TITTEL SINTEF RAPPORT Merking av parafin i forbindelse med bruk til små kaminer for oppvarming SINTEF Bygg og miljøteknikk Norges branntekniske laboratorium Postadresse: 7034 Trondheim Besøksadresse: Tiller bru, Tiller Telefon: 73 59 10 78 Telefax: 73 59 10 44 Foretaksnr: NO 948 007 029 MVA FORFATTER(E) A. Østnor OPPDRAGSGIVER(E) Toll- og avgiftsdirektoratet RAPPORTNR STF22 A98862 GRADERING 1. SIDE Åpen ELEKTRONISK ARKIVKODE GRADERING Åpen ISBN i:\pro\22n111\rapport - Parafin - grønt tilsetningsstoff ARKIVKODE SAMMENDRAG DATO 1998-09-24 OPPDRAGSGIVERS REF. Ellen Mæhlum PROSJEKTNR. 22N111.01 PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) Asbjørn Østnor GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) Kjell Schmidt Pedersen, direktør ANTALL SIDER OG BILAG VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Finn H. Hansen I forbindelse med merking av oljeprodukter som ikke skal benyttes til drivstoff for dieselbiler, har det oppstått problemer med parafinfyrte ildsteder med skallbrenner. På grunn av disse problemene har det blitt utført en del prøvinger med forskjellige merkestoffer for parafin som på forhånd virket lovende med hensyn til problemene i vekebrennere. Det ble i februar 1998 startet en ny prøving med tre ovner. En ovn ble fyrt med parafin uten tilsetningsstoff (ovn 1) og to ovner ble fyrt med grønt tilsetningsstoff (ovn 2 og 3). Alle ovnene ble stilt inn på ca. 3,2 ml/min i forbruk ved start. Ovn 1 og 2 skulle stå urørt og ikke reguleres i prøvingsperioden, mens ovn 3 skulle reguleres etter 5 måneder. Ovn 3 skulle etter 5 måneder reguleres ned til et minimum i ett døgn, så opp til maksimum i ett døgn og så tilbake til normal gjennomstrømning (3,2 ml/min) hvor den skulle stå urørt i 28 dager. Prøvingsresultatene fra prøvingen viser at parafin med grønt tilsetningsstoff har like gode egenskaper som parafin uten tilsetningssstoff. NBL kan derfor anbefale bruk av grønt tilsetningsstoff med tanke på små kaminer med vekebrennere brukt til romoppvarming. 28 STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Brann Fire GRUPPE 2 Varme Heat EGENVALGTE Brennbarhet Combustibility Kvalitet Quality
2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1. SAMMENDRAG...3 2. INNLEDNING...4 2.1 Bakgrunn...4 2.2 Målsetting...4 3. GJENNOMFØRING...5 3.1 Foto fra prøveoppstilling...7 4. RESULTATER...10 4.1 Vekt av brennerskåler...10 4.2 Kontroll av dyser i flottørventiler etter prøving...10 4.3 Forbruk, ml/min...11 4.4 Måling av trekk, Pa...11 4.5 Måling av CO 2, %...12 4.6 Temperatur på brennerskål, ºC...12 4.7 Temperatur på brennerskall, ºC...13 4.8 Røykgasstemperatur, ºC...13 4.9 Måling av CO, ppm...14 4.10 Sottall, Bacharach-skala...14 4.11 Romtemperatur, ºC...15 4.12 Temperatur på brennerskål i ovn 1, ºC...15 4.13 Temperatur på brennerskål i ovn 2, ºC...16 4.14 Temperatur på brennerskål i ovn 3, ºC...16 4.15 Temperatur på brennerskall i ovn 1, ºC...17 4.16 Temperatur på brennerskall i ovn 2, ºC...17 4.17 Temperatur på brennerskall i ovn 3, ºC...18 5. VURDERING AV RESULTATER...19 5.1 Dyse i flottørventil...19 5.2 Forbruk...19 5.3 Trekk...19 5.4 CO 2 19 5.5 Brennerskål/brennerskall...19 5.6 Røykgasstemperatur...20 5.7 Driftsforstyrrelser...20 6. KONKLUSJONER...20 Vedlegg I: Registrerte verdier fra prøvningen...21 Vedlegg II: Bilder...23 Vedlegg III: Grønt tilsetningsstoff...26 Vedlegg IV: Analyse av parafin som ble brukt i prøvingen...27
3 1. SAMMENDRAG I forbindelse med merking av oljeprodukter som ikke skal benyttes til drivstoff for dieselbiler, har det oppstått problemer med parafinfyrte ildsteder med skallbrennere. På grunn av disse problemene er det blitt utført en del prøvinger med forskjellige merkestoffer for parafin som på forhånd virket lovende med hensyn til problemene i vekebrennere. Det ble i november-desember 1995 gjennomført en prøving med tre ovner. En ovn ble fyrt med et blått tilsetningsstoff, en med grønt og en ovn uten tilsetningsstoff. Alle ovnene ble stilt inn på ca. 3,2 ml/min i forbruk ved start. Forbruket av blank parafin reduserte seg i løpet av prøvingsperioden med 0,6 %, grønn parafin med 6 % og blå parafin med 2 %. Forbruket av grønn og blå parafin gikk sakte nedover, og det var ut i fra resultatene for tidlig å bedømme om reduksjonen hadde stoppet opp. Det var derfor vanskelig å bedømme om disse tilsetningsstoffene kunne benyttes i slike brennere eller ikke. Det ble derfor anbefalt at en ny prøving måtte gjennomføres over en lengre tidsperiode for å se om reduksjonen i forbruket vil fortsette eller om dette stabiliseres etter en tid. Toll- og avgiftsdirektoratet ga SINTEF Bygg og miljøteknikk - Norges branntekniske laboratorium (NBL) i oppgave å prøve ut grønt tilsetningsstoff over en periode på 6 måneder. Grønt tilsetningsstoff ble valgt på bakgrunn av at de miljømessige aspektene ved dette stoffet var tilfredsstillende, basert på undersøkelser utført i Sverige. Prøvingen skulle utføres med identisk tilsetningsstoff som i undersøkelsen fra Sverige. For detaljer angående tilsetningsstoffet, se vedlegg III. Det ble i februar 1998 startet en ny prøving med tre ovner. En ovn ble fyrt med parafin uten tilsetningsstoff (ovn 1) og to ovner ble fyrt med grønt tilsetningsstoff (ovn 2 og 3). Alle ovnene ble stilt inn på ca. 3,2 ml/min i forbruk ved start. Ovn 1 og 2 skulle stå urørt og ikke reguleres i prøvingsperioden, mens ovn 3 skulle reguleres etter 5 måneder. Ovn 3 skulle etter 5 måneder reguleres ned til et minimum i ett døgn, så opp til maksimum i ett døgn og så tilbake til normal gjennomstrømning (3,2 ml/min) hvor den skulle stå urørt i 28 dager. Prøvingsresultatene fra prøvingen viser at parafin med grønt tilsetningsstoff har like gode egenskaper som parafin uten tilsetningssstoff når det blir brukt på vekebrennere.
4 2. INNLEDNING 2.1 Bakgrunn Prosjektet er foreslått opprettet på grunnlag av problemer med merkestoffer i parafin. I forbindelse med at kilometeravgiften falt bort og ble erstattet med avgift på selve drivstoffet for dieselbiler, ble det nødvendig å merke de oljeprodukter som ikke skulle brukes til drivstoff. Dette førte til at bl.a. parafin til bruk i små ildsteder ble tilført 5 ppm av et fargestoff, Solvent Red 462, og 5 ppm av at sporstoff, Solvent Yellow 124, som begge er av typen azofargestoffer. Etter kort tid viste det seg at merkestoffene forårsaket dårlig forbrenning og sterk soting i parafinfyrte ildsteder med vekebrennere. Dette ble et problem for forbrukerne som fikk dårlig varme fra sine ildsteder og dessuten stadig vekk måtte tilkalle service. Jøtul as sammen med oljebransjen satte i gang en undersøkelse vinteren 1994 hvor det ble bekreftet at merkestoffene forårsaket disse vanskelighetene. Toll- og avgiftsdirektoratet ble derfor anmodet av Finansdepartementet om å finne frem til andre merkemetoder for fyringsparafin. Det ble nedsatt en arbeidsgruppe med deltakere fra Tollvesenet, Norsk Petroleumsinstitutt, oljebransjen, Jøtul as og representanter fra Statens forurensningstilsyn og Direktoratet for brann- og eksplosjonsvern. Arbeidsgruppen har gjennom korttidige praktiske forsøk (ca. 14 dager) med forskjellige merkestoffer ved Jøtul as, kommet frem til merkestoffer som virker lovende med hensyn til problemene i vekebrennerne. Det gjenstår bare et langvarig forsøk under kontrollerte forhold. Langtidsprøving skulle gjennomføres etter kravspesifikasjoner utarbeidet av arbeidsgruppen under møtet hos Toll- og avgiftsdirektoratet 97-09-25. 2.2 Målsetting Målsettingen for dette prosjektet er følgende: Gjennomføre prøving av ildsteder med bruk av parafin med grønt tilsetningsstoff og uten tilsetningsstoff. Klargjøre om grønt tilsetningsstoff som inngår i prøvingen egner seg til anvendelse sammen med parafin for små ildsteder med vekebrenner.
5 3. GJENNOMFØRING Prøvingen ble utført ved SINTEF Bygg og miljøteknikk - Norges branntekniske laboratorium (NBL), med følgende organisering: - Prosjektleder: Asbjørn Østnor - KS-ansvarlig: Finn H. Hansen - Forskn.tekniker: Torstein Hjelmeland - Forskn.tekniker: Ola Rønning a) TESTRIGG Testrigg ble montert med 3 nye helt identiske skallbrennere (ovner) av typen Jøtul 709. b) PARAFINTILFØRSEL/FYRING Ovnene ble fyrt med en parafintilførsel/forbruk på 3,2 ml/min. Ovn nr. 1 ble fyrt med blank (umerket) parafin i 6 mnd uten at den ble regulert. Ovn nr. 2 ble fyrt med grønn parafin i 6 mnd uten at den ble regulert. Ovn nr. 3 ble fyrt med grønn parafin i 5 mnd uten at den ble regulert. Deretter ble den regulert ned til et minimum i ett døgn, så opp til maksimum i ett døgn og så tilbake til normal gjennomstrømning (3,2 ml/min) hvor den sto urørt i 28 dager. c) REGULERINGSMEKANISMER Regulering av parafintilførsel var sperret/plombert under prøvingen. d) AVTREKK Avtrekket var konstant i forhold til forbrenningen, uten påvirkning fra ytre faktorer. e) TEMPERATURMÅLINGER Temperaturmålere ble festet iht. akkrediterte testmetoder. Alle ovner hadde lik plassering av målere. Tre målere ble sveises fast i brennerskålen og tre målere ble sveises fast i skallsettet 10 cm over brennerskålen. En føler for røykgasstemperatur ble festes 1 meter over røykinnføring til røykrøret. f) UKENTLIG KONTROLL/AVLESNINGER Kontroll/avlesning ble foretatt 1 - en - gang pr uke av: - gjennomstrømning/forbruk - trekk - % CO 2 i røykgassen - sot-tall - temperaturer
6 g) UAVBRUTT PRØVING Prøvingen skulle foregå uavbrutt. Ved eventuell driftsstans skulle dette snarest rapporteres til Toll- og avgiftsdirektoratet og grunnen til stansen skulle oppgis for å kunne avgjøre om- og ev. på hvilken måte testen skulle fortsette. h) KONTROLL/KONTROLLANSVAR SINTEF Bygg og miljøteknikk - Norges branntekniske laboratorium påtok seg ansvaret for: - kontroll av ovner før oppstart - veiing av brennerskåler før oppstart - kontroll ved oppstart - plombering av reguleringsmekanismer for forbruk/gjennomstrømning - daglig tilsyn i ukedager - ukentlig avlesing - kontroll av plombering før regulering av ovn nr. 3 etter 5 mnd. Og alle ovner etter 6 mnd - kontroll etter stans - kontroll av ovner etter stans - veiing av brennerskåler etter stans - visuell kontroll av dyse på flottørventil etter stans med hensyn til filmdannelse - visuell kontroll av koksoppbygging
7 3.1 Foto fra prøveoppstilling Bilde 1: Prøvingsoppsett av oljekaminer
8 Bilde 2: Måleglass, dagtanker og fat for parafin NBL gjør oppmerksom på at dette er et prøvingsoppsett til forskningsformål, og at oppstillingen ikke tilfredsstiller gjeldende krav til en godkjent installasjon.
9 Bilde 3: Låsing/plombering av ovn 1 Bilde 4: Låsing/plombering av alle ovner
10 4. RESULTATER 4.1 Vekt av brennerskåler Brennerskål i ovn Vekt før start, kg Vekt etter prøving, kg Økning, kg Ovn 1 1,555 1,580 0,025 Ovn 2 1,575 1,600 0,025 Ovn 3 1,585 1,600 0,015 4.2 Kontroll av dyser i flottørventiler etter prøving Dyser i flottørventilene (spalteåpning for regulering av parafintilførsel) ble etter endt prøving kontrollert visuelt. Ingen partikler eller belegg ble registrert på noen av de tre dysene.
11 4.3 Forbruk, ml/min Forbruk, m l/m in ml/min 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 4.4 Måling av trekk, Pa Trekk, Pa 10 Pa 8 6 4 2 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 0
12 4.5 Måling av CO 2, % CO2, % 2,5 % 2 1,5 1 0,5 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 0 4.6 Temperatur på brennerskål, ºC Temperatur på skål, ºC 300 250 ºC 200 150 100 50 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 0
13 4.7 Temperatur på brennerskall, ºC Tem peratur på brennerskall, ºC 500 400 ºC 300 200 100 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 0 4.8 Røykgasstemperatur, ºC Røykgasstemperatur, ºC 180 160 140 ºC 120 100 80 60 40 20 0 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3
14 4.9 Måling av CO, ppm CO, ppm 250 ppm 200 150 100 50 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 0 4.10 Sottall, Bacharach-skala Sottall 1,5 Sottall 1 0,5 Ovn 1 Ovn 2 Ovn 3 0
15 4.11 Romtemperatur, ºC Rom temperatur, ºC ºC 25 24 23 22 21 20 19 18 17 Romt emp. 4.12 Temperatur på brennerskål i ovn 1, ºC Temperatur på skål i ovn 1, ºC 250 200 ºC 150 100 50 Temp. 1 Temp. 2 Temp. 3 0
16 4.13 Temperatur på brennerskål i ovn 2, ºC Temperatur på skål i ovn 2, ºC 300 250 ºC 200 150 100 50 Temp. 1 Temp. 2 Temp. 3 0 4.14 Temperatur på brennerskål i ovn 3, ºC Temperatur på skål i ovn 3, ºC 350 300 ºC 250 200 150 100 50 Temp. 1 Temp. 2 Temp. 3 0
17 4.15 Temperatur på brennerskall i ovn 1, ºC Temperatur på brennerskall i ovn 1, ºC ºC 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temp. 1 Temp. 2 Temp. 3 4.16 Temperatur på brennerskall i ovn 2, ºC Temperatur på brennerskall i ovn 2, ºC 600 500 ºC 400 300 200 100 Temp. 1 Temp. 2 Temp. 3 0
18 4.17 Temperatur på brennerskall i ovn 3, ºC Temperatur på brennerskall i ovn 3, ºC 600 500 ºC 400 300 200 100 Temp. 1 Temp. 2 Temp. 3 0
19 5. VURDERING AV RESULTATER 5.1 Dyse i flottørventil Ved visuell kontroll av dyser i flottørventilene ble det ikke registrert noe partikler eller belegg på dysene. Dette viser at det var lik avsetning på grønn parafin i forhold til blank parafin. 5.2 Forbruk Alle ovnene ble stilt inn på ca. 3,2 ml/min i forbruk ved start. Dette er i nærheten av minimum for flottørens innstillingsmuligheter. Forbruket i løpet av prøvingen varierte lite i forhold til utgangsinnstillingen. Ser vi på forbruket av grønn og blank parafin etter at ovnene har stabilisert seg etter oppstart (etter ca. 1-2 uker), ser vi at forbruket er stabilt, med en liten reduksjon for både blank og grønn parafin. Dette viser at det ikke er noen forskjell på forbruket mellom grønn og blank parafin. 5.3 Trekk Variasjonen i skorsteinenes trekk viser at dette har variert fra 6,4 til 8,6 Pa for ovn fyrt med blank parafin og fra 6,4 til 9,2 Pa for ovn fyrt med grønn parafin. Dette viser at det ikke er nevneverdig forskjell på trekken mellom blank og grønn parafin. Trekken ligger i det nedre området av det som registreres av trekk ute i praksis. 5.4 CO 2 CO 2 -innholdet (som varierer fra 1,3-2,0 %) og sottallet (som ligger på 0-1) i røykgassene viser at det har vært fullstendig forbrenning på alle ovnene i hele perioden. 5.5 Brennerskål/brennerskall Temperaturen i brennerskålene og brennerskallene ble målt i tre punkt på hver ovn, se skisse nedenfor. Dette for å ivareta variasjoner i temperaturen over måleflatene, forårsaket av ev. små unøyaktigheter på innstillingen av skålene og vekenes plassering i forhold til målepunktet. Når det gjelder de registrerte temperaturer ser vi at ovnene fyrt med grønn parafin har høyest røykgasstemperatur, og de høyeste temperaturer på brennerskål og brennerskall. Dette kan forklares med at ovnene fyrt med grønn parafin hadde et noe høyere forbruk enn ovnen fyrt med blank parafin ved starten av prøvingen. Ved visuell kontroll av brennerskålene etter prøving var det normalt med belegg på skålene. Mengden med avsetninger blir bedømt som normale ut i fra NBLs erfaring fra tidligere prøvinger og kontroller etter en fyringssesong.
5.6 Røykgasstemperatur Røykgasstemperaturene for alle ovnene ligger mellom 140 ºC og 165 ºC, med en variasjon for hver ovn på ca. 10 ºC. 5.7 Driftsforstyrrelser Under prøvingen ble det benyttet dagtanker, som med det aktuelle forbruket måtte etterfylles hver 3. dag. Pga av en forglemmelse ble ovnene kjørt tørre søndag 10. mai 1998, og var ute av drift ca. et døgn. Etter en faglig vurdering ble det besluttet å prøve å antenne ovnene direkte i brennerskålene, uten å justere på reguleringen på flottørene. Dette ble gjennomført mandag 11. mai 1998. To døgn etter ny antenning ble det foretatt målinger som viste at ovnene nesten hadde stabilisert seg på det nivået de hadde før driftsstansen, og etter en uke var målingene på nivået før avbruddet. Etter NBLs vurdering innvirket ikke avbruddet på resultatene fra prøvingen. Når det gjensto 4 uker av prøvingen ble det klart at det kunne bli for lite parafin med grønt tilsetningsstoff for resten av prøvingsperioden. Toll- og avgiftsdirektoratet ble kontaktet for å undersøke om mulighetene for å skaffe ny parafinleveranse med de samme egenskaper. Det viste seg at dette ikke lot seg gjøre, og det ble besluttet at NBL eventuelt måtte stoppe ovn 2 og prioritere ovn 3 ut prøvingsperioden. NBL fikk tømt restene fra brukte 200 liters fat med grønn parafin og konkluderte med dette ville være nok for både ovn 2 og 3 ut prøvingsperioden. I den siste uken av prøvingsperioden viste det seg at temperaturene på ovn 3 minket raskt. Det ble ved nærmere undersøkelse konstatert at det hadde kommet med vann fra de brukte fatene som hadde blitt lagret utendørs. Målingene for ovn 3 den siste uken er derfor ikke tatt med når resultatene har blitt vurdert. 20 6. KONKLUSJONER Norges branntekniske laboratorium kan ut i fra de registrerte målinger ikke se at noen av de forbrenningstekniske egenskapene til parafinen blir endret ved bruk av grønt tilsetningsstoff. NBL kan derfor anbefale bruk av grønt tilsetningsstoff med tanke på små kaminer med vekebrennere brukt til romoppvarming.
21 Vedlegg I: Registrerte verdier fra prøvningen
22
23 Vedlegg II: Bilder Bilde 1: Brennerskål med blank parafin (ovn 1) før prøving Bilde 3: Brennerskål med grønn parafin (ovn 2) før prøving
24 Bilde 3: Brennerskål med grønn parafin (ovn 3) før prøving Bilde 4: Brennerskål fyrt med blank parafin (ovn 1) etter prøving
25 Bilde 5: Brennerskål fyrt med grønn parafin (ovn 2) etter prøving Bilde 6: Brennerskål fyrt med grønn parafin (ovn 3) etter prøving
26 Vedlegg III: Grønt tilsetningsstoff Grønt tilsetningsstoff inneholder følgende stoffer: a) Solvent Blue 79 (Sudan Blau 673) b) Solvent Yellow 124 (Sudan Marker 455) For ytterligere detaljer henvises til: SOU 1995:3 Betänkande av Utredningen om märkningssystemet för vissa oljeprodukter ISBN 91-38-13886-2 ISSN 0375-250X
27 Vedlegg IV: Analyse av parafin som ble brukt i prøvingen
28