Fallstudie
Verbesserte Kohlefilterleistung mit H2S-Sensordaten
Vesthimmerland Biogas suchte ein automatisches System zur Überwachung von H2S, um die Filterleistung zu optimieren und die Anlagenausrüstung zu schützen. Dies wurde mit zwei SulfiLogger™ H2S-Sensoren erzielt, die vor und nach den Kohlefiltern im aufbereiteten Biomethanstrom installiert wurden. Der Ansatz ermöglicht die Verfolgung der Filterleistung in Echtzeit und stärkte gleichzeitig das Vertrauen des Betreibers in die Durchführung anderer Anlagenoptimierungen.
Hintergrund
Schwefelwasserstoff (H2S) stellt in Biogasanlagen eine Herausforderung dar, da es die Anlagenproduktivität beeinträchtigt und die Lebensdauer der Anlagen begrenzt. Allerdings haben Betreiber jedoch oft Schwierigkeiten, die notwendigen Prozessoptimierungen vorzunehmen, um das H2S-Problem zu entschärfen, weil die richtigen H2S-Daten nicht zur Verfügung stehen. Echtzeitdaten über den H2S-Gehalt in der Nähe kritischer Entschwefelungsprozesse, wie z. B. Kohlefilter, sind wichtig, um sowohl unerwartete Schwankungen als auch allgemeine H2S-Trends zu verstehen, aber diese Daten sind mit den vorhandenen Sensortechnologien nur schwer zu erhalten.
Herausforderung
Dänische Biomethananlage Vesthimmerland Biogas, die erneuerbares Erdgas in das dänische Erdgasnetz einspeist, sah sich mit Herausforderungen konfrontiert, die dadurch entstanden, sich auf manuelle H2S-Probenahmen als Quelle für die Optimierung der Prozesssteuerung zu verlassen.
Betriebsleiter Flemming Nielsen wies auf die Schwierigkeiten hin:
„Früher haben wir Strömungsprüfröhrchen verwendet, wenn wir das Gefühl hatten, dass etwas im Prozess suboptimal war, aber es war zu zeitaufwendig und teuer, dies mehrmals am Tag zu tun. Mit diesem Ansatz konnten wir nicht die Auswirkungen von Änderungen im Gasfluss, der Temperatur und anderen Parametern erfassen.“
Dieser sporadische Ansatz behinderte die Leistungsoptimierung und erforderte eine automatisierte und kontinuierliche H2S-Überwachungsanlage.
Sensoren bei Vesthimmerland Biogas
Die beiden SulfiLogger™-Sensoren sind direkt im feuchten Biogas bzw. im aufbereiteten Biomethanstrom vor und nach der Aktivkohlefilteranlage installiert.
Vesthimmerland Biogas hat insgesamt 4 SulfiLogger™-Sensoren installiert. Die beiden anderen Sensoren – in der Abbildung durch die roten Punkte gekennzeichnet – werden zur Überwachung der H2S Emissionen im CO2-Ableitungsstrom und zur Vermeidung von Geruchsbeschwerden und externen Geruchstests eingesetzt. Diese Anwendung wird in einer separaten Fallstudie von SulfiLogger erläutert.
Lösung
Vesthimmerland Biogas entschied sich für die Installation von zwei SulfiLoggerTM H2S-Sensoren, um die H2S-überwachung in der Anlage zu optimieren. Die Sensoren wurden direkt im aufbereiteten Biomethanstrom der Anlage installiert und maßen die H2S-Werte unmittelbar vor und nach den Aktivkohlefiltern. Die Sensoren wurden direkt in den Biomethanstrom eingebaut, wo sie unter sauerstofffreien und feuchten Bedingungen kontinuierlich messen – ohne dass eine Probenahme wie Trocknung oder Filterung des Gases erforderlich ist.
Die Daten wurden über eine 4-20-mA-Verbindung in das SPS-System der Anlage integriert, und die Sensoren wurden vom örtlichen Betreiber alle drei Monate gemäß den Spezifikationen des Herstellers kalibriert. Vor der Kalibrierung wurden die Sensoren mit Wasser gereinigt.
Ergebnisse
Nach der Installation der SulfiLoggerTM H2S-Sensoren verzeichnete Vesthimmerland Biogas zahlreiche Vorteile.
Echtzeitdaten ermöglichten rechtzeitige Anpassungen und schützten kritische Prozessausrüstung vor H2S-Spitzen.
Darüber hinaus ermöglichten die Sensoren eine präzise Überwachung der Leistung der Kohlefilteranlage, wodurch sichergestellt wurde, dass die Filter rechtzeitig gereinigt und nicht vorzeitig ausgetauscht wurden.
Flemming Nielsen betonte dieses neu gewonnene Vertrauen in die Prozessoptimierung:
„Beim Befüllen eines Tanks und der Gasverdrängung können wir die H2S-Konzentrationen in Echtzeit verfolgen. Dies hilft uns, Änderungen wie das Rühren zu identifizieren und die Gasgemische anzupassen, um stabile H2S-Konzentrationen durch die Filter zu halten. Wir haben auch gesehen, wie lange wir den Filter mit dem gleichen Mittel betreiben können. Ohne Echtzeit-H2S-Daten wären diese Optimierungen schwierig.“
Schließlich, durch den Wechsel von manueller Probenahme zu einer automatisierten Überwachungsanlage mit SulfiLoggerTM H2S-Sensoren, konnte Vesthimmerland Biogas wertvolle Zeit einsparen, die zuvor durch arbeitsintensive Probenahmeprozesse verbraucht wurde. Dies ermöglichte es den Anlagenbetreibern, ihre Energie auf wichtige Optimierungsaufgaben zu konzentrieren.
Vesthimmerland Biogas
Vesthimmerland Biogas liefert erneuerbares Erdgas an 18.000 Haushalte und verarbeitet jährlich 275.000 Tonnen Biomasse.
Das Werk ist eine Biogasaufbereitungsanlage, in der CO2 aus dem Biogas entfernt wird und das aufbereitete Biomethan in das landesweite dänische Erdgasnetz eingespeist wird.
Die Anlage verwendet einen thermophilen Prozess und verwendet verschiedene Substrate, darunter Gülle, Energiepflanzen und industrielle Rückstände.
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Vesthimmerland Biogas hat zwei zusätzliche SulfiLoggerTM H2S-Sensoren installiert, um die Leistung der Aktivkohlefilteranlage der Anlage zu optimieren.
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