Anlæg # 7. Gasmotoranlæg, MAN, renseanlæg. Målerapport November 2009

Transkript

1 Anlæg # 7 Gasmotoranlæg, MAN, renseanlæg Målerapport November 2009

2 DGC-rapport Anlæg # 7 1/17 Anlæg # 7 Gasmotor, MAN, renseanlæg Steen D. Andersen Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009

3 DGC-rapport Anlæg # 7 2/17 Titel : Anlæg # 7 Rapport kategori : Målerapport Forfatter : Steen D. Andersen Dato for udgivelse : Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : Sagsnavn : Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 (Miljøprojekt-Energinet.dk)

4 DGC-rapport Anlæg # 7 3/17 Indholdsfortegnelse Side 1 Måleresultater Rekvirent Opgavebeskrivelse Anlægsbeskrivelse Data for gasmotor Data for den anvendte gas Udførte målinger Måleresultater Emission Øvrige driftsdata Analyseresultater for UHC, lattergas samt aldehyd Bilag 1. Måleværdier, grafisk præsentation 2. Usikkerhedsbudget for emissionsmåling 3. Analyse af uforbrændte kulbrinter og lattergas 4. Analyserapport, aldehyd

5 DGC-rapport Anlæg # 7 4/17 1 Måleresultater Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den som en del af Energinet.dk emissionskortlægningsprojektet udført emissionsmåling på en MAN gasmotor. Motoren er drevet af biogas fra renseanlæg. DGC har udført emissionsmåling af en times varighed ved fuldlastdrift. Endvidere er der udtaget prøver med henblik på bestemmelse af aldehydemission og røggassens sammensætning af uforbrændte kulbrinter. 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) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 5,8 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 688 ± 38 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 1102 ± 56 3) [ mg/m 3 n ] 364 ± 16 3) CO 2 [ %-vol ] 11,9 ± 0,4 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 # 7 5/17 Tabel 2 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,5 Ethen 7,3 1,1 Ethan 2,3 0,3 Propen 0,17 0,02 Propan 0,39 0,1 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. ] 692-1) 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 2,61 ± 0,41 ppm (vol). På dette anlæg er der målt aldehyd i røggassen. Der måltes følgende komponenter, der ses i Tabel 3. Tabel 3 Analyse af aldehyder i røggas Komponent mg/m 3 n røg 1) Formaldehyd 38 ± 3 Acetaldehyd 0,39 ± 0,03 Acrolein <0,003 2) Propanal 0,30 ± 0,03 Acetone 0,24 ± 0,02 Butanal < 0,003 2) Pentanal 0,020 ± 0,001 3) Hexanal 0,0048 ± 0,0004 3) Benzaldehyd 0,033 ± 0,002 3) 1) Tør røggas, korrigeret 5 % O 2 2) Under analyselaboratoriets detektionsgrænse 3) Baseret på den ene af de to prøver, hvor der var signifikant analyseresultat Hørsholm, maj 2009 Steen D. Andersen Ansvarlig for DGC s emissionsmålinger

7 DGC-rapport Anlæg # 7 6/17 2 Rekvirent Energinet.dk er rekvirent i henhold til Miljøprojekt Kortlægning af Emissioner fra Decentral Kraftvarme 2007.

8 DGC-rapport Anlæg # 7 7/17 3 Opgavebeskrivelse Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den som en del af Energinet.dk Miljøprojekt Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 udført emissionsmåling på en MAN biogasdrevet gasmotor. Biogassen for den aktuelle motor stammer fra et renseanlæg. Målingen er udført den af Danny Lovett og 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 Danny 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 Jan de Wit, leder af forretningsområdet Kraftvarme og større kedler hos Dansk Gasteknisk Center a/s.

9 DGC-rapport Anlæg # 7 8/17 4 Anlægsbeskrivelse Kraftvarmeanlægget er etableret i tilknytning til et renseanlæg. Gasmotoren hvorpå målingerne er foretaget er installeret i separat maskinbygning i forbindelse med et renseanlæg. 4.1 Data for gasmotor Type: MAN E0836 LE 202 Cylinder antal: 6 Serienr.: Kendt Nominel elydelse: 100 kw Omdrejningstal: 1500 rpm 4.2 Data for den anvendte gas I samarbejde med personalet på anlægget, antages at den anvendte biogas har en sammensætning (hovedbestanddele) som vist i Tabel 4. Tabel 4 Sammensætning af anvendt biogas Komponent Indhold (volumen %) Metan (CH 4 ) 66,6 Kuldioxid (CO 2 ) 31,9 Ilt (O 2 ) 1 Nitrogen (N 2 ) 0,5

10 DGC-rapport Anlæg # 7 9/17 5 Udførte målinger Der er udført en emissionsmåling af en times varighed ved fuldlastdrift. 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 foretaget gaskromatografiske analyser af røggassen til bestemmelse af: UHC-sammensætning Lattergasemission Desuden er der udtaget prøver med henblik på bestemmelse af aldehydemission. Aldehydanalyserne er udført af Teknologisk Institut, kemi- & vandteknik, Århus. Røggasudtaget var placeret umiddelbart efter motor, før varmeveksler og lyddæmper.

11 DGC-rapport Anlæg # 7 10/17 6 Måleresultater 6.1 Emission Timemiddelværdier for emissionsmålingerne fremgår af Tabel 5. Alle anførte måleværdier refererer til tør røggas. I rapportens Bilag 1 er måleværdierne vist grafisk. Tabel 5 Emissionsmiddelværdier for gasmotor (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 5,8 ± 0,3 CO [ ppm ] 522 ± 27 NO x 1) [ ppm ] 505 ± 24 UHC 2) [ ppm ] 643 ± 25 CO 2 [ %-vol ] 11,9 ± 0,4 1) NO + NO 2 2) Total kulbrinte, metanækvivalent NO udgjorde ca. 84 %-vol. af NO x (korttidsmåling) i det aktuelle målepunkt. Røggastemperaturen ved målepunktet var under målingen ca. 524 C. I Tabel 6 angives emissionsværdierne i mg/m 3 n omregnet til 5 % O 2 reference. Tabel 6 Timemiddelværdi for gasmotor-emission (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 5,8 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 688 ± 38 3) NO x 1)2) [ mg/m 3 n ] 1102 ± 56 3) UHC 4)1) [ mg/m 3 n ] 364 ± 16 3) CO 2 [ %-vol ] 11,9 ± 0,4 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, C-ækvivalent Bestemmelse af usikkerhed for målingerne fremgår af Bilag 2.

12 DGC-rapport Anlæg # 7 11/ Øvrige driftsdata I Tabel 7 er anført en række andre data for anlæggets drift under målingen. Tabel 7 Supplerende målinger Temperatur, udendørs 2) [ C ] 10 Relativ fugtighed, udendørs 2) [ % RH ] 73 Barometerstand 2) [ hpa ] 1022 Temperatur, motorcelle 2) [ C ] 30 Relativ fugtighed, motorcelle 2) [ % ] 21 Cos ϕ 1) - 0,98 Motordata Motoreffekt 1) [KW e ] 100 1) Baseret på de på værket installerede målere / SRO-anlæg 2) Aflæst på DGC s medbragte måleinstrumenter

13 DGC-rapport Anlæg # 7 12/ Analyseresultater for UHC, lattergas samt aldehyd I Tabel 8 er givet analyseresultater af UHC i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaskromatograf. Tabel 8 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan ,5 Ethen 7,3 1,1 Ethan 2,3 0,3 Propen 0,17 0,02 Propan 0,39 0,1 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. ] 692-1) 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 2,61 ± 0,41 ppm (vol). Det ses af Tabel 8, at så godt som alt uforbrændt udgøres af metan. Dette repræsenterer dermed det anvendte brændsel, hvor metan er den altdominerende kulbrinte. Ved udtagning af UHC-prøver blev der målt 410 mg/m 3 n (5%-vol. O 2 ) og 5,9 %-vol. O 2. På dette anlæg er der også målt aldehyd i røggassen. Måleværdier er gengivet i Bilag 4. Der er udtaget to prøver (dobbeltbestemmelse) Analyse af måleværdier ses herunder i Tabel 9.

14 DGC-rapport Anlæg # 7 13/17 Tabel 9 Analyse af aldehyder i røggas Prøve 1 Prøve 2 Middelværdi Komponent mg/m 3 n 1) mg/m 3 n 1) mg/m 3 n 1) Formaldehyd 41,2 33,8 38 ± 3 Acetaldehyd 0,18 0,60 0,39 ± 0,03 Acrolein < 0,003 2) < 0,003 2) <0,003 2) Propanal 0,19 0,41 0,30 ± 0,03 Acetone 0,26 0,22 0,24 ± 0,02 Butanal < 0,003 2) < 0,003 2) < 0,003 2) Pentanal < 0,003 2) 0,02 0,020 ± 0,001 3) Hexanal 0,005 < 0,003 2) 0,0048 ± 0,0004 3) Benzaldehyd 0,033 < 0,003 2) 0,033 ± 0,002 3) 1) Tør røggas, korrigeret 5% O2 2) Under detektionsgrænse 3) Baseret på den ene af de to prøver, hvor der var signifikant analyseresultat

15 DGC-rapport Anlæg # 7 14/17 Måleværdier, grafisk præsentation BILAG 1 Anlæg 7, , MAN, renseanlæg CO CO, NO & NOx [ppm] NO NO x O O2 [%-vol] :17 10:22 10:27 10:32 10:37 10:42 10:47 10:52 10:57 11:02 11:07 11:12 11:17 Tidspunkt Anlæg 7, , MAN, renseanlæg UHC UHC [ppm] O O2 [%-vol] :17 10:22 10:27 10:32 10:37 10:42 10:47 10:52 10:57 11:02 11:07 11:12 11:17 Tidspunkt

16 DGC-rapport Anlæg # 7 15/17 Usikkerhedsberegninger for emissionsmålinger BILAG 2 Anlæg 7 / time MAN, renseanlæg USIKKERHEDSBUDGET VED EMISSIONSMÅLING : Værdi: Bidrag: Korrigeret værdi: Temperatur ved kalibrering: t cal C 21 O2-måling (Servomex 572): vol.% 5.8 Grund-usikkerhed: ± 0.2 % abs. 3.4 Temperatur: ± ( * t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 0.2 % abs. 3.4 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.3 O2-effekt ved omregning: ± (1- (20.95-O2 mid.)/(20.95-o2min.))*100 ± % rel. 2.0 CO-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): ppm mg/m 3 n ved 5%O2 Måleområde, fs *): ppm 2002 ± 0.5 % fs 1.9 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 3.8 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 494 Måleområde, fs: ppm 1250 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs 2.5 Temperatur: ± 2% rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 2.5 NO NO ppm 413 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 1000 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs (min.± 1 ppm) 1.6 Temperatur: ± 2 % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 1.6 Repeterbarhed: ± 1 % fs 1.6 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 4.36 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±%-point 0.03 CO2-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): vol.% 11.9 Måleområde, fs: vol.% 15 Grund-usikkerhed: ± 0.5 % fs 0.6 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C Liniaritet: ± 1 % fs 1.3 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.4

17 DGC-rapport Anlæg # 7 16/17 BILAG 3 I tabellen herunder er angivet analyseresultater af UHC (uforbrændte kulbrinter), lattergas (N 2 O) og kuldioxid CO 2 i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaskromatograf.

18 DGC-rapport Anlæg # 7 17/17 Aldehydanalyse Analyserapport fra Teknologisk Institut BILAG 4