gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.b resume denne rapport omhandler en...

94
Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces Torring af grCBs- og fjernvarmeproduktion i 01god Birgitte Holm Christensen dk-TEKNIK Nordisk Gasteknisk Center Nordie Gas Technology Centre

Upload: others

Post on 25-May-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces

Torring af grCBs- og fjernvarmeproduktion i 01god

Birgitte Holm Christensen dk-TEKNIK

Nordisk Gasteknisk Center Nordie Gas Technology Centre

Page 2: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis
Page 3: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces

T 0rring af grces- og fjernvarmeproduktion i 01god

Birgitte Holm Christensen dk-TEKNIK

August 1993

Page 4: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-2-

INDHOLD

Side

!.A Abstract in english ................................... 4

!.B Resume .......................................... 5

2. lodledning ........................................ 7

Del I. Generell

3. Anlregsbeskrivelse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3 .l. Gasturbin e og g motterring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2. Gasturbine og fjemvarme ............................... 9

4. Målemetoder ....................................... 9

Del II Gmntproduktion

5. Mälte pararnetre og målesteder under gmntproduktionen . . . . . . . . . . . 12

5.1. Grundlag for perromancetest af gasturbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.2. Grundlag for vurdering af tmTeproces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.3 Målesteder og pararnetre målt af dk-TEKNIK .................. 13

6. Driftsforhold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

6.1. Gasturbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

6.2. Gmnttmring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7. Måletidspunkt ..................................... 15

8. Resullater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

8.1. Omgivelsers data ................................... 16

8.2. Resullater for gasturbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

8.3. Resullater for kanalbrrender ............................. 18

8.4. Resullater for tmTeproces .............................. 18

8.5. Kommentarer til resultaterne ............................ 19

8.6. Effekt og virkningsgrad for gasturbinen ..................... 20

8.7. Vurdering af tmreproces ............................... 21

Del III. Fjemvarmeproduktion

9. Mål te pararnetre og målesteder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

9 .l. Grundlag for performancetest af gasturbin e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

9.2. Grundlag for vurdering af fjernvarrneproduktion ................ 23

9.3. Målesteder og pararnetre målt af dk-TEKNIK .................. 24

10. Driftsforhold ...................................... 25

Page 5: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-3-

Side

11. Måletidspunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

12. Resultater og diskussion ............................... 26

12.1. Omgivelsers data under fjemvarmedrift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

12.2. Resultater for gasturbine ............................... 27

12.3. Resultater for fjemvarmeveks1er .......................... 28

12.4. Kommentarer til måleresultaterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

12.5. Resultater for oodskorsten .............................. 29

12.6. Effekt og virkningsgrad for gastnrbinen ..................... 30

12.7. Vurdering af fjemvarmeproduktionen ....................... 31

Del IV. Sam! et vurdering af gmnttliliTing og fjemvarmeproduktion

13. Diskussion ....................................... 32

13 .l. Energibalance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

13.2. Svar på sporgeskema ................................. 33

13.3. Andre kommentarer til driften ........................... 34

13.4. 0konomi ........................................ 36

14. Konklusion ....................................... 37

Bilagsoversigt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Page 6: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-4-

l.A ABSTRACT

A 3,6 MW gas turbine plant where the exhaust gases can be used for either drying of

grass in the summertime or for district heating in winter, is valuated. The nominel

capacity of the district heating is 8 MW while the capacity of the drying process is

approximately 14 tons water per hour. The plant is located in 0lgod in the western part

of Jutland in Denmark.

The valnation includes capacity, efficiency, and emissions and measurements have been

carried out during both drying process and production of district heating.

Compared with the former drying process, where drying of grass took place in the

traditional way using a gasbumer, the energy demand has increased 8 % by drying of

grass with the gas turbine in process, according to information from a joint owner of the

plant. The expenses for the increased energy consuroption is, however, exceeded by the

obtained income from electricity production. Figure 1.1 and 1.2 show energy balances for

drying of grass and production of district heating.

Almost half of the income from the electricity production in 1992 was obtained during the

period of drying grass.

Page 7: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-5-

l.B RESUME

Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme

benyttes til henholdsvis tmring af grres og fjernvarmeproduktion. Fjemvarmeproduktionen er udlagt til en kapacitet på 8 MW mens der ved gmnttmringen kan fordampes ca. 14 tons

vand i timen. Anlregget er beliggende i 0lgod i det vestlige Jylland.

V ed vorderingen er anlreggets ydeevne, virkningsgrad og emissioner betragtet, idet der er foretaget målinger under hver driftsform. Srerlige driftserfaringer er belyst ved samtale

med personer fra anlregget og en kort gennemgang af anlreggets logbog.

Sammenlignet med den tidligere driftsform, hvor gmnttmTing fandt sted på traditionel

vis med en gasbrrender, er energiforbruget fomget ca. 8% ved gnmttmring med

gasturbine indkoblet, ifolge oplysninger fra en medejer af anlregget. Udgifterne til det

ugede energiforbrug overstiges imidlertid af den opståede indtjening fra elproduktionen. Figur 1.1 og l. 2 skitserer energibalancen for anlregget under henholdsvis gmnttmring og fjernvarmeproduktion. Der henvises til kapitel 13 for yderligere information om

balanceme.

Af anlreggets samlede indtregter fra elproduktionen i 1992 stammedenresten halvdelen fra

perioden med groottiMring.

Page 8: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-6-

ReJgtab 2 400 kW

n Evt. lab i

\ nodskorslet fab 400 kW

9.780 kW 1/ N-gas T0rretromle Kanal Gas- 1\ 13.620 kW

bnender turbine ~

l l kr-- Luft 230 k w

N-gas

Nyttiggjort til 2.920 kW

gnmllorrlng 10.300 kW EL

3.630 kW

A i o o o

Figur 1.1. Energibalance ved tmring af grres. Balancen er baseret på mälte og beregnede

vrerdier. Mindre afvigelser i balancen skyldes måleusikkerhed.

o~ R0gtab

175 O kW

p Evt. lab i dJ n0dskorsten Tab 400 kW

Fjernvarme veksler ( Eco. )

Fjernvarme 7.650 kW

9.400 kW

!/ N-gas Gas- 1\ 13.800 kW

turbine

fr-- Luft 70 kW

EL 3.830 kW

Figur 1.2. Energibalance ved fjemvarmeproduktion. Balancen er baseret på mälte og

beregnede vrerdier. Mindre afvigelser i balancen skyldes måleusikkerhed.

Page 9: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-7-

2. INDLEDNING

Et joint venture mellem 0lgod Gnmt, 0lgod Fjemvarmeselskab og V0lund Energy

Systems står bag et naturgasfyret gasturbineanlreg til elproduktion, hvor afgasserne efter

turbinen kan benyttes til henholdsvis tmT:ing af gra!s og til fjemvarmeproduktion.

Nordisk Gasteknisk Center har financieret en unders0gelse, hvor ydeevne, virkningsgrad

og emissioner for anlregget vurderes.

Rapporten over unders0-gelsen falder i fire dele. Den fmste del omhandler forhold, der

er ens for drift med gmnttmring og med fjernvarmeproduktion. I den anden del behandies

kombinationen af gasturbine og gmnttruring, mens rapportens tredie del omhandler

gasturbine og fjemvarmeproduktion. Der afsluttes med en samlet diskussion og konklusion

for de to driftsformer i rapportens fjerde del.

For at få oplysninger om anlreggets drift set i en stmTe sammenhreng, er personer fra

0lgod Gnmt og 0lgod Tekniske Vrerker blevet interviewet om deres driftserfaringer.

Svarene er samlet i et spmgeskerna i bilag 8.

Unders0gelsen er udf0rt af dk-TEKNIK og har omfattet såvel praktisk målearbejde som

beregningsarbejde.

Måling og beregning er foretaget af Mogens Weel Hansen og Birgitte Holm Christensen.

Sidstnrevnte har vreret sagsbehandler og har udarbejdet rapporten.

Page 10: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-8-

DELI.GENERELT

3. ANLA!:GSBESKRIVELSE

En sldtse af anlregget er vist i bilag l.

Anlregget består af en Centrax 350 gasturbine package med en nominel ISO ydelse på

3650 kW. Gasturbine packagen består af en gasturbine type Allison 501 KB5, gearbox og

3000 rpm generator. Dertil findes en elektronisk last- og overvågningsenhed.

Gasturbine og g ear er forsynet med en luftkolet olielmler. Koling af generator og gasturbi­

nehoset foretages ligeledes ved hjrelp af luft drevet af en ventilator. Gasturbinen er

forsyn et med et selvrensende indl0bsfilter, h vor rensningen sker med trykluft.

Afgasseme fra gasturbinen ledes derefter til en lyddremper og videre gennem et spjreld til

enten grrestmring eller en fjernvarmeveksler. Fjernvarmeveksleren var dog fjernet i

somrnersresonen for reparation af finnerm.

Anlregget er forsynet med en nedskorsten, som er placeret over spjreldet.

3.1 GasturhiDe og gronttorring

Afgasseme ledes, fm de når den egentlige grreskmer, gennem en stm:tebrrender sektion,

forsyn et med en Max on kanalbrrender. Kanalbrrenderen er udlagt til at konditionere

gasturbinens afgas, således at sbzJrst mulig grreskming kan udfmes.

Kanalbnenderen er dimensioneret således at man ved udfald af gasturbinen kan opretholde

grrestorringen ved frisklufttilfmelse.

På grund af den meget hiJje temperatur af afgasserne fra gasturbinen, er det nedvendigt

at tilfme en lille mrengde friskluft sammen med naturgassen til kanalbrrenderen for at .lm'le

denne.

Page 11: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-9-

Selve gnmtt0rringen foregår i en t01Tetrornle, der er ca. 15 m lang og ca. 3 m i udvendig

diameter. Det våd e grres b landes med varm luft, h vorved vandet i grresset fordamper.

Gnessets slutfugtighed benyttes som en styrende parameter, idet det er vigtigt, at grresset

ikke er branket. Omkring roterovneo findes en ringspalte hvorigennem luft indblreses,

hvorved casingen lmles. Den indblreste luft sendes derefter til kanalbnenderen, hvorved

denne også keles. Derertale om en luftmrengde på ca. 2000 m3/h, som opnår en tempe­

ratur på ca. 80 °C fru den når kanalbrrenderen.

Det tmTede grres fmes med gasstrmnmen til en cyklon, hvor grres og luft adskilles.

Grresset formales og pelleteres. Herefter udvejes det pelleterede grres inden det går på

lager. Gassen bliver via en sugetrreksblreser efter cyklonen fm1 til skorsten.

3.2 Gasturbine og fjernvarme

V ed fjernvarmedrift ledes den varme mggas fra gasturbinen, som nrevnt, til en

fjernvarmeveksler. Varmeveksleren er leveret af V"Jlund og udlagt til 8 MW. En

akkumuleringstank optager den fjernvarme, der ikke umiddelbart kan aftages. Der er

energimålere fm og efter akkumuleringstanken.

Efter fjernvarmeveksleren ledes mggassen via en vandret kanal, til skorstenen. Der er

ikke iostalleret sugetrreksblreser fm skorstenen.

4. MÅLEMETODER

Vurderingen af gasturbinen og t01Teprocessen, henholdsvis fjernvarmeproduktionen,

baseres dels på anlregsinstrumenternes visning og dels på målinger foretaget af dk­

TEKNIK. I det f0lgende beskrives de målemetoder, der har ligget ti1 grund for dk­

TEKNIK' s målinger.

Page 12: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-lO-

Omgivelsers temperatur og tryk:

Omgivelsernes temperatur og fugtindhold blev mält ved hjrelp af en termohygrograf.

Meteorologisk Institut har desuden bidraget med oplysninger om tryk, temperatur og

dogpunktstemperatur.

Naturgassammensretning:

Dangas har leveret oplysninger om sammensretning af naturgas, dels generelt, dels for den

pågreldende måledag.

Roggasftow:

Rcggashastigheden er bestern t med pitotmr i forbindelse med skråmrsmanometer. Flowet

er heregnet ud fra denne og kanaltvrersnittet.

Roggastemperatur:

Temperaturen er bestemt med en NiCr/NiAl-termofeler, anbragt i et udsugnings­

pyrometer, i forbindelse med digitaltermometer.

H,O: Vandindholdet er bestemt ved udsugning af mggas gennem silicagel, som adsorberer

vand. Den adsorberede vandmrengde er bestemt gravimetrisk.

NO., TOC, CO, CO og O,:

Disse gasser blev bestemt ved hjrelp af kontinuert registrerende instrumenter, som alle

måler på trrr mggas. Rcggassen blev t0rret i en konditioneringsenhed. Instrumenterne blev

kalibreret med certificerede gasser. Instrumenterne fungerer efter f0lgende principper:

NO": Kemiluminescens.

TOC: TOC er mält som methanrekvivalenter ved hjrelp af et instrument med flammeioni­

sationsdetektor. Methanrekvivalenterne kan derefter omregnes til kulstofrekvivalenter.

C02: !R-absorption.

CO: !R-absorption.

Page 13: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-11-

0 2: Elektrokemisk faststofelektrolyt.

Vand fordampet fra grres:

Ud over at beregne den fordampede vandmrengde, s0gtes den også bestemt ved at veje den

behandlede gmntmrengde på lastbil og sammenbolde denne vregt med vregtfomgelsen i

lageret for det frerdige produkt.

Forskellen på den indvejede gnmtmrengde og den producerede frerdigvare er et udtryk for den fordampede vandmrengde.

Sporgeskema: Som nrevnt i indledningen, blev personer fra 0lgod Gmnt og 0lgod

Tekniske vrerker interviewet for at fä et indtryk af deres driftserfaringer og vurdering af

anlreggets egnethed til at kunne konverteres mellem granttmring og fjernvarmeproduktion.

De udspurgte personer var Vagn Hundeb0ll, 0lgod Gmnt, Leif Pedersen og Jmgen

Madsen, 0lgod Tekniske Vrerker.

Page 14: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-12-

DEL II. GR0NTPRODUKTION

5. MÅL TE PARAMETRE OG MÅLESTEDER UNDER GR0NTPRODUKTIONEN

5.1 Grundlag for perfonnancetest af gasturbine.

Gasturbinens virkningsgrad og ydelse er testet ud fra ISO 2314 Performance test code,

dog med f0lgende fravigelser:

Kompressor indlebstemperatur og -tryk ved flange kan ikke måles. Istedet måles

omgivetsestemperatur og -tryk, samt trykfald over indl0bsfilter.

Kompressor trykforhold kan ikke mäles og i driftsinstrumenteringen findes denne

ikke på visuel form.

Udlebstemperatur fra gasturbine mäles i ekstern diffuser i stedet for ved

gasturbine udlabsflange. Der mäles ikke som ved ISO 2314 i minimum 3

areairekvivalente ringspalter. Efter lyddremper er der dog målt i areairekvivalent

netvrerk.

Statisk temperatur efter gasturbine måles i ekstern diffuseristedet for ved gastur­

bine udl0bsflange.

Turbine indl0bstemperatur og massestrmn besternmes indirekte gennem udsrods­

gasanalyse, målt brrendselsflow og udst0dstemperaturen.

Beregningerne er foretaget ved hjrelp af et beregningsprogram for turbiner.

5.2 Grundlag for vurdering af terreproces.

Tl2fiTeprocessen er vurderet ud fra balancer over energi- og massestremme gennem

processen.

Page 15: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-13-

lodgående energistmmme er bestemt udfra naturgasforbrug samt ved gasanalyse af

udstodsgassen fra gasturbinen. Udgående energistremme er bestemt ved analyse af

gassaromensretningen efter tmreprocessen, målt flow samt temperatur.

Det er antaget, at produktels udgangstemperatur er som mggassens udgangstemperatur fra

tromlen.

5.3 Målesteder og pararnetre mått af dk-TEKNIK.

Udover registreringen af anlregsinstrumenternes visning, blev der foretaget målinger en

rrekke steder på anlregget. Målestedeme er beskrevet nerlenfor sammen med de parametre,

der blev mält de respektive steder.

I beskrivelsen står D for den hydrauliske diameter og M l og M2 står for hengden af lige

rmstrrekning f er, henholdsvis efter målestedet, idet benrevnelseme fra Miljastyrelsens

vejledning om begrrensning af luftfornrening fra virksomheder, nr. 6/1990, er brugt. De

sidstnrevnte pararnetre er opstillet for st0vmålinger, men er også af betydning for

målesteder, h vor der besternmes flo w.

A. Målested: Druiddelbart efter gasturbinen

Måtte parametre: statisk tryk

Kanaldimensioner: Vandret, rund kanal. Indvendig diameter = D = 1000 mm.

Lige strrekning frn: og efter målested, Ml og M2: Ca. 1000 mm, det

vii sig e ca. l g ange D.

Målestudse: l stk. 4" flange, siddende vandret ind på kanalen.

B. l. Målested: Efter lyddremperen

Målte parametre: Roggastemperatur, flow*), statisk tryk, vanddamp, C02, 0 2 ,

CO, TOC, NO,.

Kanaldimensioner: Vandret, firkantet kanal. lodvendig h@jde = 1800 mm,

indvendig bredde= 1650 mm, hvilket giver D= 0,5( h~de +bredde) = 1725

mm. Pm målested var der en lige strrekning, Ml på ca. 0,5 gange D, idet

Page 16: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-14-

lyddremperen på ca. 9 m's lrengde ikke regnessomen lige strrelming. Den lige

stnekning efter målestedet, M2, var på ca. 0,5 gange D.

Målestudse: 3 stk 4" flanger, siddende vandret ind i kanalen, over hinanden.

B.2. Målested: Efter n0dskorsten.

Mälte parametre: C02, 0 2 til vurdering af trethed af spjreld til n0dskorsten og

afblrending til fjernvarmeveksler.

Kanaldimensioner: Vandret, rund kanal, diameteren blev ikke opmålt, men var

ca. 1300 mm. F0r og efter målestedet var derenlige strrekning på MI, ca. 1,5

gange D og M2, ca. l gange D.

Målestudse: 2 stk. 4" tianger, siddende skråt op og ned i kanalen, forskudt 90

grader i forhold til hinanden.

C.l. Målested: Umiddelbart efter t0fretromle

Mälte parametre: C02 , O,, CO, TOC, NO,. Blandt andet til vurdering af

falskluftindtag fra trornie ti1 målestedet efter cyklonen.

Kanaldimensioner: Vandret, rund kanal. Diameteren blev ikke opmålt, men den

er ca. 1000 mm. Lige strrekning f0r og efter målested, MI og M2: ca. 0,5 gange

D. Målestudse: l stk. 3" studs med indvendigt gevind, sidden de vandret ind i

kanalen.

C.2. Målested: Efter cyklon til produktfraskillelse

Målte parametre: R0ggastemperatur, flow, statisk tryk, vanddamp*), C02 , 0 2 ,

CO, TOC, NO,.

Kanaldimensioner: Lodret, rund kanal, med indvendig diameter =D på 1100

mm. Den lige strrekning fm målestedet, Ml, var mere end 5 gange D. Efter målested var derenlige strrekning, M2, på mere end l gange D.

Målestudse: 2 stk. 3" studse med indvendigt gevind, forskudt 90 grader i forhold

ti1 hinanden.

*) Disse målinger var ikke anvendelige, som beskrevet under diskussionen. De er

erstattet af beregnede vrerdier i vurderingeme af anlregget.

Page 17: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-15-

6. DRDTSFORHOLD

6.1. Gasturbine

Under målingerne var gasturbinen i stabil drift med en indfyret energimrengde på ca. 13,6

MW, beregnet udfra naturgasforbrug og en nedre bnendva:rdi på 39,7 MJ/m3(n,t) og med

en elproduktion på 3, 6 MW ifelge anlreggets elmåler.

0vrige driftsforhold fremgår af bilag 2 og 3.

6.2. Groottorring

Driftssituationen for gmnttmTingen var atypisk i og med at grresset var mere tmi: end

normalt på grund af den m eget torre sommer. 0lgod Groot havde imidlertid et l res grres,

som var knap så tmt. Under torringen af dette !res var det muligt at lade kanalbrrenderen

km'e ved h0jere last og det er for denne periode, der er lavet balance for tarreprocessen.

Gnesrnrengden rakte til ca. 2 timers måling.

Kanalbrrenderen fik under målingerue indfyret ca. 2,6 MW, heregnet udfra naturgasfor­

brug, og den indfedede grresmrengde var på 34,5 tons i timen, if0lge anlreggets skriver.

7. MÅLETIDSPUNKT

Målingeme blev foretaget den 24. juni 1992. Instrumenteme til kontinuert måling af

temperaturer og gaskomponenter var tilsluttet mggassen fra kl. 10.30 til kl. 15, mens

vandiodhold og flow, der blev mält manuelt, blev mält indenfor tidsrummet fra kl. 11.40

ti1 13.40, hvor kanalbrrenderen km1e ved h<Jj last.

Page 18: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-16-

8. RESULTATER

Resultaterne er vist i bilag 2 og 3. I dette afsnit prresenteres hovedresultaterne.

8.1 Omgivelsers data

Parameter En hed Vrerdi

Temperatur o c 16,4

T ryk mbar 1013

Dugpunkt o c 10

Tabel 8.1 Omgivelsers data under gnmtterring.

Page 19: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-17-

8.2 Resnitater for gasturbine

Parameter Enhed Vrerdi

N-gas forbrug m3(n,t)/h 1233

kW 13600

Omdrejningshastighed ved netfrekvens på 50 Hz rpm 14277

Produceret el

-Effektmåler, kW -kW 3626

-Beregnet efter MWh-måler -kW 3625

Udsl0dsgas:

Temperatur

-Anlregsmåler _oc 561

-dk-TEKNIK _oc 571

co2, t0T basis vol.% 3,4

0 2 , ror basis vol.% 14,9

H,O (x"') vol.% 7,9

NO, mg/m3(n,t) 310

c o mgim'(n,t) _o

TOC mg/m3(n,t) -o c, KJ/kgK 1,10

Flow (heregnet udfra N-gas forbrug) -m'(n,t)/h 40160

-kg/ s, våd basis 15,6

Energi i udstrn:lsgas, heregnet udfra gasanalyse kW 9772

Tabel 8.2 Resuttater for gasturbine under gn.mtt0rr:ing. (n, t) står for ror mggas ved

normaltilstanden 1013 mbar og O oc.

Page 20: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-18-

8.3 Resullater for kanalbrrender

Parameter Enhed Vrerdi

N-gas forbrug -m3(n,t)/h 265 -kW 2923

Flow (beregnet udfra N-gasforbrug i turbine og m'(n,t)/h 40360 kanalbrrender tilsammen)

Tabel 8.3 Resultater for kanalbrrender under gnmttmTing.

8.4 Resnitater for torreproces

Parameter Enhed Vrerdi

Omdrejningshastighed rpm 3

Temperatur efter kanalbrrender, d.v.s. ved indgang o c 836 til trornie (anlregsinstrument) Temperatur max. opnåelig heregnet udfra N-gasfor- o c 710 brug.

Roggas efter tromlen:

Temperatur -Anlregsmåler o c 103 -dk-TEKNIK o c 105

C02 , tm basis vol.% 4,1

0 2 , ter basis vol.% 13,4

H20 (x'") vol.% 34

NO, mg/m3(n,t) 150

c o mgim'(n,t) 800

TOC mg/m3(n,t) 150

c, KJ/kgK 1,234

Flow (mält) -m'(n,t)/h 38900 -kg/s, våd 18,5

basis

Energi ud med mggas kW 2400

Tabel 8.4 Resultater for tmTeproces for periode med h0j last.

Page 21: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-19-

8.5 Kommentarer til resultaterne

U n der målingerue blev der bestern t flere parametre, end der ville v re re strengt m~dvendigt

for at kunne opstille energi- og massebalancer. Det er derfor muligt at vurdere de mälte

og beregnede st01Telser. Udfra erfaringer fra lignende anlregskomponenter, kan der tages

stillin g til eventuelle afvigelser.

Temperaturen ved indgangen ti1 truTetromlen blev, med anlregsinstrumentet, målt til 835

o c. Den maksimalt opnåelige temperaturstigning med kanalbrrenderen kan beregnes udfra

den indfyrede naturgasmrengde, mggasmrengden fra gasturbinen og k0leluftmrengden fra

casingen. Den er, som det ses i skernaet, heregnet til 710 °C. Beregoingen kan ses i bilag

4.1.

Forskellen mellem anlregsinstrumentet og den beregnede temperatur kan skyldes, at

temperaturprofilen ikke er helt jrevn der hvor anlregsinstrumentets termofaler er anbragt.

En medvirkeode årsag kan også vrere, at termof0'leren trrenger til en kalibrering. Hvis

termof0leren ikke er afskrermet mod flammestråling, vil det ligeledes kunne give

anledning til afvigelse.

Målingeme af mggassens hastighed efter lyddremperen viste sig uanvendelig til be­

stemmelse af flowet dette sted. Årsagen var en meget uensartet hastighedsprofil henover

kanaltvrersnittet, hvilket sandsynligvis skyldtes lyddremperen. Flowet er i siedet beregnet

ud fra den indfyrede naturgasmrengde.

Et typisk vandiodhold efter en tmTeproces med t0'rretromle uden recirkulation ligger på

30- 35 vol.%. Vanddampmålingen efter cyklonen viste et indhold på 43 vol.%, hvilket

umiddelbart torekom meget h0jt. Det svarede til en fordampet vandmrengde på ca. 17800

kg vand i timen.

På basis af energiindholdet, der var til rådighed til fordampning af vand, blev det

beregnet, at der maksimalt kunne fordampes ca. 13500 kg vand i timen. Energiindholdet

blev bestemt udfra mggassens flow og varmefylde. En vandfordampning på 13500 kg i

tirneo ville svare til et vandindhold efter cyklonen på 34 vol. %, hvilket stemmer bedre

overens med h vad der normalt ses efter tmTetromler.

Page 22: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-20-

Da vandindholdet efter cyklonen indgik i beregoingen for mggassen samme sted, blev der

foretaget en iteration, hvor varmetylden blev heregnet påny med den nye vrerdi for

vandindholdet, men det gav ingen vresentlig rendring i resultatet.

I resultatskemaeme her og i bilagene er det de beregnede 34 vol. % vand, der er anf0rt,

ligesom massefylde og mggasmrengder er anf0rt for dette vandindhold. I bilag 3.3.3 er

der givet uddybende kommentarer til vandberegningen.

Koncentrationen af TOC og CO i mggassen var hejere efter tmreprocessen end fm. Det

tyder på, at noget produkt svides eller brrendes af under tmringen. Det ses også på andre tmTeanlreg.

8.6 Effekt og virkningsgrad for gasturbinen

For at kunne bedmnme, om gasturbinen ligger indenfor de vrerdier, som leverandmen

normalt garanterer med hensyn til effekt og virkningsgrad, er det nedvendigt at transfor­

mereden faktiske ydelse til en referencetilstand. Referencetilstanden er normalt givet ved

at omgivelsestemperatur, -tryk og luftfugtighed i ind- og udleb er henholdsvis 15 °C,

1013 mbar, 60% relativ fugtighed og nu! tryktab i ind- og udleb.

For gasturbinen (Allison 50! KBS) i 0lgod er ydelsen opgivet til 3720 kW ved 14200

rpm, ved en turbineindlebstemperatur (TIT) på !035 oc og refererende til et ud!OOsareal

på 0,45 m2•

De mål te koncentrationer i udstodsgassen af C02 og 0 2 medfmer, at TIT beregnes til 1048 °C.

Det statiske tryk i udliJbet korrigeret til 0,45 m2 giver statisktryk i udleb på O mbar.

Korrektionsfaktor for omlebstal = rpm/rpm,ref giver Krpm = l ,0.

Den faktiske ydelse kan beregnestil at skulle have vreret 3764 kW, se bilag 4.3. Det er

ca. !00 kW mere end mält, svarende til en afvigelse på -2,6% af nominel effekt. Med

henblik på det specifikke varmeforbrug er dette heregnet til at skulle vrere 13033

KJ/KWh.

Page 23: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-21-

Den mälte vrerdi udgm- 13258 KJ/KWh hvi1ket er ca. 1,7% h<>jere end nomine1t forbrug.

Begge vrerdier ligger dog indenfor grrensevrerdieme.

Måleusikkerheden vurderes at kunne betyde en fejl på op til 2,5 %.

8, 7 Vurdering af torreproces

TIMring af gn:es ved hjrelp af en gasturbine indebrerer at der vil vrere mere fugt i terreluften i forhold til energiindholdet end ved traditionel t0rring.

Ved gasturbinedrift breves dugpunktet i indgangsluften til grrestmTeren fra ca. 36 °C til

ca. 41 oc. Det fomgede fugtindhold betyder ved urendret ind10bstemperatur og samme

luftstrem, at rorrekapaciteten falder. Hvis denne skal opretholdes, skal massestrmnmen

oges med felgende virkning:

Med gasturbine Uden gasturbine

Tind 700 oc 700 °C

Grres ind konstant konstant

Grres ud konstant konstant

N<>dvendigt flow 16,475 kg/h 16,261 kg/h

Tu d 107,07 oc 102,57 oc

Det foregede energiforbrug til tmringen er heregnet til ca. 154 kW eller ca. 1,3 %.

l beregoingen er der brugt en indl0bstemperatur til tmTetromlen på 700 °C.

Beregoingen er foretaget ved hjrelp af en simplificeret model for tmring, se bilag 4.4. I

beregoingen indgår falgende stmTelser:

Page 24: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-22-

Nedvendig varmetilfersel på basis af:

Opvarmning af t0Tstof i gnmt

Fordampning af vand fra grent

Opvarmning af flydende vand i gmnt

Overfming af varme beregnes ved hjrelp af overfruingsenheder.

Det nedvendige flow af tmTeluft er heregnet med lO % tab under tm:ringen.

Udgifterne til det lidt fomgede energiforbrug, der er beregnet, overstiges af muligheden

for 0get indtjening ved elsalg.

Page 25: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-23-

DEL m. F.JERNV ARMEPRODUKTION

9. MÅL TE PARAMETRE OG MÅLESTEDER

Ligesom ved vorderingen af tmTeprocessen, er vurderingen af fjemvarmeprocessen baseret

på såvel anlregsinstrumenters visning som målinger foretaget af dk-TEKNIK.

9.1 Grundlag for performancelest af gasturhiDe

Der henvises til afsnit 5 .l, h vor det er beskrev et, efter h vilken standard og under hvilke

forudsretninger, gasturbinens ydelse og virkningsgrad er testet under gnmttmTingen.

Under fjemvarmeproduktionen var der dog f0lgende afvigelser i forhold til det i afsnit 5.1

beskrevne:

Tryktab over filterindgang blev målt denne gang.

Kompressortryk fm brrendkammer kunne ikke måles ved grootproduktionen. Det

blev forsegt målt under fjemvarmeproduk:tionen, men det var ikke muligt at

etablere trykudtag på den tid, der var afsat til mälearbejdet. Beregningeme er

derfor udfmt som ved gnmtproduktionen.

9.2 Grundlag for vurdering af fjernvanneproduktion

Fjernvarmeproduktionen er vurderet udfra balancer over energi- og massestr0lllme mält

over fjernvarmeveksleren.

Indgående energistmmme er bestemt udfra naturgasforbrug samt ved gasanalyse af

udstcdsgassen fra gasturbinen. Udgående energistr0lllme er bestemt ved gassaromensret­

ning efter fjernvarmeveksleren, målt flow samt temperatur. Anlregsinstrumentets visning

af produceret fjernvarmemrengde sammenlignes med det målte og beregnede. Energitabet

i nedskorstenen blev forsegt vurderet ved at måle gassaromensretning og temperatur i

nedskorstenen og ved at fors0ge at måle flow ud gennem n0dskorstenen.

Page 26: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-24-

9.3 Målesteder og pararnetre målt af dk-TEKNIK

De af dk-TEKNIK mälte pararnetre er beskrevet nerlenfor for hvert af de målesteder, der

blev anvendt. I beskrivetsen står D som tidligere mevnt for den hydrauliske diameter og

Ml og M2 for lrengden af lige mrstrrekning fm, henholdsvis efter målestedet Det er

vrerdier, der er af betydning for målestedets egnethed for flowmålinger.

Målestederne A og Bl er de samme, som blev benyttet under gmntproduktionen.

A. Målested: Umiddelbart efter gasturbinen

Mälte parametre: Statisk tryk

Kanaldimensioner: Vandret, rund kanal. lodvendig diameter = D = 1000 mm.

Lige siraokning f<>r og efter målested, MI og M2: Ca. 1000 mm, det

v il sig e ca. l gan ge D.

Målestudse: l stk. 4" flange, siddende vandret ind på kanalen.

B.l. Målested: Efter lyddaomperen

Mälte parametre: R0ggastemperatur, statisk tryk, vanddamp, C02, O,, CO.

Kanaldimensioner: Vandret, firkantet kanal. lodvendig h0jde = 1800 mm,

indvendig bredde = 1650 mm, hvilket giver D = 0,5( h~de + bredde) = 1725

mm. F0r målested var der en lige strrekning, Ml på ca. 0,5 gange D, idet

lyddaomperen på ca. 9 m's laongde ikke regnes som en lige straokning. Den lige

siraokning efter målestedet, M2, var på ca. 0,5 gange D.

Målestudse: 3 stk 4" flanger, siddende vandret ind i kanalen, over hinanden.

D Målested: Efter fjernvarmeveksler

Mälte parametre: Roggastemperatur, statisk og dynamisk tryk, vanddamp, C02,

0 2, CO, TOC, NO,.

Kaoaldimensioner: Vandret, rund kanal. lodvendig diameter= D = 1200 mm.

Ml var mere end 5 gange D og M2 var mere end l gange D.

Page 27: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-25-

Anlreggets n<Jdskorsten er ved normal drift lukket med et spjreld i bunden, så mg gassen

ikke ledes ud gennem den. Hvis spjreldet ikke lukker tilstrrekkeligt tret, kan en vis

mggasmrengde slippe ud denne vej og derved give anledning til et energitab. Ved

betragtning af nedskorstenens top kunne man se varmeflimmer over denne. For at få et

indtryk af, om der var et energitab af denne vej, som var så stort, at det skulle medtages

i beregningerne, blev der foretaget nogle orienterende målinger på n0dskorstenen. De blev

foretaget dagen fm de egentlige målinger og mens anlregget var i drift.

10. DRIFI'SFORHOLD

Der havde vreret probierner med en af energimålerne på akkumuleringstanken til fjernvar­

meproduktionen. Man havde således mält stmTe energimrengder ud af tanken end ind. Det

viste sig, der var belregninger hvor måleren var placeret. Der var rettet op på problemet

fm målingerne blev foretaget.

Fjernvarmedriften var tilrettelagt, så anlregget var i drift i dagtimeme og slukket om

natten. F0r målingerue blev udfmt, kl. 5.30 til6.l5 på måledagen, blev der foretageten

kold eranlevask af kompressoren. Akkumuleringstanken var "tmnt" for varme, så anlregget

kunne lmre ved fuld drift under målingerne.

Da målingerue blev foretaget, havde turbinen haft en driftstid på 5581 timer og der havde

vreret foretaget ca. 250 starter.

11. MÅLETIDSPUNKT

Målingeme under fjernvarmeproduktion blev foretaget den 9. marts 1993. Instrumenterne

til kontinuert måling af temperaturer og gaskomponenter var tilsluttet mggassen fra kl.

9.30 til kl.l5.45, mens vandiodhold og flow, der blev mål! manuell, blev målt indenfor

tidsrummet fra kl. 11.30 til 14.30. De orienterende målinger i n0dskorstenen blev

foretaget dagen fm, den 8. marts !993.

Page 28: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-26-

12. RESULTATER OG DISKUSSION

Resultateme for fjernvarmedriften er vist i bilag 5, 6 og 7. I dette afsnit prresenteres

hovedresultaterne.

12.1 Omgivelsers data under fjernvarmedrift.

Parameter Enhed Vrerdi

Temperatur o c 4,5

Try k m bar 1027

Relativ luftfugtighed % 59,5

Tabel 12.1 Omgivelsers data under fjernvarmedrift.

Page 29: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-27-

12.2 Resullater for gasturbine.

Parameter Enhed Vrerdi

N-gas forbrug m3(n,t)/h 1266

kW 13805

Omdrejningshastighed ved notfrekvens på 50 Hz rpm 14252

Produceret el -Effektmåler, kW -kW 3865

-Beregnet efter MWh-måler -kW 3826

Udswdsgas:

Temperatur fm- lyddremper

-Anlregsmåler _oc 550

-dk-TEKNIK _oc 562

Temperatur efter lyddremper -dk-TEKNIK _oc 555

co2, tm" basis vol.% 3,3

0 2 , t0r basis vol.% 15,0

H20(X"') vol.% 6,1

NO, mg/m3(n,t) 262

c o mgim'(n,t) -o TOC mg/m3(n,t) -o cpm KJ/kgK 1,10

Flow (beregnet udfra N-gas forbrug) -m3(n,t)/h 42350

-kg/s, våd 15,9

basis

Energi i udstedsgas efter lyddremper, heregnet kW 9400

udfra gasanalyse og temperatur mält af dk-TEK-

NIK og med basis i temperatur af udeluft.

Tabell2.2 Resnitater for gasturbine under fjemvarmeproduktion

Page 30: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-28-

12.3 Resnitater for fjernvarmeveksler

Parameter Enhed Vrerdi

Roggas efter fjernvarrneveksler:

Temperatur

-An1regsmåler o c 99 -dk-TEKNIK o c 108

Gassammensretning, C02, 0 2, H20, Som efter gasturbi-

NO, CO, TOC ne, se tabel x. l

c,m KJ/kgK 1,05

Flow (målt) -m3(n,t)/h 41200

-kg/s, våd basis 15,5

Energi i raggas, heregnet udfra

gasanalyse og med basis i Temp. af kW 1750

ude1uft.

Energi afsat i varmeveksler -Anlregsmåler kW 7650

-dk-TEKNIK kW 7650

Freml0bstemperatur o c 92

Returtemperatur o c 49

Tabe1 12.3 Resuttater for fjemvarmeveksler.

12.4 Kommentarer til måleresultaterne

Sammenlignes det beregnede flow udfra naturgasforbruget, vist i tabel 12.2, med det

målte flow efter fjemvarmeveksleren, vist i tabel 12.3 ses det, at der er en relativ

afvigelse mellem vrerdieme på ca. 2,5%, altså en god overensstemmelse.

Page 31: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-29-

Anlreggets temperaturmäler efter gasturbinen stemte godt overens med dk-TEKNIK's

måling, nemlig med en afvigelse på l%. Vrerdierne er vist i tabel12.2.

Anlreggets temperaturmåler, der er anbragt efter fjernvarmeveksleren, viste ca. 10%

lavere temperatur end dk-TEKNIK's temperaturmåling.

12.5 Resullater for nodskorsten

C02- og 0 2-indholdet blev mält i n0dskorstenen til 3,2% C02 og 14,7 % 0 2• Der blev

mält f0r instrumenteme blev kalibreret på målestedet, det blev de focst umiddelbart fru

de egentlige målinger blev foretaget. Alligevel vi ser de mål te koncentrationer, at

gassaromensretningen i nedskorstenen er rueget mer mggassens sammensretning. Der sker

altså en udsivning af mggas gennem spjreldet.

I et fors0g på at fastlregge strurelsen af den udsivende mggas, blev mggashastigheden

mält i n0dskorstenen. F0r det skete, blev temperaturen mält til513 <>c i oodskorstenen.

Temperaturmålingen skete i en 15 mm studs anbragt fer nedskorstenens gennemfming i

taget. På grund af den heje temperatur var det hverken muligt at anvende et varmetrådsa­

nemometer eller et vingehjulsanemometer til hastighedsmålingen. Disse instrumenter

udmrerkede sig ellers ved at kunne måle meget lave hastigheder og ved at kunne indfmes

gennem studsen på 15 mm.

I stedet blev mggashastigheden s0gt mält ved n0dskorstenens munding ved hjrelp af et

normalt pitetrar i forbindelse med skrårmsmanometer. Her viste det sig, at den var så lav,

at den ikke kunne registreres ved denne målemetode. Det vil sige den har vreret lavere

end 0,5 mmVS i dynamisktryk svarende til ca. 3 m/sek. Nedskorstenens diameter er ca.

1,4 m, det vii sige mggasflowet i oodskorstenen har vreret mindre end 17.000 m3(fugtig

mg, aktuel temp.)/h. Totalflowet i mggaskanalen blev mält til ca. 61.000 m3(fugtig mg,

aktuel temp.)/h. Flowet i oodskorstenen har således vreret mindre end 28% af totalflowet,

hvor lavt det har vreret, kan ikke siges.

Det må derfor konkluderes, at der sker en vis udsivning af mggas gennem nedskorstenen

og muligvis også en varmestråting via spjreldet i nadskorstenens bund. Men det er ikke

muligt at give en n0jagtig vurdering af den eventuelt tabte energimrengde.

Page 32: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-30-

12.6 Effekt og virkningsgrad for gasturbinen

Beregoinger til vurdering af gasturbinedriften under fjernvarmeproduktion er vist i bilag

7.3 og 7.4.

For at kunne bedamme, om gasturbinen under fjemvarmeproduktionen leverede den

garanterede effekt og virkningsgrad, er det ne"dvendigt at transtorrnere den faktiske ydelse

til en referencetilstand. Det blev gjort ved vorderingen af gasturbinen under gmntpro­

duktionen og der henvisestil afsnit 8.6 for en beskrivelse af dette. I det felgende omtales

de forhold, der var anderledes under fjemvarmedriften end under gnmttmT:ingen.

TIT blev under fjemvarmeproduktionen aflrest til at have vreret 1035 °C. Vrerdien

stemmer godtoverens med den i bilag 7.3.3 beregnede vrerdi udfra gassammensretning

og bnendstofforbrug.

Centrax havde oplyst til0lgod Tekniske Vrerker, at TIT-målingen muligvis var okorrekt.

Det er således ikke blevet bekneftet af beregningerne. Det er dog vanskeligt at drage

n0jagtige konklusioner, da vrerdien af kompressortryk er vresentlig for disse beregoinger,

men, som tidligere omtalt, ikke kunne mäles.

Det statiske tryk i udl0bet korrigeret til 0,45 m' giver statisktryk i udl0b pä 17,8 mbar.

Luftflowet måtte korrigeres i EDB-programmet, der er anvendt ved beregningeme i bilag

7 .3. Den nadvendige korrektion for at få C02 og fuelflow til at stemme med det målte var

3%. Behovet for korrektion kan skyldes en smule tilsmudsning af anlregget. Udfares

beregningeme u den at korrigere luftflo w, fås et ud try k for, h vad en gennemsnits turbin e

med Allisons konfigurationer ville y de. Det er gjort i bilag 7.4 og vi ser, at turbinens

ydelse var ca. 100 kw lavere end en sådan gennemsnitsturbine. Det ligger indenfor

måleusikkerheden og er af samme stmTelse, som vi så ved målingeme i juni 1992.

Måleusikkerheden vurderes at kunne betyde en fejl på op til 2,5%.

Page 33: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-31-

12.7 Vorderlog af fjernvarmeproduktionen

Den afsatte energimrengde i fjemvarmeveksleren var 7,6 MW, mält med såvel

anla:gsmåler som ved dk-TEKNIK's målinger. Den garauterede kapacitet var 8 MW.

Forskellen på ca. 5% overstiger måleusikkerheden, men man må have sig for 0je, hvilke

frem- og returkJbstemperaturer, den garauterede kapacitet er givet ved. dk-TEKNIK er

ikke i besiddelse af de mermere specificerede garantikrav og kan derfor ikke foretage en

n0jere vurdering af, hvorvidt garantikravene har vreret overholdt.

Page 34: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-32-

DEL IV. SAMLET VURDERING AF GR0NTT0RR1NG OG FJERNVARMEPRODUKTION

13. DlSKUSSION

13.1 Energibalance

Nerlenfor vises en samJet oversigt over energibalancen for anlregget ved henholdsvis

groottmring og fjernvarmeproduktion.

Energi i kW GranttiDTing Fjemvanneproduktion

Gasturbine ind:

Naturgas ind (N-gas mäler) 13620 13800

Luft ind 230 70

Gasturbine ud:

El (elmåler) 3626 3826 (beregnet) 3764 3834 virkningsgrad % 26,6 27,7

T ab i gasturbine, g ear, uforbrcendt, 250 250 strålin g

Tab i generator 155 155

Energi i reggas efter gasturbine 9770 9400

Gronttorring:

Kanalbnender Ind: 2920 Naturgas ind (N-gasmåler)

T01Tetromle ud: 2400 Ud med mggas

Fjernvarmeproduktion:

Energi afsat i fjernvarmeveksler 7650

Ud med mggas 1750

Tabel 13.1. Energibalancer for gasturbinedrift med henholdsvis t0rring og fjem­

varmeproduktion.

Energibalancerne er illustreret ved hjrelp af pilediagrammer i figur 1.1 og 1.2 i resumeet.

Page 35: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-33-

13.2 Svar på sporgeskema

Besvarelsen af de stillede spmgsmål til personer fra 0lgod Gmnt og 0lgod Tekniske

Vrerker vedmrende driften af anlregget, er vist i bilag 8.

Det fremgår af besvarelsen, at omstillingen mellem fjernvarme og groottmT:ing normalt

tager ca. 2 dage. Når anlregget alligevelligger stille, benyttes lejligheden til at servicere

gasturbinen. Det tager ca. 3 dage.

Arbejdet med at styre turbinen varetages af 0lgod Tekniske Vrerker, dog styres lasten i

gnmtsresonen fra 0lgod Gmnt.

I sammeren 1992 havde 0lgod Gront 4150 driftstimer. Det ligger indenfor det normale

antal på 4000 til 4500 effektive timer pr. år. Set i forhold til granttroring med

gasbrrender, byder gmntterringen med gasturbine ikke på nogen vresentlige problemer.

Det krrever ikke mere bemanding at betjene anlregget, men personalet må gennemgå et

gasturbinekursus. Produktet er af ligeså god kvalitet, man kan nå ned på lige så lavt

vandiodhold og der er ikke registreret st0rre probierner med brankning af produktet i

forhold til tidligere.

Med hensyn til energiforbrug pr. kg Wrret grres, lä det i 1992, hvor man 10rrede med

gasturbine og kanalbrrender, lidt hojere, nemtig ca. 8%, end i 1991, hvor man benyttede

gasbrcender alene:

1991 4,8 kg 10rret grres/Nm' gas

1992 4, 6 kg t0rret grres/Nm3 gas

Tallene er opgjort uden hensyn til grcessets fugtighed. Men sommeren 1992 var meget tm

i Danmark, så grcesset har sandsynligvis ikke vreret mere fugtigt i 1992 end i 1991. En

årsag til det egede energiforbrug kan vcere, at man har måttet udelade recirkulation, da

anlcegget blev bygget om til gasturbine.

Page 36: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-34-

Der har vreret nogle driftsstop på anlregget. Generatoren havde vibrationsproblemer. De

er a:fhjulpet nu. Der har vreret probierner med driften af kanalbrrenderen ved gnmtte:rrin­

gen, idet det ikke var muligt at tilfrue brrenderen tilstrrekkelig luft, når man anskede at

terre uden turbinen indkoblet. Leverand0ren har omkonstrueret anlregget, så garantien nu

er overholdt.

De omtal te problem er har vreret engangsproblemer, som man har rettet op på.

13.3 Andre konnnentarer til driften

13.3.1. Trykforhold

Man kunne forestille sig, at mggassen fra gasturbinen skulle overvinde et stmTe modtry k

ved gronttmringen end ved fjernvarmedriften og at det kunne have indflydelse på

turbinens effektivitet. Det viste sig ikke at vrere tilfreldet. V ed grm1tt0rringen anvendes

en sugetrreksblreser for at fme det tmTede produkt gennem en cyklon til at sk:ille produktet

fra Wrreluften. Sugetrreksblreserens kapacitet er så h0j, at modtrykket efter gasturbinen

faktisk er lavere ved gronttmTing end ved fjemvarmedrift.

13.3.2. Miljovilkår

dk-TEKNIK er ikke i besiddelse af en egentlig milj0godkendelse for anla:gget. Men i 1990

tråd te en bekendtgmelse i kraft om emissionsgrrenser for gasmotorer og -turbiner. Den

grelder for nye anlreg med en indfyret effekt stmTe end 120 kW. Grrensevrerdierne ife1ge

bekendtgmelsen er:

NO, : 650 mg/m3(n,t) ved 5% 0 2

CO : 650 mg/m3(n,t) ved 5% 0 2

De måtte vrerdier henregnes til 5% 0 2 fru de sammenlignes med gnensevrerdierne:

Page 37: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-35-

Mälested NO, mg/m3(n,t) ved CO mg/m3(n,t) ved

5% o, 5% o,

Ved gmnttorringsproces, juni 1992:

Efter gasturbine 830 o

Efter grootterring 320 1180

Ved fjernvarmeproduktion, marts

1993:

Efter gasturbine og efter fjemvarme- 700 o veksler (ingen forskel på de to

målesteder)

Tabel 13.2 Emissionsgrrenser for motorer og gasturbiner. Emissionsgrrenserne

stammer fra en bekendtgmelse fra 1990. Der er således ikke tale om

vrerdier fra en egentlig miljagodkendelse af det specifikke anlreg, som

omhandles i mervrerende rapport.

NOx-koncentrationen målt efter gasturbinen var hejere under gnmttmringen i juni 1992

end under fjernvarmedriften i marts 1993. Parametre, der har indflydelse på NOx-dannelse

er temperatur, opholdstid og luftoverskud i forbnendingszonen. Det er sandsynligt, at

disse pararnetre har vreret forskellige under de to driftsformer.

NOx-koncentrationen i mggassen reduceres henover rorreprocessen til en vrerdi, der ligger

lavere end bekendtgruelsens grrensevrerdi.

NO"'-koncentrationen var under fjemvarmedriften en smule h0jere end grrensevrerdien.

Gasturbinen gav ikk:e anledning til CO-dannelse, de rnålte koncentrationer var lavere end

rnålemetodens detektionsgrrense. CO-grrensevrerdien for gasturbinen var således overholdt

under b egg e målinger.

Page 38: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-36-

Tmreprocessen gav derimod anledning til CO-dannelse, men det er ikke ualmindeligt, at

tarreanlreg ikke har emissionslcrav til CO. CO-dannelsen fra tmTeprocessen kan hidrme

fra ufuldst:endig forbrrending i kanalbrrenderen, men nok isrer fra svitsning af grresset

under rorringen.

13.3.3 Korrosionsrisiko

Ved målingeme i marts 1993 observeredes en del rust i målestudsene ved målested A,

umiddelbart efter gasturbinen. Det kan muligvis skyldes driftsformen under fjem­

varmeproduktionen, hvor anlregget er i drift i dagtimerne, men slukket i nattimeme. Når

gasturbinen stoppes, falder temperaturen i mgkanalen til under vanddugpunktet, mens der

stadig er mggas i kanalen. Vanddamp framgen kan udkondenseres og absorbere NOx fra

r0gen, som giver en forsuring af det udkondenserede vand.

Om der er anledning til korrosion i alarmerende grad og om det kan skyldes ovennrevnte

sammenhreng, kan k:un klarlregges ved yderligere undersegelser.

13.4. 0konomi

Det "konomiske grundlag for 0lgod Gmnt og ffigod Tekniske Vrerker ersalg af el, salg

affjernvarme og salg afrnrret gmnt. De energimrengder, der er medgået til produktionen

og st:mrelsen af de producerede mrengder, er opgjort i de tidligere afsnit.

Afregningen for produceret el i 1992 er kort refereret i tabel 13.3. Her ses det, at den

producerede elmrengde i perioden med grenttruring stod for godt halvdelen af den samlede

indtregt fra elproduktionen.

kWh kr.

Leveret el ialt i 1992 14.300.000 3.930.000

Leveret el i perlode med gmnttmTing 7.560.000 !.900.000

Leveret el i perioden med fjernvarme- 6.775.000 2.030.000 produktion

Tabel !3.3 Leveret el fra anlregget i 1992 i kWh og i danske kroner. V rerdierne er

afrundede. Udgifter til naturgas m.m. er ikke fratrukket belebene.

Page 39: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-37-

Prisen på energi kan variere mellem de nordiske lande og mellem regioner i landene,

ligesom salgsprisen for produceret energi, varme og gmnt kan det. Hvis man overvejer

at starte en Ugnende "anlregs symbiose", må man derfor indregne priser for det aktuelle

tilfrelde.

Anlregget repn.esenterer en investering på ca. 26. mi o. kr.

14. KONKLUSION

Denne rapport omhandler en vurdering af ydeevne, virkningsgrad og emissioner for et 3,6

MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis tmring af grres og fjem­

varmeproduktion. Fjernvarmeproduktionen er udlagt til en kapacitet på 8 MW mens der

ved gmnttmringen kan fordampes ca. 14 ton vand i timen.

Der er foretageten vurdering af gasturbineanlregget, der ejes og drives af 0lgod Tekniske

V rerker og 0lgod Gmnt.

V ed vorderingen er anlreggets ydeevne, virkningsgrad og emissioner betragtet, idet der

er foretaget målinger under hver driftsform. Srerlige driftserfaringer er belyst ved samtale

med personer fra anlregget og en kort gennemgang af anlreggets logbog.

Af anlreggets samlede indtregter fra elproduktionen i 1992 stammede nresten halvdelen fra

perioden med gnmttorring.

Der er foretageten vurdering af gasturbineanlregget, der ejes og drives af 0lgod Tekniske

V rerker og 0lgod Gmnt. U ndersogelsen er financieret af NGC, Nordisk Gasteknisk

Center.

Page 40: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

-38-

Gasturbineanlreggets afgasser benylles til henholdsvis torring af grres til foderpiller og til

fjernvarmeproduktion. Ved vorderingen er anlreggets ydeevne, virkningsgrad og

emissioner betragtet, idet der er foretaget målinger under hver driftsform. Srerlige

driftserfaringer er belyst ved samtale med personer fra anlregget og en kort gennerngang

af anlreggets logbog.

Af anlreggets samlede elindtregt i 1992, stammede nresten halvdelen fra perioden med

gmntt0rring.

Page 41: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

BILAGSOVERSIGT

Bilag l

G renttorring

Bilag 2

Bilag 3

Bilag 3.1

Bilag 3.2

Bilag 3.3

Bilag 4.

Bilag 4.1

Bilag 4.2

Bilag 4.3

Bilag 4.4

-39-

Skitse af anlreg

Anlregsinstrumenters visning samt omgivelsers data

Måleresultater

Mälested A. Efter gasturbine, fer lyddremper

Mälested Bl og B2. Efter gasturbine og lyddremper. For hhv.

efter nedskorsten

Mälested C l og C2. Efter terring. For henholdsvis efter cyklon

Beregoinger

Roggasmrengder

Middelvarmefylde

Vurdering af gasturbinedrift

Vurdering af tmreproces

Page 42: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Fjervarmeproduktion

Bilag 5

Bilag 6

Bi1ag 7

Bilag 6.1

Bi1ag 6.2

Bi1ag 6.3

Bilag 7.1

Bi1ag 7.2

Bilag 7.3

Bilag 7.4

·40-

Anlregsinstrumenters visning samt omgivelsers data

Måleresultater

Mälested A. Efter gasturbine, fm- 1yddremper.

Mälested Bl. Efter gasturbine og 1yddremper. Fm- n<ldskorsten.

Målested D. Efter fjemvarmeveksler

Beregoinger

Rffggasmrengde beregnet udfra indfyret naturgas

Middelvarmefylde samt afsat energi i fjemvarmeveksler

Vurdering af gasturbinedrift ved aktuel driftssituation

Vurdering af gasturbinedrift med "gennemsnitsturbine"

Page 43: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Combined Heat and Power at (Jlgod

Company Joint venture between 0Igod Fjernvarmeselskab, 0Igod Gr~nt and V\!Slund Energy Systems AJS.

Location 01god, Nr. Esbjerg, Denmark.

Type of Business Grass Drying l District Heating.

With a capacity for 3.8 MW electricity and 8 MW heat, the Combined Heat and Power plant at 01god in the West of Denmark, supplies heat for green pellets in the summertime andsupplies the local district heating worksin the wintertime. Power productian is sold to the national grid. The Centrax CX50 l KB5 generator set runs a total of 6,500 ho urs a. y ear ':"ith t h "e turbin e exhausting in to a !arge grass drying drum which operates 24 hours a day, 7 days a week during the summer season, to make pellets wbich are used in the manufacture of animal feed. During the remainder of the year, the exhaust heat is diverted, via an economiser, to the local district heating scheme. The CHP plant was commissioned in January 1992 and is operated by a consortium of the town district heating company, grass drying company and the energy company, V\1llund, who were the main contractors for the project.

Technical Infoi71Ultion

Generator Set

Packager Type Nominal Output

Gas Turbine Type Fuel Speed

Generator Type System Voltage Speed

Economiser Type Heat Production

Supplementary Firing

Control System

Centrax Ltd. ex SOIKBS 3.8 MWe

Allison Gas Turbine 501 KB5 Natural Gas 14,250 rpm

B rush 8J45M89-4 IO.SkV, 3 phase, 50Hz 1500 rpm

V0lund Unfircd 8 MWth at 4 bar g

Maxon Type

lntegrated YOU System, Load Control, Data Logging and Monitoring.

~IAmsonl t:EIITRAX. Centrax Limited, (Gas Turbine Division), Newton Abbot, Devon TQ 12 4SQ, England, Tel: 0626 52251, Int. +44 626 52251 Fax : 0626 52250, Int. +44 626 52250 Telex : 42935 CENTRX G

Bilag l.

Page 44: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Danmarks Meteorologiske Institut, Kamp.

Meteorologiske data for d. 24. juni 1992.

Billund området. Billund ligger ca. 40 km fra 01god.

Tidspunkt Lufttryk mbar Dugpunktstemperatur °C

8 1013 12

11 1013 10

14 1013 10

17 1014 9

Bilag 2.1.1

<lk035

Page 45: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

d k 03~

Registrering af data for ude1uft ( anf0rt med "amb" som indeks) og

aflresning af driftsinstrumenter.

Data for gasturbinen står everst, data for tmTeprocessens kanalbrrender nederst.

Turbinens omdrejningshastighed er angivet ved50Hz netfrekvens (anf0rl i parantes).

KL. 11.55 13.00 13.38 14.20

Tam b 16 16 15.7 18

Pamb 1013 1013 1013 1013

dP filter ? 1 ? ?

P cd p ? ? ? ?

Ted p ? ? ? ?

RPM (50Hz) 14289 14281 14265 14273

Texh GT 561 562 561 561

Texh dK-T ? 572 572 ?

dPst exh. mbar 10 10 10 8,5

T n-gas 17,5 17,5 17,5 17,5

P n-gas 17,5 17,5 17,5 17,5

V n-gas nM3 54502/933421 54582/934776 54627/935538 54629/936627 (kl 13.03) (kl. 14.33)

PGTkW 3638 3632 3620 3615

PGTMWh 7436,5 kl 7440,5 kl 7442,75 kl 7446,04 kl 11.56 13.02 13.39 14.34

V efterbr. nm3 41145 kl 12.04 41244 kl 13.44

Pgas bar 4,49 4,48 4,59

Tgas C 22,8 22 22,6

Te.ovnC 115 kl. 13.37 112 kl. 13.45

Bilag 2.2.1

Page 46: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Beregoinger udfra naturgasforbrug i gasturbine.

N-gas nM3 l 1355 l 0,3321 76210,3432 1089 l 0.3361 nM31s

N-gas KW 13184 13627 13344

EL KW berget e. 3636 3649 3589 MWh måler

Effekt mäler . • Brrenavrerat n-gas J ,l MJ/nMJ ( ! k l/kg)

Bilag 2.2.2

d k 03~

Page 47: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

C' l .·- _() v ~"-- --

--'T· l 'U'''''~

c c ' ' (

(

j:: (

(

c (

c (

(

(

(

(

(

(

' ::1000'

'i

i·Bj::' i :.--l l , ..

Page 48: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Driftsdata for trureprocessen

Perlode Omdrejningshastighed for trornie o/min

11.50-13.00 2,9

13.00-13.30 3,2

13.30-13.35 3,8

13.35-1430 4,2

Period e Tovn, oc Tafgang, oc Vand i produkt, %

10.00-11.00 710 103 6,6

11.00-11.50 712 104 6,4

11.50-12.00 724 103 6,3

12.00-12.45 800 103 6,7

12.45-13.40 886 103 6,9

13.40-15.00 650 98 6,8

Gennemsnit for 836 103 6,8

perioden med ~

last

Bilag 2.3.2

Page 49: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Vand fjemet fra gmnt, bestemt ved vejning på lastbil og tilvrekst i lagerbeholdning.

start kl. 11.45:

V regt piller

Groot indvejet

Stop kl. 13.40:

V regi piller

6984,50 t

56,78 t

6999,20 t

Frerdigvare = 6999,20- 6984,50 t = 14,70 t

Vandfordampning = 56,78 - 17,70 = 42,08 t

Vandfordampning pr. time = 21,96 t

Bilag 2.3.3

Page 50: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

A. Efter gasturbine, for lyddremper

Period e Last pstatisk, mbar

10.00-11.40 Normal 9,5

11.40-13.40 H0j 10,4

13.40-15.30 Normal 8,7

Bilag 3.1.1

dk 035

Page 51: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

~ • ' i

Gasturbineanvendelse ved

industriel terreproces

Efter lyddremper fer nedskorsten

Barometerstand

K~naltvoorsnit ved mB!ssted

Reggsstemperatur

Statisk. tryk i k.snsl , relativ

C02-indhold i raggas , tnr .

02-indhold i r0ggas , tor .

H20-indhold i våd raggas

Massefylde Jtor, normaltilstand)

Massefyldfl {vid, normalti!stand)

Massefylde ldrifttilstand)

Roggasstrom Jtnr, normaltilstandl

Reggasstrom (vid, normaltilstand)

Reggasstrom {drifttilstend ved miilestedJ

Rnggeshastighed

Udsuget gasma&ngde ltnr, normall

Kontroi af grov fugt (% af max h2o indhold l

Metods for bestemmelse af 02-indhold

Metade fot bsstemmelse af H20-indhold

Metods for bestemmelse af roggasstrom

NOx-koncsntration i r"ggss (tnr, normal)

NOx-k.oncentration i raggas {referencel

TOC-k.onc.(CH4 eq) i toggas (ter, normal)

TOC-k.onc.(CH4 eq) i r"ggas lreference)

CC-koncentration i toggas (reference) , gastase

"Middel" er middel af "1" og "2"

m Bar

m'

•c

mBar

vol.-%

vol.-%

vol.-%

kg/m3Jn,tl

kg/m3{n,f)

kg/ma

m3(n,t)lh

m3Jn,fl/h

m3/h

mi•

%

mg/m3(n,t)

mg/ma

mg/m3Jn,t)

mg/ma

mg 1m3

Referencatilstand er : 10 % 02 ter, O % H20 , 101325 Pa ( 1013.3 mb J , O QC

BFi<IR.n'lR

1

Skema 1

920624

1144-1340

1013

2.97

571.0

3.36

3.4

14.9

9.0

1.301

1.257

0.408

0.137

o.o

Milt

"'" Milt

313

566

0.0

0.0

0.0

BF!<IR.T0R BF0R.T0R

2 Middel

Skema 1

920624 920624

1303-1333 1149-1333

1013 1013

2.97 2.97

571.0 571,0

3.53 3.44

3.4 3.4

14.9 14.9

6.9 '·9

1.301 1.301

1.267 1.262

0.411 0.410

0.110

o.o

Milt Milt

Miilt Milt

Måk Måk

313 313

566 566

0.0 0.0

0.0 0.0

0.0 0.0

~el<i\HR ENERGI OG MILJ!21

GLADSAXE M!21LLEVEJ 15 2S60 S0BORG TELEFON 39 69 65 11 TELEFAX 39 69 60 02

Sign.: BHC

Bilag nr. :3.2.1.

Page 52: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

~ i ' i

Gasturbineanvendelse ved

industriel terreproces

Efter lyddaamper f0r n0dskorsten

BF0R.T0R BF!'JR.Ti'JR BF!'JR.Ti'JR

1 2 Middel

Skerns 1 Skems1

920624 920624 920624

1144-1340 1303-1333 1149-1333

CO-koncentrstion i '"'QQHS (tar, normal) , gssfase . 0.0 0.0 0.0

"Middel" er middelsf "1" og "2"

Referencetilstand er ; 10 % 02 ter , O % H20 , 101325 Pa ! 1013.3 mb ) , O "C

~Ei<i\J"iR ENERGI OG M1LJ0

GLADSAXE M0LLEVEJ 15 2860 S!Z!BORG TELEFON 39 69 65 11 TELEFAX 39 69 60 02

Sign.: BHC

Bilag nr. :3,2 1.

Page 53: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

d k 035

B2. Efter gasturbine, lyddremper og n0dskorsten.

Parameter Enhed Vrerdi

c o, % 3,4

o, % 14,9

Der er ingen forskel på 0 2 og C02-indhold fm og efter n0dskorsten, som det ses af dette og forrige bilag.

Bilag 3.2.2

Page 54: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk03~

C L Efter trornie og f m- cyklon

Kontroi af luftindbrud mellem Cl og C2, det vii sige fra fru til efter cykon. Sammenlign

nerlenstående koncentrationer med bilag for C2, perioden fra kl. 15.20- 15.40.

Period e 02,% co2.% NOX, TOC, Last, Hlfi/Lav

mg/m'(n,t) mg/m3(n,t)

15.45-15.50 15,9 3,0 205 24 Lav

Bilag 3.3.1

Page 55: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

<!k035

C2. Efter trornie og cyklon

Visning af dk-TEKNIK's registrerende instrumenteT ved såvel h0j som lav last. Perioden fra kl. 15.20- 15.40 kan sammenlignes med resuttater for C l for kontroi afluftindbrud.

Som det ses, er der ikke tegn på luftindbrud.

På de f0lgende sider er flere pararnetre mält og heregnet for perioden med ~ last.

Perlode o, c o, NO, c o TOC Last

% % mg/m3(n,t) mg/m3(n,t) mgim'(n,t) H0j/Lav

11.45-12.00 14,9 3,4 153 80 H0j

12.00-13 00 13,2 4,1 153 438 108 H0j

13.00-13.35 13,0 4,3 153 1125-1250 140 H0j

13.35-14.20 15,7 2,9 153 68 Lav

15.20-15.40 15,8 3,0 205 29 Lav

Bilag 3.3.2

Page 56: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

d k 03~

C2. Efter trornie og cyklon

Uddybende kommentarer til vandbestemmelse.

Et typisk vandiodhold efter en t0rreproces med t0r:retromle uden recirkulation ligger på

30- 35 vol.%. Vanddampmålingen efter cyklonen viste et indhold på 43 vol.%. hvilket

amiddelbart forekom meget h0jt. Det svarede til en fordampet vandmaongde på ca. 17800

kg vand i timen.

Udfra den indvejede grresmrengde og den producerede mrengde frerdigvare blev den

fordampede vandmaongde bestemt til 21900 kg vand i timen, hvilket ville svare ti1 et

endnu hejere vandindhold i mggassen efter cyklonen. Denne metode til vandbestemmelse

har den svaghed, at den atbrenger af opholdstiden for det våde grres gennem stystemet,

og den er vanskelig at besterorne tilstrrekkeligt n0jagtigt.

På basis af energiindholdet, der var til rådighed til fordampning af vand, blev det

beregnet, at der maksimalt kunne fordampes ca. 13500 kg vand i timen. Energiindholdet

blev bestemt udfra mggassens flow og vamrefylde. Sidstnrevnte blev bestemt udfra

indholdet af C02 og vand i mggassen efter den tyske standard DIN 1942.

En vandfordampning på 13500 kg i limen ville svare til et vandindhold efter cyklonen på

34 vol. %, h vilket stemmer bedre overens med h vad der normalt ses efter tmTetromler.

Da vandindholdet efter cyklonen indgik i beregoingen af samme, blev der foretaget en

iteration, hvor varmefylden blev heregnet påny med den nye vrerdi for vandindholdet, men

det gav ingen vresentlig rendring i resultatet.

I resultatskemaerne her og i bilagene er det de beregnede 34 vol. % vand, der er anfmt,

ligesom massefylde og mggasmrengder er anfmt for dette vandindhold.

Bilag 3.3.3

Page 57: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

l l l ! i

Barometershnd

Kanaltvarsnit ved milested

Rsggastemperatur .......... .

statisktryk l kanal • relativ

C02-imlhold i r111ggas • tlllr .

C02-indhold i roggas • vid

02-indhold i roggas • t"r .

02-indhold l mggas • vid

Luftovarskudskoefficient

H20-indhold l vid roggas

Masselyide (ter. normaltilstendl

Masselyide (vid. normaltilstand)

Masselyide (drifttilstand)

Roggasstrom (ter. normaltilstand)

Roggasstmm (vid, normaltilstandl

Roggasstrem (drifttilstand vad milested)

R111ggashastighed

Udsuget gasmagngde (t.,r. normal)

Kontroi af grov fugt (% af max h2o indhold )

Metode for bestemmelse af 02-indho!d

Metode for bestemmelse af H20-indhold

Metoda for bestemmelse af roggasstrom

NOx-koncentration i r"ggas (tlllr. normall

Gasturbineanvendelse ved industriel terreproces

Efter terretrornie og cyklon

mBar

m'

•c

m Bar

vol.-%

vol.-%

vol.-%

vol.-%

vol.·%

kgfm3tn.t)

kg/m3(n.f)

kgfm3

m3tn.t)/h

m3Jn,f)lh

m3/h

mi•

%

Referencetilstand er; TO % 02 ter , O % H20 , 101325 Pa l 1013.3 mb l • O °C

CEFT.n'l CEFT.T0

TBEREGN 2BEREGN

nnnn ??????7?

920902 920902

1145-1340 1317-1332

1013 1013

0.950 0.960

105.0 105.0

-42.7 -42.7

4.1 4.1

2.7 2.7

104 1>4

'·' '' 2.76 2.78

34.0 33.9

1.303 1.303

1.134 1.134

0.784 0.785

38840 38888

58852 58840

85078 85060

24.9 24.9

0.0606 0.0575

27.3 27.2

Milt Milt

Milt Mält

Mlilt Mält

\53 153

~Ei<i\i"iR ENERGI OG MIW0

GLADSAXE MlliLLEVEJ 15 2860 S0BORG TELEFON 39 69 65 11 TELEFAX 39 69 60 02

Sign.: BHC

Bilag nr.:3.3.3.

Page 58: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

i i • ! i

Gasturbineanvendelse ved industriel terreproces

Efter terretrornie og cyklon

CEFT.T0 CEFT.T0

1BEREGN 2BEREGN

nnnn ????????

920902 920902

1145-1340 1317-1332

NOK-koncentr~tion i reggas (reference) mg/m 3

'" 223

TOC.konc.(CH4 eq) l raggas (tor, normal) mg/m3(n,t) "' '" TOC-konc.(CH4 eq) i reggas {reference) mg/m3

'" '" CD-koncentration i reggas (refforeru::e) , gastase .... mg/m3 117B 1178

CD-koncentration i reggas (tor, normal) , gastase ..... mg/m3(n,t) 812 "" Referencetilstand er : 10%02tor, O%H20, 101325 Pa ( 1013.3 mb l, o oc

~Ei<i\fiR GLADSAXE M0LLEVEJ 15 2860 S0BORG ENERGI OG MJW0 TELEFON 39 69 65 1 1 TELEFAX 39 69 60 02

Sign.: BHC

Bilag nr.:3.3.3.

Page 59: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

d k 035

Beregning af mggasmrengder

!Wggasmrengden fra naturgasfyring kan beregnes ud fra nedenstående formel (Ref. l)

Tor r0ggasmrengde/kg naturgas = ..l.:lli_ m3(n,t)/kg

co,%

Som massefylde for naturgas benylles 0,8 kg/m3(n,t) og C02 % er den mål te C02 %.

!Wggasmrengden kan derefter korrigeres med det målte vandiodhold til våd mggas,

ligesom omregning til kg mggas kan ske udfra mggassens massefylde. Sidstnrevnte er en

funktion af r0ggassammensretningen og er heregnet i bilag 3 for målestedeme B l, efter

gasturbine og C2, efter tmring.

F0lgende mggasmrengder er heregnet efter gasturbine (G.t.) og kanalbrrender (K.B.):

Efter gasturbine

Efter kanalbrrender

Indfyret N-gas i G.T.

c o, !Wggasmrengde efter G. T.

Indfyret N-gas i K.B.

c o, !Wggasmrengde efter K.B og G.T

= 1233 m3(n,t)/h

= 3,4%

= 40160 m3(n,t)/h

= 265 m'(n,t)/h

= 4,1%

= 40360 m3(n,t)/h

Bilag 4.1

Page 60: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

d k 030

Beregning af middelvarmefylde efter DIN 1942

Målested Bl. Efter gasturbine og lyddremper.

Temperatur

XH2o

Xco2

c,.

= 571 "C

= 0,0535

= 0,0530

= 1,097 KJ/kgK

Målested C2. Efter torring og efter cyklon.

Temperatur

c ...

= 105 "C

= 0,266

= 0,0739

= 1,234 KJ/kgK

Bilag 4.2

Page 61: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk035

Vurdering af gasturbine driften.

Allison Acceptance test.

SFC < 105,26 % af!SO SHP > 95% af!SO

ISO mält med

Diffuser exit area : 700 in2 svarende til 0,45 m2.

Ved målestedet var : 0,78 m2

P.R = 9,3

Modtryk statisk korrigeret til G.T. udlebsflange: Pst,.,., = PstM- ('/2 ~·(cstn.,.,'- c,.,,'))

~ 1000- 1/2'0,4(862-492)

~o o '

ISO Turbine intet temp. = 1035 oC

Mält:

02 = 14,8% i wr mg, svarende til 13,63 % i fugtig mg. C02 = 3,44 %i t0T mg, svarende til3,17% i fogtig mg.

Bilag 4.3. l

Page 62: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Vurdering af gasturbine driften.

*** GAS TURSINE USER-DEFINED FUEL ***

1. Fuel rnaleeular weight (pseudo ;t l iquid or sol id)

2. Fuel % atomic C -

3, Fuel % atomic K -

4. Fuel % atomic o -s. Fuel % atomic N -

6. Fuel % atomic s -

7. Fuel % weight ash 8, Fuel adj. LHV (incl. sensible enthalpy to 77F/25C) kJ/kg 9. Fuel chemical UlV - kJ/kg

10. Fuel Cp iii 77F /25C - kJ/kg·K

11. fuel Cp iii 572F /300C kJ/kg·K

12. Fuel phase (O=gas, 1=l iquid, 2=sol id)

ESTIMATEO G. T. STTE PERFORMANCE

Fuel=N-gas, suppli ed iii 10 Site ambient conditions: Intet loss: 5 millibar,

C, G. T. @ 100 % rating, XIGV= O

1.01 bar, 15 c, 80% RH

exhaust Loss= O mi l l i bar

G. T. DEVIATION FROM NOMINAL, CLEAN ENGINE Compressor intet airflow% reduction = .5 Compressor efficiency reduction % = O Turbine efficiency reduction% = O Maximum firing temperature excess over base load = 13 C Combustor % pressure loss <O means nominat value) = O

• Page 3

18.03109 21.01341

78.72578 .2608048

o o o 48592.74 48623.52 2.078122

3.074851

o

Page 3

Combustor inefficiency + heat Loss % (0 means nominal value) = O Cool i ng air increase% (0 means nominal value) =O Process air bleed location (0 means none) = O Process air bleed% of intet = O

# Modet PR TIT TET Hair c c kg/s

kWe H.R.LHV Hex NZ+Ar kJ/kW~ kg/s %

02 C02

% % H20 %

18 Alsn 501KB5 9.3 1048 570 15 3764 13034 16 75.60 13.86 3.23 7.30

fuet molecular weight = 18.03 G. T. auxiliary power = 18.6 kWe.

lli1ag 4.3.2

Page 63: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Vurdering af gasturbine driften

Page 4

ESTIMATEO G. T, CYCLE

STREAM TEMP. PREss. MASSFLO'rl M.W. MDLE COMPOSITION %

c boc kg/s N2+Ar 02 C02 H20 ··-----------------------------------------------------------------------------Arrbien t air ;, 15 1.01 15.31 28.82 77.96 20.67 0.03 1.35

Cool er in l et 15 1.01 15.31 28.82 77.96 20.67 0.03 1.35 CO!Jpr. intet 15 1.01 15.31 28.82 77.96 20.67 0.03 1.35 Turbine coolant mise. 0.52 COOlbustor in l et 309 9.41 14.79 28.82 77.96 20.67 0.03 1.35

Fuel flow 10 12.70 0.28025

Turbine inlet 1048 9.03 15.07 28.45 75.52 13.63 3.34 7.51 Turbine coolant 0.52 Turbine exhaust 570 1.01 15.59 28.46 75.60 13.86 3.23 7.30

-------···-·············-····-··-------················-···--------······-·-··· Compressor= 4623 Turbine= 8674 Mech. loss= 81 kW

Turbine coolant= 3.38 % compr in GT specific power @ gen term= 246 kW per kg/s GT efficiency@ gen term= 24.97% HHV = 27.62% UlV

GT eff. iil gen term adjusted for fuel temp. = 24.99% HHV = 27.64% LHV

Energy in = 15673 kW

lnlet air Sensible

233

Intet air Latent

323

Energy out = 15695 kW

GAS TURBINE/GENERATOR HEAT BALANCE

Water Inj.

o

Steam Inj.

o

fuel Enthalpy

15117

Incompl comb GT Mech. Gearbox Generator Exhaust Exhaust E leetri c Proc

& careass rad Losses Loss Loss Sensible latent Output Air

136 54 61 152 9725 1803

Zero enthalpy: drygases & l iquid water @ 32 f (273.15 K)

Heat Balance Error = In- Out =·21.6 kW =·.138 %

3764 o

RIJag 4.3.3

Page 64: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

<1~035

Vurdering af tmTeproces.

Beregning af temperatur efter kanalbrrender (K.B.) og sammenligning med anlregsinstru­

mentets visning af T ovn·

A. Hvilken temperatur. T11d er opnåelig efter kanalbrrenderen (K.B.)?

Indfyret i K.B. (naturgas)

Cp,eg for temperaturområdet 560-750 <>c IW"ggasmrengde

+ 2000 m3/h luft fra kappe til K.B.

Cp1"• ved 400 oc

2923 kW

1,12 kl/kg· K

-15,8 kg/s

- 0,7 kg/s

l ,07 kl/kg· K

2923 kW= 1,12 kJ/kgK · 15,8 kg/s· (Tud- 570°C)

+ 1,07 kJ/kgK· 0,7 kg/s (Tud- 80 °C)

2923 kW= 1,12 ·15,8 · Tua- 1,12 ·15,8 · 570

+ 1,07 • 0,7 • Tud -1,07 • 0,7 • 80

2923 + 1112 ·15,6. 570 + 1107.017.80 =

l l 12 . 15, 6 + 1 l 07 . o l 7

B. Beregnet temperatur i forhold til anlregsmåling.

Anlregsinstrumentets visning af Tovn var på 835 oc i perioden med hej last. Denne

temperatur kan ikke opnås som gennemsnitstemperatur ifalge det ovenstående. Men en så

haj temperatur kan muligvis forekomme lokalt. Alternativt kan anlregsinstrumentets

termof0ler have behov for kalibrering.

Bilag 4.4.1

Page 65: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

T0RRING AF GFUES, ROEAFALD OG UGN. l ROTEROVN MWH 010992 Feed kg/s: mf:=6.0 Vandindhold: i feed: H20 :"'0.6 Vandiodhold i produkt: H20p :::::0.1

feedtempC Tpin ·=20 Cpv -=4.184

mv :=mf.H20 Lufttemp in C Tain ·=700

Cpp := 1.5

Wet temp luft ind C: mf- mv

mvp:= -H20p

Tw =36

(I-H20p)

Normal korrelation fort0rreluft og produkts udgangstemp ved t0rring i roterovne:

T ud:::: 0.05-Tain + 64.5

Number of transferunits: Nt=Ln(Tainw-Taw)/(Taud-Tainw)

Energibalance:

Q =5000 ma:= lO

Given

Ntd '=In[ T•in- T w l (Tud- Tw)

Nt·:::2.3

Ntd =2.347

Q=(mf- mv)-(Tud- Tpin)-Cpp + {mv- mvp)-(2500 + (Tud- Tpin)-2) + mvp·Cpv·(Tud- T pin)

ma=Q·=-c--1".'-1 c­(Tnin- Tud)-1.05

Nt=ln[-:'Tccoin::.--='Tw:c.] (Tud- Tw)

102.572

Find(Tud,ma,Q) = 16.261

9.273•!03

. Tain- Tud Drv~rs performance des1gn: 00. :=.:;;""---';':"

(Tain- 20) ro~o.ss3

Bi.lag 4.4.2

Page 66: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

T0RRING AF GR.<ES, ROEAFALD OG UGN. l ROTEROVN MWH 010992 Feed kg/s: mf·=6.0 Vandindhold: i feed: H20 ·=0.6 Vandiodhold i produkt: H20p :=O. l

feed temp C Tpin :=20 Cpv :=4.184

mv:=mf-H20 Lufttemp in C Tain :=700

Cpp "1.5

Wettemp luft ind C: mf- mv

mvp := ·H20p

Tw:=41

(I-H20p)

Normal korrelation for mrreluft og produkts udgangstemp ved Wrring i roterovne:

Tud := 0.05-Tain + 64.5

Number of transferunits: Nt=Ln(Tainw~ Taw)/(Taud-Tainw)

Energibalance:

Q oo5000 ma.= lO

Given

Ntd =m[ Tain- Tw l (Tud- Tw)

Nt ::::2.3

Ntd ==2.422

Q=(mf- mv)-(Tud- Tpin)·Cpp + (mv- mvp )-(2500 + (Tud- Tpin)-2) + mvp-Cpv·{Tud- Tpin)

Q 1.1 ma= ·=-:--::c-::­

(Tom- Tud)-1.05

N"' In[ Tilln- T w l (Tud- Tw)

[

107.071 l Find(Tud,ma,Q) = 16.475

9.324•103

. Tain- Tud Dryers performance des1gn: td :=-":=--"'::.

(Tain- 20) 00 =0.883

llil.ag 4.4 .3

Page 67: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Danmarks Meteorologiske Institut, Karup.

Meteorologiske data for den 9. marts 1993.

Billund området. Billund ligger ca. 40 km fra 01god.

Tidspunkt Lufttryk,mbar RH, %

7- 10 1029,4 76

10-13 1028,1 52

13 - 16 1026,4 48

16- 19 1025,3 62

Gennemsnit 1027 59,5

Bilag 5.1.1

Page 68: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk035

dk-TEKNIK's registrering af data for udeluft (anfmt med "amb" som indeks) samt

aflresning af anlregsinstrumenters visning. Anlregsinstrumenters visning vedr. gasturbinen

er anfmt f m instrumenvisning vedr. fjernvarmeveksleren. Turbinens omdrejningshastighed

er angivet ved 50 Hz netfrekvens (anfmt i parantes).

Kl. 11.28 Kl. 12.18 Kl.13.30 Kl. 14.20

Tam b 4,5 5,0 5,8 6,0

Pamb 1027 1027 1027 1027

dP filter mbar 4,1 4,0 4,0 ?

Pcdp - ? ? ?

Tcdp - ? ? ?

RPM (50Hz) 14250 14258 14250 14250

Texh GT 550 549 551 552

dPst exh. mbar 278 10 10 8,5

T n-gas 17,5 17,5 17,5 17,5

P n-gas 17,5 17,5 17,5 17,5

V n-gas nM3/h 1275,1 1264,8 1268,6 1254,9

PGTkW 3890 3865 3850 3820

PGTMWh 19939,77 1994,75 19947,5 19952,5

11.28

Returlcbstem- 48,7 48,8 48,5 48,6

peratur oC

Fremlobstem- 91,9 92,1 92,2 92,0

peratur, oC

QvMW 7,67 7,63 7,68 7,63

Bilag 5.2.1

Page 69: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Beregoinger udfra naturgasforbrug i gasturbine.

N-gas nM3/s 0,352 0,352

N-gas kW 13969 13933 13344

El kW beregnet efter MWb måler 3756 3833

Effekt måler 3877 3857

Bilag 5.2.2

dk035

Page 70: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Målested A. Efter gasturbine, fm lyddremper.

Period e Pstatisk Ragtemperatur, oc mmVS m bar

10.45 - 16.00 278 27,3 562

Bilag 6.1

Page 71: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Mälested Bl. Efter lyddremper, fm- n<Klskorsten.

Period e P statisk Tmg H20 c o, o, c o TOC NO,

mmVS m bar o c % % % mg/m3(n,t) mg/m3(n,t) mg/m3(n,t)

11.35- 235 23,1 555 5,6 3,3 14,9 -0

12.13

12.15- 235 23,1 555 5,9 3,3 14,9 -0 -o 12.55

13.22- 235 23,1 555 6,0 3,3 14,9 -o 13.48

Gen nem- 235 23,1 555 6,0 3,3 14,9 -0 -o snit

Bemrerkninger.

Det statiske tryk svingede fra 230-240 mmVS. De mälte gaskoncentrationer lå meget stabilt i

hele mäleperioden. NO, og TOC blev mält kortvarigt omkring kl. 12.30. Koncentrationen var

som ved målestedet efter fjemvarmeveksleren, målested D.

Bilag 6.2

262

262

Page 72: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

' ' i l ! l

Barometerntand ....... .......... .................... Kanaltvaarsnit ved målested

Raggastemperatur ...... ,., ..

statisk try!<. i kanal , relativ ....

C02-indho!d i roggas , ter .

C02-indhold i reggas • våd

ONndhold i ooggas • tor .

02-indhold i r<Jggas , våd

Luftoverskudskoefficient

H20-indhold i vid n•ggas

Massefylda (tor, nonmtltllstand)

Massefylde tvad, normaltilstandl

Masselyide (drifttilstand)

R0ggasstmm (ter, normaltilstandl

Reggasstrem (vad, normaltilstandl

R0ggasstrnm (drifttilstand ved målestad)

Roggashastighed

Udsuget gasm..,ngde (tar, normalf

'Kontroi af grov fugt (%af max h2o indhold)

Matode for besternmelse af 02·indllold

Matode for bestemmaisa af H20·indhold

Matode for bestemmaisa af reggasstram

NOx-koncentration i mggas {ter, normalf

Gasturbineanvendelse ved industriel tmreproces

Efter fjernvarme eco

D.FJV

FEB93-1

930309

1132-1216

m Bar 1027

m' 1.13

•c 108.0

'""'"'"'" mBar 1.77

vol.-% 3.3

vol.-% 3.1

vol.-% 15,0

vol.-% 14.1

3.53

vol.-% 6.1

kg/m3tn,tl 1.301

l::g/m3ln,f) 1.270

kg/ma 0.924

m3tn,tl/h 40937

matn,fllh 43564

m3/h 59900

""' 14.7

m3(n,t) 0.167

% 4J

Mlilt

Mält

Mält

rng/m3tn,tl 262

Referencetilstand er ; 10 % 02 tar, O % H20 , 101325 Pa l 1013.3 mb l , O °C

D.FJV D.FJV

FEB93-2 FEB93-3

930309 930309

122Q-1256 1317·1355

1027 1013

1.13 1.13

108.0 108.0

1.67 1.77

3.3 3.3

3.1 3.1

15.0 15.0

14.1 14.1

3.53 3.53

6.1 6.2

1.301 1.301

1.270 1.270

0.924 0.911

41197 41290

43861 """" 60286 61331

14.8 15.1

0.167 0.169

4.7 4.7

Mält Målt

Mält Mält

Mält Mält

262 262

0~EI<i\riR ~l ENERGI OG MILJ0 GLADSAXE M0LLEVEJ 15 2860 S0BORG TELEFON 39 69 65 11 TELEFAX 39 69 60 02

D.FJV

FeB93·4

930309

1415-1425

1013

1.13

108.0

1.77

3.3

3.1

15.0

14.1

3.53

6.2

1.301

1.270

0.911

41364

44097

61441

15.1

0.169

4.7

Mält

Mält

Mält

Sign.: BHC

Bilag nr.:6.3.1

Page 73: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

~

i l l i

Gasturbineanvendelse ved industriel wrreproces

Efter fjernvarme eco

O.FJV D.FJV O.FJV

FEB93-1 FEB93-2 FEB93-3

930309 930309 930309

1132-1216 1220-1256 1317-1355

NOx·koncentration i mggas (reference) ................ ,,. mgtm3 .,, .,, '"

TOC-konc.(CH4 eq) i roggas (ter, normal) mo/m3ln,t) 0.0 o.o 0.0

TOC·konc.(CH4 eq) i reggas (reference) mg/m3 0.0 0.0 0.0

CD-koncentration i roggas (reference) • oasfasa .......... mo/m3 o. o 00 0.0

CD-koncentration i TOiggas (tor, normal) , gastase ...... mg/m~(n,t) 0.0 0.0 0.0

Referencetilstand er ; 10%D2ter, O% H20, 101325 Pa ( 1013.3 mb). O •c

~Ei<i\fiR GLADSAXE MQlLLEVEJ 15 2860 SQlBORG ENERGI OG MILJ0 TELEFON 39 69 65 11 TELEFAX 39 69 60 D2

O.FJV

FEB93-4

930309

1415·1425

Sign.: BHC

Bilag nr.: 6.3.2

Page 74: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

' ' i o

•• 3 i

Gasturbineanvendelse ved

industriel tarreproces

Efter fjernvarme eec

D.FJV D.FJV

Middel Spredning

930309 930309

1132-1425 1132-1425

Barometerntand

Kanaltvoonmit vad målested

Reggastemperatur

statisktryk i kan~l , relativ

C02-lndhold i reggas • ter

C02-indhold i rogg~s , våd

02-indhold i rogg~s, ter .

02-indhold i roggas • viid

luftoverskudskoeffici~nt

H20-indhold i viid roggn

Mauefylde lter, norrneltilstandl

Muselyide (våd. norrnaltilstand)

Masselyida (drifttilstand)

Reggasstrem (tor, nnrrneltilstand)

Roggasstrom !Vid. normaltilstand)

Roggautrom (drifttilstand vad miilastad)

Raggashastighed

Udsuget gasmaangde (tor, normall

Kontroi af grov fugt (% af max h2o indhnld J

Metoda for bestemmelse 81 02-indhold

Metade for bestemmaisa af H20-indhold

Matode for bestemmaisa af roggasstrom

mBar

m'

•c

mBar

vol.-%

vol.-%

voL-%

vol.-%

vol.·%

kg/ma(n.tl

kg/ma(n,f)

kg/m3

m3 (n,t)/h

m3(n.f)/h

m 3/h

m/•

m3(n.tl

%

"Middal" er middel 81 "FEB93·1" • "FEB93-2" , "FEB93-3" og "FEB93-4"

Refarenceti(stand er ; 10 % 02 ter , O % H20 , 101325 Pa ( 1013.3 mb J , O •c

~t"EI<i\i"iR ENERGI OG MIWB

GLADSAXE MBLLEVEJ TELEFON 39 69 65 11

1020

1.13

108.0

1.74

3.3

3.'

15.0

14.1

3.53

'·' 1.301

1.270

0.918

41197

43890

60739

14.9

Målt

Målt

Milt

0.0

0.0

0.0

o.,

0.000

"'

0.188

15 2860 S0BORG TELEFAX 39 69 60 02

Sign.: BHC

Bilag nr.: 6.3.

Page 75: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

~

i l ! l

NOx-koncentnrtion i ruggas (tnr. nonnall

NOx-koncentration i raggas (referencel

TOC-konc.(CH4 eq) i r01g11as (ter. normall

TOC.konc.(CH4 eq) i rug11as (reference)

ca-koncentration i mggn (reference) ' gulan

Gasturbineanvendelse ved industriel terreproces

Efter fjernvarme eco

D.FJV D.FJV

Middel Spredning

930309 930309

1132-1425 1132-1425

262

"' o.o

0.0

CD-koncentration i reggas (t<>r, normall, 11asfue ....... .

m11/m31n.tl

m11/m3

m11lm3(n,t)

mg/m3

m11/m3

m11lm,n,tl

0.0

0.0 o. o

"Middel" er middel af : "FEB93-1" , "FEB93-2" , "FEB93-3" 011 "FEB93-4"

Referencetilstllnd er : 1 O % 02 ter , O % H20 , 101325 Pa ( 1013.3 mb l , O °C

0~el<i\J"fl< ~l ENERGI OG MILJ0 GLAOSAXE M0LLEVEJ 15 2860 S0BORG TELEFON 39 69 65 11 TELEFAX 39 69 60 02

Sign.: BHC

Bilag nr.: 6.3.'

Page 76: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

clk03~

Roggasmrengder heregnet udfra indfyret naturgasmrengde.

J bilag 4.1 er beregningsgrundlaget anfmi.

Den indfyrede naturgasma:ngde blev afla:st dels som Nm3/h og dels som Nm'-visning på det

aktuelle tidspunkt Tidspunktet blev noteret ned in denfor hele minutter.

Den fmstnrevnte registrering betragtes som den mest rwjagtige. Det er derfor den, der er anvendt

i nedenstående.

lndfyret N-gas i G.T. -

c o, R0ggasma:ngde

=

1265,9 Nm3/h

3,3%

42350 m'(n,t)/h

15,9 kg/h (fugtig mg)

Bilag 7.1

Page 77: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk030

Beregning af middelvarmefylde samt afsat energi i fjernvanneveksler.

Mälested Bl. Efter gasturbine og lyddremper

Temperatur

Cp

555 •c 1,16 kl/kg ·K

Mälested D, Efter fjemvarmeveksler

Temperatur

Cp

ws·c l ,05 kl/kg · K

Middelvarmefylde fra 555 •c til 108 •c Cpm = 1,105 kl/kg· K

Afsat energi i fjemvarmeveksler:

Cpm · f>T · Flow 7648 ki/S ======

Bilag 7.2

Page 78: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Vurdering af gasturbinedriften. Page l

GTPRO 5.21 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 05-06-1993 12:18:34 file=GTPRO.TMP

SYSTEM SUMMARY

Typ e l .. single pressure HRB for processfSTIG only.

Power output kW @ gen.term. net

LHV Heat Rate @ gen.term.

13040

kJ/kWh n et

Elect. Eff. LHV% @ gen.term. net

27.61 Gas Turbine(s) Steam TUrbine(s) Plant Total

3834 o

~834 3784 13040 13210 27.61 27.25

PLANT EFFICIENCIES (%)

PURPA ett.

CHP (Total) eff.

Power gen. eff. on chargeable energy

canadian class 34 Heat Rate, kJfkWh

55.43 83.60 69.16

FUel LHV energy input = 13886 kWth = 47383 MBTU/h Total energy input = 13886 kWth = 47383 MBTU/h

4515'

Energy chargeable to power= 5472 kWth= 18672 MBTU/h( 93.0% LHV alt. boiler)

GAS TURSINE PERFORMANCE (Alsn 501KB5) - l unit(s)

per unit Total

Gross power output, kW

3834 3834

Gross LHV eff., %

27.61

Gross LHV Heat Rate kJfkWh

13040

Fuel LHV per gas turbine = 13886 kWth = 47383 MBTU/h

d~035

Exh. flow kg/s

16 16

Exh. temp. deg. C

564

Bilag 7.3.1

Page 79: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk035

GTPRO 5.21 dR-TEKNIK Mogens Weel Hansen 05-06-1993 12:18:34 file=GTPRO.TMP Page 2

STEAM CYCLE PERFORMANCE

HRB eff,%

Gross power output, kW

Interna! gross elect. eff., %

overall elect eff, %,

Net process heat output kWth MBTU/h

80.92 o o.oo o.oo 7825 26701

Fuel LHV to duct burners = O kWth = O MBTU/h DB fuel LHV + Heat available for steam plant = 9670 kWth = 32995 MBTU/h Net process heat output= 67.4 % of total output

ESTIMATED PLANT AUXILIARIES (kW)

Gas Turbine Auxiliaries Steam Cycle Auxiliaries

Fuel camp.

o

sup. Elect. fan chlr

o o

other GT aux.

19

Fe ed pumps

o

Miscellaneous plant auxiliaries = 30.67 kW

c.w. pumps

o

C.T. pumps

o

Program estimated overall plant auxiliaries = 49.29 kW Actual (user input} overall plant auxiliaries = 49.29 kW

C.T. fans

o

Other se aux.

o

ESTIMATED MAJOR EQUIPMENT COSTS (k DOK)

Unit east No of units sums

GT/Generator 11375

l 11375

HRB 4922

l 4922

STjGenerator o o o

Specific east= 4306 DOK per net kW.

condenser o o o

Cooling tower Total o o o 16297

Bilag 7.3.2

Page 80: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk035

GTPRO 5,21 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 05-06-1993 12:18:34 file=GTPRO.TMP Page 3

ESTIMATED G.T. SITE PERFORMANCE

Fuel~N-gas, supplied @ 10 Site arobient conditions: Inlet loss=-2 millibar,

C, G.T. @ 100 % rating, XIGV= O 1.021 bar, 4 c, 58 % RH

exhaust loss= 23.8 millibar

G.T. DEVIATION FROM NOMINAL, CLEAN ENGINE Campresser inlet airflow % reduction = 3 Campresser efficiency reduction % = o Turbine efficiency reduction % = o Maximum firing teroperature excess over base load = O C Corobustor % pressure loss (O means nominal value) = o Combustor inefficiency + heat loss % {O means nominal value) = O Cooling air increase % (o means nominal value) = O Process air bleed location (O means none) = o Process air bleed % of inlet = O

# Medel PR TIT TET Mair C C kgjs

kWe H.R.LHV Mex N2+Ar kJ/kWh kg/s %

02 %

C02 %

H20 %

18 Alsn 501KB5 9.3 1035 564 16 3834 13040 16 76.26 14.00 3.25 6.4

Fuel molecular weight = 18.03 G.T. auxiliary power = 18.62 kWe.

Bilag 7.3.3

Page 81: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

GTPRO 5.21 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 05-06-1993 12:18:34 file=GTPRO.TMP Page 4

ESTIMATED G.T. CYCLE

STREAM PRESS. MASSFLOW M.W. MOLE COMPOSITION % TEMP. c bar kg/s N2+Ar 02 C02 H20

Ambient air in 4 1.02 15.56 Cooler inlet 4 1.02 15.56 compr. inlet 4 1.02 15.56 Turbine coolant mise. 0.53

28.91 28.91 28.91

Combustor inlet 287 9.50 15.04 28.91 Fuel flow 10 12.83 0.28558 Turbine inlet 1035 9.12 15.32 28.54 Turbine coolant 0.53

78.64 78.64 78.64

78.64

76.17

20.85 20.85 20.85

20.85

13.77

0.03 0.03 0.03

o.o3

3.36

0,4 0.4 0.4

0.4

6.7

:~:~~~=-=~~~~~: ___ j-~2-::.:~L~.:.~~----~~.:.~~---~~.:.~~---~~.:.~~---~~.:.~~----=.:.~~----~.:.~ compressor= 4483 Turbine= 8609 Mech. loss= 82.5 kW Turbine coolant= 3.383 % compr in GT specific power @ gen term= 246.3 kW per kg/s GT efficiency @ gen term= 24.958 % HHV = 27.607 % LHV GT eff. @ gen term adjusted for fuel temp. = 24.974 % HHV = 27.625 % LHV

Energy in = 15592 kW

Inlet air Sensible

71

Inlet air Latent

116

Energy out = 15612 kW

GAS TURBINE/GENERATOR HEAT BALANCE

water Inj.

o

s team Inj.

o

Fuel Enthalpy

15405

Incompl comb GT Mech. Gearbox Generator Exhaust Exhaust Electric Pro & careass rad Losses Loss Loss Sensible Latent output Ai

139 55 62 155 9744 1624 3834

Zero enthalpy: drygases & liquid water @ 32 F (273.15 K) Heat Balance Error = In - Out =-20.89 kW =-.134 %

Bilag 7.3.4

dk035

Page 82: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

GTPRO 5.21 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 05-06-1993 12:18:34 file=GTPRO.TMP Page 5

Type: l Subtype: O

STEAM CYCLE HEAT BALANCE

Energy in = 20197 kW

GT Exhaust GT Exh. DB Fuel Makeup Process Pump Sensible Latent Enthalpy Return Work

9744 1624 o o 8829 o

Energy out = 20198 kW

Ext. s team

o

Heat Radiated

Blow Mech/Elec stack down Losses Sens.

Stack Condnsr Process To GT

dk035

Latent Steam

119 o o 1801 1624

Zero enthalpy: dry gases & liquid water @ 32 Heat Balance Error = In - Out =-1.006 kW

o o

F (273.15 K) = -.005 %

o

Ext. GT Water Return

o o

Proc. Electric Water output

16654 o

Bilag 7.3.5

Page 83: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk035

GTPRO 5.21 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 05-06-1993 12:18:34 file=GTPRO.TMP Page 6

HRB GAS-SIDE - plant total gas flow cross-section.

Gas Tg C Tw c HP/IP

DT C HP/IP

Qg/UA DELTA P UA c millibar kW/K

Q g kW

V g m/s

Tube Rows

Lngt m

9 562.2 92. o 470.2 199.3 17.9 39.7 7903.2 20.5

108.8 48.8 60.0

Duct burner fuel= O kgfs; Fuel=N-gas @ 10 C; M.W.= 18.03 Gas mole composition: 76.26 %N2+Ar 14 %02 3.248 %C02 6.494 %H20 Flue gas dew point = 38 c M.W.= 28.55

HRB TOTALS

Q UA

A

kW kW/K sq.m

Economisers

7825 40

810

Evaparators Superheaters

o o o

o o o

TOTAL

7825 40

810

20.2

Prime surface= 47.12 fin surface= 763 sq.m • Averaged fin eff.= .7033 HRB frontal area = 2.658 sq.rn • Gas mass flUX= 11.83 kgfsq.m-s HRB length = 2.559 m, 20.15 tube rows, 20.93 m of tubes per row.

50.8 mm dia. tubes with serrated fins, staggered arrangement. Fin thickness= 1.524 mm, height= 20.32 mm, spacing= 3.556 mm Tube transverse pitch= 127 mm, row longitudinal pitch= 127 mm

Bilag 7.3.6

2.

Page 84: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

'" "' ,_. • 00

" ~

~

1.02 D 4 T 58 %RH 16.1 m

1. 02 D 4 T 16.1 m

Alsn 501KB5

9.81 D ~94T

GT Fuel .284 m LHV• 14216 kWth

Net Powe~ ~910 kW He~t R~te 1~088 k~/kWh

-----16.3 m

3961 kW

dK-TEKNIK Mo9ens wael Hensan os-oa-1993 1.4: .49: 19

p bar. T C. m kg/s. file .. GTPAO. TMP

tf GTPRO 5. 22

76.2 %N2+Ar 14 %02 3.12 %C02 6.63 %H20

1. 04 D 558 T 16.3 m

:r ' ro

00

" "' " 00

H> o '

00

0 " ~ m

" "' rt m rt

" ' &

"' " ro

Page 85: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

GTPRO 5.22 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 06-08-1993 14:50:18 file=GTPRO.TMP Page 3

Fuel=GT Fuel, supplied @ Site ambient eonditions: Inlet loss=-2 millibar,

ESTIMATED G.T. SITE PERFORMANCE

25 C, G.T. @ 100 % rating, XIGV= O 1.021 bar, 4 c, 58 %RH exhaust loss= 23.8 millibar

# Medel PR TIT TET Mair kWe H.R.LHV Mex N2+Ar kJ/kWh kg/s % c C kg/s

02 %

C02 %

H20 %

18 Alsn 501KB5 9.6 1035 558 16 3961 12921 16 76.23 14.03 3.12 6.6

Fuel rnaleeular weight = 16.04 G.T. auxiliary power = 18.62 kWe.

ESTIMATED G.T. CYCLE

STREAM TEMP. PRESS. MASSFLOW M.W. c bar kg/s

MOLE COMPOSITION % N2+Ar 02 C02 H20

------------------------------------------------------------------------------Ambient air in 4 1.02 16.06 28.92 78.65 Cool er inlet 4 1.02 16.06 28.92 78.65 Compr. inlet 4 1.02 16.06 28.92 78.65 Turbine eoolant mise. 0.54 combustor inlet 294 9.81 15.52 28.92 78.65 F u el flow 25 13.24 0.28402 Turbine in l et 1035 9.42 15.80 28.51 76.14 Turbine eoolant 0.54 Turbine exhaust 558 1.04 16.35 28.52 76.23

Compressor= 4747 Turbine= 9010 Mech. loss= 85.24 kW Turbine coolant= 3.383 % compr in GT specifie power @ gen term= 246.6 kW per kg/s GT efficiency@ gen term= 25.107 % HHV = 27.861 % LHV

d~l)35

20.85 o .03 o .4 20.85 0.03 0.4 20.85 0.03 0.4

20.85 0.03 0.4

13.80 3.22 6.8

14.03 3.12 6.6

Bilag 7.4.2

Page 86: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

GTPRO 5.22 dK-TEKNIK Mogens Weel Hansen 06-08-1993 14:50:18 file=GTPRO.TMP Page 4

Energy in = 16013 kW

Inlet air sensible

65

Inlet air Latent

116

Energy out = 16035 kW

GAS TURBINE/GENERATOR HEAT BALANCE

W ater Inj.

o

Steam Inj.

o

Fuel Enthalpy

15832

Incompl comb GT Mech. Gearbox Generator Exhaust Exhaust Electric Pro & careass rad Losses Loss Loss sensible Latent Output Ai

142 57 64 160 9939 1712

Zero enthalpy: drygases & liquid water @ 32 F {273.15 K) Heat Balance Error = In - Out =-22,14 kW =-.1383 %

dk035

3961

Bilag 7.4.3

Page 87: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

d~035

0Igod Gront og Fjernvarmeproduktion

Er anlregget ligeså smart i virkeligheden som på papiret?

Besvarelser fra 0lgod GrmJt.

l. Kmte anlregget med fjernvarme sidste forår?

Ja, frafebrnar 1992.

2. Hvor lang tid ligger anlregget stille, når der skiftes mellem fjemvarme og

gnmtproduktion?

Normalt 2 dage. Hertil kommer service på gasturbinen, som tager ca. 3 dage.

3. Er det besvrerligt at still e om - h vor man ge man d timer krrever det?

ca. 5 rnaJUltimer

4. Hvem starter og stopper turbinen? En fra 01god tekniske vrerker, en fra 0lgod

Groot? Andre?

@!god Tekniske Vrerker starter og stopper turbinen. Men i gmntstesonen styres

lasten fra O/god Gront

5. Hvor mange driftstimer var der ved gnmttmring somrueren 1992?

4150 timer. Normalt ligger man mellem 4000 og 4500 effektive timer pr. år

6. Hvor mange tons grent er blevet behandlet!produceret i den periode?

Hvor stort har naturgasforbruget vreret?

Og hvor meget el er blevet solgt?

(Skal vi evt. have nogle af oplysningeme fra 0lgod Tekniske Vrerker?)

Der blev torret 25200 tons varer ti/10 % vandindhold. Der er blevet brugt 5490

Nm3 naturgas ekskl. kvad der går til str~m. Olgod Tekniske Vterker kan give

mere information om dette og det sidste spnrgsmål.

Bilag 8.1

Page 88: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dk035

7. Er kvaliteten af det tmTede produkt ligeså god, som den har vreret tidligere?

Eller bedre?

Der er ingen forskel

8. Er der stmTe probierner med brankning af produktet?

Nej, der er ingen forskel i forhold til tidligere.

9. Krrever det mere be manding at kme med en turbine end blot med en gasbrrend er

alene? Nej, ikke som sddan. filgod Tekniske Vterker tager sig afvedligeholdelse

og daglig kontrol.

Eller bedre uddannet bemanding? Ja, deltage/se i Cennrax Gasturbinekursus.

10. Kan man nå ned på ligeså lavt vandiodhold i produktet som tidligere?

Ja.

11. Hvor mange driftsstop har der vreret i gnmtt0Iringsperioden?

lkke besvaret

Hvor mange skyldtes gasturbinen?

Ca. 5 gange. Men terreprocessen kan kure uden gasturbinen ved hjtelp af

kanalbrtenderen alene. Overgang til denne driftsform med friskluft sker ved

manue/ttryk på en knap.

Hvor mange skyldtes tmTeprocessen?

Ca. 5 gange ifulge filgod Gmnt, ca. 20 gange ifelge filgod Tekniske Vterker.

12. De problemer, der evt. har vreret, har det vreret "bmnesygdomme", som man

mener, man nu er kommet over, eller er det problemer, der kan trenkes at

komme igen?

Generatoren havde vibrationsproblemer. Disse er lost nu.

Der har varet probierner med kanalbranderdriften alene. Problemet har vteret,

at det ikke var muligt at levere tilstrakkeligt friskluft. Dette forhold er om­

konstrueret nu på garanti.

Bilag 8.2

Page 89: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

dl<035

13. Er der lavet opgmelse over naturgasforbrug og truTet gmntmrengde fm man gik over til det nuvrerende anlreg. Hvis ja, hvilke stmrelsesordner blev da brugt? Man måler energiforbruget pr. kg terret grtes. Men man kender ikke .fugtind­

holdet af grtl!sset. Energiforbruget er ca. 8 % hejere på grund af at recirkulation

måtte undlades.

1991 4.8 kg terret grtl!s!Nm3 gas

1992 4.6 kg terret grtl!s!Nm3 gas

Er der andre kommentarer til anlregget og driften af det?

Bilag 8.3

Page 90: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis
Page 91: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Publikationer fra Nordisk Gasteknisk Center/ Publications from Nordie Gas Technology Centre:

::t:':::::'::::::~:::~::::::.w~::::::::~~~,~~'''':mmmwm*'"'''''"''''''''''''''''''''''''''':"''''~':=::~:r-~;;:::..;%:':'&:::::':::::::::::::::::::':':::'::e;:::'::::::o:.}~:;;:::::::'~r~:::':m':~:::::::::~'\&'t!~m::I~:::::::::::::::"'"'''''''*':::'''::r:::~"?,~:,:,::::::;;;';;;a:::::::::::::::::::::':';::'~':::':':~::':::'~?:i:~:m::mr:t«W'::r;':::o:::';;;::

Titei/Dato/Forfatter: ISBN nr.: ·1 Titei/Dato/Forfatter: ISBN nr. :

·l Konferencerapporter/Conference reports: !i

*? :!'f Motorer och kraftvärmeaggregat för naturgasdrift - 6/91

Naturgasfyreda decentrale krafU-varmevcerker - 1988

Naturgas i industrin - 1988

Forskning och utveckling inom naturgasanvändning - 1988

Forskning og utvikUng Innantor naturgassanvendelse - 1988

Naturgas och miljfil - 1 989

Industrielle till rringsprocesser- 1989

Naturgasanvändning inom kraftvärme-sektorn - 1990

Naturgas og Milj0 - 1 992

Fuel Cell Workshop l - 1 989

Rebuming Workshop- 1990

F u el Cell Workshop Il - t 991

Nordisk FUD-Workshop "Naturgasanvendelse" - 1991

Nordisk FUD-Workshop "Naturgasanvendelse" - 1992

Workshop Paper Drying with Gas - 1992

Nordisk FUD-Workshop "Naturgasanvendelse" - 1993

~ 87-89309-00-6 j~

87-89309-02-2 ~

E. Danielsson, ÅF-Energikonsult Syd AB

Cheng Cycle -

87-89309-04·9 l 87-89309-13-8 l :~~::~~:~~:~~ J

Et nyt kraftvarmesystem- 9/91 M. Straarup, Axel Nielsen as Rådg. /ng.

Drift- och underhållskostnader vid gasturbinanläggningar i Mellaneuropa- 9/91 H. Gährisch & J. Sjödin, ÅF-Energikonsu/t

Användning av gasturbiner vid torkprocesser - Gyprocs gipsskivafabrik i Varberg - 12/91

87-89309-19-7

87-89309-92-8

87-89309-27-8

87-89309-33-2

87-89309-52-9

87-89309-68-5

87-89309-84-7

87-89309-90-1

87-89309-95-2

L. Eriksson & L. De/in, ÅF Energikonsult

~ ~!,~§:~;~~nrt.:.:::~ u1vec~ing ~:: av koncept för moduluppbyggning - 2/93 jjj~~ A. Sihvola, IVO Intern. Ltd.

l ~~~~:~:~i~~ ~e~~f~~~~~in - 8/93 .j ~~ Jussi Manninen, Endat Oy

" Gasturbineanvendelse ved industrlel ;::.:: wrreproces - T11ming af grces- og :·:<· fjernvarmeproduktion i 01god - 8/93 :1 B. Holm Christensen, dk- TEKNIK .:::::;

~~

87-89309-48-0

87-89309-78-2

87-89309-41-3

87-89309-4 7-2

87-89309-69-3

87-89309-83-9

87-89990-00-5

87-89990-02-1

l lndustriel anvendelse/lndustrial Applications:

Projektrapporter/Research reports:

Krattvarme/Co-Generation:

Gasturbinernas tekniska nivå och utvecklingsriktningar- 7/89 Ekono Oy 87-89309-24-3

Erfarenheter från finska gasturbinanläggningar- 4190 Vesa Junttila, CTS-Engineering Oy 87-89309-15-4

Erfaringer med danske og andre europceiske naturgasdrevne gasmotoranlceg - 1 0/90 Jan de Wit, Dansk Gastekn. Center 87-89309-29-4

Små gasturbiners tekniska nivå och utvecklingsriktningar- 2/91 Ekono Oy 87-89309-37-5

Energiproduktionskostnader med naturgas - 2/91 JP-/ntemational Oy 87-89309-35-9

Gassmotorer for krafUvarmeproduksjon: Teknologler for emisjonsbegrensninger - 2/91 D. Stenersen, Marintek/Sinfet 87-89309-39-1

Utredning av små gasturbin- och motorkraftverksanläggningar - 2/91 J. Hi/tunen et al., Neste O y 87-89309-40-5

l :ey

Industriell gasanvändning i Norden -En branschanalys. Bind 1: Livsmedelsindustri - 4/90 dk-Teknik et al.

~ ~ Industriell gasanvändning i Norden · ~=:: En branschanalys.

~1·1 ~~~~:~n~ka:~:;. och pappersindustri· 4/90

~ Industriell gasanvändning i Norden -{:~ En branschanalys. H Bind 3: Kemisk industri· Jord- og '''' stenvaruindustri • Verkstadsindustri - 4190 ~?

dk- Teknik et al.

]ii~ Autoproflling with Gas lnfrared :11 Paper Dryer- 7/91

~ ~~~~~:;;!i~~:;~~.~~;echn du Papier

H: C. Rehn, Lunds Tekniska Högskola

f~: Luftkvaliteter i lokater vid direktutsläpp t~::. :~~' av rökgaser från naturgasförbranning - 8/91 ::.::::: 1:~: U. Jantze & M. Jedeur-Palmgren ...... Theore/1 + VBB Energikonsulter AB l Naturgas vid betongelementtillverkning - 8/91 ,,,, T. Ehrstedt, Sydkratt Konsult f~

87-89309-05-7

87-89309-11-1

87-89309-07-3

87-89309-56-1

87-89309-58-8

87-89309-62-6

87-89309-64-2

2/

Page 92: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Publikationerna kan erhverves ved henvendelse til Nordisk Gasteknisk Center/ The publications are available from the Nordie Gas Technology Centre.

:'if-::M:$..~m>M~i:::';:;t<::::::::::s';i~:!:::Jl§@i??ili:?~.li.:l:::w;:<<~'i:::;;<<,, .. :;:;:;:,:;:,~::::::::::':::;;r::::;:;:::::::;:;;::'~:;:~;:o;:,;:;:;:::;:~::;~~,.W%f~!<W'..ii::::~i?:'''???:'i%j;~:~M:::~~'''''''''~::~{;;;;.,.n,.;.;:;:;::;;,';;:m:~~:;:3:i~{:;:::;:::~~~:;?i~:::::::::::::::::':::::::::::::::::~:::m:,;m;~!?;',

* Gasformiga bränslen i glasugnar - 8/91 S. Linzander, G/ato

Mätprogram. Arbetsmiljöförhållanden vid förbränning av naturgas för koldioxidgödsling i växthus - 2/91 A-B. Antonsson, lnst. för Vatten- och Luttv.

Mätprogram. Arbetsmiljöförhållanden vid förbränning av naturgas för koldioxid­gödsling i växthus. Kortversion- 2/91 A-B. Antonsson, lnst. för Vatten- och Luftv.

Konvertering av aluminiumsmältugnar­Förstudie - 12/91 O. Hall & C. Rehn, Sydkraft Konsult

87·89309-66-9 l l m

87-89309-70-7 ~ ~ t 'l

87-89309-72-3 l ~·

87·89309·49-9 l Optical Properties of W et Paper and ~ Simulation of the Ef1ect of Autoprofiling ~ on Gas-flred IR Drying- 12/91 ~~ K. T. Oja/a & M.J. Lamplnen, ~~ Helsinki University of Technology 87-89309-51-0 ~.-~ Användning av en gasturbin för tillverkning i av raffinör- (TM P) och slipmassa (PGW) - 1 /92 .ii< R. Askola & Il. Junttila, CTS Englneerlng OY 87-89309-55-3 ~ Användning av en gasdriven dieselmotor för til lverkning av raffinör- (TMP) och slipmassa (PGW)- 1/92 R. Askola & V. Junttila, CTS Engineer/ng OY

Naturgasanvändning i schaktugn för blysmältning - 3/92 B. Lundborg, Sydkraft Konsult

Direct Gas Fired Cylinder Heater for Paper Drying - 9/92 Vesa Junttila, Jamcon Oy

Gas-l R på wellpappmaskin- Försök vid SCA Emballage AB, Värnarna - 9/92

l· }t

87-89309-59-6 ~~ ~

87-89309-61 -8 * l ~~?

Il w

87-89309-77-4

Modeting and Chemical Reactions -Detailed Modeling of NO, Emissions from Staged Combustion in Full Scale Units - 5/91 P. E mola et al., Åbo Akademi

Modelling and Chemical Reactions -Reaction Rate Survey for Natural Gas Combustion - 1/91 P. G/arborg & S. Hadvig, DTH

Modelling and Chemical Reactions -Development and Test of a Kinatic Model for Natural Gas Combustion - 3/91 P. Glarborg & S. Hadvig, DTH

Modeting and Chemical Reactions -Development and Test of Reduced Chemical Kinetic Mechanism for Combustion of Mathane- 5191 N. l. Lillehele et al., SINTEF

Reburning - International Experiences with Reburning with Special Emphasis on Reburning Fuellnjection and Mixing - 7/89 S. Byggsteyl et al., SINTE F

Reburning - Status over internationate artaringer - 7/89 P. Glarborg & S. Hadvlg, DTH

Reburning - Reburning using Natural Gas­Potential in Finland - 2/90 S. Boström & M. Hupa, Åbo Akademi

Rebuming - Reburning med naturgas på kulstavsfyrade kedler -Potentiale i Danmark - 2/90 A. Nerregaard, dk- Teknik

Rebuming- Reburning med naturgas ­Potential i Sverige - 2/90 W. Btaslak, Kung. Tekn. Högskolan

T. Gustafsson, SCA Research AB & l. Gunnarsson, Energi Analys AB 87-89309-79-0

~ &1 Reburning - lnjection Methods -l

87-89309-36-7

87-89309-31 -6

87-89309-44-8

87-89309-50-2

87-89309-1 4-6

87-89309-18-9

87-89309-34-0

87-89309-01-4

87-89309-03-0

Rekuperativa naturgasbrännare - Utvärdering av konvertering från olja till naturgas i en vagnugn hos Svedala Arbrå- 11/92

... Analytical and Experimental Study - 4/90 ~ Z. Bis et al., Royal lnst. of Techn., stockho/m 87-89309-17-0

~ Reburning- Feasibility studie af reburning

B. Leden & A. Rensgard, MEFOS-BTF

Koldioxidgödsling i växthus med hjälp av naturgas - 11/92 S-A. Molen, Mäster Grön, Helsingborg

87-89309-82-0

87-89309-86-3

Forbramdingsteknik/Combustion Technology:

Modeling and Chemical Reactions - Review of Turbulence and Combustion Models- 7/89 N. f. Lillehele et al., SINTE F

Modellering og Kemisk Reaktion -Statusrapport: Reaktionskinetisk databaset Den kemisk kinetiske modet - 7/89 P. Glarborg & s. Hadvig, DTH

The Fuei-Rich Hydraearbon/Nitrogen Chemlstry - lmplications for Reburnlng with Natural Gas - 11 /89 P. Glarborg & S. Hadvig, DTH

87-89309-1 0-3

87-89309-16-2

87-89309-32-4

~ teknikkan på kulst0vsfyrede kedler - 8/90 A. Nerregaard, dk-Teknik

Reburning - Injektion av strålar i en

~ ~ä~~~';.; :~~ungllga Tekn. Högskolan

:o.. Reburning - Parametric Study of Natural ~' G .... as Rebum Chemistry using Kinetic :·:·. ,, Modelling - 5/90 j P. Kilpinen et al., Åbo Akademi Univ.

·;;: Oevelopment Project in Limhamn District i Heating Central. - Reburning, Modelling ~ and Experiments in a 125 MW Hot ,,, Water Boiler - 3/91 ~f i)~! R. Gol/in, Kungliga Tekniska Högskolan

,.,.. Mathematical Modelling of Reburning -~i Description of Methods and Application to the .~ Limhamn Boiler andAmager Boller - 7/91

' B. Lakså et al., SINTE F

87-89309-21 -9

87-89309-23-5

87-89309-25-1

87-89309-42-1

87-89309-54-5

3/

Page 93: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis

Publikationerna kan erhverves ved henvendelse t il Nordisk Gasteknisk Center/ The publications are available from the Nordie Gas Technology Centre.

:::=:::------ra==~===~:-*-'*• lmplementation and NO;reduction ~~f drift av busser i Norden -Potential- 9/91 .. ,:· Fase Il . Delprosjekt: Marked- 8/92 P. Glarborg, DTH & B. Karl, NGC 87-89309-76-6 '.:.~=.:.·.-... '.·-~.· K.-E. Hagen et al., TransportRJkon. lnst., Oslo 87-89309-73-1

Technical and Economic Feasibility of C02-Teknologi- Litteraturstudie om utskilling

·:::;:: Reburning using Natural Gas in Finland - 9/91 :::: og deponering - 3/93 A. Ahola et al., Neste Oy 87-89309-45-6 ,: M. Matre et al., Berdal Strt?Jmme a.s.

Reburning Simulator- lmplementation of a General Formalism for the Eddy Dissipation Concept in KAMELEON Il - 5/92 N./. Lilleheie et al., SINTE F

Reburning Rich-Lean Kinatics -Annual Report 1991 - 6/92 Gas Research Institute

statusrapport for methanudslip fra naturgasanloog i de nordiske lan de - 1 0/89 K. Christiansen, dk-Teknik

status Report concerning Methane Release from Natural GasSystems in the Nordie Countries - 10/89 K. Christiansen, dk-Teknik

Energi og Milj0 i Norden- 5/91 B. Holm Christensen, dk· Teknik

Reduction of Np from Combustion in Circulating Fluidized Beds with Afterbuming of Gas - 11 /92

87-89309-63-4

87-89309-65-0

87-89309-20-0

87-89309-38-3

87-89309-46-4

L. Gustavsson & B. Leckner, Chalmers Univ. 87-89309-80-4

Modeling and Reburning Actlvities 1 992 . 6/93 N. l. Lil/eheie et al., SINTE F

Modeling of the Holstebro-Struer fumace -6/93 N./. Lilleheie et al. , SINTE F

Reburning Rich-Lean Kinetics -Annual Report 1992 - 6/93 Gas Research Institute

Reduktion af NO;emisslon fra naturgasfyreda industrikedler- 7/93 Jan de Wit et al., DGC

Energi- og mi lj"analyser/ Energy and Environmental Analyses:

Naturgas i k01eprocesser - 12/91 G. Minds et al., Dansk Teknologisk lnst.

Gas as Vehlcle Fuel in the Nordie Region -Ongoing Field Tests invalving Natural Gas, Biogas and Propane - 8/92

87-89309-89-8

87 -89309-93-6

87-89309-97-9

87-89309-99-5

87-89309-53-7

A.M. Hansen, NGC 87-89309-71-5

Naturgas til Fur Foorgen - Teknisk10konomisk studium af mulighederne for N-gas drift af feergen Branden-Fur - 7/92 L. Nielsen, Dansk Teknologisk lnst. 87-89309-75-8

.~j ,,,,,, Metanreduktion i katalysatorer för ~~-~~ naturgasmotorer - 3/93

H. Boman, Vattenfall Energisystem

Nordie R& D Projects within the field of Natural Gas Oownstream Technologies­

·~~~~ Directory 1990 -

;.::.'.l··'~., .. ~.'.:.': Nordiske FUD projakter indenfor naturgas­'"> anvendelse - Katalog 1992

~

i l * l l .;::~

lit ~ ·~~?:

~Il ~l :~ w

l ·~t ·:-:-;

~ _f:

l i

87-89309-85-5

87-89309-87-1

87-89309-30-8

87-89309-67-7

::::~:;::m~:z:;:;:::~:~:-~;;:~~~:~~~~:~:~::::::~~:::::~:1:~~~:::::~:::::~~~=w~~t;:{f::(::~~=:~::::::~::::::::::::;:::::::::~~~;:t::::~:::::~~=J~~~~::::::::;~:::~:?<"~·:~~~~~~=~::.:~~4~:=:::::-B~::~;~:~~::i~=~::&~7::;~:~::~~:t~:;:::::m-i~=:::::::::;~:~:::::=-:::~:::=::x::~~~=:::::::;: .. : 24.8.93

Page 94: Gasturbineanvendelse ved industriel t0rreproces 1993-08... · l.B RESUME Denne rapport omhandler en vurdering af et 3,6 MW gasturbineanlreg, hvor afgasseme benyttes til henholdsvis