Anlæg # 20 Gasmotor, Caterpillar G16CM34 Målerapport 731-28-20 November 2009
DGC-rapport 731.28 Anlæg # 20 1/15 Anlæg # 20 Gasmotor, Caterpillar G16CM34 Danny Lovett Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009
DGC-rapport 731.28 Anlæg # 20 2/15 Titel : Anlæg # 20 Rapport kategori : Målerapport Forfatter : Danny Lovett Dato for udgivelse : 06.11.2009 Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : 731-28-20 Sagsnavn : Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 (Miljøprojekt-Energinet.dk) Brug af DGC s navn ved markedsføring og gengivelse af prøvningsrapporten med prøvningsresultater ud over i sin helhed er ikke tilladt uden DGC s skriftlige tilladelse. Rapporten er kun gældende for det afprøvede apparat eller anlæg, som det er stillet til rådighed af klienten for prøvningen og i den tilstand, som det er beskrevet i denne rapport. Bemærk: Alle usikkerheder angivet i denne rapport er absolutte, medmindre andet er nævnt. Juli 1997
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 3/15 Indholdsfortegnelse Side 1 Prøvningsresultater... 4 2 Rekvirent... 6 3 Opgavebeskrivelse... 7 4 Anlægsbeskrivelse... 8 4.1 Data for gasmotor... 8 5 Udførte målinger... 9 6 Måleresultater... 10 6.1 Emission... 10 6.2 Øvrige driftsdata... 11 6.3 Analyseresultater for UHC-sammensætning og lattergas... 11 Bilag 1. Måleværdier, grafisk præsentation 2. Usikkerhedsberegninger, emissionsmålinger 3. Analyserapport, UHC-sammensætning mm.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 4/15 1 Prøvningsresultater Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den 17.11.2008 som en del af Energinet.dk emissionskortlægningsprojektet udført miljømåling på en Caterpillar G16CM34 gasmotor. Der er udført emissionsmåling af en times varighed ved fuldlastdrift. I Tabel 1 er angivet timemiddelværdi for CO-, NO x - og UHC-emission. Værdierne refererer til tør røggas. Røggasudtaget for emissionsmålingen var placeret mellem LT-veksler og skorstenen. Tabel 1 Timemiddelværdi for gasmotor (tør røggas) Gennemsnit, Timemiddelværdier O 2 [ %-vol ] 12,8 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 137 ± 11 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 404 ± 28 3) [ mg/m 3 n ] 1446 ± 95 3) CO 2 [ %-vol ] 4,6 ± 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 25.06.2009 er der udtaget prøver med henblik på bestemmelse af UHCsammensætningen i røggassen. Tabel 2 viser resultaterne.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 5/15 Tabel 2 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan 937 90,4 Ethen 4,8 0,5 Ethan 62,0 6,0 Propen n.d. 2) - Propan 23,0 2,2 i-butan 3,5 0,3 n-butan 4,3 0,4 øvrige C 4 n.d. 2) - i-pentan 0,3 0,1 n-pentan 0,57 0,1 Total [ ppm ] 1162 - Total [ ppm CH 4 -ækv. ] 1282-1) 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. 2) n.d. betyder under laboratoriets detektionsgrænse. Lattergaskoncentrationen (N 2 O)i røggassen blev målt til 0,63 ± 0,6 ppm (vol). Hørsholm, november 2009 Danny Lovett Maskinmester, måletekniker Steen D. Andersen Ansvarlig for DGC s emissionsmålinger
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 6/15 2 Rekvirent Energinet.dk er rekvirent iht. Miljøprojekt Kortlægning af Emissioner fra Decentral Kraftvarme 2007
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 7/15 3 Opgavebeskrivelse Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) har den 17.11.2008 som en del af Energinet.dk Miljøprojekt Emissionskortlægningsprojekt for decentral kraftvarme 2007 udført miljømåling på en Caterpillar G16CM34 gasmotor. Den 25.06.2009 er der udtaget prøver af røggassen fra motoren, med henblik på bestemmelse af UHC-sammensætning samt lattergasemission. Målingerne er udført af Danny Lovett, Dansk Gasteknisk Center a/s. Der er ikke udført service eller gennemført justeringer, med henblik på at minimere emissionerne fra anlægget, i forbindelse med målingerne. Anlægget var under målingerne repræsenteret driftspersonalet. Denne prøvningsrapport er kvalitetssikret af Steen Andersen, Dansk Gasteknisk Center a/s.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 8/15 4 Anlægsbeskrivelse Gasmotor, Caterpillar G16CM34, er opstillet i egen motorcelle. I tilstødende hal var høj- og lavtemperaturveksler placeret. 4.1 Data for gasmotor Gasmotor: Type: Serienr.: Nominel ydelse: Omdrejningstal: Driftstimetal: Caterpillar G16CM34 Kendt 6100 kw e 750 rpm 29218 timer
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 9/15 5 Udførte målinger Der er udført emissionsmåling af en times varighed. 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 kulbrinte) Der er udtaget prøver af røggassen til analyser for: UHC-sammensætning Lattergasemission Røggasudtaget er placeret mellem LT-veksler og skorstenen.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 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) Tme-middelværdi O 2 [ %-vol ] 12,8 ± 0,4 CO [ ppm ] 56 ± 4 NO x 1) [ ppm ] 101 ± 5 UHC 2) [ ppm ] 1375 ± 59 CO 2 [ %-vol ] 4,6 ± 0,2 1) NO + NO 2 2) Total kulbrinte, metanækvivalent NO udgjorde ca. 85 %-vol. af NO x (korttidsmåling) i det aktuelle målepunkt. Røggastemperaturen ved målepunktet var under målingen ca. 66 C. I Tabel 4 angives emissionsværdierne i mg/m 3 n. Tabel 4 Timemiddelværdi for gasmotor (tør røggas) Gennemsnit, Timemiddelværdier O 2 [ %-vol ] 12,8 ± 0,3 CO 1) [ mg/m 3 n ] 137 ± 11 3) NO x 1)2) UHC 4)1) (Angivet som C-ækvivalent) [ mg/m 3 n ] 404 ± 28 3) [ mg/m 3 n ] 1446 ± 95 3) CO 2 [ %-vol ] 4,6 ± 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
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 11/15 6.2 Øvrige driftsdata I Tabel 5 er anført en række andre data for anlæggets drift under målingen. Tabel 5 Supplerende målinger Gasmotor Temperatur, udendørs 2) [ C] 8 Relativ fugtighed, udendørs 2) [% RH] 61 Barometerstand 2) [hpa] 1025 Temperatur, Motorcelle 2) [ C] 14 Relativ fugtighed, indsugning 2) [% RH] 36 Cos ϕ 1) - 1,00 P el 1) Motordata: [kw] 5995 Returtemperatur 1) [ C] 35 Kølevandstemperatur 1) [ C] 91 Temperatur før turboladere A/B 1) [ C] 472/479 Temperatur efter turboladere A/B 1) [ C] 348/351 Smøreolietryk 1) [bar] 4,2 Ladelufttemperatur 1) [ C] 44 1) Baseret på de på værket installerede målere / SRO-anlæg 2) Aflæst på DGC s medbragte måleinstrumenter 6.3 Analyseresultater for UHC-sammensætning og lattergas I tabel 6 er angivet analyseresultater for UHC i røggas. Analyserne er foretaget af DGC på gaskromatograf.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 12/15 Tabel 6 Analyse af UHC i røggas UHC sammensætning [ ppm ] 1) [ %-rel. ] Metan 937 90,4 Ethen 4,8 0,5 Ethan 62,0 6,0 Propen n.d. 2) - Propan 23,0 2,2 i-butan 3,5 0,3 n-butan 4,3 0,4 øvrige C 4 n.d. 2) - i-pentan 0,3 0,1 n-pentan 0,57 0,1 Total [ ppm ] 1162 - Total [ ppm CH 4 -ækv. ] 1282-1) 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. 2) n.d. betyder under laboratoriets detektionsgrænse. Lattergaskoncentrationen (N 2 O)i røggassen blev målt til 0,63 ± 0,6 ppm (vol). Ved udtagning af UHC-prøver blev der målt 1327 mg/m 3 n (5%-vol. O 2 ) og 12,6 %-vol. O 2.
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 13/15 Måleværdier, grafisk præsentation BILAG 1 Anlæg 20, 17.11.2008, Caterpillar G16CM34 150 17.0 135 16.5 120 16.0 CO, NO & NOx [ppm] 105 90 75 60 45 NO x CO NO 15.5 15.0 14.5 14.0 13.5 O2 [%-vol] 30 13.0 15 O 2 12.5 0 12.0 12:24 12:29 12:34 12:39 12:44 12:49 12:54 12:59 13:04 13:09 13:14 13:19 13:24 Tidspunkt Anlæg 20, 17.11.2008, Caterpillar G16CM34 UHC [ppm] 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 UHC O 2 17.0 16.5 16.0 15.5 15.0 14.5 14.0 13.5 13.0 12.5 O2 [%-vol] 800 12.0 12:24 12:29 12:34 12:39 12:44 12:49 12:54 12:59 13:04 13:09 13:14 13:19 13:24 Tidspunkt
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 14/15 Usikkerhedsberegninger, emissionsmålinger BILAG 2 Anlæg 20 / 17.11.2008 1. time Caterpillar G16CM34 USIKKERHEDSBUDGET VED EMISSIONSMÅLING : Værdi: Bidrag: Korrigeret værdi: Temperatur ved kalibrering: t cal C 23 O2-måling (Servomex 570A): vol.% 12.8 Grund-usikkerhed: ± 0.2 % abs. 1.6 Temperatur: ± (0.05+0.2* t rum-t cal ) % rel. t rum C 13 2.1 Liniaritet: ± 0.2 % abs. 1.6 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.4 O2-effekt ved omregning: ± (1- (20.95-O2 mid.)/(20.95-o2min.))*100 ± % rel. 5.0 CO-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): ppm 56 137 mg/m 3 n ved 5%O 2 Måleområde, fs *): ppm 241 ± 0.5 % fs 2.1 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C 13 3.1 Liniaritet: ± 1 % fs 4.3 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm 3.4 8 mg/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 4.4 11 mg/m 3 n ved 5%O 2 *) Måleområdet er sat til koncentrationen i den anvendte spangas NOx-måling (Thermo Environmental Corp. 42CHL): ppm 99 Måleområde, fs: ppm 250 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs 2.5 Temperatur: ± 2% rel. t rum C 13 2.0 Liniaritet: ± 1 % fs 2.5 NO NO ppm 84 NO2 konvertering: - 0.05*NO2ppm ±0.05*NO2ppm abs. NO2 ppm 14 0.7 Tværfølsomhed CO2: - 0.1*CO2% ± 0.1 % rel. 4.7 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 100.5 404 mg/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed ekskl usikkerhed på iltmåling: ±ppm 4.7 19 mg/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 6.9 28 mg/m 3 n ved 5%O 2 UHC-måling (M&A Thermo FID): ppm 1375 1446 mg C/m 3 n ved 5%O 2 Måleområde, fs: ppm 2500 Grund-usikkerhed: ± 1 % fs (min.± 1 ppm) 1.8 Temperatur: ± 2 % rel. t rum C 13 2.0 Liniaritet: ± 1 % fs 1.8 Repeterbarhed: ± 1 % fs 1.8 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed ekskl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 58.2 61 mg C/m 3 n ved 5%O 2 Samlet usikkerhed inkl. usikkerhed på iltmåling: ±ppm 90.3 95 mg C/m 3 n ved 5%O 2 UHC i % af indfyret % af indf. 2.89 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±% relativt 6.30 Usikkerhed på UHC i % af indfyret ±%-point 0.18 CO2-måling (Hartmann & Braun, URAS 14): vol.% 4.6 Måleområde, fs: vol.% 15 Grund-usikkerhed: ± 0.5 % fs 1.6 Temperatur: ± (0.3* t rum-t cal ) % rel. t rum C 13 3.1 Liniaritet: ± 1 % fs 3.3 Kalibreringsgas: ± 2 % rel. 2.0 Samlet usikkerhed: ±vol.% 0.2
DGC-rapport 731-28 Anlæg # 20 15/15 Analyserapport, UHC-sammensætning mm. 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.