Anlæg # 10 Gasmotoranlæg, Wärtsilä 18V34SG Målerapport 731-28-10 November 2009
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 1/17 Anlæg # 10 Gasmotor: Wärtsilä 18V34SG Jan de Wit Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 2/17 Titel : Anlæg # 10 Rapport kategori : Målerapport Forfatter : Jan de Wit Dato for udgivelse : 06.11.09 Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : 731-28-10 Sagsnavn : Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 (Miljøprojekt-Energinet.dk)
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 3/17 Indholdsfortegnelse Side 1 Prøvningsresultater... 4 2 Rekvirent... 7 3 Opgavebeskrivelse... 8 4 Anlægsbeskrivelse... 9 4.1 Data for gasmotor... 9 5 Udførte målinger... 10 6 Måleresultater... 11 6.1 Emission... 11 6.2 Øvrige driftsdata... 12 6.3 Analyse resultater for UHC, lattergas og aldehyder.... 13 Bilag 1. Måleværdier, grafisk præsentation 2. Usikkerhedsbudget for emissionsmåling 3. Analyse af uforbrændte kulbrinter og lattergas 4. Aldehydanalyse
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 4/17 1 Prøvningsresultater Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den 24.11.2008 som en del af Energinet.dk emissionskortlægningsprojektet udført miljømåling på en Wärtsilä 18V34SG 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 Timemiddelværdi for gasmotor emission (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 11,6 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 226 ± 10 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 216 ± 16 3) [ mg/m 3 n ] 1419 ± 72 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 Den 29.06.2009 er der udtaget prøver med henblik på bestemmelse af UHCsammensætningen i røggassen. Tabel 2 viser resultaterne.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 5/17 Tabel 2 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan 1188 92 Ethen 11 0,8 Ethan 62 4,8 Propen 2,1 0,2 Propan 19 1,4 i-butan 3,9 0,3 n-butan 4,1 0,3 øvrige C 4 0,51 0,04 i-pentan 1,4 0,1 n-pentan 0,68 0,1 Total [ ppm ] 1292 - Total [ ppm CH 4 -ækv. ] 1439-1) 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 0,46 ± 0,04 ppm (vol). På dette anlæg er der målt aldehyd i røggassen. Der blev udtaget to prøver og måltes følgende: Tabel 3 Analyse af aldehyder i røggas Aldehyd Prøve 1 Prøve 2 Middelværdi mg/m 3 n 1) mg/m 3 n 1) mg/m 3 n 1) Formaldehyd 47,1 47,7 47,4 Acetaldehyd 3,2 1,7 2,46 Acrolein < 0,004 2) < 0,004 2) < 0,004 2) Propanal 0,12 0,01 0,07 Acetone 0,67 < 0,004 2) 0,33 Butanal 0,38 0,01 0,20 Pentanal 0,03 < 0,004 2) 0,016 Hexanal < 0,004 2) < 0,004 2) < 0,004 2) Benzaldehyd < 0,004 2) < 0,004 2) < 0,004 2) 1) Tør røggas, korrigeret 5% O2 2) Under analyselaboratoriets detektionsgrænse
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 6/17 Hørsholm, november 2009 Jan de Wit Leder af forretningsområde Kraftvarme og større kedler Steen D. Andersen Ansvarlig for DGC s emissionsmålinger
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 7/17 2 Rekvirent Energinet.dk er rekvirent i henhold til Miljø projekt Kortlægning af Emissioner fra Decentral Kraftvarme 2007.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 8/17 3 Opgavebeskrivelse Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den 24.11.2008 som en del af Energinet.dk Miljøprojekt Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 udført energi- og miljømåling på en Wärtsilä 18V34SG gasmotor. Målingen den 24.11.2008 er udført af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s. Den 29.06.2009 er der udtaget prøver af røggassen fra motoren, med henblik på bestemmelse af UHC-sammensætning samt lattergasemission. Prøverne er udtaget 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. Anlægget var under målingerne endvidere repræsenteret ved repræsentant for værket/anlægget. Denne prøvningsrapport er kvalitetssikret af Steen D. Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 9/17 4 Anlægsbeskrivelse Gasmotoren, der er en magerblandings motor (lean burn) med forkammer gastænding, er installeret i år 2000. 4.1 Data for gasmotor Gasmotor: Type: Wärtsilä 18V34SG Cylinder antal: 18 Serienr.: Kendt Aflæst ydelse: 5539 kw e Omdrejningstal: 750 rpm Timetal: 33.663 h
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 10/17 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 udtaget prøver af røggassen til analyser for: UHC sammensætning Lattergas emission Aldehyder Røggasudtaget var placeret efter oxidationskatalysator og HTrøggasvarmeveksler, før tilgang til lyddæmper og LT-varmeveksler.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 11/17 6 Måleresultater 6.1 Emission Timemiddelværdier for emissionsmålingerne fremgår af Tabel 4. Alle anførte måleværdier refererer til tør røggas. I rapportens Bilag 1 er de tilhørende måleværdier vist grafisk. Tabel 4 Emissionsmiddelværdier for gasmotor (tør røggas) Timemiddelværdi O 2 [ %-vol ] 11,6 ± 0,3 CO [ ppm ] 106 ± 4 NO x 1) [ ppm ] 62 ± 5 UHC 2) [ ppm ] 1552 ± 62 O 2 [ %-vol ] 5,2 ± 0,2 1) NO + NO 2 2) Total kulbrinte, metanækvivalent NO udgjorde ca. 54 %-vol. af NO x (korttidsmåling) i det aktuelle målepunkt. Røggastemperaturen ved målepunktet var under målingen ca. 141 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 ] 11,6 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 226 ± 10 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 216 ± 16 3) [ mg/m 3 n ] 1419 ± 72 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.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 12/17 6.2 Øvrige driftsdata I Tabel 6 er anført en række andre data for anlæggets drift under målingen. Tabel 6 Supplerende målinger Temperatur, udendørs 2) C -2 Relativ fugtighed, udendørs 2) % RH 91 Barometerstand 2) hpa 992 Temperatur ved indsugning 2) C 24 Relativ fugtighed ved indsugning 2) % RH 16 cos ϕ 1) - 0,98 El-last 1) kw 5485 5565 Tændvinkel (højest/lavest) 1) 14,3 Hovedgastryk 1) kpa 238 HT-kølevand, afgang 1) C 97 Ladelufttryk 1) kpa 267 Ladelufttemp. 1) C 40 Udstødstemp. (gennemsnit) 1) C 498 Røggastemp. efter turbo (række A) 1) C 405 Røggastemp. efter turbo (række B) 1) C 357 Olietemperatur (tilgang / afgang) 1) C 74/97 Olietryk 1) kpa 417 1) Baseret på de på værket installerede målere / SRO-anlæg 2) Aflæst på DGC s medbragte måleinstrumenter
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 13/17 6.3 Analyse resultater for UHC, lattergas og aldehyder. 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 1188 92 Ethen 11 0,8 Ethan 62 4,8 Propen 2,1 0,2 Propan 19 1,4 i-butan 3,9 0,3 n-butan 4,1 0,3 øvrige C 4 0,51 0,04 i-pentan 1,4 0,1 n-pentan 0,68 0,1 Total [ ppm ] 1292 - Total [ ppm CH 4 -ækv. ] 1439-1) 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 0,46 ± 0,04 ppm (vol). Ved udtagning af UHC-prøver blev der målt 1614 mg/m 3 n (5%-vol. O 2 ) og 11,7 %-vol. O 2. På dette anlæg er der målt aldehyd i røggassen. Der blev udtaget to prøver og måltes følgende: Tabel 8 Analyse af aldehyder i røggas Aldehyd Prøve 1 Prøve 2 Middelværdi mg/m 3 n 1) mg/m 3 n 1) mg/m 3 n 1) Formaldehyd 47,1 47,7 47,4 Acetaldehyd 3,2 1,7 2,46 Acrolein < 0,004 2) < 0,004 2) < 0,004 2) Propanal 0,12 0,01 0,07 Acetone 0,67 < 0,004 2) 0,33 Butanal 0,38 0,01 0,20 Pentanal 0,03 < 0,004 2) 0,016 Hexanal < 0,004 2) < 0,004 2) < 0,004 2) Benzaldehyd < 0,004 2) < 0,004 2) < 0,004 2) 3) Tør røggas, korrigeret 5% O2 4) Under analyselaboratoriets detektionsgrænse
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 14/17 Måleværdier, grafisk præsentation BILAG 1 Anlæg 10, 24.11.2008, Wärtsilä 18V34SG 200 12.5 180 160 O 2 12.0 CO, NO & NOx [ppm] 140 120 100 80 60 CO 11.5 11.0 O2 [%-vol] NO x 40 10.5 20 NO 0 10.0 10:05 10:10 10:15 10:20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 11:00 11:05 Tidspunkt Anlæg 10, 24.11.2008, Wärtsilä 18V34SG 2000 12.5 1900 1800 O 2 12.0 1700 UHC [ppm] 1600 1500 1400 UHC 11.5 11.0 O2 [%-vol] 1300 1200 10.5 1100 1000 10.0 10:05 10:10 10:15 10:20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 11:00 11:05 Tidspunkt
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 15/17 Usikkerhedsberegninger for emissionsmålinger Anlæg 10 / 24.11.2008 Wärtsilä 18V34SG BILAG 2 USIKKERHEDSBUDGET VED EMISSIONSMÅLING : Værdi: Bidrag: Korrigeret værdi: Temperatur ved kalibrering: t cal C 21 O2-måling (Servomex 570A): vol.% 11.6 Grund-usikkerhed: ± 0.2 % abs. 1.7 Temperatur: ± (0.05+0.2* t rum-t cal ) % rel. t rum C 23 0.4 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 106 226 mg/m 3 n ved 5%O2 Måleområde, fs *): ppm 241 ± 0.5 % fs 1.1 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C 23 0.5 Liniaritet: ± 1 % fs 2.3 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm 3.5 7 mg/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 4.8 10 mg/m 3 n ved 5%O2 *) Måleområdet er sat til koncentrationen i den anvendte spangas NOx-måling (Eco Physics CLD 62): ppm 60 Måleområde, fs: ppm 250 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs 4.2 Temperatur: ± 2% rel. t rum C 23 2.0 Liniaritet: ± 1 % fs 4.2 NO NO ppm 32 NO2 konvertering: - 0.05*NO2ppm ±0.05*NO2ppm abs. NO2 ppm 27 2.3 Tværfølsomhed CO2: - 0.1*CO2% ± 0.1 % rel. 5.4 0.1 Tværfølsomhed H2O: - 0.5*(0.6+0.06*td)% ± 0.5 % rel. td C 2.5 0.5 Tværfølsomhed NH3: +0.6*NH3ppm ± 0.2*NH3ppm % abs. NH3 ppm 0 0.0 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 NOx korrigeret: ppm 61.7 216 mg/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm 4.3 15 mg/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 4.7 16 mg/m 3 n ved 5%O2 UHC-måling (M&A Thermo FID): ppm 1552 1419 mg C/m 3 n ved 5%O2 Måleområde, fs: ppm 2500 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs (min.± 1 ppm) 1.6 Temperatur: ± 2 % rel. t rum C 23 2.0 Liniaritet: ± 1 % fs 1.6 Repeterbarhed: ± 1 % fs 1.6 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 61.7 56 mg C/m 3 n ved 5%O2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 78.7 72 mg C/m 3 n ved 5%O2 UHC i % af indfyret % af indf. 2.84 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±% relativt 4.97 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±%-point 0.14 CO2-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): vol.% 5.18 Måleområde, fs: vol.% 15 Grund-usikkerhed: ± 0.5 % fs 1.4 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C 23 0.5 Liniaritet: ± 1 % fs 2.9 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.2
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 16/17 BILAG 3 Analyserapport, UHC-sammensætning mm. Herunder er angivet analyse resultater af UHC (uforbrændte kulbrinter), lattergas (N 2 O) og kuldioxid CO 2 i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaschromatograf.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 10 17/17 BILAG 4 Analyse af aldehyd