MÅLERAPPORT Post- og besøksadresse: Sorgenfriveien, 77 Trondheim Telefon: 4 5 Telefaks: 1 75 825 E-post: post@ecoxy.no Internett: ecoxy.no Org.-nummer: 85 51 724 MVA Tittel: Kildespesifikke NO X -faktorer for varmovner på Ormen Lange Landanlegg Skip/installasjon, IMO nr.: Ormen Lange Landanlegg Oppdragsgiver(e): AS Norske Shell Råket 2 P.O.Box 2244 5 Kristiansund Oppdragsgivers ref: Mark Silverstone Prosjektnummer: 251 Dokumentnummer: 487-R-2 Rapportdato: 2.1.2 Sammendrag: Saksbehandler: Atle Lenes E-post: atle.lenes@ecoxy.no Måledato: 14..211..211 Godkjent av: Øyvin Melhus Leder Avgassmåling E-post: oyvin.melhus@ecoxy.no Antall sider (inkl. vedlegg): 14 Ecoxy AS har gjennomført måling av NO X -utslipp fra varmeovn B i henhold til EN 1472 på Ormen Lange sitt landanlegg på Aukra. Ovnene på Ormen Lange har installert eksosresirkulering for NO X -reduksjon og målingene er gjennomført både med og uten eksosresirkulering i drift. Beregnede NO X -utslippsfaktorer for ovnen med og uten eksosresirkulering er vist i tabellen under. I tabell i rapporten finnes tilsvarende faktorer for hver last ovnen ble testet ved. Anlegg Eksosresirkulering Beregnet NO X -utslippsfaktor [g/kg fuel] [g/sm fuel] Testtype Ormen Lange Gassfyrt ovn B Av 1,2 1,4 På 1,,784 Vektet ihht normal drift Vektet ihht normal drift Ecoxy AS er akkreditert i henhold til NS-EN ISO/IEC 1725 med referansestandarder ISO 8178 og ISO 1142 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-2, Godkjent: 8.2.211
INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INTRODUKSJON... 2 MÅLEPROGRAM... RESULTATER... 5 4 REFERANSER... VEDLEGG 1: UTSTYRSLISTE... 7 VEDLEGG 2: INSTRUMENTDRIFT... 7 VEDLEGG : DIAGRAM AV OVNSLAST... 8 VEDLEGG 4: DIAGRAM AV AVGASSKONSENTRASJONER... VEDLEGG 5: RESULTATER UTEN EKSOSRESIRKULERING... 1 VEDLEGG : RESULTATER - MED EKSOSRESIRKULERING... 14 2 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
1 INTRODUKSJON Ecoxy AS har gjennomført avgassmåling fra en av to gassfyrte varmeovner ved Ormen Lange Landanlegg og beregnet kildespesifikke NO X -utslippsfaktorer. Ovnene på Ormen Lange har installert eksosresirkulering for NO X -reduksjon og målingene er gjennomført både med og uten eksosresirkulering i drift. 2 MÅLEPROGRAM Ecoxy AS er akkreditert for standardene NS-EN 1472 (NO x ), NS-EN1478 (O 2 ), ISO (CO 2 ) og NS-EN58 (CO) og målingene er gjennomført ihht disse standardene. KLIF s veiledning for fastsettelse av kildespesifikk utslippsfaktor er benyttet for gjennomføring av målingene. De to gassfyrte ovnene er helt like og har tilnærmet lik driftstid. Ovnene kjøres vekselvis, dvs en ovn er i drift mens den andre er avslått. Eksosresirkuleringssystemet som er installert på ovnene er også helt identiske. Det antas derfor at utslippet fra de to ovnene er tilnærmet lik og målingene ble gjort på ovn B. Følgende avgasskomponenter er målt: NO X (= NO + NO 2 ), O 2, CO og CO 2 Avgassmålesystemet ble koblet som vist i Figur 1. Probe Oppvarmet filter Varmeslange mm Teflon rør Kjøler Bypass Eksos Kalibreringsgass Analysator Figur 1: Skisse av oppsett av måleutstyr av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
På bakgrunn av et års driftsdata, se Figur 2, ble det valgt å gjøre målinger ved fire ulike laster i området 14 25 MW. 24 22 2 18 1 24 timers gjennomsnittsverdi for ovnlast, 1//21 1//211 Ormen Lange Landanlegg Kjel B brenndyser Kjel A brenndyser Last [MW] 14 1 8 4 2 1..1 2.1.11 11..11.4.11 1..11 8.8.11 27..11 1.11.11 Figur 2. 24 timers gjennomsnittsverdier for ovnslast i mnd. For hver belastning ble målingene logget i minutter. Verdiene som ble benyttet i utregningen av utslippsfaktorene er gjennomsnittet av denne loggeperioden. Før loggingen startet ble det sjekket at ovnen var termisk stabile 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 Konsentrasjon NO høy K-5727 2, ppm NO lav K-417 45, ppm CO K-4775,8 ppm CO 2 1,4 % K-5418 O 2 8,7 % N 2 K-727, % Beregningen av utslippsfaktoren er gjort etter Carbon balance method, 1-step calculation procedure beskrevet i IMO NO X Technical Code 28, Appendix VI. 4 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
RESULTATER For å kontrollere at man måler en representativ del av avgassen ble det gjennomført en traversering. Ved målepunktet var diameteren på eksoskanalen ca.,75 m og man hadde ikke tilgjengelig sonde for å dekke hele tverrsnittet av eksoskanalen. Traverseringen ble derfor gjort over halve diameteren og det antas at avgasskonsentrasjonen er lik i de to halvdelene. Det ble brukt en sonde med ett hull i rørveggen og konsentrasjonen ble målt i 5 punkter fra senter og ut mot ytterveggen. Målingen ble gjort ved en innfyrt effekt på 14 MW og med eksosresirkulering i drift. Målte NO X -konsentrasjoner er vist i Tabell 2. Tabell 2: Traversering Målepunkt [% av diameter] NOx [ppm] Avvik fra gj.snitt [%] 1 5 % 5,,14 2 2 %, 2,5 17,8 % 2,8 1,74 4,8 % 2,1,47 5 %,75 2, Gjennomsnitt 1, Resultatet viser små variasjoner over tverrsnittet. For de etterfølgende målingene ble det brukt en sonde med ytre diameter på mm i SS1 med tre hull i rørveggen fordelt over tverrsnittet. Sonden ble montert vinkelrett på eksoskanal med hullene i sonden pekende mot strømningsretningen. Tabell : Beregnet utslippsfaktor for ovn B. Innfyrt effekt [MW] Drivstoff forbruk [kg/s] Varighet [min] Eksosresirkulering Utslippsfaktor Vektet [g/kg fuel] [g/sm fuel] [g/kg fuel] [g/sm fuel] 24,5,587 1,1,8 2,8,4275 1,1 1,18 Av 17,5,1 1,8 1,8 1,8,2852 2,1 2,1 24,,5,57,42 21,2,4285,82, På 18,,7 1,,8 1,8,2851 1,7 1,27 1,2 1,4 1,,784 Ovnene ved Ormen Lange fyres med naturgass. Basert på sammensetningen av drivstoffet 2,2 w-% H og 74, w-% C er det i beregningene brukt et molforhold mellom hydrogen og karbon (H/C ratio) på,82. 5 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
4 REFERANSER [1] Veiledning om NO X - avgift, Sjøfartsdirektoratet 11.1.211. [2] IMO MEPC 4/22/Add.1 Annex5 Resolution MEPC.1(4): Guidelines for onboard NO X verification procedure direct measurement and monitoring method. av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
VEDLEGG 1: UTSTYRSLISTE Type Fabrikant/modell Ecoxy ID-nr Analysator Horiba PG 25 I-11 Kjøler M&C ECM Ex II I-47 Oppvarmet sampleslange Winkler WEXRBL25-2ZE / TPS Atex 1 T-2 Oppvarmet filterhus M&C PSP 4-H Ex T-1 Samplepumpe Bühler P 2.2 ATEX T-18 VEDLEGG 2: 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. I følge NS-EN 1472 (NO x ), NS-EN1478 (O 2 ), ISO (CO 2 ) og NS-EN58 (CO) tillates ikke større avvik enn ±2 % av nominell span-gass-verdi. For nullpunktet er kravet mindre avvik enn ±2, % av fullskalaverdien til det benyttede måleområdet. Kalibrering # Tid Zero Span [tt:mm] NO [ppm] CO [ppm] CO2 [%] O2 [%] NO [ppm] CO [ppm] CO2 [%] O2 [%] Analyseverdier ±4,1 2, ±4,1 ±,2 ±,4 ±,2 m/tillatt avvik ±1 45,±,1,8±,2 1,4±, 8,7±,1 1 1) 7:5,,,, 2,,8 1,4 8,7 2 1:,4 1,,2 -,1 25,7 8,7 1, 7, 1:1 -,2 -,8,, 27,4 12,5 1, 8,4 4 :5,,5,1,1 2,2 14,7 2) 1,45 8,7 5 ) 1:22, - - - 45, - - - 17:42, -,, -, 45,5 1, 1,41 8,11..211 1 1) 7:21,,,, 45,,8 1,4 8,7 2 11:,1 -,2, -,5 45,2 1, 1,11 8,8 1:,1 - - - 45, - - - 4 ) 1:, - - - 2, - - - 5 14:5,2,,1 -,1 27, 1,8 1,44 8,1 1) Før første måleserie innjusteres instrumentet. 2) Ser bort fra dette avviket - betydning av CO i beregning av NO X -utslipp (i g NO X /kg brennstoff) er ubetydelig. ) Byttet til nytt måleområde for NOX og ny innjustering av instrumentet. 7 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
VEDLEGG : DIAGRAM AV OVNSLAST Ovnslast [MW] Uten eksosresirkulering 2 25 24 2 22 21 2 1 18 17 1 14 1 7: 8:24 : 1:48 : 1: 14:24 : 1:48 18: 1: Aksetittel Ovnslast [MW] Med eksosresirkulering 2 25 24 2 22 21 2 1 18 17 1 14 1 7: 8:24 : 1:48 : 1: 14:24 : 1:48 8 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
VEDLEGG 4: DIAGRAM AV AVGASSKONSENTRASJONER Uten eksosresirkulering NOx [ppm] 5 45 4 5 25 2 1 5 25 MW NOx(ppm) 1:1 1: 1:48 17:2 17:1 17:1 17:45 NOx [ppm] 7 5 4 2 1 21 MW NOx(ppm) 1:2 1:4 1:55 14: 14:24 14:8 14:52 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
NOx [ppm] 8 7 5 4 2 1 18 MW NOx(ppm) 1:48 11:2 11:1 11:1 11:45 : :14 NOx [ppm] 1 8 4 2 14 MW NOx(ppm) 8:8 8:52 :7 :21 : :5 1:4 1 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
Med eksosresirkulering NOx [ppm] 25 2 1 5 25 MW NOx(ppm) 7:4 7:55 8: 8:24 8:8 8:52 NOx [ppm] 5 25 2 1 5 21 MW NOx(ppm) :5 1:4 1:1 1: 1:48 11:2 11 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
NOx [ppm] 45 4 5 25 2 1 5 18 MW NOx(ppm) 11:45 : :14 :28 :4 :57 1: NOx [ppm] 8 7 5 4 2 1 14 MW NOx(ppm) 1:4 1:55 14: 14:24 14:8 14:52 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
VEDLEGG 5: RESULTATER UTEN EKSOSRESIRKULERING NO X -beregninger/-calculations ecoxy as Skip / Vessel: Ormen Lange IMO nr. / IMO no.: Kjel / Boiler: Serienr. / Serial no.: Nominell effekt / nominal power: Nominelt turtall / nominal engine speed: Ovn B 42,1 kw N/A Date of measurements: 14..211 Måleingeniør / Surveyor: Atle Lenes/Paal Strand Fuel elements: H (%-w) C (%-w) S (%-w) H/C (m) LNG 2,2 74,,8178 Density (kg/sm ),74 Load 25MW 21MW 18MW 14MW Weighted values Weight factors ( % ) 1 5 5 2 Power (kw) 25 21 18 14 Engine speed (rpm) Consentration of NOx (ppm) 42,, 7, 18, Consentration of CO (ppm) 5, 5, 5,8 7,4 Consentration of CO2 ( % ) 1,45 1,42 1,2 1, Consentration of O2 ( % ) 2,85 2,8,,2 Consentration of HC [as C1] (ppm) Ambient pressure (pb) (kpa) 11, 11, 11, 11, Relative humidity, air intake (RH) ( % ),,,, Temperature, air intake (ta) ( C ) 24, 24, 24, 24, Charge air pressure (kpa abs),,,, Reference charge air temperature ( C ) 5, 5, 5, 5, Charge air temperature ( C ) 5, 5, 5, 5, Calculated saturated steam pressure (kpa) 2,8 2,8 2,8 2,8 Intake air humidity (Ha) (g/kg) 11,1 11,1 11,1 11,1 NOx humidity correction factor (KHdies2) ( - ) 1, 1, 1, 1, Excess air ratio (Lambda CO2) ( - ) 1,1 1,1 1,14 1,1 Dry/wet correction factor, intake air (k w2 ) ( - ),177,177,177,177 Dry/wet correction factor, raw exhaust (K Wr2 ) ( - ),827,8271,8288,8275 Carbon factor [F c ] ( - ),57,55,558,54 Fuel specific factor for exhaust flow, dry [F fd ] ( - ) -1,28-1,28-1,28-1,28 Wet exhaust to fuel ratio (Q mew /Q mf ) (kg/h/kg/h) 2,18 2,2 2,44 2,28 Corrected wet NOx concentration (NOxWET) (ppm) 5,2 5,1 58,2,1 Corrected wet CO concentration (COWET) (ppm) 4,4 4,84 4,82, Source specific NOx emission factor F(NOx) (g/kg fuel) 1,1 1,1 1,8 2,1 1,2 (g/sm gass),8 1,18 1,8 2,1 1,4 Standard source specific NOx emission factor (Sjablon) (g/sm gass) 1,7 Relativ NOx emission factor: F(NOx)/Sjablon ( - ),82 Measurement uncertainty for NOx (Covering factor k=2) (%) Source specific CO emission factor (g/kg fuel),,,1,,1 Source specific HC emission factor (g/kg fuel),,,, Measurement uncertainty (confidence interval: 5 %, coverage factor: 2): NOx: ±, ppm CO2: ±,25 % Ambient pressure: ±,82 mbar CO: ± 5, ppm O2: ±,8 % Relative humidity: ± 2,7 % Temperature: ±,4 C Calculations based on the "Carbon-balance method, 1-step calculation procedure" in IMO NOx Technical Code 28, Appendix VI OBS!: Usikkerhet i NO X -konsentrasjon er ±1, ppm for måleverdier <5 ppm og, ppm for måleverdier over 5 ppm. 1 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211
VEDLEGG : RESULTATER - MED EKSOSRESIRKULERING NO X -beregninger/-calculations Skip / Vessel: Ormen Lange IMO nr. / IMO no.: Kjel / Boiler: Ovn B m/ eksosgassresirkulering Serienr. / Serial no.: Nominell effekt / nominal power: 42,1 kw Nominelt turtall / nominal engine speed: N/A ecoxy as Date of measurements:..211 Måleingeniør / Surveyor: Atle Lenes/Paal Strand Fuel elements: H (%-w) C (%-w) S (%-w) H/C (m) LNG 2,2 74,,8178 Density (kg/sm ),7 Load 25MW 21MW 18MW 14MW Weighted values Weight factors ( % ) 1 5 5 2 Power (kw) 25 21 18 14 Engine speed (rpm) Consentration of NOx (ppm) 21,4 1, 4, 4,4 Consentration of CO (ppm) 5, 5,2 5,4 7,2 Consentration of CO2 ( % ) 1,47 1,5 1, 1,4 Consentration of O2 ( % ) 2,8 2,74,, Consentration of HC [as C1] (ppm) Ambient pressure (pb) (kpa) 11, 11, 11, 11, Relative humidity, air intake (RH) ( % ),,,, Temperature, air intake (ta) ( C ) 24, 24, 24, 24, Charge air pressure (kpa abs),,,, Reference charge air temperature ( C ) 5, 5, 5, 5, Charge air temperature ( C ) 5, 5, 5, 5, Calculated saturated steam pressure (kpa) 2,8 2,8 2,8 2,8 Intake air humidity (Ha) (g/kg) 11,1 11,1 11,1 11,1 NOx humidity correction factor (KHdies2) ( - ) 1, 1, 1, 1, Excess air ratio (Lambda CO2) ( - ) 1,1 1, 1,14 1,14 Dry/wet correction factor, intake air (k w2 ) ( - ),177,177,177,177 Dry/wet correction factor, raw exhaust (K Wr2 ) ( - ),824,825,827,8281 Carbon factor [F c ] ( - ),58,572,52,51 Fuel specific factor for exhaust flow, dry [F fd ] ( - ) -1,28-1,28-1,28-1,28 Wet exhaust to fuel ratio (Q mew /Q mf ) (kg/h/kg/h) 2,14 2,5 2, 2, Corrected wet NOx concentration (NOxWET) (ppm) 17,72 25,, 5, Corrected wet CO concentration (COWET) (ppm) 4,4 4,28 4,51 5,4 Source specific NOx emission factor F(NOx) (g/kg fuel),57,82 1, 1,7 1, (g/sm gass),42,,8 1,27,784 Standard source specific NOx emission factor (Sjablon) (g/sm gass) 1,7 Relativ NOx emission factor: F(NOx)/Sjablon ( - ),41 Measurement uncertainty for NOx (Covering factor k=2) (%) Source specific CO emission factor (g/kg fuel),,8,,, Source specific HC emission factor (g/kg fuel),,,, Measurement uncertainty (confidence interval: 5 %, coverage factor: 2): NOx: ± 1, ppm CO2: ±,25 % Ambient pressure: ±,82 mbar CO: ± 5, ppm O2: ±,8 % Relative humidity: ± 2,7 % Temperature: ±,4 C Calculations based on the "Carbon-balance method, 1-step calculation procedure" in IMO NOx Technical Code 28, Appendix VI OBS!: Usikkerhet i NOx-konsentrasjon er ±1, ppm for måleverdier <5 ppm og, ppm for måleverdier over 5 ppm. 14 av 14 Dok.-nr: 487-R-2 DokID: KS-2, Godkjent: 8.2.211