Reduktion af UHC og andre organiske stoffer fra gasmotoranlæg

1 Beskrivelse af installationen

En gasbrænder samt en UHC katalysator er blevet monteret i et eksisterende naturgas generatoranlæg, for derved at reducere UHC udslippet og samtidig omdanne såvel UHC som CO til varmeenergi. Generatoranlægget har opereret i godt 63.000 driftstimer, men i forbindelse med ikrafttrædelsen af ”Bekendtgørelse om begrænsning af emission af nitrogenoxider, uforbrændte carbonhydrider og carbonmonooxid mv. fra motorer og turbiner, BEK nr. 621 af 23/06/2005”, er nye emissionsregler gældende fra den 17. oktober 2006. UHC begrænsningen på 1.500 mg C/normal m³ ved en el-virkningsgrad på 30% betyder at det har været nødvendigt at indregulere motoren med hensyntagen til dette og dermed mindre hensyntagen til driftsøkonomien.

Montage af en UHC katalysator giver mulighed for igen at indregulere generatoranlægget efter optimal driftsøkonomi, samtidig med at såvel UHC som CO omdannes til varmeenergi.

Imidlertid vil den lave røggastemperatur på ca. 400°C betyde en ringe virkningsgrad for UHC katalysatoren, hvorfor det var nødvendigt at hæve røggastemperaturen før katalysatoren. Der er flere måder at gøre dette på, men anvendelsen af en gasbrænder var nærliggende, da naturgas er umiddelbart til rådighed på installationen. Se figuren, der viser sammenhængen mellem røggastemperatur og omsætningen af UHC (laboratorium data).

Figuren viser sammenhængen mellem røggastemperatur og omsætningen af UHC (laboratorium data)

Idet der er tale om en eksisterende installation, er der flere faktorer at tage hensyn til. Først og fremmest skal der fysisk være plads til installationen af en katalysator, der for at reducere modtrykstigningen har en større diameter end røggaskanalen og derfor er monteret med en konus i begge ender, samt gasbrænderen, der på grund af flammelængden kræver et ret rørstykke på minimum 3 meter efter brænderen.

Dernæst må røggasmodtrykket ikke øges nævneværdigt, da dette vil betyde en dårlig motorgang samt belaste motoren. Alene det at man hæver røggastemperaturen med 100°C fra 400°C til 500°C betyder at volumen og dermed røggashastigheden øges med 15%. Dette giver et øget modtryk i røggassystemet, herunder i katalysator, lyddæmper samt røggaskøler, hvor varmen indvindes før den afkølet ledes til skorstenen.

Når man som vi i installationen i Nr. Aaby opvarmer røggassen ved at anvende en gasbrænder der kræver luft fra omgivelserne, øges røggasmængden yderligere. I det konkrete tilfælde øges røggasmængden med yderligere 5%. Yderligere skal der anvendes energi til ikke alene at hæve røggastemperaturen, men også den ca. 20°C "kolde" luft fra omgivelserne skal varmes op. Alm. forholdsregning indikerer at 25% af den energi gasbrænderen bruger anvendes til at varme luften op til 500°C.

Dette betyder for det første at gasmotoren får et endnu højere modtryk at arbejde op imod. Installationen er ikke oprindeligt dimensioneret til at der skal være en katalysator i systemet, og UHC katalysatoren giver et endnu højere modtryk end den CO katalysator der allerede var eftermonteret. Dernæst skal den eksisterende røggaskøler være i stand til at absorbere den øgede varmemængde. Hvis ikke, vil der ledes varmere røggas end tidligere ud i atmosfæren, hvilket hverken varmeværkets økonomi eller miljøet kan være interesseret i.

1.1 Motoranlæg

Motor type: Caterpillar G3612
Ydelse: 2876 KWe
Omdr.: 1000 RPM

1.2 Gas brænder

Brænder type: Maxon Kinemax 4”
Max kapacitet: 715 KW
Varmeafgivelse: Naturgas
Forbrændingsluft: 800 Nm³ /h max
Proces luftmængde: 16.800 Nm³ /h
Proces modtryk: 45 mb
Udstødningstemperatur- før brænder: 400 – 450°C
Temperatur efter brænder ca.: 500 – 550°C

1.3 UHC katalysator

Fabrikat: Johnson Matthey
Design CO ind: 1150 mg/Nm³ @ 5% O2
Design UHC ind: 2150 mg/Nm³ @ 5% O2
Design UHC reduktion: 90%
Forventet temperatur stigning:
 
55°C
Oxidation, SC O2 ,metallic block.
Cell Density:
200 cpsi
Volumen: 137 liter
Diameter: 984 mm
Dybde: 180 mm

Skitse af generatorsæt med gasbrænder og UHC katalysator monteret

Skitse af generatorsæt med gasbrænder og UHC katalysator monteret

 



Version 1.0 December 2008, © Miljøstyrelsen.