Measurement of Gas properties @ EOn (Uniper Energy Maasvlakte) Rotterdam Nov 1 st 2016 ASaP Mike Beer
Wedstrijd van vanavond LIVE"Zorya vs Feyenoord 03/11/2016
De Aanvraag De behoefte van EOn Meten van inkomende aardgasstroom voor de gas turbines Op samensteling Op gasproperties oa Wobbe Waarom Optimaal rendement van de gas turbines Het cross-checken van inkomende data van GTS Het voorbereid zijn op hoger H2 content van het geleverde aardgas Voorbereid zijn op eventuele verandering van samenstelling van het standard gas naar een nieuwe samenstelling door LNG dosering en levering van niet Slochteren gas
De eisen Snelle Wobbe meting < 10 Sec Gas samenstelling incl H2 meting Zo min mogelijk utilities Accuraat Betrouwbaar Kosten en Service
De keuze van apparatuur Orbital GAS PT -2 voor een snelle Wobbe meting ABB NGC 8206 voor meting van de samenstelling van het gas C1 C6+ CO2 Air en H2 : 1 take off punt, retractable probe met een gecombineerd sample systeem samengebouwd in een cabinet
Take off Systeem Retractable Probe Vortex elimination design (wokkel) Zeer klein intern volume Interne verdamper reduceer ( verwarmd)
Orbital GAS PT 2 De Gas Property meting Snel Accuraat No utility gasses Kleine footprint Bijna geen onderhoud
GAS PT P & ID
Welke Properties Gross Calorific Value (HHV) Relative Density Wobbe Index Gas Density Compressibility Factor Z Methane Number Effective Methane, Ethane, Propane Net Calorific Value (LHV) Gas Sample Pressure Gas Sample Temperature Speed of Sound Motor Octane Number Measured Carbon Dioxide Inferred Nitrogen
GasPT2 meet principe Hoe meet de GASPT-2 Speed of Sound Acoustic Resonator Thermal Conductivity TCD Sensor Carbon Dioxide NDIR Principle Calibration gassen worden gebruikt om de the response van elke individuele detector te bepalen Een Algorithms wordt hiermee bepaald en in de GASPT -2 geladen De gecombineerde 3 metingen bepalen mathematisch een 4 component pseudo compositie van het aardgas bestaande uit : Methaan, Ethaan Propaan, Stikstof CO2
Principle of Operation Speed of Sound Correlation Speed of Sound correlates strongly to molecular weight of gas
Principle of Operation Correlation using Thermal Conductivity Thermal conductivity distinguishes between hydrocarbons and Inerts
Theoretical Analysis Gas Interchangeability All hydrocarbons typically found in a natural gas can be represented by a mix of effective methane (CH4 ), effective ethane (C2H6 ) and effective propane (C3H8 ) that yield the same number of carbon and hydrogen atoms. Examples : 1C4H10 = C2H6 + C3H8 CH4 (1 mol. Butane = 1 mol. Ethane + 1 mol. Propane - 1 mol. Methane) 2C5H12 = 2C2H6 + 3C3H8 3CH4 (2 mols. Pentane = 2 mols. Ethane + 3 mols. Propane 3 mols. Methane) C6H14 = 3C3H8 CH4 C2H6 (1 mol. Hexane = 3 mols. Propane 1 mol. Methane 1 mol. Ethane)
Calculation of an inferred gas composition Ref Gas CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 CO2 N2 Total 94.451 3.11 0.512 0.198 0.17 0 0.647 0.912 100 Ref gas CV=38.731 MJ/m 3 Effective Methane Effective Ethane Effective Propane Methane 1.0 94.451 94.451 0.0 94.451 0 0.0 94.451 0 Ethane 0.0 3.11 0 1.0 3.11 3.11 0.0 3.11 0 Propane 0.0 0.512 0 0.0 0.512 0 1.0 0.512 0.512 Butane -1.0 0.198-0.198 1.0 0.198 0.198 1.0 0.198 0.198 Pentane -1.5 0.17-0.255 1.0 0.17 0.17 1.5 0.17 0.255 Hexane -1.0 0 0-1.0 0 0 3.0 0 0 93.998 3.478 0.965 Pseudo Gas CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 CO2 N2 Total 93.998 3.478 0.965 0 0 0 0.647 0.912 100 Inferred Gas CV=38.725 MJ/m 3
Property Calculations Physical Property Calculations 11 Components 5 Components Δ Difference Compressibility @ 15 O C 0.9978 0.9978 0.0000 Density @ 0 O C 0.7646 0.7646 0.0000 Relative Density @ 15 O C 0.5912 0.5912 0.0000 Gross CV @ 15 O C 38.7309 38.7334-0.0025 Net CV @ 15 O C 34.9209 34.9234-0.0025 Sooting Index 0.5130 0.5131-0.0001 ICF -0.1434-0.1414-0.0020 Wobbe @ 15 O C 50.3722 50.3755-0.0033
Operational Specification Sensor Unit ambient or sample gas temperature Safety Interface ambient temperature Max. pressure Humidity Sample gas flowrate Analysis Time ATEX, IECEx and CSA approvals Accuracy Repeatability Power requirement -20 to +55 DegC -20 to +50 DegC 4.3 psig (~300mbar) Non-condensing 0.5 to 2.0 l/min Instrument Update < 2 sec Probes suitable for NG in Zone 1 and Zone 2 hazardous areas Better than ± 0.3% error on CV and Wobbe measured value CV and Wobbe ± 0.04MJ/m3 (1.07Btu/ft3) at Amb. Temperature 24 Vdc @ 250 ma (trimmed to 23Vdc)
Operational range and limits Methane 50-100 % Ethane 0-12.0 % Propane 0-7.0 % iso-butane 0-1.0 % n-butane 0-1.0 % iso-pentane 0-0.5 % n-pentane 0-0.5% C6+ Total 0-0.5 % Carbon Dioxide 0-20 % Nitrogen 0-20.0 % H2S < 5ppm He < 0.5% O2 and H2 Low levels only H2O Dry, non-condensing
De Gas-Chromatograaf ABB NGC 8206 Dubbele Unit ( Master Slave configuratie ) 3 analytische treinen 2 treinen voor C1 C6+ CO2 en Air 1 trein voor meting van H2 Cycle Time : 300 Sec Bepaling gas-samenstelling Berekening van gas properties ( Wobbe HHv LHV berekende waardes) Utilities, calibratie fles N2 en He ( 2 x 200 Bar 1 year operation) Output in Modbus ( TCP/IP )
C3 Propane N2 Nitrogen C1 Methane CO2 Carbon Dioxide C2 - Ethane IC4 Iso Butane NC4 Normal Butane NeoC5 Neo-Pentane IC5 Iso-Pentane NC5 Normal Pentane C6+ - Hexane H2 - Hydrogen NGC Analyse
NGC Analysis nauwkeurgheid +/- 0.125 Btu ambient +/- 0.25 Btu over range of -20 0 C 55 0 C Reliable operation from -40 0 C 55 0 C 5 ppm minimum detection on NC 5 and CO 2
Het Beoogde Resultaat EO-n is op de toekomst voorbereid! De GAS-PT-2 meet snel,binnen de bandbreedte van het geleverde gas, zoals verwacht en vereist. De NGC bepaald de gassamenstelling en kan als back-up unit gebruikt worden indien de PT-2 faalt. Perfect onderling vergelijk, twee verschillende meetprincipes leveren eenzelfde meetwaarde.