Kildespesifikke NO X -faktorer for Hot Oil kjeler på. Skip/installasjon, IMO nr.: Ormen Lange Landanlegg. Oppdragsgiver(e):

Transkript

1 MÅLERAPPORT Post- og besøksadresse: Sorgenfriveien 9, 7037 Trondheim Telefon: Telefaks: E-post: Internett: ecoxy.no Org.-nummer: MVA Prosjektnummer: P0251 Dokumentnummer: 0701-R-01 Rapportdato: Sammendrag: Tittel: Kildespesifikke NO X -faktorer for Hot Oil kjeler på Ormen Lange Landanlegg Skip/installasjon, IMO nr.: Ormen Lange Landanlegg Oppdragsgiver(e): AS Norske Shell Råket 2 P.O.Box Kristiansund Oppdragsgivers ref: Siv Kristoffersen Tlf.: E-post: siv.kristoffersen@shell.com Saksbehandler: Øyvin Melhus Leder Avgassmåling E-post: oyvin.melhus@ecoxy.no Måledato: Godkjent av: Eirik Langnes Utstyrsansvarlig E-post: eirik.langnes@ecoxy.no Antall sider (inkl. vedlegg): 8 Ecoxy AS har gjennomført måling av NO X -, CH 4 - og CO-utslipp fra Hot Oil kjel B i henhold til EN på Ormen Lange sitt landanlegg på Aukra. Kjelene på Ormen Lange har installert eksosresirkulering (EGR) for NO X -reduksjon. Dette anlegget er imidlertid for tiden ute av drift og målingene er derfor kun gjennomført uten EGR. Beregnede utslippsfaktorer for NO X, CH 4 og CO for kjelen uten eksosresirkulering er vist i tabellen under. I tabell 2-4 i rapporten finnes tilsvarende faktorer for hver last kjelen ble testet ved. Standard utslippsfaktor (sjablongfaktor) for NO X er 1,7 g NO X /Sm 3 brensel. Beregnet vektet utslippsfaktor er 12,8 % under sjablong. Utslippet av metan (CH 4 ) er neglisjerbart (7,8 mg/sm 3 brensel). Utslippet av CO er også neglisjerbart (< 0,12 g/sm 3 brensel). Anlegg Hot Oil kjel B EGR Beregnet utslippsfaktor NO X CH 4 CO [g/kg fuel] [g/sm 3 fuel] [mg/kg fuel] [mg/sm 3 fuel] [g/kg fuel] [g/sm 3 fuel] Av 2,03 1,48 10,7 7,8 < 0,16 < 0,12 Ecoxy AS er akkreditert i henhold til NS-EN ISO/IEC med referansestandarder ISO 8178, ISO 11042, ISO 12039, NS-EN , NS-EN 14789, NS-EN og NS-EN Denne rapporten skal gjengis i sin helhet, og utdrag av rapporten kan kun gjengis etter skriftlig tillatelse fra Ecoxy AS. Måleresultatene gjengitt i denne rapporten gjelder kun for de prøvete objektene ved oppgitte betingelser DokID: KS-263, Godkjent:

2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INTRODUKSJON TESTOPPSETT RESULTATER... 5 VEDLEGG 1: UTSTYRSLISTE... 7 VEDLEGG 2: MÅLEOMRÅDER OG INSTRUMENTDRIFT... 7 VEDLEGG 3: RESULTATER HOT OIL KJEL KJEL B av 8

3 1 INTRODUKSJON Ecoxy AS har gjennomført avgassmåling AS Norske Shell fra en av to gassfyrte Hot Oil kjeler ved Ormen Lange Landanlegg og beregnet kildespesifikke NO X -utslippsfaktorer. Kjelene på Ormen Lange har installert eksosresirkulering for NO X -reduksjon, men dette anlegget har vært ute av drift i lengre tid og målingene er derfor kun gjennomført uten eksosresirkulering. 2 TESTOPPSETT De to gassfyrte kjelene er helt like og har tilnærmet lik driftstid. De kjøres vekselvis, dvs en kjel er i drift mens den andre er avslått. Eksosresirkuleringssystemet som er installert på kjelene er også helt identiske. Det antas derfor at utslippet fra de to kjelene er tilnærmet lik og målingene ble som i 2011 gjort på kjel B. Følgende avgasskomponenter er målt: CO, CO 2, O 2, NO X (= NO + NO 2 ) og CH 4. Det gjort akkrediterte målinger av alle komponenter med unntak av CH 4. Ecoxy AS er akkreditert for standardene NS-EN (NO x ), NS-EN14789 (O 2 ), ISO12039 (CO 2 ) og NS-EN15058 (CO) og målingene er gjennomført ihht disse standardene. For CH 4 -målingene ble det benyttet FTIR (koblet til Bypass fra Analysator på Figur 1) operert av SINTEF Energi som var innleid av Ecoxy for denne oppgaven. Avgassmålesystemet ble koblet som vist i Figur 1. Probe Oppvarmet filter Varmeslange 6mm Teflon rør Kjøler Bypass Eksos Kalibreringsgass Analysator Figur 1: Skisse av oppsett av måleutstyr 3 av 8

4 Som i 2011 ble målinger gjennomført ved fire ulike laster i området MW. For hver belastning ble målingene logget hvert sekund i 10 minutter. Verdiene som ble benyttet i utregningen av utslippsfaktorene er gjennomsnittet av måleverdiene i minst det siste minuttet i denne loggeperioden. Før loggingen startet ble det sjekket at kjelen var termisk stabil på innstilt belastning (ikke signifikant gradient på NO X -konsentrasjonen). Gassanalysatoren kalibreres før og etter målingene. Kalibreringsgassen som ble brukt under måling er gjengitt i tabell 1. Tabell 1: Kalibreringsgasser Gass Flaske ID Ecoxy nr. Konsentrasjon NO ppm CO ,5 ppm CO 2 16,19 % 187 O 2 7,97 % N ,999 % FTIR-analysatoren ble kalibrert av separat av SINTEF Energi og er ikke beskrevet i denne rapporten. Det ble brukt en sonde med ytre diameter på 10 mm i SS316 med ett hull i rørveggen nær enden av sonden. Sonden ble montert vinkelrett på eksoskanal med hullet i sonden pekende mot strømningsretningen. De målepunktene som ble brukt var etablert av AS Norske Shell øverst i skorsteinen ca. 45 meter over bakken. Måling av trykk, temperatur og relativ fuktighet på omgivelsesluften ble gjort ved luftinntaket til kjelen, men disse er ikke benyttet i beregning av utslippsfaktorer. Alle målingene ble utført i henhold til ISO 8178 (2006) / IMO NO X Technical Code Beregningen av utslippsfaktoren er gjort etter Carbon balance method, 1-step calculation procedure beskrevet i IMO NO X Technical Code 2008, Appendix VI. 4 av 8

5 O2 [%], CO2 [%] og CH4 [ppm] NOx [ppm] 3 RESULTATER Målte utslippsverdier fra Kjel B i hele måleperioden er vist i Figur , ,0 8 CH4 (ppm wet) FTIR O2 (%) Horiba CO2 (%) Horiba 3% O2 (ppm dry) Horiba 120,0 100,0 6 80,0 4 60,0 40,0 2 20,0 0 16:58 17:27 17:56 18:25 18:54 19:22 19:51 20:20 Tidspunkt Figur 2. Målte utslippsverdier av NO X, CH 4, CO 2 og O 2. 0,0 Gjennomsnittlige utslippsverdier ved hvert av effektnivåene (14 25 MW) er vist i Tabell 2. Varighet er oppgitt som total tid på hver last samt midlingstid for oppgitte gjennomsnittsverdier (total tid på angitt last midlingstid i perioden) (gjelder alle utslipp). Enhet Kjel B Tabell 2: Utslippsfaktorer for NO X fra Kjel B ved de målte belastningene. Brensel- Last Vektfaktor [min] forbruk * ) Varighet Utslippsfaktor NO X Vektet [MW] [kg/s] [g/kg fuel] [g/sm 3 fuel] [g/kg fuel] [g/sm 3 fuel] 25 0,10 9, ,15 0, ,35 5, ,76 1,29 2,03 1, ,35 5, ,95 1, ,20 4, ,08 2,25 * ) Oppgitt fra kontrollrommet på Ormen Lange Landanlegg, AS Norske Shell. Tabell 3: Utslippsfaktorer for CH 4 fra Kjel B ved de målte belastningene (NB - enhet!). Enhet Kjel B Last Utslippsfaktor CH 4 Vektet [MW] [mg/kg fuel] [mg/sm 3 fuel] [mg/kg fuel] [mg/sm 3 fuel] 25 11,40 8, ,70 8, ,78 8,61 10,7 7,8 14 6,58 4,81 5 av 8

6 Utslipp av CO er under sikker deteksjon (10 ppm) med Ecoxys måleinstrument og må derfor anses som kun retningsgivende verdier. Tabell 4: Retningsgivende utslippsfaktorer for CO fra Kjel B ved de målte belastningene. Enhet Kjel B Last [MW] Utslippsfaktor CO Vektet [g/kg fuel] [g/sm 3 fuel] [g/kg fuel] [g/sm 3 fuel] 25 < 0,16 < 0,12 21 < 0,16 < 0,12 18 < 0,16 < 0,12 14 < 0,16 < 0,12 < 0,16 < 0,12 Standard utslippsfaktor (sjablongfaktor) for NO X er 1,7 g NO X /Sm 3 brensel. Beregnet vektet utslippsfaktor er 12,8 % under sjablong. Utslippet av metan (CH 4 ) er neglisjerbart (7,8 mg/sm 3 brensel). Utslippet av CO er også neglisjerbart (< 0,12 g/sm 3 brensel). Kjelene ved Ormen Lange fyres med naturgass. Basert på sammensetningen av drivstoffet 24,0904 w-% H og 74,4947 w-% C er det i beregningene brukt et molforhold mellom hydrogen og karbon (H/C ratio) på 3,8535. Grafen i Figur 3 viser at de målte verdiene er i rimelig nærhet av de teoretiske verdiene Theoretical O2 (dry exhaust) Theoretical CO2 (dry exhaust) CO2 [%] O2 [%] Ormen Lange ,05 1,07 1,09 1,11 1,13 1,15 λ Figur 3: Målte verdier i forhold til teoretiske verdier. 6 av 8

7 VEDLEGG 1: UTSTYRSLISTE Type Fabrikant/modell Ecoxy ID-nr Analysator Horiba PG 250 I-037 Kjøler M&C PSS-5 I-041 Oppvarmet sampleslange M&C PSP 4M 4/6 T-006 Oppvarmet filterhus M&C PSP 4000-H T-005 Termometer Vaisala HMI 41 I-032 Luftfuktighetsmåler Vaisala HMI 41 I-032 Barometer Silva ADC Pro I-014 VEDLEGG 2: MÅLEOMRÅDER OG INSTRUMENTDRIFT Analysatorens måleverdier med span- og null-gass ble avlest og registrert før, under og etter hver måling. Etter hver kalibrering ble instrumentet resatt til korrekte verdier. Følgende måleområder er benyttet: Gasskomponent NO CO CO 2 O 2 Måleområde ppm ppm 0 20 % 0 10 % I følge ISO tillates ikke større avvik enn ± 5 % av nominell span-gass-verdi for både sett-punkt og null-punkt. Kalibrering # Analyseverdier m/tillatt avvik Tid [tt:mm] NO [ppm] CO [ppm] Zero Span CO2 [%] O2 [%] NO [ppm] CO [ppm] CO2 [%] O2 [%] 0 ±38,29,7 0 ±7,8 0 ±0,813 0 ±0, ±9,7 156,5±7,85 16,19±0,8133 7,97± ) 14:51 0,0 0,0 0,00 0, ,5 16,19 7, :37 0,0-0,5 0,05-0,02 192,2 157,1 16,33 7,99 1) Før første måleserie (i hvert måleområde når flere områder benyttes) innjusteres instrumentet. 7 av 8

8 VEDLEGG 3: RESULTATER HOT OIL KJEL KJEL B NO X -beregninger/-calculations ecoxy as Skip / Vessel: Ormen Lange IMO nr. / IMO no.: Kjel / Boiler: Tag nr. / Tag no.: Nominell effekt / nominal power: Nominelt turtall / nominal engine speed: Ovn B FA B 42,1 kw N/A Date of measurements: Måleingeniør / Surveyor: Øyvin Melhus Fuel elements: H (%-w) C (%-w) S (%-w) H/C (m) NG 24, , ,8535 Density (g/sm 3 ) 0,7310 Load 25 MW 21 MW 18 MW 14 MW Weighted values Weight factors ( % ) Power (fra Sentralt KontrollRom) (MW) Engine speed (rpm) Consentration of NOx (ppm) 43,9 68,0 74,2 116,1 Consentration of CO (ppm) Consentration of CO2 ( % ) 10,60 10,68 10,55 10,45 Consentration of O2 ( % ) 3,08 2,98 3,28 3,07 Consentration of HC [as C1] (ppm) 1,19 1,23 1,23 0,68 Ambient pressure (pb) (kpa) 101,33 101,33 101,33 101,33 Relative humidity, air intake (RH) ( % ) 60,0 60,0 60,0 60,0 Temperature, air intake (ta) ( C ) 24,0 24,0 24,0 24,0 Charge air pressure (kpa abs) 0,0 0,0 0,0 0,0 Reference charge air temperature ( C ) 0,0 0,0 0,0 0,0 Charge air temperature ( C ) 0,0 0,0 0,0 0,0 Calculated saturated steam pressure (kpa) 2,98 2,98 2,98 2,98 Intake air humidity (Ha) (g/kg) 11,18 11,18 11,18 11,18 NOx humidity correction factor (KHdies2) ( - ) 1,00 1,00 1,00 1,00 Excess air ratio (Lambda CO2) ( - ) 1,11 1,10 1,11 1,12 Dry/wet correction factor, intake air (k w2 ) ( - ) 0,0177 0,0177 0,0177 0,0177 Dry/wet correction factor, raw exhaust (K Wr2 ) ( - ) 0,8235 0,8224 0,8240 0,8254 Carbon factor [F c ] ( - ) 0,0575 0,0579 0,0573 0,0567 Fuel specific factor for exhaust flow, dry [F fd ] ( - ) -1,3393-1,3393-1,3393-1,3393 Wet exhaust to fuel ratio (Q mew /Q mf ) (kg/h/kg/h) 19,93 19,80 19,99 20,16 Corrected wet NOx concentration (NOxWET) (ppm) 36,18 55,95 61,16 95,86 Corrected wet CO concentration (COWET) (ppm) 8,24 8,24 8,24 8,25 Source specific NOx emission factor F(NOx) (g/kg fuel) 1,148 1,764 1,946 3,076 2,028 (g/sm 3 fuel) 0,839 1,289 1,423 2,248 1,483 Standard source specific NOx emission factor (Sjablon) (g/sm 3 fuel) 1,70 Relativ NOx emission factor: F(NOx)/Sjablon ( - ) 0,872 Source specific CO emission factor Source specific CH4 emission factor Measurement uncertainty (confidence interval: 95 %, coverage factor: 2): NOx: ± 16 ppm CO2: ± 0,25 % Ambient pressure: ± 0,82 mbar CO: ± 5,3 ppm O2: ± 0,38 % (g/kg fuel) 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 (g/sm 3 fuel) 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 (g/kg fuel) 0, , , , ,0107 (g/sm 3 fuel) 0, , , , ,0078 Relative humidity: ± 2,7 % Temperature: ± 0,43 C Calculations based on the "Carbon-balance method, 1-step calculation procedure" in IMO NOx Technical Code 2008, Appendix VI 8 av 8