Nye gaskvaliteters betydning for gasforbrugende apparater

Nye gaskvaliteters betydning for gasforbrugende apparater Bjarne Spiegelhauer bsp@dgc.dk Gastektekniske dage 2010 Dansk Gasteknisk Center a/s 1

Naturgaskvalitet i Danmark Parameter Dansk gas 2000-2006 Gas fra Tyskland Tilladt gaskvalitet i Danmark 50,8 53,6 MJ/Nm 3 50,8 55,8 MJ/Nm 3 Wobbeindex 54,0 55,8 MJ/Nm 3 15,0 15,5 kwh/nm 3 14,1 14,9 kwh/nm 3 14,1 15,5 (15,7) kwh/nm 3 Relativ densitet (-) 0,63 0,65 0,60 0,65 0,7 Øvre brændværdi 43,5 45,2 MJ/Nm 3 39,6 43,2 MJ/Nm 3 39,6 43,2 MJ/Nm 3 12,1 12,5 kwh/nm 3 11 12 kwh/nm 3 11 12,5 kwh/nm 3 Metantal 68 72 80-85 Dansk Gasteknisk Center a/s 2

Gastektekniske dage 2010 Dansk Gasteknisk Center a/s 3

Naturgaskvalitet i Danmark nu og i fremtiden 0,72 0,70 EASEE-gas DK gas regulations G21 0,68 0,66 DK 2008 methane + other hydrocarbons rel. density (-) 0,64 0,62 0,60 G23 Future range DK gas? 0,58 0,56 methane + nitrogen G20 0,54 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 Wobbe index (kwh/m3) Dansk Gasteknisk Center a/s 4

O 2 - ændring ved ændring af gaskvalitet 13,6-15,7 O 2 = -2,8 % (ca. 4,4 1,6 %) 13,8-15,5 O 2 = -2,3 % (ca. 4,1 1,9 %) 14,1-15,5 O 2 = -1,9 % DK gaskvalitet i dag (ca. 3,7 1,9 %) Dansk Gasteknisk Center a/s 5

O 2 - ændring ved ændring af gaskvalitet X+1,1 X% X-0,8% GR-A X+1,5 Ønske DK X+2,0% EASEE G20 (14,9) kwh/m 3 Dansk Gasteknisk Center a/s 6

Brug af prøvegasser Prøvegasser svarende til de danske kategorier Brug af prøvegasser Kategori I 2H I 3B/P II 2H3B/P III 1a2H3B/P Referencegas G20 G30 G20, G30 G110, G20, G30 Ufuldstændig forbrænding G21 G30 G21 G21 Tilbageslagsgas G222 G32 G222, G32 G112, G222, G32 Grænsegas for flammeløft G23 G31 G23, G31 G23, G31 Grænsegas for sodning G21 G30 G30 G30 Dansk Gasteknisk Center a/s 7

Prøvegasser for naturgas-apparater: Prøvegas W s G20 14,9 G21 16,1 G222 13,6 G23 13,4 Dansk Gasteknisk Center a/s 8

Gasreglement C2 Bestemmelser om konstruktion, funktion og mærkning af gasmateriel Dansk Gasteknisk Center a/s 9

GASQUAL Dansk Gasteknisk Center a/s 10

Dansk Gasteknisk Center a/s 11

Range for which appliance work safely? Proposal: The test results will be presented in a standard way allowing to check in a glance the performances of the appliance. Dansk Gasteknisk Center a/s 12

Problematiske brændere afhængig af gaskvalitetsvariationen I N T E L L I G E N T G A S T E C H N O L O G Y Gas variation 1 X% sikkerhedsproblemer Y% driftsproblemer Gas variation 2 Z% sikkerhedsproblemer Æ% driftsproblemer Gas variation 3 Ø% sikkerhedsproblemer Å% driftsproblemer Dansk Gasteknisk Center a/s 13

Danske test med varierende gaskvaliteter Dansk Gasteknisk Center a/s 14

Følgende 9 gaskvaliteter blev anvendt ved testene 1. Ws = 13,6 kwh/m 3 : 93,5 % metan + 6,5 % nitrogen, Hs = 10,3 kwh/m 3. 2. Ws = 13,9 kwh/m 3 : Lav Wobbe (samme kvalitet som Heidenau-gas), (91 vol-% metan, 3,5 % etan, 5,5 % nitrogen), Hs = 10,8 kwh/m 3. 3. Ws = 14,1 kwh/m 3 : Nedre grænse jf. Gasreglementet (90 % metan, 5 % etan, 5 % nitrogen), Hs = 10,9 kwh/m 3. 4. Ws = 14,9 kwh/m 3 : G20 (100 % metan), Hs = 11,1 kwh/m 3. 5. Ws = ca. 15,3 kwh/m 3 : Dansk gas, Hs ca. 12,2 kwh/m 3. 6. Ws = 14,4 kwh/m 3 : Gas med samme kvalitet som Skanled-gas med 8 % etan: 89 % metan, 8 % etan, 3 % kuldioxid. Hs = 11,4 kwh/m 3. 7. Ws = 15,7 kwh/m 3 : Gas med same kvalitet som Syd Arne-gas (86 % metan, 9 % etan, 5 % propan), Hs = 12,7 kwh/m 3. 8. Ws = 15,2 kwh/m 3 : Gas med maksimalt etanindhold bestemt under pkt. 1 (samme kvalitet som Skanled-gas, fx 77,5 % metan, 20 % etan, 2,5 % kuldioxid), Hs = 12,5 kwh/m 3. 9. Ws = 16,0 kwh/m 3 : G21 (87 % metan, 13 % propan), Hs = 13,3 kwh/m 3. Dansk Gasteknisk Center a/s 15

Forhold der har betydning Ændring i støkiometri (luftoverskud og underskud). Tændingsevne ved start. Indreguleringspunkt. Hvilken gas skal man indregulere på for at opretholde passende sikkerhedsmargener? NO x emissioner Belastningsforholdenes betydning. Overbelastes brænderen eller varmeveksleren Skal man indregulere til fx 85 % af maksimal belastning? Nyttevirkningsændringer ved lavere belastning samt ved andre gaskvaliteter Dansk Gasteknisk Center a/s 16

Kippunkt Dansk Gasteknisk Center a/s 17

Kedler med forskellige typer brændere Dåsebrænder, fx. (Vaillant VC 126) Keramisk brænder Nefit turbo brænder Overfladebrænder med huller Overfladebrændere med net Matrix-brænder Atmosfærisk brænder i Vaillant 182 (lukket forbrændingskammer) Atmosfærisk brænder i Junkers 11-1 (lukket forbrændingskammer) Atmosfærisk brænder i Tasso 3U Block Gas Vent Voss-komfur med Sabbart-brænder Andre følsomme komfurer Dansk Gasteknisk Center a/s 18

Gas/luft-blandesystemer Dysetryksjustering, fast luft Dysetryksjustering, modulering af luft Dysetryksjustering, maks./min. justering af luft Nultryksregulering Nultryksregulering, maks./min. justering Proportionalregulering Proportionalregulering, maks./min. justering Almindelig atmosfærisk brænder Dansk Gasteknisk Center a/s 19

Kedler og brændere testet Vaillant VC 126 Bosch ZSBR 3-12 Nefit turbo 21 Vaillant VC 182 block Gas Vent Riello BS1 gasblæseluftbrænder Weishaupt G5 gasblæseluftbrænder Voss Gen 205-1, gaskomfur Voss Gen 205-1 med gasovn, gaskomfur Dansk Gasteknisk Center a/s 20

Tændingsforsøg De testede gaskedler gav ikke umiddelbart problemer med tænding. Indregulering på W=15,5 tændingstest på W=13,8 og vice versa Varm og kold tilstand mindst 10 gange Enkelte kedler gav lidt brummestøj fra sig. Kedler indreguleret på G21 kunne ikke tænde på G23. Gaskomfurerne tændte sikkert. Dansk Gasteknisk Center a/s 21

Tænding Kun i forbindelse med kippunktsbestemmelsen var der tændingsproblemer og frablæsninger ved højt luftoverskud Dansk Gasteknisk Center a/s 22

Nyttevirkningen Nyttevirkningen blev kun meget lidt påvirket af varierende gaskvalitet 0,5 til 0,7 procentpoint Dansk Gasteknisk Center a/s 23

Vaillant VC126 Dansk Gasteknisk Center a/s 24

Vaillant VC126 Dansk Gasteknisk Center a/s 25

I de efterfølgende resultater er alle NO x - og CO-koncentrationer korrigeret til 0 % O 2 Dansk Gasteknisk Center a/s 26

Vaillant VC126, maks. Dansk Gasteknisk Center a/s 27

Vaillant VC126 Dansk Gasteknisk Center a/s 28

Vaillant VC182, maks. Dansk Gasteknisk Center a/s 29

Vaillant VC182, min. Dansk Gasteknisk Center a/s 30

Bosch ZSBR 3-12 Dansk Gasteknisk Center a/s 31

Nefit Turbo Dansk Gasteknisk Center a/s 32

Riello BS1, maks. Dansk Gasteknisk Center a/s 33

Riello BS1, min. Dansk Gasteknisk Center a/s 34

Block Gas Vent Kipp.pkt GK09 2009.10.06 1000 900 800 700 600 CO 500 CO 400 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 O2 Dansk Gasteknisk Center a/s 35

Weishaupt G5 200 kw Weishaupt G5, CO-emission korrigeret til 0%-vol. O 2 fuld last 7000 6000 5000 CO [ppm] 4000 3000 2000 1000 co 0 0 2 4 6 8 10 12 14 O2 [%-vol] Dansk Gasteknisk Center a/s 36

Weishaupt G5 200 kw Weishaupt G5, CO-emission korrigeret til 0 %-vol. O 2 minimum last CO [ppm] 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 O2 [%-vol] co Dansk Gasteknisk Center a/s 37

Sammenligning af kedler Dansk Gasteknisk Center a/s 38

Voss GEN 205-1 Dansk Gasteknisk Center a/s 39

Voss GEN 205-1 Dansk Gasteknisk Center a/s 40

Unøjagtigheder ved indregulering Følgende er brugt som udgangspunkt for ovennævnte vurdering. Gaskvalitet O2 = 1,9-2,8 % Måleudstyr ± 0,5 % Fabrikantinstruktion ± 0,5 % Installatørens omhyggelighed ± 0,5 % Blokering og slitage???(ukendt) Klimatiske forhold 0,7 % Usikkerhed X = 0,5 2 + 0,5 2 + 0,5 2 + 0,7 2 = ± 1,1% ± (1,9-2,8%) +??? Dansk Gasteknisk Center a/s 41

Sammenligning af kedler 1000 W 14,1-15,5 800 Bosch ZSBR 3-12 Riello BS1 Vaillant VC126 Vaillant VC182 600 CO(ppm) 400 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 X 1,9 1,9 X O 2 (%) Dansk Gasteknisk Center a/s 42

Sammenligning af kedler 1000 W 13,8-15,5 800 Bosch ZSBR 3-12 Riello BS1 Vaillant VC126 Vaillant VC182 600 CO(ppm) 400 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 O 2 (%) X 2,3 2,3 X Dansk Gasteknisk Center a/s 43

Sammenligning af kedler 1000 W 13,6-15,7 800 Bosch ZSBR 3-12 Riello BS1 Vaillant VC126 Vaillant VC182 600 CO(ppm) 400 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 X 2,8 2,8 X O 2 (%) Dansk Gasteknisk Center a/s 44

Nefit Turbo W 14,1-15,5 X 0,85 0,85 X Dansk Gasteknisk Center a/s 45

Nefit Turbo W 13,8 15,5 X 1,15 1,15 X Dansk Gasteknisk Center a/s 46

Nefit Turbo W 13,6-15,7 X 1,4 1,4 X Dansk Gasteknisk Center a/s 47

Konklusion!! Dansk Gasteknisk Center a/s 48

Konklusion Der kan opstå problemer ved varierende gaskvaliteter Nogle kedlerne er indreguleret på Nordsøgas kan måske have vanskeligt ved at tænde på den tynde gas. Kedler indreguleret på den tynde gas kan måske give CO når gassen skifter tilbage til Nordsøgas. Nye indreguleringsprocedure bør følges. Fremtidens kedler bør have automatisk forbrændingskontrol. Gasmotorer og gasturbiner giver ikke anledning til umiddelbart bekymring. Procesanlæg giver normalt ingen problemer. Dansk Gasteknisk Center a/s 49

Kedler skal have automatisk forbrændingskontrol Dansk Gasteknisk Center a/s 50

Indregulering af gasapparater i fremtiden Hvad bør man gøre?? Dansk Gasteknisk Center a/s 51

Dansk Gasteknisk Center a/s 52

Aktion 1 Alle nye gaskedler skal være indreguleret fra fabrikken på G20 På sigt anbefales kun apparater med automatisk forbrændingskontrol Kritiske kedler skal udfases Der skal kun anvendes O 2 ved indregulering X CO acceptgrænserne skal øges 0-500 ppm, OK 500-800 ppm, kedel renses Over 800 ppm, der skal tages yderligere aktion Gasblæseluftbrænder må kun indreguleres, når gaskvaliteten er kendt, gælder både for små og store brændere samt med og uden O 2 -styring Små gasblæseluftbrændere justeres til så høj belastning (kw) som muligt Dansk Gasteknisk Center a/s 53

Aktion 1 fortsat Det kan overvejes at reducere kedlernes maks. ydelse til 90 % For nogle kedler med gamle premix-brændere kan det være nødvendigt at reducere moduleringsområdet Hæve minimumsbelastningen Ovennævnte tiltag udføres i samarbejde med kedelleverandørerne For atmosfæriske brændere, som bliver indreguleret med dysetryk, skal proceduren ikke ændres Dansk Gasteknisk Center a/s 54

Aktion 2 Udarbejdelse af tabeller / kurver så O 2 -indhold i røggas kan bringes fra Nordsøgas til G20-ækvivalent X Nødvendig indregulering ved fx armaturskift o.l. må kun ske efter aftale med gasselskaberne eller i henhold til en specielt udarbejdet procedure Gasselskaberne kan oplyse gaskvaliteten Anlægget tilses på et senere tidspunkt, hvor gaskvaliteten kendes Gasselskabet stiller med en gaskromatograf Nødprocedure X Dansk Gasteknisk Center a/s 55

Aktion 3 Uddannelsen af A-certifikatmontører skal strammes op Generel forståelse for problemstillingen Forbrændingsmålinger Brug og kalibrering af måleudstyr X Indregulering Aftræksproblematikken skal strammes op Kontrol af nye aftræk Kontrol af ibrugtagne aftræk Kontrolmærke X Dansk Gasteknisk Center a/s 56

Tak for opmærksomheden Dansk Gasteknisk Center a/s 57