Dänische Biogasanlage bereitet sich auf dynamische FeCl₂-Dosierung

Hintergrund
Ein dänischer Biogasanlagenbetreiber mit einer Jahresproduktion von mehr als 5 Mio. m³ Biomethan möchte seine Betriebskosten für die Entschwefelung optimieren.

Das Haupteinsatzmaterial der Anlage ist Hühnermist, Heu und Feldfrüchte von umliegenden Betrieben, und der Schlamm wird als Dünger für die Felder verwendet. Obwohl erst ein paar Jahre alt, ist die Anlage bereits sehr erfolgreich und wird daher gerade aufgerüstet, um die Produktionskapazität noch weiter zu erhöhen.

Entschwefelungsanlage
Das Biogas wird über einen 3-stufigen Entschwefelungsprozess gereinigt. In der ersten Stufe dosiert der Betreiber FeCl₂ direkt in jeden der fünf anaeroben Fermenter der Anlage. Anschließend gelangt das Gas in Aktivkohlefilter zur weiteren Gasentschwefelung, bevor eine Membrananlage das Gas zu Biomethan für das Erdgasnetz aufbereitet. Der Betreiber überwacht derzeit den H₂S-Gehalt im Prozessgas mit einem herkömmlichen Multigasanalysator, der kurz vor den Aktivkohlefiltern installiert ist. Der Multigasanalysator liefert Punktmessungen des konditionierten Gases in festen Intervallen.

Zweck
Obwohl die Entschwefelung ein kritischer Teil des Biogasbetriebs ist, ist sie ein oft übersehener Optimierungsparameter, da es schwierig ist, genaue und zuverlässige H₂S-Messungen bei der Biogasaufbereitung zu erhalten.

Bei diesem Projekt möchte der Betreiber die FeCl₂-Injektionsrate dynamisch anpassen, um seine Chemikalienkosten zu optimieren und gleichzeitig die optimale Lebensdauer der teuren Aktivkohlefilter zu erhalten und das empfindliche Membransystem vor Korrosion durch Schwefelwasserstoffspitzen zu schützen.

Lösung
Ein SulfiLogger^TM H₂S-Sensor wurde im Freien in einem Nebenstrom direkt nach einem der fünf anaeroben Fermenter installiert. Der Sensor misst direkt im nassen und unkonditionierten Biogas mit Temperatur- und Druckwerten, die weit innerhalb der Spezifikationen des Sensors liegen. Der ATEX-zertifizierte SulfiLogger^TM-Sensor lieferte kontinuierliche, online H₂S-Daten über eine Cloud-Lösung. Der Sensor hätte auch in das bestehende SPS/SCADA-System des Unternehmens integriert werden können, indem der 4-20-mA-Ausgang des Sensors verwendet worden wäre.

Ergebnisse
Der SulfiLogger^TM H₂S-Sensor verschaffte dem Anlagenbetreiber einen vollständigen Überblick über das Vorhandensein von Schwefelwasserstoff in Echtzeit nach dem Kocher. Ungeachtet der Schwankungen waren die H₂S-Werte im Gas, das aus dem Fermenter kam, im Allgemeinen recht niedrig, was darauf hindeutet, dass der Betreiber über lange Zeiträume zu große Mengen FeCl₂ dosiert.

Perspektiven
Probenbasierte H₂S-Analysatoren bieten keinen idealen Input für eine dynamische Chemikaliendosierung im Biogas, da sie eher eine statische Momentaufnahme als einen vollständigen Überblick über die Zeit liefern. Wenn man sich bei der Anpassung der Chemikalieneinspritzraten ausschließlich auf probenbasierte Messungen verlässt, riskieren Biogasbetreiber, entweder zu hohe Mengen zu dosieren, um Spitzenbelastungen von H₂S zu bewältigen, oder zu geringe Mengen, die die Lebensdauer der Anlagen minimieren. Mit dem neuartigen SulfiLogger^TM H₂S-Sensor können Biogasbetreiber die H₂S-Minderungsmaßnahmen optimieren, um die Betriebskosten zu senken und das Anlagenmanagement zu verbessern.

Bleiben Sie dran für weitere Updates in der nächsten Phase des Projekts, wenn der Betreiber beginnt, die Injektionsrate an die tatsächlichen H₂S-Werte anzupassen.

Ein Überblick über den 3-stufigen Entschwefelungsprozess der Anlage und die Position des Sensors im Aufbau

Der Sensor wird in einem Seitenstrom direkt nach einem der anaeroben Fermenter installiert

H₂S-Messwerte des SulfiLogger^TM H₂S-Sensors, der direkt nach einem anaeroben Fermenter misst. Die obere Grafik zeigt den kompletten 5-Tage-Datensatz, während die untere Grafik einen Zeitraum von 2½ Stunden am Ende des zweiten Tages hervorhebt (rot markiert).
Beide Diagramme zeigen häufige prozessbedingte Schwankungen des H₂S-Gehalts im Gas, das aus dem Fermenter kommt. Die im unteren Diagramm gezeigten halbstündlichen Schwankungen werden durch das Ein- und Ausschalten des Mischers in diesem Rhythmus verursacht.