Kontrola procesów online w biogazowni

opis
procesy
nasze rozwiązania

Produkcja biogazu

Produkcja biogazu to proces wytwarzania gazu z odpadów organicznych. Biogaz powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu materii organicznej – substrató. W zależności od rodzaju biogazowni, biogaz może być produkowany z różnego typu odpadów: odpadów rolniczych, odpadów z przemysłu spożywczo-przetwórczego, osadów ściekowych czy kiszonek z roślin energetycznych.

Kluczowym procesem produkcji jest fermentacja, w wyniku której bakterie beztlenowe wytwarzają mieszaninę gazów zwaną biogazem. Biogaz jest więc mieszaniną różnych gazów i substancji, powstającą w czasie fermentacji beztlenowej. Najbardziej wartościowym składnikiem jest metan, którego ilość decyduje o jakości/kaloryczności biogazu. Innymi gazami w mieszance są przede wszystkim: dwutlenek węgla, siarkowodór, tlen, a także wodór.

Wyprodukowany oraz odpowiednio oczyszczony i osuszony biogaz jest gazem palnym i służy do najczęściej do produkcji energii skojarzonej – elektrycznej i cieplnej, w wyniku spalania w jednostce kogeneracyjnej. Jeżeli producent wykona odpowiednie oczyszczenie i uszlachetnienie biogazu, usuwając z niego niepożądane składniki, może być on także odsprzedawany w postaci biometanu i przesyłany do zewnętrznych sieci gazowych.

Pomiary w biogazowni

Prawidłowe przeprowadzenie procesu produkcji wymaga zachowania rygorystycznych warunków, tak aby zachodząca fermentacja była efektywna, a produkowany biogaz był jak najwyższej jakości. W celu zapewnienia najwyższej wydajności biogazowni i jej bezpieczeństwa niezbędne jest prowadzenie pomiarów wielu parametrów i mediów. Wyjątkowo trudne warunki aplikacyjne panujące w biogazowni stanowią wyzwania dla aparatury kontrolno-pomiarowej.

Kontrola procesów w biogazowni w czasie rzeczywistym

Sprawdź dlaczego warto monitorować parametry bezpośrednio w procesach:

Schemat-kontrola parametrów procesowych w biogazowni

Procesy

Schemat - Pomiary w magazynie substratów biogazowni

1. Magazyn substratów

Magazyn substratów to miejsce, do którego dostarczane są materiały podlegające dalszej obróbce w procesie produkcji biogazu. Magazyn substratów występuje w biogazowni rolniczej, komunalnej i mieszanej. W celu kontroli ilościowej i jakościowej dostarczanych substratów oraz zapewnienia bezpieczeństwa procesu niezbędny jest pomiar miedzy innymi masy i poziomu dostarczanych do biogazowni substratów.

2. Przygotowanie i dozowanie substratów

Przygotowanie substratów jest miejscem bardzo istotnym w dalszym ciągu produkcji biogazu. Ważnym elementem w tym procesie jest odpowiednie przygotowanie produktu, tak aby w późniejszym procesie fermentacji uzyskać jak największą efektywność produkcji biogazu tj. jak największy procent biometanu. Na etapie przygotowania i dozowania substratów istotną role ogrywa kontrola wagi oraz pomiar przepływu i poziomu poddawanych procesowaniu substratów.

Schemat - pomiary w komorze fermentacyjnej w biogazowni

3. Komora fermentacyjna

Komora fermentacyjna jest centralnym punktem procesu produkcji biogazu. W komorze substraty przechodzą proces zgazowania za pomocą bakterii beztlenowych rozkładających materiały stałe na biogaz i resztki poprodukcyjne. W komorze istotne jest stworzenie i kontrolowanie odpowiednich warunków zapewniających poprawne prowadzenie procesu fermentacji. Niezbędne jest miedzy innymi podtrzymywanie stałej temperatury i bardzo niskiego stężenia tlenu (najlepiej całkowitego braku). Kluczowe dla procesu jest także monitorowanie stężenia siarkowodoru, metanu i pomiar przepływu biogazu.

4. Magazyn biogazu

Magazyn biogazu to miejsce składowania wyprodukowanego biogazu, czyli mieszaniny metanu i innych gazów. Proporcje poszczególnych składników zależne są od substratów-wsadu fermentacyjnego i efektywności procesu. W zbiornikach magazynowych niezbędne jest prowadzenie szeregu pomiarów w celu zapewnienia odpowiednich parametrów biogazu.

Schemat - Oczyszczanie i osuszanie biogazu pomiary

5. Oczyszczanie i osuszanie biogazu

Ze względu na to, że biogaz powstaje z substratów o różnych, zmiennych właściwościach fizycznych i chemicznych, może on mieć zróżnicowanych skład. Obok pożądanego metanu, powstaje szereg innych gazów oraz woda, które obniżają kaloryczność biogazu i stanowią zagrożenia dla infrastruktury zakładu, w szczególności silnika CHP. W celu uzyskania jak najbardziej czystego biogazu i ochrony instalacji przed awarią, niezbędne jest pozbycie się jak największej ilości zbędnych substancji, poprzez osuszenie i oczyszczenie biogazu. W celu kontroli efektywności procesu osuszania i oczyszczania biogazu, niezbędne jest analiza składu i pomiar wilgotności biogazu trafiającego do CHP.

6. Jednostka kogeneracyjna

Biogaz po osuszeniu i oczyszczeniu trafia do jednostki kogeneracyjnej, w której produkowana jest energia skojarzona tj. energia cieplna oraz energia elektryczna. Na tym etapie, istotne dla zapewnienia prawidłowej pracy silnika i przebiegu procesu produkcji energii skojarzonej, jest między innymi monitorowanie parametrów oleju oraz analiza spalin.

Schemat - monitoring zbiornika odpadów fermentacyjnych

7. Zbiornik odpadów pofermentacyjnych

Do magazynu trafiają resztki z produkcji fermentacyjnej. W zbiorniku są one przechowywane do czasu oddania (odsprzedania) rolnikom w celu wykorzystania ich jako nawóz do użyźnienia gleby. W magazynie odpadów fermentacyjnych prowadzi się między innymi pomiar masy i pomiar przepływu.

8. Kontrola procesów innych

Każdy zakład przemysłowy jest inny, unikalny pod względem technologii, wykorzystywanych surowców, zużywanych mediów, charakterystyki procesów produkcyjnych. Pomimo tej różnorodności, istnieją obszary wspólne dla wielu zakładów przemysłowych. Niezależnie od branży, wiele zakładów wykorzystuje bowiem te same media, użytkuje podobne maszyny, urządzenia i instalacje oraz prowadzi analogiczne procesy. Podobne są także cele - oszczędność zużycia energii i transformacja energetyczna, redukcja zużycia surowców, minimalizacja ryzyka awarii, zapewnienie bezpieczeństwa. W tych wszystkich procesach i zadaniach często kluczową rolę odgrywają nowoczesne rozwiązania kontrolne i pomiarowe.

Nasze rozwiązania

Termiczny przepływomierz masowy do gazów ST51

Termiczny przepływomierz masowy ST51 to jednopunktowy przepływomierz biogazu, gazu ziemnego, gazu fermentacyjnego i innych gazów technicznych.

Temperatura medium -18 ... 121 °C

Typ wyjścia analogowe
impulsowe

Średnica nominalna 51 ... 610 mm

Czujnik stężenia siarkowodoru SulfiLogger H2S sensor

Innowacyjny czujnik siarkowodoru Sulfilogger H₂S, przeznaczony do ciągłego monitorowania stężenia H₂S, bezpośrednio w strumieniu, nawet w najtrudniejszych warunkach. Dzięki dokładnym pomiarom stężenia siarkowodoru zarówno w fazie gazowej, jak i ciekłej, czujnik H₂S Sulfilogger zapewnia możliwość błyskawicznego podjęcia działań zarówno w przemyśle biogazowym, gazu naturalnego, jak i w kontroli odorów w przemyśle wodno-kanalizacyjnym.

Analizator biogazu AwiFLEX

Analizator biogazu umożliwiający pomiar stężenia pięciu (lub więcej) wybranych składników.

We współpracy z przepływomierzami, przetwornikami wilgotności i innymi miernikami, analizator pozwala na wyznaczenie bieżącego przepływu metanu, wartości opałowej gazu, ilości energii dostarczonej do spalania.

Typ wejścia 4..20 mA, wg potrzeby aplikacji (przepływ, wilgotność, temperatura, ciśnienie)

Medium/zakres CH4 / 0 ...100%
H2 / 0 ... 20000 ppm
H2 / 0 ... 5000 ppm
H2 / 0 ... 2000 ppm
O2 / 0 ...25%
H2S / 0 ...5000 ppm
H2S / 0 ... 3000 ppm
H2S / 0 ...1500 ppm
H2S / 0 ...500 ppm
H2S / 0 ... 200 ppm
H2S / 0 ... 20 ppm
CO2 / 0 ...100%
H2 / 0 ... 50000 ppm

Dopuszczenia pobór próbek ze strefy Ex Z1/Z2

Sonda radarowa poziomu materiałów sypkich Rosemount 5408

Sonda radarowa poziomu cieczy i materiałów sypkich Rosemount 5408

Uniwersalna sonda radarowa poziomu materiałów sypkich i cieczy. Sonda radarowa poziomu tej serii dokonuje pomiaru ciągłego w zakresie do 40 m z wykorzystaniem dwuprzewodowej technologii FMCW. Nadaje się do większości aplikacji pomiaru poziomu cieczy i materiałów sypkich w przemyśle, w tym mediów oblepiających, pylących, parujących czy agresywnych chemicznie.

Zakres pomiarowy 0 ... 40 m

Przyłącze procesowe kołnierzowe DN50 do DN200

Temperatura pracy -60 ... 250°C

Dokładność ± 2 mm

Dopuszczenia SIL2

Przepływomierz elektromagnetyczny Rosemount 8750W

Przepływomierze elektromagnetyczne przeznaczone do pomiarów cieczy w rurociągach od DN15 do DN1200. Przepływomierze do wody i ścieków przemysłowych.

Dokładność standardowa 0,5%
opcjonalna 0,25%

Średnica rurociągu 0,5" – 48" (15 mm – 1200 mm)

Czujnik stężenia metanu, dwutlenku węgla i wilgotności VAISALA MGP260

Wielogazowy czujnik in-line do pomiaru stężenia metanu CH₄, dwutlenku węgla C0₂ oraz wilgotności. Czujnik przeznaczony jest do ciągłego pomiaru w wymagających procesach przetwarzania biogazu, bez konieczności pobierania próbek. MGP260 łączy w sobie kompaktową budowę i zaawansowaną technologię Vaisala CARBOCAP®, zapewniając stabilny pomiar głównych składników biogazu. Czujnik stężenia MGP260 posiada certyfikat dla stref zagrożonych Ex 0 oraz Ex 1.

przepływomierz masowy do biogazu i metanu ST51A

Termiczny przepływomierz masowy ST51A

Termiczny przepływomierz masowy do pomiaru przepływu biogazu, gazu ziemnego, gazu fermentacyjnego, metanu i innych. Przepływomierz z nowoczesnymi rozwiązaniami komunikacyjnym.

Dopuszczenia ATEX
CE
SIL

Komunikacja HART
Modbus RTU

Średnica nominalna 51 ... 610 mm

Typ wyjścia impulsowe
analogowe
HART

Wagoprzenośnik INW-BELT

Wagoprzenośniki szyte na miarę, projektowane i konstruowane pod indywidualne wymagania aplikacyjne.

Przetwornik wilgotności oleju EE360

Przetwornik EE360 to najbardziej zaawansowane i rozbudowane urządzenie do pomiaru zawilgoceń olejów i smarów. Na etapie zamówienia możliwa jest szeroka konfiguracja sprzętowa, co pozwala na dostosowanie urządzenia do wymogów aplikacji. Przetwornik ten posiada zaawansowany wyświetlacz graficzny o rozmiarze 3,5''. Wyświetlacz oraz klawisze funkcyjne umożliwiają łatwą konfigurację urządzenia. Opcja lokalnego wyświetlacza połączona jest z cyfrowym rejestratorem danych, co powala prezentować wyniki pomiarów również w postaci trendu.

Temperatura pracy -40 ... 180 °C

Wielkość mierzona aktywność wody w oleju
temperatura
zawartość wody w oleju

Analizator gazu ZRE

Wieloskładnikowy analizator gazu ZRE:

systemy monitoringu emisji,
układy optymalizacji spalania,
układy technologiczne w przemyśle chemicznym i spożywczym.