50964225-TOS/TCM 10-5677
Vervolgonderzoek gasvormige emissies bij gasmotoren op continu vollast -
meetresultaten 31e motor bij HB Energy te Honselersdijk
Arnhem, 28 januari 2010 Auteur H.J. Olthuis
In opdracht van
SenterNovem Postbus 8242 3503 RE UTRECHT
auteur : H.J. Olthuis B
20 blz.
3 bijl.
10-03-
beoordeeld
: P.A.C. Engelen
MvD
goedgekeurd : M.R. de Potter
10-0310-03-
KEMA Nederland B.V. Utrechtseweg 310, 6812 AR Arnhem Postbus 9035, 6800 ET Arnhem T (026) 3 56 91 11 F (026) 3 89 24 77
[email protected] www.kema.com Handelsregister Arnhem 09080262
© KEMA Nederland B.V., Arnhem, Nederland. Alle rechten voorbehouden. Het is verboden om dit document op enige manier te wijzigen, het opsplitsen in delen daarbij inbegrepen. In geval van afwijkingen tussen een elektronische versie (bijv. een PDF bestand) en de originele door KEMA verstrekte papieren versie, prevaleert laatstgenoemde. KEMA Nederland B.V. en/of de met haar gelieerde maatschappijen zijn niet aansprakelijk voor enige directe, indirecte, bijkomstige of gevolgschade ontstaan door of bij het gebruik van de informatie of gegevens uit dit document, of door de onmogelijkheid die informatie of gegevens te gebruiken. De inhoud van dit rapport mag slechts als één geheel aan derden kenbaar worden gemaakt, voorzien van bovengenoemde aanduidingen met betrekking tot auteursrechten, aansprakelijkheid, aanpassingen en rechtsgeldigheid.
-3-
50964225-TOS/TCM 10-5677
INHOUD blz. SAMENVATTING .....................................................................................................................4 VOORWOORD.........................................................................................................................5 1
Inleiding ..................................................................................................................6
2
Bedrijfsgegevens en monsternemingslocaties .......................................................7
3
Meetopzet ...............................................................................................................8
4
Brandstofgegevens.................................................................................................8
5 5.1
Standaard referentiemethoden (SRM)....................................................................9 Meetvlakbeoordeling...............................................................................................9
5.2 5.3 5.4
Monsterneming, meet- en rekenmethoden.............................................................9 Foutenbeschouwing..............................................................................................10 Berekening Global Warming Potential (GWP)......................................................10
6
Resultaten.............................................................................................................11
7
Conclusies ............................................................................................................13
Bijlage A Toelichting meet- en berekeningsmethoden.........................................................14 Bijlage B Procesgegevens (geregistreerd door Envico) ......................................................20
-4-
50964225-TOS/TCM 10-5677
SAMENVATTING Inleiding In opdracht van SenterNovem zijn door de Milieumeetdienst van KEMA Technical & Operational Services emissiemetingen uitgevoerd bij een 31e WKK-installatie met gasmotor met nageschakelde naverbrander bij HB Energy te Honselersdijk. De metingen zijn uitgevoerd op 17 december 2009 bij vollast bedrijfsvoering. De installatie wordt gestookt op aardgas. De rookgassen worden niet gebruikt voor CO2-levering naar kassen, tevens is er geen rookgasreinigingsinstallatie naast de naverbrander aanwezig. De naverbrander behandelt een deel van het rookgas afkomstig uit de WKK-installatie. Dit meetproject is een vervolg op het in 2009 door VROM en SenterNovem geïnitieerde meetproject bij 30 WKK-gasmotoren. VROM zal de resultaten, zoals gepresenteerd in deze rapportage, gebruiken voor beleidsontwikkeling op het gebied van reductie van niet-CO2broeikasgassen. Resultaten In totaal zijn een vijftal halfuursmetingen metingen uitgevoerd. Twee metingen zijn uitgevoerd aan de ingang van de naverbrander en 3 metingen zijn uitgevoerd aan de uitgang van de naverbrander. Gemeten zijn de rookgasconcentraties O2, CO, CO2, NO, NOx, CxHy, fracties C1-C4, aldehyden, het uitgaande rookgasdebiet en de atmosferische condities; het vochtgehalte van het rookgas is berekend. In tabel 1 worden de belangrijkste herleide emissies weergegeven.
Tabel 1
Overzicht herleide gasvormige emissies CO, NOx en CxHy mg/m03 @ 3.vol.% O2-->
CxHy (mg Meting naverbrander start stop CO NOx C) In 1 14:50 15:20 855 353 2417 In 2 16:10 16:40 854 346 2420 Uit 1 0:00 0:30 4 229 4 Uit 2 15:20 15:50 3 236 7 Uit 3 0:00 0:30 3 227 10 Gemiddeld verwijderingsrendement CxHy C1-basis is 99,7% Gemiddeld verwijderingsrendement CO is 99,6%
g/GJ----------------------> CO 244 243 1 1 1
NOx 101 98 65 67 65
CxHy (g C) 688 689 1 2 3
In bijlage B zijn de door Envico geregistreerde procesgegevens opgenomen.
-5-
50964225-TOS/TCM 10-5677
VOORWOORD Er komen steeds meer WKK-installaties in de tuinbouw. Voor de tuinders is deze energiezuinige techniek om warmte, elektriciteit en CO2 op te wekken aantrekkelijk. Maar er is ook een andere kant. Via de WKK-rookgassen komt een paar procent van de brandstof onverbrand vrij, voornamelijk methaan, een broeikasgas dat significant bijdraagt aan het klimaatprobleem. Hoeveel en onder welke omstandigheden deze methaanslip in de WKKrookgassen vrijkomt, heeft KEMA in opdracht van het SenterNovem-programma Reductie Overige Broeikasgassen (ROB) eerst in 2007 en in groter detail in 2009 onderzocht. In het laatstgenoemde meetproject zijn 30 WKK-gasmotoren gemeten. De resultaten van die metingen zijn opgetekend in de Overzichtsrapportage vervolgonderzoek methaanemissies bij gasmotoren op continue vollast (50964183-TOS/TCM 09-6715 Revisie 1). Aanvullend op bovengenoemd meetproject is besloten om een 31e WKK-motor bij HB Energy te Honselerdijk door KEMA te laten meten. Deze motor is in testopstelling voorzien van een nageschakelde naverbrander. Verkennende metingen door ENVICO wezen uit dat een hoog verwijderingrendement van bijna 100% voor onder andere methaan kon worden behaald. Aansluitend op het Besluit emissie-eisen middelgrote stookinstallaties (BEMS) heeft VROM het initiatief genomen tot een inventarisatie van emissiereductiemogelijkheden van onverbrande koolwaterstoffen bij WKK-gasmotoren. Met deze inventarisatie wil VROM verder bijdragen aan de realisatie van de nationale doelstelling van 30% emissiereductie in 2020, zoals gesteld in het Interdepartementale Werkprogramma Schoon en Zuinig. Het Envico-project met de door KEMA uitgevoerde gecertificeerde meting van de 31e motor, waarbij de meetresultaten van ENVICO grotendeels worden bevestigd, dient als input voor de bovengenoemde inventarisatie en voor de verdere ontwikkeling van op emissiereductie gerichte strategieën. Agentschap NL dankt HB-Energy te Honselerdijk en Envico voor hun bijdrage aan het meetproject.
-6-
1
50964225-TOS/TCM 10-5677
INLEIDING
In het Reductieprogramma Overige Broeikasgassen (ROB) worden onderzoeks- en uitvoeringsprojecten uitgevoerd, die met het oog op de verplichtingen van het Kyoto-protocol en het werkplan Schoon en Zuinig bijdragen aan de reductie van emissies van niet-CO2 broeikasgassen. In dit kader is door SenterNovem opdracht gegeven aan KEMA om emissiemetingen te verrichten aan een 31e WKK-installatie. Bij het in 2009 uitgevoerde project “Meting koolwaterstofemissies bij stationaire WKKgasmotoren”, (WKK = Warmte Kracht Koppeling) zijn reeds 30 WKK-installaties doorgemeten (zie KEMA-rapportage 50964183-TOS/TCM 09-6715 Revisie 1). Dit meetproject zal input leveren voor het beleid om de methaanemissies van gasgestookte verbrandingsmotoren te beperken. Het milieuprobleem bij gasmotoren wordt veroorzaakt doordat een gedeelte van de brandstof, aardgas of biogas, onverbrand weer wordt uitgestoten. Deze emissie bestaat voornamelijk uit methaan met een global warming potential (GWP) van 23. Het opgestelde WKKvermogen was in 2004 1.450 MWe en zal waarschijnlijk stijgen tot 3.000 MWe in 2010, voornamelijk in de glastuinbouw. Het gemiddeld opgestelde WKK-vermogen is momenteel circa 2 MWe en 3 à 4 MWe is de huidige leverstandaard; bij kleinere glastuinbouwbedrijven is er ook interesse in WKK's van 0,5 tot 1,5 MWe. In GLK8 (GroenLabelKas) is een emissie-eis van 1200 mg C/m03 bij 3 vol% O2 opgenomen; per 1 april 2010 treedt een emissie-eis van 1500 mg C/m03 bij 3 vol% O2, opgenomen in het Besluit emissie-eisen middelgrote stookinstallaties (BEMS), in werking. Het uiteindelijke doel van de meetprojecten is om een beeld te krijgen van de koolwaterstofemissies (en de afleidbare methaanemissie) van moderne WKK-installaties met gasmotoren. Hierbij wordt ook onderzoek gedaan naar factoren die de emissie kunnen beïnvloeden. Dit project is een vervolg op het in 2007 door VROM en SenterNovem uitgevoerde meetproject bij 10 WKK's met gasmotoren. In deze rapportage worden de eindresultaten gepresenteerd van de uitgevoerde metingen aan der 31e WKK-installatie. De metingen zijn uitgevoerd op 17 december 2009.
-7-
2
50964225-TOS/TCM 10-5677
BEDRIJFSGEGEVENS EN MONSTERNEMINGSLOCATIES
Bedrijfsnaam Adresgegevens Motor Motortype Motornummer Vermogen Naverbrander type
HB Energy Hooghe Beer 3 Honselersdijk Rolls Royce KVGS – 12G4.2 10381 2400 kWe (1500 rpm) gesloten naverbrander
Er wordt aardgas verstookt met een calorische bovenwaarde van gemiddeld 35,74 MJ/m03 tijdens de metingen (geeft volgens DIN 1942 een stookwaarde van circa 32,13 MJ/m03 en een stoichiometrisch droog rookgasvolume van 7,74 m03/m03). De verhouding tussen stoichiometrisch rookgasvolume en stookwaarde is 0,241 en wijkt hiermee circa 1% af ten opzichte van gemiddeld Gronings aardgas, waarmee de relatieve emissies in g/GJ zijn berekend. Tijdens de metingen draaide de gasmotor op vollast. Voor dit meetproject zijn de relevante installatie-, proces- en onderhoudsgegevens van de onderzochte WKK-installatie verzameld door Envico. Deze gegevens zijn opgenomen in bijlage B. Van de rookgassen, afkomstig van de WKK-installatie, wordt door middel van een aftakking een deelstroom naar de naverbrander geleid. In de aftakking naar de naverbrander is gebruik gemaakt van twee ½" meetopeningen (BSP-binnendraad). De kanaaldiameter bedraagt bij de meetopeningen circa 0,60 meter. Na de naverbrander gaan de rookgassen eerst door een rookgaskoeler. Na de rookgaskoeler zijn 2 meetopening gemaakt (zonder draad) voor het uitvoeren van de metingen. De diameter van de uitlaat bedraagt 0,245 meter.
-8-
3
50964225-TOS/TCM 10-5677
MEETOPZET
In totaal zijn er 2 deelmetingen van een half uur uitgevoerd aan de inlaat van de naverbrander. Aan de uitlaat van de naverbrander (na de rookgaskoeler) 3 deelmetingen van een half uur uitgevoerd. Alle metingen zijn als puntbemonstering uitgevoerd. Gemeten zijn de rookgasconcentraties O2, CO, CO2, NO, NOx, CxHy, fracties C1-C4, aldehyden het uitgaande rookgasdebiet en de atmosferische condities; het vochtgehalte van het rookgas is berekend. De metingen zijn uitgevoerd tijdens het continu vollast draaien van de WKK-installatie.
4
BRANDSTOFGEGEVENS
Voor de aardgasgestookte gasmotor is bij de berekening van de emissies in g/GJ uitgegaan van de brandstofsamenstelling van gemiddeld Gronings aardgas met een stookwaarde van 31,7 MJ/m03. Het stoichiometrisch droog rookgasvolume per MJ warmte-input, dat wordt gebruikt voor berekening van de relatieve emissies in g/GJ, is 0,244 m03/MJ voor gemiddeld Gronings aardgas.
-9-
5
50964225-TOS/TCM 10-5677
STANDAARD REFERENTIEMETHODEN (SRM)
De Standaard Referentie Methoden die door KEMA zijn toegepast bij de metingen zijn nader toegelicht in bijlage A.
5.1
Meetvlakbeoordeling
Beide meetvlakken voldoen niet aan het gestelde in de NEN-EN 15259 vanwege diverse bochten vlak voor en na de meetlocaties. Volgens NEN-EN 15259 dient monsterneming te worden uitgevoerd in een recht rookgaskanaal zonder obstructies. Voor voldoende mate van homogeniteit van het rookgas moet het rechte rookgaskanaal minimaal 7 hydraulische diameters (dh) bedragen waarvan 5dh stroomopwaarts. Indien het meetvlak zich onder de uitstroomopening van het rookgaskanaal bevindt, dient de afstand tussen uitstroomopening en monstervlak minimaal 5dh te bedragen Op basis van de in 2007 gemeten concentratieprofielen blijkt echter dat het rookgas van WKK's met gasmotoren homogeen is waardoor de positie van het meetvlak geen significant effect heeft op het meetresultaat.
5.2
Monsterneming, meet- en rekenmethoden
De monstername is uitgevoerd als puntmeting. Met testgassen is gewaarborgd dat de opstelling vrij is van lekkage en effecten op de NOx-concentratie. De gasvormige rookgascompontenten O2, CO2, CO, NO, NOx en CxHy zijn bemonsterd met een rvs-sonde, voorzien van een kwartswolfilter. Via een verwarmde teflon leiding (180 oC) van 15 m is het bemonsterde gas met behulp van een rookgaspomp door een rookgaskoeler (jet stream) geleid en het gedroogde rookgas is via een polyethyleen leiding naar monitoren gevoerd voor analyse van O2, CO2, CO, NO/NOx en C1-C4. Voor analyse van CxHy (nat) is een deelstroom van het bemonsterde rookgas via een tweede 15 m lange verwarmde teflon leiding (180 ºC) rechtstreeks naar een FID-monitor (180 oC) geleid. Aldehyden zijn bemonsterd op DNPH-cartridges met behulp van de 2e meetopening. Het rookgasdebiet in de uitlaat van de naverbrander na de rookgaskoeler is gemeten door een drukverschilmeting met behulp van een s-pitot conform ISO 10780. In bijlage A van dit rapport is nadere informatie gegeven over de gebruikte meetapparatuur en zijn de toegepaste meet- en berekeningsmethoden nader toegelicht.
-10-
5.3
50964225-TOS/TCM 10-5677
Foutenbeschouwing
In bijlage A is nadere informatie gegeven over optredende meetonzekerheden en is een overzicht gegeven van de gerealiseerde totale onzekerheid per component. De monsternamerepresentativiteit is geschat op basis van traversemetingen die in 2007 zijn uitgevoerd bij WKK's met gasmotoren, voorzien van een rookgasreinigingsinstallatie (zie KEMA-rapport 50762926-TOS/TCM 07-7080). Met deze traversemetingen kan geen onderscheid worden gemaakt in ruimtelijk profiel en tijdsprofiel. Alleen het ruimtelijk profiel is relevant voor een juiste inschatting van de monsternamerepresentativiteit. De traversemetingen van 2007 zijn nader geanalyseerd voor vaststelling van de monsternamerepresentativiteit. Op basis van meetgegevens bij vier installaties met de meest stabiele bedrijfsvoering is een goede benadering verkregen van het ruimtelijk profiel dat ter hoogte van de schoorsteen aanwezig is bij een WKK met rookgasreinigingsinstallatie zowel met als zonder ureumdosering. Verwacht wordt dat de monsternamerepresentativiteit zonder ureumdosering bij benadering ook van toepassing is voor WKK's zonder rookgasreiniging. Bij toepassing van puntbemonstering is de maximale relatieve monstername-onzekerheid (BI95) ≤ 2% voor O2, CO en CxHy en voor NOx mét en zonder ureumdosering respectievelijk 5% en 3%. Hiermee is aangetoond dat de rookgassen voldoende homogeen zijn voor puntbemonstering.
5.4
Berekening Global Warming Potential (GWP)
De toegepaste GWP-berekeningsmethode is gebaseerd op een memo van Infomil van 4 september 2007 met als onderwerp “Koolwaterstofemissies en GWP-effect” (zie KEMArapport 50762926-TOS/TCM 07-7080). Uitgangspunt is een fractie van 93% methaan (GWP 23) in de koolwaterstofemissie van gasmotoren en 7% niet-methaankoolwaterstoffen (GWP 0). Deze fracties zijn vastgesteld tijdens het door VROM en SenterNovem uitgevoerde meetproject in 2007 bij 10 WKK's met gasmotoren. Na aftrek van de vermeden CO2-emissie omdat de methaanslip niet verbrandt, resulteert dit in de volgende totale toename in het GWP-effect ten gevolge van onvolledige verbranding van aardgas in een gasmotor: Egwp toename = Erel x 0,0249
[kg CO2/GJ]
Erel is de relatieve koolwaterstofemissie in g C/GJ. De fractie niet-methaan koolwaterstoffen in biogas is niet bekend maar kan lager zijn dan in aardgas. Indien dit het geval is, wordt met bovenstaande berekening een onderschatting van Egwp toename verkregen van maximaal 8% bij installaties die biogas verstoken.
-11-
6
50964225-TOS/TCM 10-5677
RESULTATEN
De gemeten emissies zijn per meting van een half uur gemiddeld en samengevat in tabel 2, 3, 4 en 5. De gasmotor draaide tijdens de emissiemetingen op vollast (circa 2400 kWe @ 1500 RPM).
Tabel 2
Overzicht ruwe meetwaarden on-line metingen17 december 2009
Meting naverbrander In 1 In 2 Uit 1 Uit 2 Uit 3
Tabel 3
start 13:40 15:10 13:00 14:30 16:10
stop 14:10 15:40 13:30 15:00 16:40
O2
CO2
CO
NO
NOx
vol.% 11,06 10,99 6,64 6,54 6,47
vol.% 5,4 5,4 7,9 8,0 8,0
vppm 377 379 3 2 2
vppm 73 71 83 86 83
vppm 95 94 89 92 89
nat CxHy vppm C3H8 750 757 2 3 4
droog CxHy vppm C3H8 827 834 2 4 5
Berekende herleide meetwaarden on-line metingen 17 december 2009 mg/m03 @ 3.vol.% O2-->
Meting naverbrander start stop CO NOx In 1 14:50 15:20 855 353 In 2 16:10 16:40 854 346 Uit 1 0:00 0:30 4 229 Uit 2 15:20 15:50 3 236 Uit 3 0:00 0:30 3 227 Gemiddeld verwijderingsrendement CxHy C1-basis is Gemiddeld verwijderingsrendement CO is 99,6%
CxHy (mg C) 2417 2420 4 7 10 99,7%
g/GJ----------------------> CO 244 243 1 1 1
NOx 101 98 65 67 65
CxHy (g C) 688 689 1 2 3
-12-
Tabel 4
50964225-TOS/TCM 10-5677
Overzicht C1-C4 metingen 17 december 2009
Gemeten waarden C1-C4 componenten in vppm (droog) Component In-1 In-2 Uit-1 Uit-2 CH4 1900 1870 0,5 0,7 C2H6 68 67 <1 <1 C2H4 20 20 <1 <1 C2H2 0,6 0,5 <1 0,1 C3H8 10,2 10,1 <1 <1 C3H6 1,5 1,6 <1 <1 i-C4H10 2,0 2,0 <1 <1 n-C4H10 1,6 1,6 <1 <1 Berekende methaanfractie in % % CH4 (C1-basis) 89,3 89,3 100 77,8 Gemiddeld verwijderingsrendement methaan is 99,95%. Gemiddeld verwijderingsrendement C1-basis is > 99,0%
Tabel 5
Uit-3 0,9 <1 <1 0,1 <1 <1 <1 <1 81,8
Overzicht aldehyde metingen 17 december 2009
Gemeten waarden formaldehyde in µg/m03 In-1 In-2 Uit-1 Uit-2 Uit-3 Formaldehyde >3900 >2500 85,0 410,0 37,0 3 Gemeten waarden formaldehyde in µg/m0 @ 3 vol.% O2 Formaldehyde >7077 >4504 107,0 511,0 46,0 Gemiddeld verwijderingsrendement formaldehyde is > 96,2%. overige aldehyden < detectielimiet (betreft: aceetaldehyde, acroleine, aceton, propionaldehyde, crotonaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, l-valeraldehyde, n-valeraldehyde, 0-tolualdehyde, m-tolualdehyde, p-tolualdehyde, hexanal en 2,5 dimethylbenzaldehyde)
Tijdens de WKK-metingen in 2007 zijn ook aldehyde metingen uitgevoerd. Bij 2 WKKinstallaties is toen gemeten aan rookgassen zonder dat deze door de rookgasreiniging gingen (separaat rookgaskanaal bij geen CO2-dosering). In 2007 zijn aldehyde concentraties bepaald van 0,3 en 0,5 mg/m03 @ 3 vol.% O2. Deze concentraties zijn duidelijk lager dan de nu gemeten aldehyde concentraties van > 4,5 en > 7,0 mg/m03 @ 3 vol.% O2. De concentraties van 2007 na de rookgasreinigingsinstallaties zijn wel vergelijkbaar met de nu gemeten concentraties na de naverbrander. De gemiddelde rookgastemperatuur tijdens de metingen bedroeg 357 °C ingaand en 85 °C uitgaand (na rookgaskoeler). Op basis van de zuurstofgehaltes en gegevens van standaard
-13-
50964225-TOS/TCM 10-5677
Gronings aardgas zijn vochtgehaltes berekend van 9,3 vol.% ingaand en 14,0 vol.% uitgaand. Het gemiddelde afgasdebiet uit de naverbrander bedroeg 630 m03/h (970 actuele natte m3/h). Tijdens de metingen heersten de volgende gemiddelde atmosferische condities: −
atmosferische druk 1004 mbar
−
temperatuur 0 ˚C
−
relatieve vochtigheid 91%.
7
CONCLUSIES
Op basis van de verkregen meetresultaten is het volgende geconstateerd voor de aardgasgestookte 31e gasmotor uitgerust met naverbrander: 1. het verwijderingsrendement voor CxHy bedraagt 99,7% (C1-basis); van 2418 naar 7 mg C /m03 @ 3 vol.% O2 2. het verwijderingsrendement voor CO bedraagt 99,6%; van 854 naar 3 mg/m03 @ 3 vol.% O2 3. het verwijderingsrendement voor formaldehyde bedraagt > 96,2%; van > 5,5 naar 0,21 mg/m03 @ 3 vol.% O2; hierbij zijn nu beduidend hogere aldehyde concentraties in het ongereinigde afgas geconstateerd dan tijdens de WKK-metingen in 2007. De gereinigde concentraties zijn wel vergelijkbaar 4. de NOx-concentratie daalt van 350 naar 231 mg NO2 /m03 @ 3 vol.% O2.
-14-
BIJLAGE A
50964225-TOS/TCM 10-5677
TOELICHTING MEET- EN BEREKENINGSMETHODEN
Deze toelichting geeft een overzicht van de meetmethoden die door de milieumeetdienst van KEMA zijn toegepast en verstrekt informatie over de gerealiseerde meetonzekerheden. Voor de opdrachtgever is het van belang de onzekerheid in de gerapporteerde meetresultaten te kennen, immers bij het toetsen van meetresultaten aan afgesproken waarden, bijvoorbeeld door leveranciers gegarandeerde waarden, (garantiewaarden) of door overheden opgelegde emissie-eisen, (vergunningwaarden) mag (kan) de meetonzekerheid toegerekend worden aan één van de partijen. De meetonzekerheid is gedefinieerd als tweemaal de standaardafwijking. Dit betekent dat met een zekerheid van 95% de werkelijke waarde binnen het opgegeven onzekerheidsgebied ligt. Bij rookgasmetingen wordt de onzekerheid in de meetresultaten bepaald door: −
onzekerheden die voortkomen uit de monsterneming (meer of minder representatieve bemonstering)
−
foutenbronnen
die
gerelateerd
zijn
aan
de
meetmethode,
bijvoorbeeld
de
rookgasconditionering, de nauwkeurigheid van kalibratiegassen en de specificaties van de gebruikte analyseapparatuur zoals meetbereik, drift, gevoeligheid voor storende componenten en lineariteit. In de hiernavolgende hoofdstukken zijn deze punten nader uitgewerkt.
MEETONZEKERHEID VOORTKOMEND UIT DE MONSTERNEMING De monsterneming wordt uitgevoerd conform NEN-EN 15259. In hoeverre de samenstelling van het rookgasmonster dat geanalyseerd wordt representatief is voor de samenstelling van de gehele rookgasstroom hangt af van een aantal factoren, waarbij met name van belang zijn de methode van monsterneming in relatie tot het al dan niet (in)homogeen zijn van de rookgassen ter plaatse. Voor de hier gerapporteerde metingen zijn de rookgassen bemonsterd via puntbemonstering. De monsternemingsonzekerheid is op basis van profielmetingen die zijn uitgevoerd bij gasmotoren ingeschat.
-15-
50964225-TOS/TCM 10-5677
Bijlage A blad 2 SPECIFICATIE VAN DE ANALYSEMETHODEN Hierna zijn de analysemethoden kort toegelicht. Deze toelichting is gebaseerd op de volgende uitgangspunten en definities: −
indien er gebruik is gemaakt van on-line meetapparatuur (monitoren) dan zijn deze monitoren ter plaatse, voorafgaande aan de metingen, ingeregeld met "werkstandaarden". Werkstandaarden zijn gasmengsels in gascilinders waarvan de samenstelling nauwkeurig bekend is. De werkstandaarden die KEMA gebruikt zijn gerelateerd aan primair referentie materiaal (PRM) van het Nederlands Meetinstituut met een onzekerheid van ≤ 1%. De gebruikte werkstandaarden zijn via de PRM’s herleidbaar naar internationale standaarden en hebben een onzekerheid van 1,5%, dit is aangetoond ten overstaan van de RvA. De certificeringsgegevens zijn te verkrijgen op aanvraag
−
de detectiegrens is gedefinieerd als driemaal de standaardafwijking, analyseonzekerheid is gedefinieerd als tweemaal de standaardafwijking.
O2-concentratie in droog rookgas (instrumentele analyse) − monsterneming
NEN-EN 15259, puntbemonstering
− meetprincipe
on-line, continu registrerend, paramagnetisch
− normvoorschrift
conform NEN-EN 14789
− gebruikt meetbereik
0 - 25 vol%
− detectiegrens
0,3 vol%
− gebruikte monitor
KPS 3585
− prestatiekenmerken
de prestatiekenmerken zijn te verkrijgen op aanvraag
− kalibratiegassen
N2 (nulgas), 9,01 vol% en lucht
− analyseonzekerheid
meetwaarden 5 - 10 vol%: ± 0,13 vol% meetwaarden 10 - 20 vol%: ± 0,21 vol%
CO2-concentratie in droog rookgas (instrumentele analyse) − monsterneming
NEN-EN 15259, puntbemonstering
− meetprincipe
on-line, continu registrerend, NDIR
− normvoorschrift
conform NEN-ISO 12039
− gebruikt meetbereik
0-20 vol%
− detectiegrens
0,1 vol%
− gebruikte monitor
KPS 3585
de
-16-
50964225-TOS/TCM 10-5677
Bijlage A blad 3 − prestatiekenmerken
de prestatiekenmerken zijn te verkrijgen op aanvraag
− kalibratiegassen
lucht (nulgas), 4,01 vol% en 17,92 vol%
− analyseonzekerheid
meetwaarden
4 - 12 vol%: ± 0,2 vol%
CO-concentratie in droog rookgas (instrumentele analyse) − monsterneming
NEN-EN 15259, puntbemonstering
− meetprincipe
on-line, continu registrerend, NDIR
− voorschrift
conform NEN-EN 15058
− gebruikte meetbereiken
0-3000 vppm
− detectiegrens
1,1 vppm
− gebruikte monitor
KPS 3585
− prestatiekenmerken
de prestatiekenmerken zijn te verkrijgen op aanvraag
− kalibratiegassen
lucht (nulgas), 40,0 vppm en 180 vppm
− analyseonzekerheid
meetwaarden
0-
50 vppm: ± 0,7 vppm
CxHy-concentratie (totaal koolwaterstoffen) in nat rookgas (instrumentele analyse) − monsterneming
NEN-EN 15259, puntbemonstering
− meetprincipe
on-line, continue registrerend, FID
− voorschrift
conform NEN-EN 13526
− meetbereiken
0 - 1000 vppm
− detectiegrens
0,26 vppm
− gebruikte monitor
KPS 3622
− prestatiekenmerken
de prestatiekenmerken zijn te verkrijgen op aanvraag
− kalibratiegassen
N2 (nulgas), 87,9 vppm en 898 vppm
− analyseonzekerheid
meetwaarden
100 - 1000 vppm:
±
14 vppm
NO en NOx-concentratie in droog rookgas (instrumentele analyse) − monsterneming
NEN-EN 15259, puntbemonstering
− meetprincipe
on-line, continu registrerend, chemoluminescentie
− voorschrift
conform NEN-EN 14792
− meetbereiken
0 - 100 vppm;
− detectiegrens
2,4 vppm
− gebruikte monitor
KPS 3590
− prestatiekenmerken
de prestatiekenmerken zijn te verkrijgen op aanvraag
− kalibratiegassen
lucht (nulgas), 10,4 vppm, en 41,0 vppm
-17-
50964225-TOS/TCM 10-5677
Bijlage A blad 4 − analyseonzekerheid
na correctie voor CO2 kruisgevoeligheid meetwaarden 0 - 10 vppm ± 0,6 vppm meetwaarden 0 - 100 vppm: ± 1,6 vppm meetwaarden 100 - 250 vppm: ± 3,9 vppm
Bepaling van de concentraties aan afzonderlijke koolwaterstoffen (C1-C4) − monsterneming
puntbemonstering via een verwarmde sonde en een verwarmd (in-stack) filter, bemonstering na een rookgaskoeler
− meetprincipe
monster wordt opgeslagen in een gasvial, gevolgd door analyse met GC-FID
− voorschrift
conform IEC 60567
− meetbereik
circa 0,1 – 1000 vppm
− detectiegrens
<0,1 vppm
− analyseonzekerheid
circa 10% van de gemeten waarden
Bepaling van de concentraties aan aldehyden − monsterneming
puntbemonstering, monster wordt door een DNPH-cartridge geleid
− meetprincipe
aldehyden reageren met DNPH tot een DNPH-derivaat
− voorschrift
analyse conform NEN-EN-ISO 16000
− meetbereik
afhankelijk van afgezogen volume
− detectiegrens
circa 0,03 tot 0,26 µg/cartridge (afhankelijk van de component)
− analyseonzekerheid
circa 10% van de totale aldehyde concentratie
Bepaling van de snelheid en het debiet van rookgas − meetprincipe
drukverschil over pitotbuis
− monsterneming
meetplaatsen conform ISO 10780
− voorschrift
conform ISO 10780
− meetbereik
rookgassnelheid: 3-30 m/s
− meetonzekerheid
bij aërodynamisch gunstig gelegen meetplaatsen en als het meetvlak voldoet aan de in de norm gegeven specificaties ≤ ± 10%
-18-
50964225-TOS/TCM 10-5677
Bijlage A blad 5 REKENMETHODEN Voor rapportage van de meetresultaten in de gewenste eenheden en condities zijn de volgende berekeningen uitgevoerd: Omrekening volumeconcentraties(vppm) naar massaconcentraties (mg/m03):
Cmassa = ρ x Cvolume Omrekening naar standaard (referentie) zuurstofconcentraties:
C
ref .O2
= Cm x
(20,95 - a) (20,95 - Om2 )
Berekening van de relatieve emissie in g/GJ
RE = C ×
Vstoich 20,94 × STW (20,94 − O m2 )
waarin: a = standaard zuurstofpercentage, afhankelijk van het type installatie C = concentratie van een component ρ
=
STW = Vstoich =
volumieke massa (kg/m03) stookwaarde, Hi of LHV (MJ/m03) stoichiometrisch droog rookgasvolume (m03/m03)
indices: massa = massa concentratie ref = bij referentiewaarde vol% = in volume procenten
volume = volume concentratie m = meting (meetwaarde)
Bij berekening van de q-waarden wordt ervan uitgegaan dat de betreffende gassen zich in rookgas als een ideaal gas gedragen met een molair volume van 22,41 m03/kmol. Volumieke massa van rookgascomponenten in kg/m03: - 2,053 CO - 1,250 NOx als NO2 org.verb., als C - 1,610 org.verb., als C3H8 - 1,964
CO2
- 1,964
-19-
50964225-TOS/TCM 10-5677
Bijlage A blad 6
GEREALISEERDE MEETONZEKERHEID Onderstaande tabel geeft de totale meetonzekerheden voor de verschillende rookgascomponenten zoals die zijn gerealiseerd bij de aangegeven concentraties.
meetonzekerheid (± % van meetwaarden, 2 s) rookgascomponent
monsterneming
analyse
totaal
O2
alle gemeten concentraties
2
2
3
CO2
alle gemeten concentraties
2
3
4
@ 3% O2 @ 3% O2
2 2
20 2
21 3
@ 3% O2
3
<5
<6
2
<4
<5
2
15
16%
10
12%
CO NOx CxHy
4 850 100-1000
mg/m03 mg/m03 mg/m03
alle herleide concentraties
Aldehyden C1-C4
*
2
Debietmeting * *
15%**
fout in monsterneming is ijk gesteld aan fout CxHy schatting (meetvlak voldoet niet aan ISO 10780)
ACCREDITATIES EN VERANTWOORDING De volgende verrichtingen zijn onder RvA Testen accreditatie L-256 uitgevoerd: −
on-line bepaling van de concentratie van de gasvormige componenten O2, CO, CO2, NOx, CxHy en debiet.
De uitvoering van toetsingen aan grenswaarden is niet in de accreditatie opgenomen.
Namen en functies van de medewerkers: H.J. Olthuis, projectleider P.A.C. Engelen, projectmedewerker J.H. van Oene, projectmedewerker.
13:50 13:55 14:00 14:05 14:10 14:15 14:30
40163,58 40163,58 40163,58 40163,59 40163,59 40163,59 40163,60
10:35 10:52 11:00 11:10 11:20 11:33 11:40 12:00 12:10 12:44 12:58
13:10
13:30 13:55 14:15 14:37 15:00 15:45 16:01 16:19 17:10
17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09
17‐dec‐09
17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09
40164,56 40164,58 40164,59 40164,61 40164,63 40164,66 40164,67 40164,68 40164,72
40164,55
40164,44 40164,45 40164,46 40164,47 40164,47 40164,48 40164,49 40164,50 40164,51 40164,53 40164,54
850,42 859 866,15 873,93 881,85 897,11 903,13 909,35 927,16
843,77
790,61 796,37 798,85 802,39 805,79 810,21 812,88 819,22 823,24 834,42 839,72
728,77 731,48 732,94 734,28 735,33 736,87 737,26
20,68 21,35 22,24 22,00 21,42 21,10 23,41 21,50 21,72
20,99
21,08 19,28 22,02 21,15 21,15 23,73 19,72 25,01 20,46 23,55
18,16 16,67 13,06 19,16
882 884 885 886 887 889 889 890 890
880
816 823 824 851 862 873 877 876 877 877 879
350 339 348 449
installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW
installatie draait stabiel op 2,4 MW
installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW installatie draait stabiel op 2,4 MW
opstarten, WK regelmatig in storing
proefdraaien proefdraaien proefdraaien proefdraaien proefdraaien proefdraaien proefdraaien
temp. naverbrander mp1 °C
12:52 13:35 14:10 14:30 15:15 16:00 16:45
begin
totaal
17‐dec‐09
16‐dec‐09
3
3
nm3/h
nm /h
13:30 14:05 14:25 15:00 15:45 16:30 17:30
205,69 nm /h
196,88
8,80
357 85,7
einde
gasverbruik naverbrander
17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09 17‐dec‐09
datum
Meetperioden KEMA
temperatuur ingang naverbrander temperatuur uitgang naverbrander na rookgaskoeler
achternaverbrander, na rookgaskoeler ingaand rookgas voor naverbrander debietmeting na rookgaskoeler achternaverbrander, na rookgaskoeler ingaand rookgas voor naverbrander achternaverbrander, na rookgaskoeler debietmeting na rookgaskoeler
°C °C
BIJLAGE B
16‐dec‐09 16‐dec‐09 16‐dec‐09 16‐dec‐09 16‐dec‐09 16‐dec‐09 16‐dec‐09
nm /h
3
gasmeter verbruik
datum
tijd
Gasmeterstanden
1004 mbar 85 mbar 10 °C
luchtdruk gasdruk temp
dec‐09
Metingen bij HB Energy
-2050964225-TOS/TCM 10-5677
PROCESGEGEVENS (GEREGISTREERD DOOR ENVICO)
