Anlæg # 13. Gasmotoranlæg, Jenbacher JMS 620. Målerapport November 2009

Transkript

1 Anlæg # 13 Gasmotoranlæg, Jenbacher JMS 620 Målerapport November 2009

2 DGC-rapport Anlæg # 13 1/15 Anlæg # 13 Gasmotor: Jenbacher JMS 620 Jan de Wit Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009

3 DGC-rapport Anlæg # 13 2/15 Titel : Anlæg # 13 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 # 13 3/15 Indholdsfortegnelse Side 1 Prøvningsresultater Rekvirent Opgavebeskrivelse Anlægsbeskrivelse Data for gasmotor Udførte målinger Måleresultater Emission Øvrige driftsdata Analyse resultater Bilag 1. Måleværdier, grafisk præsentation 2. Usikkerhedsbudget for emissionsmåling 3. Analyse af uforbrændte kulbrinter og lattergas

5 DGC-rapport Anlæg # 13 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 Jenbacher JMS 620 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 gasmotor emission (tør røggas) Timemiddelværdier O 2 [ %-vol ] 11,7 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 266 ± 12 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 202 ± 11 3) [ mg/m 3 n ] 1643 ± 81 3) CO 2 [ %-vol ] 5,2 ± 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 Fra en tilsvarende motor, installeret på et andet anlæg, er der den udtaget prøver med henblik på bestemmelse af UHCsammensætningen i røggassen. Tabel 2 viser resultaterne

6 DGC-rapport Anlæg # 13 5/15 Tabel 2 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,3 Ethen 13 1,1 Ethan 53 4,4 Propen 2,6 0,2 Propan 16 1,3 i-butan 2,9 0,2 n-butan 3,2 0,3 øvrige C 4 0,72 0,06 i-pentan 0,91 0,1 n-pentan 0,57 0,05 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 i røggassen blev målt til 0,53 ± 0,05 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 # 13 6/15 2 Rekvirent Energinet.dk er rekvirent i henhold til Miljø projekt Kortlægning af Emissioner fra Decentral Kraftvarme 2007.

8 DGC-rapport Anlæg # 13 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 Jenbacher JMS 620 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, installeret på et andet anlæg, 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 repræsentant for værket. Denne prøvningsrapport er kvalitetssikret af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s.

9 DGC-rapport Anlæg # 13 8/15 4 Anlægsbeskrivelse Kraftvarmeanlægget er etableret i tilknytning til et lokalt fjernvarmenet i en dansk provinsby. Kraftvarmeinstallationen baseres alene på den nedennævnte 20 cylindret Jenbacher forkammergasmotor. Der har været kraftvarmeproduktion i en del år på lokaliteten; tidligere anvendtes et andet motorfabrikat. 4.1 Data for gasmotor Gasmotor: Type: Jenbacher JMS 620 GS-N.LC E12 Serienr.: Kendt Nominel ydelse: 3041 kw e Omdrejningstal: 1500 rpm Tændingstidpunkt (basis): 20 FTDP Idriftssat: 2007

10 DGC-rapport Anlæg # 13 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 røggassen for gaskromatografiske analyser til bestemmelse af: UHC-sammensætning Lattergasemission Røggasudtaget var placeret efter oxidationskatalysator og røggasvarmevekslere, udmiddelbart før tilgang til skorsten.

11 DGC-rapport Anlæg # 13 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) Time-middelværdi O 2 [ %-vol ] 11,7 ± 0,3 CO [ ppm ] 124 ± 4 NO x 1) [ ppm ] 57 ± 3 UHC 2) [ ppm ] 1782 ± 66 CO 2 [ %-vol ] 5,2 ± 0,2 1) NO + NO 2 2) Total kulbrinte, metanækvivalent NO udgjorde ca. 63 %-vol. af NO x (korttidsmåling) i det aktuelle målepunkt. Røggastemperaturen ved målepunktet var under målingen ca. 45 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) Timemiddelværdier O 2 [ %-vol ] 11,7 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 266 ± 12 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 202 ± 11 3) [ mg/m 3 n ] 1643 ± 81 3) CO 2 [ %-vol ] 5,2 ± 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 # 13 11/ Øvrige driftsdata I Tabel 5 er anført en række andre data for anlæggets drift under målingen. Tabel 5 Supplerende målinger Temperatur, udendørs 1) C 5 Relativ fugtighed, udendørs 1) % RH 98 Barometerstand, motorcelle 1) hpa 1005 Temperatur, motorcelle 1) C 25 Relativ fugtighed, motorcelle 1) % RH 26 cos ϕ 2) - 0,99 Indsugningslufttemperatur 2) C 16 Tændingstidspunkt (gennemsnit) 2) 20 Gennemsnit, udstødstemperaturer 2) C 479 Kølevandstemperatur 2) C 86 Kølevandstryk 2) bar 1,6 Smøreolietemperatur 2) C 67 Smøreolietryk 2) bar 4,0 Blandingstemperatur 2) C 40 Ladelufttryk 2) bar 3,7 Gasmixerposition 2) % 41,3 1) Baseret på de på værket installerede målere / SRO-anlæg 2) Aflæst på DGC s medbragte måleinstrumenter

13 DGC-rapport Anlæg # 13 12/ Analyse resultater 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 ,3 Ethen 13 1,1 Ethan 53 4,4 Propen 2,6 0,2 Propan 16 1,3 i-butan 2,9 0,2 n-butan 3,2 0,3 øvrige C 4 0,72 0,06 i-pentan 0,91 0,1 n-pentan 0,57 0,05 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 i røggassen blev målt til 0,53 ± 0,05 ppm (vol). Prøverne for UHC-sammensætning er udtaget fra en tilsvarende motor på et andet anlæg. Ved udtagningen af UHC-prøver blev der målt 1297 mg/m 3 n (5%-vol. O 2 ) og 11,4 %-vol. O 2.

14 DGC-rapport Anlæg # 13 13/15 Måleværdier, grafisk præsentation BILAG 1 Anlæg 13, , Jenbacher JMS 620 GS-N.LC E O CO, NO & NOx [ppm] CO NO x O2 [%-vol] NO :27 09:32 09:37 09:42 09:47 09:52 09:57 10:02 10:07 10:12 10:17 10:22 10:27 Tidspunkt Anlæg 13, , Jenbacher JMS 620 GS-N.LC E UHC UHC [ppm] O O2 [%-vol] :27 09:32 09:37 09:42 09:47 09:52 09:57 10:02 10:07 10:12 10:17 10:22 10:27 Tidspunkt

15 DGC-rapport Anlæg # 13 14/15 Usikkerhedsberegninger for emissionsmålinger BILAG 2 Anlæg 13 / Jenbacher JMS 620 GS-N.LC E12 USIKKERHEDSBUDGET VED EMISSIONSMÅLING : Værdi: Bidrag: Korrigeret værdi: Temperatur ved kalibrering: t cal C 23 O2-måling (Servomex 572): vol.% 11.7 Grund-usikkerhed: ± 0.2 % abs. 1.7 Temperatur: ± ( * t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 0.2 % abs. 1.7 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.3 O2-effekt ved omregning: ± (1- (20.95-O2 mid.)/(20.95-o2min.))*100 ± % rel. 3.2 CO-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): ppm mg/m 3 n ved 5%O 2 Måleområde, fs *): ppm 241 ± 0.5 % fs 1.0 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 1.9 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 56 Måleområde, fs: ppm 125 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs 2.2 Temperatur: ± 2% rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 2.2 NO NO ppm 35 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 2500 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs (min.± 1 ppm) 1.4 Temperatur: ± 2 % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 1.4 Repeterbarhed: ± 1 % fs 1.4 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 4.80 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±%-point 0.16 CO2-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): vol.% 5.21 Måleområde, fs: vol.% 15 Grund-usikkerhed: ± 0.5 % fs 1.4 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 2.9 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.2

16 DGC-rapport Anlæg # 13 15/15 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.