Test af gasapparater på biogas Projektrapport April 2011 RAPPORT Dansk Gasteknisk Center a/s Dr. Neergaards Vej 5B 2970 Hørsholm Tlf. 2016 9600 Fax 4516 1199 www.dgc.dk dgc@dgc.dk
Test af gasapparater på biogas Torben Kvist og Jørgen T. Jepsen Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2011
Titel : Test af gasapparater på biogas Rapport kategori : Projektrapport Forfatter : Torben Kvist og Jørgen T. Jepsen Dato for udgivelse : 01.07.11 Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : 734-17; H:\734\17 Afprøvning af gasapp. på biogas\test af gasapparateter på biogas - final.docx Sagsnavn : Test af gasapparater på biogas ISBN : 978-87-7795-343-9
DGC-rapport 1 Indholdsfortegnelse Side 1 Resume... 2 2 Indledning... 4 3 Udvalgte apparater... 5 3.1 Fremstilling af anvendte gasser... 5 4 Test af Vaillant VC DK/126/2-C... 6 4.1 Gasblandinger... 6 4.2 Tændingsforsøg... 6 4.2.1 Naturgas og CO 2... 6 4.2.2 Biogas... 7 4.3 Emissioner og effekt... 8 4.3.1 Naturgas og CO 2... 8 4.3.2 Biogas og naturgas-luftblandinger... 12 4.3.3 Effekt af indregulering... 16 5 Test af øvrige gasapparater... 20 5.1 Gasblandinger... 20 5.1.1 Indregulering... 20 5.2 Test... 20 5.2.1 Riello Gulliver BS1... 21 5.2.2 Milton SmartLine HR 24... 23 5.2.3 Junkers ZR 18-3... 24 5.2.4 VOSS 73 461 ALL-GAS... 27
DGC-notat 2 1 Resume Det er en nærliggende ide at nedgradere gaskvaliteten i udvalgte distributionsnet til biogaskvalitet eller bygaskvalitet som alternativ til at opgradere biogas til naturgaskvalitet. Fordelen herved er, at opgraderingsudgiften spares. For at vurdere konsekvenserne heraf undersøges det, hvorvidt udvalgte eksisterende gasforbrugende apparater fungerer tilfredsstillende med den ændrede gaskvalitet. De testede apparater er alle apparater beregnet til private hjem. Der er testet to kondenserende kedler med premix-brændere, en kedel med gasblæseluftbrænder og en kedel en atmosfærisk brænder. Derudover er der testet et gaskomfur med gasovn. Der er blevet udført test med syntetisk biogas og naturgas-luftblanding med et wobbetal svarende til den syntetiske biogas. Med syntetisk biogas menes CH 4 og CO 2 blandet i et forhold svarende til biogas. De udførte test har vist følgende: Kedlen med den atmosfæriske brænder fungerer tilfredsstillende på både biogas og naturgas-luftblandingen. Der er observeret sikker tænding, og både virkningsgraden og emissionerne er tilfredsstillende for begge brændsler. Det samme gør sig gældende for kedlen med gasblæseluftbrænderen. Den ene af de to kondenserende kedler med premix-brænder kan ikke justeres, så den kan tænde på hverken biogas eller naturgasluftblandingen. Den anden kondenserende kedel kan tænde på begge de undersøgte brændsler. Det har dog ikke været muligt at opnå tilfredsstillende tænding, idet kedlen i flere tilfælde har skullet bruge mere end et forsøg på at tænde. For gasovnen er tændingen tilfredsstillende for begge brændstoffer, når naturgasdyserne udskiftes med dyser til bygas (gasfamilie1). Gasblussene tænder tilfredsstillende, når naturgasdyserne udskiftes med dyser til bygas. Flammestabiliteten er dog ikke tilfredsstillende ved minimum gasflow, når biogas anvendes som brændsel.
DGC-notat 3 Det må derfor konkluderes, at de udførte test viser, at det ikke umiddelbart er muligt at konvertere de eksisterende naturgasforbrugende apparater til drift på biogas eller blandinger af naturgas og luft med et wobbetal som biogas. Nogle naturgasforbrugende apparater kan anvendes i et nedgraderet net, mens andre må udskiftes eller ombygges. En omstilling til nedgraderede net vil derfor kræve en nøje gennemgang af apparaterne i nettet.
DGC-notat 4 2 Indledning Der er kræfter, der taler for at nedgradere gaskvaliteten i udvalgte distributionsnet til biogaskvalitet eller bygaskvalitet som alternativ til at opgradere biogas til naturgaskvalitet. Fordelen herved er, at opgraderingsudgiften spares. I stedet skal det vurderes, hvorvidt de eksisterende gasforbrugende apparater kan fungere med den ændrede gaskvalitet. Hvis ikke, må apparaterne udskiftes eller tilpasses, hvis man vælger at nedgradere gaskvaliteten. Det er uklart, hvorvidt der findes alternative apparater, der kan fungere på biogas med samme høje effektivt som naturgasfyrede apparater. I praksis vil en sådan nedgraderingsløsning opbygges, så den til rådighed værende biogas anvendes, og så der suppleres med naturgas-luftblanding. Selvom det er teknisk muligt at sikre konstant wobbetal, vil gassammensætningen variere afhængigt af biogasproduktion og gasforbrug. Det betyder, at gassen i nettet i visse tilfælde kan være primært biogas og i andre primært naturgas-luft. Det høje CO 2 -indhold i biogassen kan muligvis give problemer i form af dårlig tænding og frablæsning pga. lavere flammehastighed. For yderligere oplysninger om nedgradering og problemstillinger vedrørende drift på blandinger af biogas og naturgas-luft refereres til rapporten Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet, som kan downloades fra DGC s hjemmeside. Adressen er: http://www.dgc.dk/publikationer/rapporter/data/09/nedgradering.pdf For at undersøge hvordan forskellige gasapparater fungerer på biogas og naturgas-luftblandinger, er der i DGC s laboratorium udført test med forskellige gasblandinger. Der er udført test med et gaskomfur, en gasovn samt kedler med forskellige brændertyper. Resultatet af disse test beskrives i nærværende rapport.
DGC-notat 5 3 Udvalgte apparater Følgende apparater er blevet testet: Vaillant VC DK/126/2-C kondenserende kedel Riello Gulliver BS1 - blæseluftbrænder Milton SmartLine HR 24 - kondenserende kedel Junkers ZR 18-3 atmosfærisk lamelbrænder VOSS 73 461 ALL-GAS komfur med fire blus og gasovn. Med Vaillant-kedlen er der blevet udført Test af betydning af CO 2 -tilsætning til naturgas Tændingsforsøg Virkningsgradmålinger Test af betydning af, om kedlen er indreguleret på biogas eller naturgas-luft Emissionsmålinger. For de øvrige kedler er der ved forskellig last udført tændingsforsøg og emissionsmålinger. For gaskomfurer er der udført tændingsforsøg, og flammestabiliteten er blevet vurderet. 3.1 Fremstilling af anvendte gasser Når der i det følgende refereres til biogas, menes der syntetisk biogas, der er fremkommet ved at blande CH 4 og CO 2 fra trykflasker i det ønskede blandingsforhold. Denne biogas komprimeres og lagres på en trykflaske. Herefter blandes naturgas (Nordsøgas), luft og biogas i det ønskede forhold vha. DGC s blandestand, der kan håndtere tre forskellige gasser.
DGC-notat 6 4 Test af Vaillant VC DK/126/2-C Med denne kondenserende kedel er der som nævnt udført en række forskellige test. Testene er udført med nedenstående gasblandinger. 4.1 Gasblandinger Gas1 er 100 % naturgas. For at vurdere hvordan apparatet reagerer, hvis det forsynes med en gas med et lavere wobbetal, er kedlen testet med naturgas og naturgas tilsat en stigende mængde CO 2. De anvendte gasblandinger er Gas1-4. Sammensætningen af disse er vist i Tabel 1. For at vurdere hvordan kedlen fungerer på biogas og naturgas-luftblandinger, er der udført test med gasserne Gas6, Gas7 og Gas9. Gas9 er en simuleret biogas. Gas7 er en naturgas-luftblanding med et wobbetal svarende til biogas, og Gas6 er en gasblanding svarende til 50 % af Gas7 og 50 % Gas9. Det var tilstræbt, at Gas9 indeholdt 65 % CH 4 og 35 % CO 2. Efterfølgende kontrolmåling viste dog den faktiske sammensætning var 57 % CH 4 og 43 % CO 2. Derfor har Gas9 ikke samme wobbetal som Gas6 og 7, selvom det var tilstræbt. Tabel 1 Gasblandinger anvendt i forbindelse med test af Vaillant-kedel Gas NG % CO 2 % CH 4 % Luft % H n MJ/m 3 W MJ/m 3 Gas1 100 39,6 54,98 Gas2 94 6 37,2 49,6 Gas3 91 9 36,0 47,1 Gas4 89 11 35,2 45,5 Gas6 28,1 17,5 32,5 21,9 22,8 27,5 Gas7 56,1 43,9 22,2 27,6 Gas9 43 57 21,53 23,6 4.2 Tændingsforsøg 4.2.1 Naturgas og CO 2 Resultatet af tændingsforsøgene for naturgas tilsat stigende mængder CO 2 er vist nedenfor. Heraf fremgår, at kedlen tænder tilfredsstillende med op til 6 % CO 2 indblandet naturgassen. Ved hhv. 9 og 11 % CO 2 i gasblandingen tænder kedlen ikke tilfredsstillende hver gang, og den støjer, når den er i
DGC-notat 7 drift. I alle ovenfor beskrevne tilfælde er kedlen indreguleret på Gas1, dvs. 100 % naturgas. Observationer under tændingsforsøg: Gas1: Der er ikke udført tændingsforsøg på naturgas. Gas2: Kold (<30 C): 5 forsøg. Tænder første gang. Varm (60 C): 10 forsøg. Tænder første gang. Gas3: Kold (<30 C: 10 forsøg. Skal bruge 2-4 forsøg hver gang, men går ikke på fejl. Buldrer. Varm (60 C): 10 forsøg. Bruger er par forsøg per opstart, men tænder. Ingen fejl. Gas4: Kold (<30 C): 1 forsøg. Starter første gang. Varm (60 C): 10 forsøg. Bruger 3 forsøg for at starte. Brummer. 4.2.2 Biogas Kedlen er i disse test indreguleret på Gas7, naturgas-luftblandingen. Efterfølgende er der udført tændingsforsøg med hhv. ren biogas (Gas9) og 50 % naturgas-luftblanding og 50 % biogas (Gas6). For alle tre gasblandinger er det muligt at opnå tænding, men for de to gasser indeholdende biogas bruger kedlen mere end 1 forsøg på at tænde. Observationer under tændingsforsøg: Gas6: Effekt 5 kw, indreguleret på Gas7. Kold(<30 C 0 ): 3 forsøg. 1: o.k. 2: Tænder anden gang. 3: o.k. Varm(60C 0 ): 3 forsøg. Alle o.k. Gas9: Effekt 5 kw, indreguleret på Gas7. Kold(<30 C 0 ): 2 forsøg. Begge o.k. Varm(60C 0 ): 3 forsøg. 2 o.k., 1 tænder anden gang.
DGC-notat 8 4.3 Emissioner og effekt 4.3.1 Naturgas og CO 2 Tabel 2 og Figur 1 til Figur 6 viser emissioner og effekter som funktion af CO 2 -indholdet i naturgas. Det er tallene i tabellen, der ligger bag figurerne. Kedlen er indreguleret på naturgas, og målingerne er foretaget med hhv. 6, 9 og 11 % CO 2 tilsat. Der blev målt på kedlen i indstillingerne P.1 (skorstensfejerfunktionen svarende til 13.5 kw), P10 (nominel belastning svarende til 10.0 kw) og P5 (lav last svarende til 4.6 kw).. Som det fremgår af nedenstående, fungerer kedlen fint med tilfredsstillende virkningsgrader og acceptable emissionsniveauer. Mht. virkningsgrader er det observeret, at virkningsgraden tilsyneladende falder ved tilsætning af 6 % CO 2 til naturgassen, og at den stiger, når der tilsættes hhv. 9 og 11 % CO 2. Forskellene er dog beskedne mindre end 1 %. Tabel 2 Emissioner, virkningsgrader og røggastemperaturer ved forskellige varmeydelser for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 Dato Test O 2 CO 2 CO NO x T røg Målt Q Indstilling 21.10.09 Gas1 4,63 9,34 59,70 24,13 75,78 13,98 95,87 P.1 21.10.09 Gas1 4,98 9,15 31,05 20,77 74,34 10,29 95,38 P10 21.10.09 Gas1 5,86 8,61 4,27 12,38 76,62 4,96 93,62 P5 26.10.09 Gas2 6,35 8,58 24,28 7,31 72,89 12,51 94,80 P.1 26.10.09 Gas2 6,61 8,41 17,44 6,26 73,84 9,24 94,54 P10 27.10.09 Gas2 7,37 8,00 2,70 5,19 74,78 4,59 92,92 P5 28.10.09 Gas3 6,98 8,33 18,39 4,99 73,47 12,05 95,88 P.1 28.10.09 Gas3 7,27 8,20 20,09 4,44 74,04 8,89 95,55 P10 28.10.09 Gas3 7,88 7,81 1,59 3,87 75,17 4,38 93,90 P5 30.10.09 Gas4 7,36 8,34 17,91 49,93 73,88 11,81 96,68 P.1. 29.10.09 Gas4 7,67 8,11 25,54 3,36 73,75 8,59 97,03 P10 29.10.09 Gas4 8,27 7,76 1,61 3,17 74,10 4,33 93,90 P5
CO2% i emission O2% i emission DGC-notat 9 O2 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 CO2% i NG P.1. P10 P5 Figur 1 Iltindholdet i røggassen for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 ved forskellige effektindstillinger 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 CO2 0 2 4 6 8 10 12 CO2% i NG P.1. P10 P5 Figur 2 CO 2 -indholdet i røggassen for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 ved forskellige effektindstillinger
NOx ppm i emission CO ppm emission DGC-notat 10 70,00 60,00 50,00 CO 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 CO2% i NG P.1. P10 P5 Figur 3 CO-indholdet i røggassen for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 ved forskellige effektindstillinger NOx 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 P.1. P10 P5 0,00 0 2 4 6 8 10 12 CO2% i NG Figur 4 NO x -indholdet i røggassen for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 ved forskellige effektindstillinger. NO x -indholdet i røggassen ved P.1. ved 11 % CO 2 tilsat vurderes at være en fejlmåling. De målte 50 ppm svarer præcis til NO x -indholdet i kalibreringsgassen.
Procent kw DGC-notat 11 Effekt 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 CO2% i NG P.1. P10 P5 Figur 5 Den målte varmeydelse for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 ved forskellige effektindstillinger 97,50 97,00 96,50 96,00 95,50 95,00 94,50 94,00 93,50 93,00 92,50 Virkningsgrad 0 2 4 6 8 10 12 CO2% i NG P.1. P10 P5 Figur 6 Den målte varmevirkningsgrad for forskellige blandinger af naturgas og CO 2 ved forskellige effektindstillinger
DGC-notat 12 4.3.2 Biogas og naturgas-luftblandinger For biogas og naturgas-luftblandinger er der udført emissions- og virkningsgradsmålinger som beskrevet ovenfor. Tabel 3 og Figur 7 til Figur 12 viser emissioner og effekter som funktion af gassammensætningen. Kedlen er indreguleret på Gas7, og målingerne er foretaget på hhv. Gas7, Gas6 og Gas9. Der blev målt på kedlen i indstillingerne P.1. (13.5 kw), P10 (10.0 kw) og P5 (4.6 kw). Som det fremgår af nedenstående, fungerer kedlen fint med tilfredsstillende virkningsgrader og acceptable emissionsniveauer. Tabel 3 Emissioner, virkningsgrader og røggastemperaturer ved forskellige varmeydelser for forskellige biogas og naturgasluftblandinger Dato Test O 2 CO 2 CO NO x T røg Målt Q Indstilling 16.11.09 Gas7 5,07 9,15 55,02 20,34 74,31 14,43 95,28 P.1. 16.11.09 Gas7 5,08 9,11 33,72 21,20 75,16 10,74 95,52 P10 16.11.09 Gas7 5,01 9,16 6,89 21,32 78,47 5,36 95,42 P5 18.11.09 Gas6 3,77 11,63 111,88 28,50 74,39 14,42 97,82 P.1. 18.11.09 Gas6 3,86 11,62 66,17 28,86 75,92 10,76 97,99 P10 18.11.09 Gas6 4,26 11,43 10,90 21,79 79,04 5,36 95,25 P5 19.11.09 Gas9 4,86 13,38 47,37 7,35 74,80 13,03 97,66 P.1. 19.11.09 Gas9 4,89 13,43 32,65 7,95 75,36 9,75 97,67 P10 19.11.09 Gas9 4,76 13,51 7,60 9,85 77,27 4,96 97,32 P5
CO2% i emission O2% i emission DGC-notat 13 6,00 5,00 4,00 O2 3,00 2,00 1,00 P.1. P10 P5 0,00 1 2 3 1:Gas7, 2:Gas6, 3:Gas9 Figur 7 Iltindholdet i røggassen for biogas og naturgas-luftblandinger ved forskellige effektindstillinger 16 14 12 10 8 6 4 2 0 CO2 1 2 3 1:Gas7, 2:Gas6, 3:Gas9 P.1. P10 P5 Figur 8 CO 2 -indholdet i røggassen for biogas og naturgas-luftblandinger ved forskellige effektindstillinger
NOx ppm i emission CO ppm i emission DGC-notat 14 120,00 100,00 80,00 CO 60,00 40,00 20,00 P.1. P10 P5 0,00 1 2 3 1:Gas7, 2:Gas6, 3:Gas9 Figur 9 CO-indholdet i røggassen for biogas og naturgas-luftblandinger ved forskellige effektindstillinger NOx 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 1 2 3 1:Gas7, 2:Gas6, 3:Gas9 P.1. P10 P5 Figur 10 NO x -indholdet i røggassen for biogas og naturgas-luftblandinger ved forskellige effektindstillinger
Procent Effekt kw DGC-notat 15 Effekt 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 1 2 3 1:Gas7, 2:Gas6, 3:Gas9 P.1. P10 P5 Figur 11 Den målte varmeydelse for biogas og naturgas-luftblandinger ved forskellige effektindstillinger Virkningsgrad 98,50 98,00 97,50 97,00 96,50 96,00 95,50 95,00 94,50 94,00 93,50 1 2 3 1:Gas7, 2:Gas6, 3:Gas9 P.1. P10 P5 Figur 12 Den målte varmevirkningsgrad for biogas og naturgasluftblandinger ved forskellige effektindstillinger
O2% i emision DGC-notat 16 4.3.3 Effekt af indregulering For at vurdere betydningen for emissioner og virkningsgrad af hvilken gas kedlen er indreguleret på, er der udført test med én udvalgt gas ved forskellige varmebelastninger. Det er valgt at tage udgangspunkt i naturgas tilsat 9 % CO 2 (Gas3) og at bestemme emissioner og virkningsgrader, når kedlen er indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas. Som det fremgår af nedenstående, fungerer kedlen tilfredsstillende ved begge indreguleringer. CO- og NO x -emissionerne og varmeydelsen er højere, når kedlen er indreguleret på Gas3 end når den er indreguleret på naturgas. Emissionerne er dog i alle tilfælde acceptable. Virkningsgraden er dog stort set den samme for begge indreguleringer. Tabel 4 Emissioner, virkningsgrader og røggastemperaturer ved forskellige varmeydelser for Gas3, når kedlen er indreguleret til hhv. Gas3 og naturgas Dato Test O 2 CO 2 CO NO x T røg Målt Q Indstilling 28.10.09 Gas3 6,98 8,33 18,39 4,99 73,47 12,05 95,88 P.1 28.10.09 Gas3 7,27 8,20 20,09 4,44 74,04 8,89 95,55 P10 28.10.09 Gas3 7,88 7,81 1,59 3,87 75,17 4,38 93,90 P5 03.11.09 Gas3 4,57 10,02 65,88 21,72 75,81 13,87 95,54 P.1. 04.11.09 Gas3 5,08 9,71 32,27 18,18 74,79 9,96 95,64 P10 04.11.09 Gas3 5,72 9,28 6,12 12,41 77,38 4,84 94,16 P5 O2 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 1 2 3 4 Indstiling 1:P1 2:P10 3:P5 inreg NG inreg Gas3 Figur 13 Iltindholdet i røggassen for Gas3 indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas ved forskellige effektindstillinger
Aksetitel CO2% i emission DGC-notat 17 12,00 10,00 CO2 8,00 6,00 4,00 2,00 inreg NG inreg Gas3 0,00 0 1 2 3 4 Indstiling 1:P1 2:P10 3:P5 Figur 14 CO 2 -indholdet i røggassen for Gas3 indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas ved forskellige effektindstillinger 70,00 60,00 50,00 40,00 CO 30,00 20,00 10,00 0,00 0 1 2 3 4 Indstiling 1:P1 2:P10 3:P5 inreg NG Inreg Gas3 Figur 15 CO-indholdet i røggassen for Gas3 indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas ved forskellige effektindstillinger
Effekt i kw NOx ppm i emission DGC-notat 18 25,00 20,00 15,00 NOx 10,00 5,00 inreg NG inreg Gas3 0,00 0 1 2 3 4 Indstiling 1:P1 2:P10 3:P5 Figur 16 NO x -indholdet i røggassen for Gas3 indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas ved forskellige effektindstillinger Effekt 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 1 2 3 4 Indstiling 1:P1 2:P10 3:P5 Inreg NG inreg Gas3 Figur 17 Den målte varmeydelse for Gas3 indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas ved forskellige effektindstillinger
Procent DGC-notat 19 96,00 95,50 95,00 Virkningsgrad 94,50 94,00 ingre NG inreg Gas3 93,50 0 1 2 3 4 Indstiling 1:P1 2:P10 3:P5 Figur 18 Den målte varmevirkningsgrad for Gas3 indreguleret på hhv. Gas3 og naturgas ved forskellige effektindstillinger
DGC-notat 20 5 Test af øvrige gasapparater For de øvrige testede apparater er der som tidligere skrevet udført tændingsforsøg og emissions- men ikke virkningsgradsmålinger. Det skyldes, at det ikke var budgetmæssigt muligt at gennemføre hele måleprogrammet for alle apparater, og da sikker tænding blev vurderet at være det mest kritiske, er der fokuseret på tænding. 5.1 Gasblandinger Apparaterne er blevet testet på naturgas, biogas og en naturgas-luftblanding med wobbeindeks som biogas. Se nedenfor. Naturgas: Wobbe-indeks: 54,9 MJ/m 3 (Nordsøgas) Nedgraderet naturgas: Wobbe-indeks: 27,4 MJ/m 3 (56 % naturgas og 44 % luft) Syntetisk biogas: Wobbe-indeks: 27,4 MJ/m 3 (65 % CH 4 og 35 % CO 2 ) 5.1.1 Indregulering Gasblæseluftbrænderen fra Riello og Milton SmartLine-kedlen indreguleres på naturgas med 20 mbar gastryk. Junkers-kedlen indreguleres på Bygas2 med 8 mbar gastrykm da den er monteret med armatur og brænder til denne gastype. 5.2 Test De enkelte apparater indreguleres som beskrevet. Derefter skiftes til nedgraderet naturgas, og apparaterne indreguleres til oprindelig belastning. Når/hvis dette opnås, skiftes til syntetisk biogas, og belastning og emission måles.
DGC-notat 21 5.2.1 Riello Gulliver BS1 Brænderen indreguleres på naturgas ved kippunktmetoden (DGC-vejledning nr. 2). Kippunktet findes ved et iltindhold på 0,5 % i røggassen. Brænderen indreguleres derfor til et iltindhold på 4 % i røggassen (se nedenstående tabel). Tabel 5 Riello Fødetryk Dysetryk Indregulering af Riello Gulliver BS1 Naturgas 20 mbar 3,3 mbar Barometer 1008 hpa Temperatur, gas 15,6 C Forbrug, gas 100 liter Tid 117 sek. Brændværdi 39,5 MJ/m 3 Belastning 32,5 kw Kippunkt 0,5 O 2 % O 2 4,1 % NO 32 ppm CO 0 ppm T røggas 123 C Gassen skiftes til nedgraderet naturgas, og brænderen indstilles til en belastning på ca. 32,5 kw. Ved 8 mbar dysetryk blev belastningen målt til 32,6 kw (Tabel 6).
DGC-notat 22 Tabel 6 Indregulering af Riello Gulliver BS1 på nedgraderet naturgas Riello NG/luft 56/44 Fødetryk mbar 20 20 20 20 Dysetryk mbar 3 4 7 8 Barometer hpa 1008 1008 1008 1008 Temperatur, gas C 15,6 15,6 15,6 15,6 Forbrug, gas liter 100 100 100 100 Tid Sek. 128 109 78 65 Brændværdi MJ/m 3 22,1 22,1 22,1 22,1 Belastning kw 16,6 19,5 27,3 32,6 Kippunkt NG O 2 % 0,5 0,5 0,5 0,5 O 2 % 4,10 4,10 4,10 4,30 NO ppm 53 51 34 31 CO ppm 0 0 0 0 T røggas C 80 85 98 108 Ved den aktuelle indstilling skiftes til syntetisk biogas. De målte værdier fremgår af Tabel 7. Tabel 7 Riello Fødetryk Dysetryk Målte værdier for syntetisk biogas på Riello Gulliver BS1 Biogas 20 mbar 8 mbar Barometer 1012 hpa Temperatur, gas 15,6 C Forbrug, gas 100 liter Tid 68 sek. Brændværdi 23,4 MJ/m 3 Belastning 33,2 kw Kippunkt 0,5 O 2 % O 2 2,00 % NO 22 ppm CO 0 ppm T røggas 100 C
DGC-notat 23 5.2.2 Milton SmartLine HR 24 Kedlen indreguleres på naturgas til en trykdifference på -0,05 mbar mellem gas-luftforholdet som opgivet i specifikationerne. Da det ikke er muligt at ændre væsentligt på denne værdi, sænkes blandingsforholdet mellem gas og luft gradvist. Kedlen kan kun indreguleres til drift ved op til 20 % luft iblandet naturgassen. Ved højere luftandele var det ikke muligt at opnå tænding. Det betyder, at med det eksisterende armatur vil kedlen ikke kunne anvendes til biogas. De opnåede resultater ses i Tabel 8. Tabel 8 Emissioner mv. for Milton SmartLine for naturgas-luftblandinger Milton NG/luft 100/0 90/10 80/20 70/30 Fødetryk mbar 20 20 20 ingen Trykdifference, gas-luft mbar -0,05-0,05-0,05 tænding Barometer hpa 1008 1011 1011 Temperatur, gas C 15,6 15,6 15,6 Forbrug, gas liter 100 100 100 Tid sek. 150 152 154 Brændværdi MJ/m 3 39,6 35,6 31,6 Belastning kw 25,3 22,5 19,8 O 2 % 5,01 7,1 9,7 NO ppm 18 6 4 CO ppm 94 40 162 T røggas C 84 77 77
DGC-notat 24 5.2.3 Junkers ZR 18-3 Den anvendte Junkers-kedel er monteret med armatur og brænder til bygas. Da det ikke er muligt at ændre dette, indreguleres kedlen på Bygas2 med et tilslutningstryk på 8 mbar og et dysetryk på 3,7 som opgivet i specifikationerne. Derfor er kedlen ikke testet med naturgas. Effekten måles til 17,3 kw (Tabel 9). Tabel 9 Indregulering af Junkers-kedel på Bygas2 Junkers NG-luft Bygas2 Fødetryk Dysetryk Barometer Temperatur, gas Forbrug, gas Tid Belastning 8 mbar 3,7 mbar 1008 hpa 15,6 C 100 liter 110 sek. 17,3 kw O 2 12,80 % NO 55 ppm CO 2 ppm T røggas 123 C Kedlen testes nu på nedgraderet naturgas med et tilslutningstryk på 20 mbar. Det er ideen at indregulere kedlen til ca. 17,3 kw ved at reducere dysetrykket. Ved et dysetryk på 1,5 mbar måles en effekt på 17,7 kw (Tabel 10). Billede 1 viser flammebilledet for Junkers-brænderen på nedgraderet naturgas.
DGC-notat 25 Tabel 10 Indregulering af Junkers-kedel på naturgas-luft Junkers NG/luft 56/44 Fødetryk mbar 20 20 20 20 Dysetryk mbar 3,7 3 2 1,5 Barometer hpa 1011 1011 1011 1012 Temperatur, gas C 15,6 15,6 15,6 15,6 Forbrug, gas liter 100 100 100 100 Tid sek. 77 87 106 120 Belastning kw 27,6 24,5 20,1 17,7 O 2 % 12 12,5 14,5 14,8 NO ppm 100 75 48 33 CO ppm 150 22 3 1 T røggas C 120 122 110 99 Billede 1 Nedgraderet naturgas, gastryk 20 mbar, dysetryk 1,5 mbar, belastning 17,7 kw
DGC-notat 26 Ved den aktuelle indstilling skiftes til syntetisk biogas. De målte værdier fremgår af Tabel 11. Tabel 11 Værdier for Junkers-kedel på biogas Junkers Fødetryk Dysetryk Biogas 20 mbar 1,5 mbar Barometer 1012 hpa Temperatur, gas 15,6 C Forbrug, gas 100 liter Tid 122 sek. Belastning 18,5 kw O 2 13,40 % NO 27 ppm CO 1 ppm T røggas 104 C Billede 2 viser flammebilledet for Junkers-brænderen på syntetisk biogas. Billede 2 Syntetisk biogas, gastryk 20 mbar, dysetryk 1,5 mbar, belastning 18,5 kw
DGC-notat 27 5.2.4 VOSS 73 461 ALL-GAS Komfuret testes på naturgas, nedgraderet naturgas og syntetisk biogas. For alle test anvendes et gastryk på 20 mbar. Komfuret er monteret med en gastryksregulator, som giver et dysetryk på 8 mbar. De tilgængelige dyser er til henholdsvis naturgas og Bygas2. Omløbsdyser findes som nr. 45, 75 og 96. For naturgas anvendes naturgasdyser og en omløbsdyse nr. 45. Billede 3 viser gasblus ved maksimalt gasflow. Billede 4 viser gasblus ved minimalt gasflow. Gasblusset brænder stabilt ved begge belastninger uden tendens til at blæse ud. Billede 5 viser ovnbrænder. Brænderen tænder med god overtænding og brænder stabilt. Billede 3 Maksimalt gasflow, naturgas
DGC-notat 28 Billede 4 Minimalt gasflow, naturgas Billede 5 Ovn, naturgas For nedgraderet naturgas anvendes Bygas2-dyser og omløbsdyse nr. 96. Billede 6 viser gasblus ved maksimalt gasflow. Billede 7 viser gasblus ved minimalt gasflow. Gasblusset brænder stabilt ved begge belastninger uden tendens til at blæse ud. Gasblusset blev også testet med omløbsdyse 45 og 75 med negativt resultat. Med disse omløbsdyser har gasblusset dog tendens til at blæse ud, selv ved svag vindpåvirkning.
DGC-notat 29 Billede 6 Maksimalt gasflow, nedgraderet naturgas Billede 7 Minimum gasflow, nedgraderet naturgas Billede 8 viser ovnbrænder. Ovnen tænder med god overtænding og brænder stabilt.
DGC-notat 30 Billede 8 Ovn, nedgraderet naturgas For syntetisk biogas anvendes Bygas2-dyser og omløbsdyse nr. 96. Billede 9 viser gasblus ved maksimalt gasflow. Billede 10 viser gasblus ved minimalt gasflow. Gasblusset brænder stabilt ved maksimalt gasflow uden tendens til at blæse ud. Ved lavt gasflow ses en tydelig tendens til, at blusset slukkes ved let vindpåvirkning. Dette mindskes, når blusset er varmt, dog uden at forsvinde helt. Ovnen tænder med god overtænding og brænder stabilt ved minimum gasflow.
DGC-notat 31 Billede 9 Maksimalt gasflow, biogas Billede 10 Minimalt gasflow, biogas Billede 11 og 12 viser ovnen, henholdsvis uden og med bundplade.
DGC-notat 32 Billede 11 Ovn, biogas Billede 12 Ovn med minimalt gasflow og bundplade
DGC-notat 33 En oversigt over de målte værdier for de tre kedler ses i Tabel 12. Tabel 12 Målte værdier for henholdsvis Riello-, Milton- og Junkerskedlerne Riello Milton Junkers Tænding (+/-) (+) (+) (+) Naturgas CO 0 94 O 2 4,1 5 NO 32 18 gastryk/dysetryk mbar 20/3,3 gastryk/dif.tryk mbar 20/-0,5 belastning kw 32,5 25,3 Tænding (+/-) (+) Bygas2 CO 2 O 2 12,8 NO 55 gastryk/dysetryk mbar 8/3,7 belastning kw 17,3 Tænding (+/-) (+) (-) (+) Naturgas-luft 56/44 CO 0 1 O 2 4,3 14,8 NO 31 33 gastryk/dysetryk mbar 20/8,0 20/1,5 belastning kw 01-feb 17,7 Tænding (+/-) (+) (-) (+) Metan-CO 2 65/35 CO 0 1 O 2 2 13,4 NO 22 27 gastryk/dysetryk mbar 20/8,0 20/1,5 belastning kw 02-feb 18,5
DGC-notat 34 Tabel 13 viser de observerede hændelser for VOSS-gaskomfuret. Tabel 13 Observerede hændelser for VOSS-gaskomfur VOSSblus VOSS-ovn Tænding (+/-) (+) (+) Naturgas stabil min. gasflow (45)* (+) Overtænding (+) stabil min. gasflow (+) Tænding (+/-) (+) (+) Naturgas-luft 56/44 stabil min. gasflow (75)* (+) Overtænding (+) stabil min. gasflow (+) Tænding (+/-) (+) (+) Metan-CO 2 65/35 stabil min. gasflow (96)* (-) Overtænding (+) stabil min. gasflow (+) * omløbsdyse