NOx reductie Oscar Moers en Max Breedijk
Oscar Moers •
Afgestudeerd HTS Werktuigbouwkunde en HTS Technische Bedrijfskunde
•
Werkzaam bij Elco Burners B.V. sinds 2006, eindverantwoordelijk voor service Elco in Europa.
• • •
Voorzitter van het Stoomplatform, Penningmeester van de BVS Initiatiefnemer van het Platform Warmtetechnologie.
Max Breedijk •
Studeert HTS Werktuigbouwkunde
•
Werkzaam bij Cal Trading als projectleider
•
Afstudeeropdracht: Hoeveel energie kost NOx reductie?
Historie Keuringen
NOx uitstoot
Voor 2008
AMvB’s
Typekeur + BEES-B + BEESA
Per 1/1/08
Activiteitenbesluit
Per 1/4/10
BEMS
Typekeur + BEMS + BEES-A
Per 1/1/13
Activiteitenbesluit
Activiteitenbesluit + BEESA
2014
Evaluatie Activiteitenbesluit
Onderhoud en keuring stookinstallaties
Onderhoud en keuring Voor 2008
Na 2008
Onderhoud
1 x per jaar
Niet wettelijk verplicht Wel Zorgplicht
Keuring
1 x per 2 jaar
Ten minste 1 x per 4 jaar*
Eerste of Bijzondere Inspectie (EBI)
Verplicht
Verplicht
* Zie volgende sheet
Keuringen Gasgestookt: Alle installaties met een vermogen > 100 kW dienen ten minste eens per 4 jaar geïnspecteerd te worden. Niet-gasgestookt: > 20 kW en < 100kW eens per 4 jaar > 100 kW eens per 2 jaar
Keuringen Uitleg: Wat is een installatie? Een of meerdere toestellen die tot een technische eenheid behoren, inclusief brandstoftoevoerleidingen en rookgasafvoerleidingen. Wat wordt bedoeld met vermogen? Het vermogen van de complete installatie.
Keuringen Uitleg: Wat betekent ten minste eens per 4 jaar? • Wettelijk gezien moet er 4-jaarlijks geïnspecteerd worden. • SCIOS stelt: afhankelijk van het risico. Dit wordt bepaald tijdens de EBI. Wie mag het onderhoud uitvoeren? Een SCIOS gecertificeerd bedrijf of gelijkwaardig
Onderhoud Uitleg:
Onderhoud niet verplicht? • Wettelijk alleen onderhoud uitvoeren als dit nodig blijkt bij de Inspectie. • Wel verstandig omdat dit de betrouwbaarheid van de installatie vergroot. • De wet heeft geborgd in de Zorgplicht dat iedereen zijn installaties moet onderhouden.
Uitstoot van installaties
Werkingssfeer • Alle installaties met een vermogen van > 1MW en < 50MW • Niet indien de BEES-A van toepassing is • Niet in geval van verbranding afvalstoffen • Niet in geval van een noodinstallaties < 500 uur per jaar
Werkingssfeer Naast ketelinstallaties zijn er eisen gesteld aan: • Gasturbines • Vloeistofmotoren • Gasmotoren Een ketelinstallatie is een installatie bedoeld om warmte over te dragen aan water of stoom. Per 1/1/13 wordt hieraan toegevoegd thermische olie.
Emissie-eisen Type installatie (eisen vast @ 6% O2; overig @ 3% O2)
Ketel (vast) ≥1 MWn Ketel (vloeibaar) ≥1 MWn Ketel (biomassa) 1 MWn-5 MWth Ketel (biomassa) ≥5 MWth Ketel (gas) ≥1 MWn Vloeistofmotor (vloeibaar) Gasmotor (biogas of ≤ 2,5MWth) Overige gasmotoren (gas) Gasturbine (vloeibaar) Gasturbine (gas)
NOx
Stof
SO2
CxHy
(mg/Nm3) (mg/Nm3) (mg/Nm3) (mg/Nm3)
100 120 200 145 70 450 340 100 140 140
5 5 20 5 50
15
200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
1500
Emissie-eisen Voor ketelinstallaties geldt: Gasgestookt: NOx < 70 mg/Nm³ SO2 < 200 mg/Nm³ Oliegestookt: NOx < 120 mg/Nm³ ** SO2 < 200 mg/Nm³ Fijnstof < 5 mg/Nm³
Bijzonderheden emissie-eis • SO2 hoeft niet gemeten te worden indien de brandstof een zwavelgehalte heeft minder dan 0,1% • Per 1/1/13 geldt dat er vanuit gegaan kan worden dat regulier gas hieraan voldoet • Fijnstof hoeft per 1/1/13 niet gemeten te worden indien het asgehalte van de brandstof minder dan 0,025% is en de CO waarde is minder dan 100 ppm
Bijzonderheden emissie-eis • De emissie-eisen gelden voor: – nieuwe installaties – na het aanbrengen van een belangrijke wijziging – vanaf 2017 ook voor alle “oude” installaties. • Afwijken mag maximaal 120 uur per jaar. • NOx-emissiehandel geen NOx-eis. • Afwijking in milieuvergunning mag, maar alleen strenger. • Na 4 jaar (2014) worden de emissie-eisen geëvalueerd en mogelijk aangescherpt op basis van Best Beschikbare Techniek • IPPC-installatie (bedrijven die onder een Provinciale milieuvergunning vallen) op grond van BBT
Meetmethode 2 typen meetmethoden: Continue meting: Verplicht in geval van rookgasinjectie Afzonderlijke meting: Binnen 4 weken na in gebruik name van de installatie. Meest toegepast: meting volgens SCIOS scope 6
Bijzonderheden meetmethode • Eenmalige meting binnen 4 weken na ingebruikname. • Correctie mogelijk o.b.v. calorische waarde. Getoonde waardes zijn voor Lgas (38MJ/kg). • Toegestane correctie op grenswaarde NOx is 20%. Dit komt dus neer op 70 + 20% = 84 mg/Nm³ • Meting moet plaatsvinden op > 60% van de ketelbelasting, 3 maal gedurende 15-30 minuten. • De suggestie is gedaan om energiebesparende maatregelen, zoals O2 regeling en Luvo te mogen uitschakelen tijdens de Nox meting
Bijzonderheden De emissie-eisen voor installaties > 400 kW en < 1 MW worden opgenomen in het Activiteitenbesluit. De emissie-eisen zijn gelijk aan die van de installaties > 1MW Grootste verschil is dat deze groep niet verplicht is “oude” installaties aan te passen. De BEES-A zal worden aangepast aangaande de emissie-eisen voor installaties > 50 MW
Wat te doen voor 2017? Uitgangspunt: Bestaande aardgasgestookte ketel, met een NOx > 70 mg/Nm³. 3 mogelijkheden: 1. Installatie vervangen 2. Chemische NOx reductie 3. Installatie aanpassen
Wat te doen voor 2017? Installatie vervangen Voordelen: • Nieuwe installatie, “state of the art” • Voldoet aan de emissie-eisen
Nadelen: • Grote investering
Wat te doen voor 2017? Chemische NOx reductie Werking: Door het toevoegen van een reactieproduct (Ureum of Ammoniak) wordt de NOx op een katalysator omgevormd tot stikstof en waterdamp. Voordelen: • Voldoet aan de emissie-eisen Nadelen: • Grote investering • Blijvende kosten
Wat te doen voor 2017? Installatie aanpassen Werking: Door de branderinstallatie aan te passen wordt minder NOx geproduceerd. Voordelen: Relatief kleine investering Nadelen: Niet altijd mogelijk
NOx
Wat is NOx?
NOx Wat is NOx? Een verzamelnaam van NO, NO2, NO3…NO16 99% bestaat uit NO en NO2 Waarom een grenswaarde? NOx is toxisch Is de grenswaarde reëel? De grenswaarde is binnen Europa streng, maar voor ketels haalbaar.
NOx Hoe ontstaat NOx? CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O Daarnaast komt er energie vrij in de vorm van een vlam en warmte. • Aardgas bestaat uit: – 81% uit methaan – 5% diverse – 14% stikstof • Lucht bestaat uit: – 20% zuurstof – 80% stikstof
NOx Hoe ontstaat NOx? 1.
Brandstof NOx (zware olie en vaste stoffen) Gebonden stikstof (CN) in de brandstof wordt omgezet in NOx
2.
Prompt NOx (zeer klein aandeel) Wordt gevormd aan het begin van de vlam, bij de eerste reactie tussen gas en lucht.
3.
Thermische NOx ontstaat spontaan bij hoge temperaturen
NOx Thermisch NOx?
NOx Concentratie
Simpel gesteld: 1760 Vlam Temperatuur, °C
Hoe warmer de vlam, hoe hoger de NOx-waarde
2100
Installatie aanpassen Doel is om de vlam te koelen. T=
Hi qtot × cpm
T: Vlamtemperatuur H: Calorische waarde gas q: Hoeveelheid
verbrandinggas c: soortelijke warmte
Hiervoor zijn 2 methodes: 1. Toevoegen laagcalorische gassen 2. Rookgassen recirculeren vergroten verbrandingsgassen -
Intern Extern
Daarnaast kan de vlamtemperatuur verlaagd worden door het vlambeeld aan te passen, zelfde capaciteit in een grotere vlam.
Installatie aanpassen Toevoegen laagcalorische gassen: Bijmengen biogassen met lagere calorische waarde, echter: •
Correctie meetwaarde o.b.v. calorische waarde tot 0,9. NOx waarden wordt dan 63 mg/Nm³
•
Biogassen en olie kunnen corrosief en agressief zijn. Dit ten nadele van het ketellichaam en de constructie van het rookgas afvoerkanaal.
Installatie aanpassen Interne rookgassen recirculeren Werking: Door de gassen met een hoge snelheid door de branderkop te stuwen, ontstaat venturiwerking. Hierdoor ontstaat onderdruk met interne rookgasrecirculatie tot gevolg.
Installatie aanpassen Interne rookgassen recirculeren Echter: • De extra benodigde ruimte moet wel beschikbaar zijn, oftewel, de vuurgang van de ketel moet voldoende diameter hebben. • De verbrandingsluchtventilator moet groter worden, 10-15% extra vermogen om de interne werveling van rookgassen te verkrijgen. • De brander heeft een speciale verbrandingskop nodig.
Installatie aanpassen Externe rookgassen recirculeren Werking: Een gedeelte van de rookgassen worden uit de schoorsteen via een extern kanaal met de verbrandingslucht gemengd
Installatie aanpassen Externe rookgassen recirculeren Echter: • Aanleggen rookgasleidingen en ventilatoren • De extra benodigde ruimte moet wel beschikbaar zijn, oftewel, de vuurgang van de ketel moet voldoende diameter hebben. • Montage van een eventuele LUVO
Installatie aanpassen Meerdere vlamfronten Door meerdere vlamfronten te creëren ontstaat verspreide warmteafgifte en daarmee een lagere piektemperatuur Het nadeel is een onrustigere vlam De extra benodigde ruimte moet wel beschikbaar zijn, oftewel, de vuurgang van de ketel moet voldoende diameter en lengte hebben.
Installatie aanpassen Aanpassen vlambeeld Verlengen vlam • Door “bijzondere” menging in de branderkop is het mogelijk te “spelen” met de gas/luchtverhoudingen in de vlam • De extra benodigde ruimte moet wel beschikbaar zijn, oftewel, de vuurgang van de ketel moet voldoende lengte hebben. • Een lange vlam kan stressvorming in het ketelstaal veroorzaken als de ketel hier niet op berekend is.
Installatie aanpassen Beste oplossing? -
Afhankelijk van de specifieke situatie Levensduur ketel (30-50 jaar) >> levensduur brander (15-20 jaar) In geval van aanpassen brander, is vrijwel altijd de afmeting van de vuurgang de beperkende factor Mogelijkheid om terug te gaan in vermogen Als je gaat aanpassen, het geheel overzien:
-
Besturing Regelbereik O2-regeling
Energiebesparing Bespaart de NOx reductie energie? NEE, in tegendeel • • •
Maatregelen zoals rookgasrecirculatie kosten juist energie Ook energiebesparende oplossingen zoals O2-regelingen, worden beperkt door de emissie-eisen Het koelen van de vlam is tegenstrijdig met het ketelrendement, en de algehele energie besparing.
Dank u voor de aandacht
