.E+3 2.5E+3 2.E+3 1.5E+3 1.E+3 5.E+2 N/A dm/dlog[mg/m³(n)].e+ (µm)

9 Affaldsfyrede anlæg: Hyppigst forekommende grundstoffer (her anlæg WTE2) 3.5E+3 Num ber K, Cl, O, C, Na Mass.6 dn/dlog[1/cm³(n)] 3.E+3 2.5E+3 2.E+3 1.5E+3 1.E+3 5.E+2 Fe, Mn, O, Cu Ca, O, C, S, (Na), (K), (Fe), (Si) N/A dm/dlog[mg/m³(n)].e+ (µm)

10 Affaldsfyrede anlæg: SEM analyse af repræsentative partikler

11 Biomassefyrede (BM) anlæg

12 Resultatoversigt: Biomasse anlæg Plant name Emission control system (ECS) Number distribution after ECS (averaged, fitted curve) Mass distribution after ECS (averaged, fitted curve) PM.1 PM 1 PM2.5 BM1 (mass calc only valid for PM 1 ) Bag filter dn/dlog [1/cm³] Number N/A 16 cm-3 mg/m³(n) N/A 7.E+5 Number N [1/cm³] concentration emission g/h N/A BM2 6.E+5 (mass calc only valid for PM 1 ) BM3 5.E+5 4.E+5 3.E+5 2.E+5 1.E+5 Bag filter ESP dn/dlog [1/cm³] Number BM2: antal part/cm³ Pulserende koncentrationer Number 14 pga regenerering af 8 6 posefiltre med 4 dn/dlog [1/cm³] trykluft 2 dm/dlog [mg/m³] N/A Mass cm-3 mg/m³(n) emission g/h 16 cm-3 mg/m³(n) emission g/h N/A N/A E+ 7:12: 8:24: 9:36: 1:48: 12:: 13:12:

E+5 (mass calc only valid for PM 1 ) BM3 5.E+5 4.E+5 3.E+5 2.E+5 1.E+5 Bag filter ESP dn/dlog [1/cm³] Number 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 BM2: antal part/cm³ Pulserende koncentrationer Number 14 pga.

13 Generel, primær grundstofsammensætning for BM anlæg (størrelsesfordeling vist for: BM3 (ESP)) Number Mass dn/dlog [#/cm³(n)] 1.6E+5 1.2E+5 8.E+4 4.E+4.E+ C, Si, Fe, S, (Cu) C, O, S, Cl, (K) (Si) (Fe) (Ni) C, O, S, (Fe) (Cr) (Ni) N/A (µm) dm/dlog [mg/m³(n)]

14 BM anlæg: Karakterisering af morfologi ved SEM analyse

15 Gasfyrede (GF) anlæg

16 Resultatoversigt: Gasfyrede anlæg CHP Plant type Plant name Number distribution (averaged, fitted curve) Mass distribution (averaged, fitted curve) PM.1 PM 1 PM2.5 Natural gas GF1 (normal operation) dn/dlog [1/cm³] Number dm/dlog [mg/m³] Mass cm-3 mg/m³(n) emission g/h N/A N/A Landfill gas GF1 (startup) Samples used for SEM/EDX analysis GF2 dn/dlog [1/cm³] dn/dlog [1/cm³] Number Number dm/dlog [mg/m³] dm/dlog [mg/m³] Mass Mass 16 cm-3 mg/m³(n) emission g/h 16 cm-3 mg/m³(n) emission g/h N/A N/A

37 N/A N/A Landfill gas GF1 (startup) Samples used for SEM/EDX analysis GF2 dn/dlog [1/cm³] dn/dlog [1/cm³] Number 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 8 7 6 5 4 3 2 1 Number dm/dlog

17 Gasmotorfyrede anlæg: Samml. med øvrige kraftvarmeværkers emissioner Particle Mass number (PM) (PN) emissions according according to CHP to CHP plant plant type/ type/ emission reduction type type 1. 1,, 1, 1. 1,.1 1, PN*1 PM g/h 12 /h WTE plant/ ESP WTE plant/ ESP WTE plant/ bag filter WTE plant/ bag filter BM plant/ bag filter BM plant/ bag filter BM plant ESP BM plant ESP GF plant (nat. gas) GF plant (nat. gas) GF GF plant plant (nat. (nat. gas gas start-up) start-up) GF GF plant plant (landfill (landfill gas) gas) GO GO plant plant (diesel) (diesel)

emission reduction type type 1. 1,, 1, 1. 1,.1 1, PN*1 PM g/h 12 /h.1 1 1.

18 FIB-SEM 3D analyse: Anlæg GF2

19 FIB-SEM 3D analyse: Anlæg GF1

20 Gasfyrede anlæg: Hyppigst forekommende grundstoffer i partikler fra anlæg GF2 (deponigas-fyret) Number Mass dn/dlog [1/cm³(n)] 8.E+3 7.E+3 6.E+3 5.E+3 4.E+3 3.E+3 2.E+3 1.E+3 C, O C, O, Ca, (S) C, O, Ca, (S, Zn) N/A dm/dlog [mg/m³(n)].e+

[1/cm³(n)] 8.E+3 7.E+3 6.E+3 5.E+3 4.E+3 3.E+3 2.E+3 1.

21 Anlæg GO dieselfyret KVV

22 Resultatoversigt: Dieselfyret anlæg CHP Plant type Plant name Number distribution (averaged, fitted curve) Mass distribution (averaged, fitted curve) PM.1 PM 1 PM2.5 Gasoil fired GO dn/dlog [1/cm³] Number dm/dlog [mg/m³] Mass cm-3 mg/m³(n) emission g/h.4.5.5

23 GF anlæg: Karakterisering af morfologi ved SEM analyse

24 Primær grundstofsammensætning for dieselfyret anlæg GO Number Mass dn/dlog [1/cm³(n)] 9.E+4 8.E+4 7.E+4 6.E+4 5.E+4 4.E+4 3.E+4 C C,O C, O, (Si) dm/dlog [mg/m³(n)] 2.E E+4.2.E+

25 KONKLUSION (1) Affaldsanlæg: Partiklernes struktur var overvejende krystallinsk og porøs. Der blev fundet en signifikant opkoncentrering af metaller (fex. Fe, Mn, Cu) i PM,1 og PM 1 fraktioner. Der var en relativ høj andel af K og Na i partikler med størrelse mellem,1 µm og 1 µm. Det høje indhold af Ca, S, O og C i PM > 1 µm kan forklares ud fra dannelsen af CaSO 4 og CaCO 3 under afsvovlingsprocessen. Emissionen af partikler var meget lav som følge af brugen af effektive posefiltre og elektrostatiske filtre.

26 KONKLUSION (1) Biomasse-fyrede anlæg: Partiklernes struktur kunne ikke beskrives tilfredsstillende på grund af hygroskopiske partiklers optagelse af vand under prøvetagningen. Der blev fundet en opkoncentrering af metaller såsom Fe og Cu i PM,1 fraktionen. Emissionen af partikler fra BM1 og BM2 var relativt høj, primært som følge af peaks under regenereringen af posefiltre. Emissionen af partikler fra BM3 var relativt høj, hvilket tilskrives, at ESP filteret er dimensioneret efter mindre restriktive miljøkrav.

27 KONKLUSION (2) Gasfyrede anlæg: Der blev fundet et stort antal fine og ultrafine partikler i røggassen. Årsagen til det høje antal er formodentlig brugen af smøreolie i gasmotorer. De emitterede sodpartikler fra gasmotorer kan være massive eller hule. Sodpartikler, der består af en fast kerne med en overfladebelægning er sandsynligvis dannet ved heterogen kondensation under forbrændingsprocessen. Hule sodpartikler i størrelsen 1-2 µm fra forbrændingsprocesser er ikke fundet beskrevet i andre undersøgelser. Dannelsesmekanismen for hule partikler kan være relateret til en meget hurtig forbrænding af små smøreoliedråber i motoren.

28 Projektdeltagere Måling og analyser Jacob Marcussen Karina Brotoft Thue Grønhøj Frederiksen Følgegruppe Per Gravers Kristensen, DGC Ole Kenneth Nielsen, DMU

29 Tak for jeres opmærksomhed

Relaterede dokumenter

Case study 1 Partikler fra flymotorer i Københavns Lufthavn

Case study 1 Partikler fra flymotorer i Københavns Lufthavn Karsten Fuglsang, FORCE Technology, TINV Målekampagner udført for Københavns Lufthavne A/S i 2013-2014 af: Thomas Rosenørn, FORCE Technology