Przetwornik do biogazu MGP261

Email
MGP261_vaisala
Pomiar metanu, CO2 i wody w biogazie. Vaisala, wiodąca firma zajmująca się pomiarami przemysłowymi i środowiskowymi, wprowadziła do oferty przetwornik MGP261 przeznaczonego do pomiaru biogazu. Mierzy on metodą optyczną wilgotność, dwutlenek węgla i metan w wymagających warunkach biogazowni. Przetwornik jako jeden z niewielu posiada mozliwość pomiaru biogazu w dwóch stanach w stanie pracy z wodą oraz z przeliczeniem na stan suchy bez wody. Te pierwszy stan jest szczególnie istotny z uwagi na ochronę fitrów węglowych. Mogą one ulec szybszemu uszkodzeniu ze względu na brak wody lub za dużą ilość wody w gazie. Wilgotność w biogazie stanowi potencjalny problem. Woda w gazie może skraplać się ze zmieniającym się ciśnieniem lub temperaturą - w regulatorze ciśnienia lub w przewodach przesyłowych. Taka kondensacja może powodować poważne szkody. Podobnie nadmierna wilgotność biogazu podawanego do silnika zwiększa wilgotność oleju silnikowego i powoduje konieczność częstszej wymiany oleju silnikowego. Wilgotność jest również poważnym czynnikiem wpływającym na działanie filtrów z węglem aktywnym, są one zaprojektowane do pracy w przedziale określonego zakresu wilgotności. Filtry węglowe są powszechne, ponieważ zanieczyszczenia biogazowe, takie jak siarkowodór, siloksany oraz szereg innych gazów organicznych musi być usuniętych, aby zapobiec uszkodzeniu silnika. Nadmierna wilgotność powoduje przedwczesne zużycie filtrów węglowych oraz kosztowny wymóg ponownego napełniania instalacji. Podobnie zbyt mała wilgotność może również stanowić problem dla niektórych filtrów, powodując jego nieefektywe działanie.
 
Etapy produkcji beztlenowej biogazu
MGP261 vaisala
W komorze fermentacyjnej zachodzą cztery główne procesy produkcji biogazu. We wszystkich tych procesach pośredniczą różne grupy bakterii, a kluczową cechą skutecznej optymalizacji procesu biogazu jest utrzymanie zdrowej równowagi tych mikroorganizmów.

Cztery główne procesy to:

1. Hydroliza - złożona materia organiczna, taka jak białka, węglowodany i tłuszcze, rozkładana jest przez enzymy bakteryjne w cukry, kwasy tłuszczowe i aminokwasy.

2. Kwasogeneza - różne reakcje fermentacji przekształcają większe cząsteczki w kwasy organiczne, alkohole, amoniak, dwutlenek węgla, wodór i siarkowodór.

3. Acetogeneza - sfermentowane produkty są utleniane do prostszych form, takich jak octan i dwutlenek węgla.

4. Metanogeneza - Archaea (organizmy jednokomórkowe) przekształcają wodór i kwas octowy w metan i dwutlenek węgla.
 
Każde zakłócenie dwóch ostatnich procesów powoduje obniżenie wydajności biogazu i może być wykryte przez monitoring zmiany stosunku metan: dwutlenek węgla. Stąd wymóg dotyczący ciągłego monitoringu.
Zasada pomiaru opiera się na opatentowanym systemie optycznym Vaisali mierzącym stopień pochłaniania promieniowania podczerwonego przy długości charakterystycznej dla danego gazu. Pomiar dokonywany jest jednym przestrajanym filtrem interferometrycznym.
 
Dlaczego warto mierzyć w trybie rzeczywistym?
W przeszłości jedyną opcją było stosowanie analizatorów biogazu pobierających próbkę do późniejszego pomiaru za pomocą czujników elektrochemicznych lub metodą podczerwieni. Technologie te wymagają częstej ponownej kalibracji, która to jest kosztowna, pracochłonna i potencjalnie ogranicza zdolności zakładu do ciągłego pomiaru. Wymagane są dodatkowo pompy, przewody gazowe, konieczne jest osuszenie próbki, aby zapobiec błędom i potencjalnym uszkodzeniom spowodowanym kondensacją. Analizatory nie są zatem w stanie zmierzyć wilgotności próbki. Oznacza to również, że pomiary z instrumentów ekstrakcyjnych są podawane metodą na sucho. Takie odczyty z definicji będą wyższe niż te z sondy in situ mierzonej na mokro.ż MGP261 Vaisali może zapewniać pomiary na dowolnej podstawie. Pobieranie próbek w zimnym klimacie grozi również zamrożeniem linii próbkowania, co hamuje przepływ i prowadzi do błędnych wskazań. Problem ten można rozwiązać za pomocą linii grzewczych z certyfikatem Ex, ale są one zbyt drogie. Elektrochemiczne i ekstrakcyjne analizatory gazu na podczerwień mają stosunkowo krótki okres użytkowania. Ponadto technologie te mają krótki okres kalibracji i wymagają częstej konserwacji systemu kondycjnowania próbek, koszty eksploatacji mogą być wysokie. Wprowadzenie MGP261 firmy Vaisala jest dużym krokiem naprzód, ponieważ eliminuje wady starszych technologii poboru próbek.

Podczas każdego pomiaru filtr jest dostrajany na kilka długości fal, w tym:
  • Charakterystycznej dla absorpcji H2O
  • Charakterystycznej dla absorpcji CO2
  • Drugi kanał optyczny mierzy pochłanianie CH4

mgp261 vaisalaNowy przetwornik Vaisala MGP261 zapewnia ciągłe odczyty wilgotności, dwutlenku węgla i metanu bezpośrednio w rurociągu procesowym dla biogazu. MGP261 jest zoptymalizowany do procesów produkcji biogazu, takich jak fermentacja beztlenowa odpadów miejskich, przemysłowych i rolniczych oraz wykorzystanie gazu składowiskowego. Pozostałe to np. gaz uzyskany z fermentacji roślin energetycznych, odpadów organicznych, gnojowicy, osadów ściekowych lub resztek roślin do wykorzystania jako paliwo do pojazdów lub w kogeneracji do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. MGP261 umożliwia pomiar składu gazu w czasie rzeczywistym bez konieczności ich obróbki lub ekstrakcji. Ponadto pozwala operatorom instalacji na biogaz, kontrolowanie wilgotności w celu zmniejszenia zużycia silników CHP i innych elementów procesowych. Rosnąca globalna populacja i związane z tym problemy gospodarki odpadami wraz z potrzebą zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, stanowią poważne wyzwanie. Przemysł biogazowy jest kluczową częścią tego rozwiązania, jednak składa się z niewykorzystanego potencjału pod względem rentowności. Przetwornik MGP261 jest prosty w  instalacji i może być podpięty do dowolnego istniejącego systemu pomiarowego. Obróbka próbki gazu jest niepotrzebna, umożliwia pomiary bez konieczności stosowania pomp do pobierania próbek lub pułapek usuwających wilgoć. Nowy przetwornik posiada certyfikat Ex do strefy 1 poza rurami i strefy 0 wewnątrz, co oznacza, że ​​może być zainstalowany nawet w środowisku wybuchowym.

Do trzech pomiarów w jednym kompaktowym urządzeniu
MGP261 mierzy główne składniki biogazu i gazu składowiskowego: metan (CH4), dwutlenek węgla (CO2) i wilgotność. Gazy te składają się na masę biogazu, a pomiar wszystkich trzech parametrów daje pełny obraz całości procesu. MGP261 pomiar CH4, CO2 i wilgotność wyrażony jest w jednostkach % objętości, temperatura punktu rosy (Td) w [°C].

Pomiar metanu dla jakości biogazu i kontroli procesu
Pomiar stężenia metanu określa w czasie rzeczywistym wartość opałową wytwarzanego gazu. Z pomiarem temperatury wewnętrznej do celów kompensacji i opcją dla zewnętrznego ciśnienia lub temperatury, opatentowany pomiar CARBOCAP™ zapewnia niezrównaną stabilność i niezawodność bez potrzeby stosowania gazów kalibracyjnych. Zastosowania obejmują fermentację beztlenową i monitoring gazu wysypiskowego, monitorowanie układu z aktywnym filtrem węglowym w procesie przetwarzania biogazu oraz monitorowanie gazów zasilających silnik CHP (CHP – Combined Heat and Power) – proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i użytkowego ciepła w elektrociepłowni.
Bezpośredni pomiar w miejscu instalacji bez potrzeby przetwarzania próbki. Upraszcza to pomiary zarówno w rurociągu, jak i w części wydobywczej dzięki opcjonalnemu adapterowi przepływowemu. Wbudowana grzałka zapewnia niezawodne pomiary w najbardziej wymagających warunkach, z kondensatem w gazie procesowym. Przetwornik odporny jest na warunki atmosferyczne z certyfikatem Ex dla stref 0 i 1. MGP261 posiada certyfikat Ex do stosowania w strefie zagrożonej wybuchem 0 (części wprowadzane do procesu) i strefie Ex 1 (części poza procesem) . Wysoki stopień ochrony obudowy IP66 chroni przez wykropleniem wody, zapewniając maksymalną odporność na warunki atmosferyczne, pył i wnikanie gazów procesowych do wnętrza przetwornika. Materiały wystawione na działanie gazu procesowego są starannie dobrane pod względem odporności chemicznej na siarkowodór: zawierają stal nierdzewną 316L i politetrafluoroetylen (PTFE).

Pomiary:

Metan CH4 zakres 0...100% objętościowo, dokładność:
• ±2 vol-% (0 ... 40 vol-%)
• ±1 vol-% (40 ... 70 vol-%)
• ±2 vol-% (70 ... 100 vol-%)

Dwutlenek węgla CO2 zakres 0 … 100 vol-% objętościowo, dokładność:
• ±2 vol-% (0 ... 30 vol-%)
• ±1 vol-% (30 ... 50 vol-%)
• ±2 vol-% (50 ... 100 vol-%)

Para wodna H2O zakres 0...25% objętościowo, -10 … +60 °C dokładność:

• ±2 vol-% (0 ... 25 vol-%)

Czas przygotowania do pracy: 30 s
Podgrzewanie: 2 min
Stała czasowa (T90): 90s

Cecha Ex: Ex II 1/2 (1) G Ex eb mb [ia] IIB T3 Ga/Gb -40 °C ≤ Tamb ≤ +60 °C

Zasilanie 18 ... 30 VDC
Pobór prądu typowo: 3 W
Maksymalnie: 6 W
Wyjście cyfrowe: RS-485 (Modbus RTU)
Wyjście analogowe: 3 × 4 ... 20 mA skalowane, izolowane
Wejście analogowe (opcja) 1 × 4 ... 20 mA (Ex ia) dla zewnętrznego czujnika ciśnienia lub temperatury

Akcesoria opcjonalne

  • Kabel do konfiguracji (RS485/USB)
  • Adapter przepływowy
  • Filtr PTFE z ochrona przed pryskaniem wodą (dla mokrych warunków, zawiera O-ring)
  • Filtr spiekany PTFE (zawiera O-ring)

Wymiary:

MGP261 vaisala3

Do pobrania:

pdf new small   pdf Przetwornik metanu, CO2 i pary wodnej do biogazu (163 KB)  
pdf new small   pdf Szkolenie z budowy i funkcji MGP261 (1.65 MB)