超聲波流量計在熱電廠沼氣供應測量的應用
- arabern污水處理廠生產的甲烷氣體
- 具有高二氧化碳含量的沼氣的超聲波流量測量
- 從消化塔到儲氣能量傳輸的測量，無壓力損失
1. 背景
Arabern公司在瑞士擁有一家污水處理廠。該工廠也被用來生產可再生能源。該公司從生物垃圾和污泥中提取二氧化碳-中性沼氣（甲烷）。通過熱電聯產電廠（CHP），運營商可以將一部分沼氣轉化成電能，這將滿足生產線24%的電力需求。在這過程中釋放的熱量用來產生熱能。另一部分沼氣在處理廠中被轉化成天然氣以便注入公共氣體管網。
2. 測量要求
為了產生沼氣，arabern公司將初級處理階段和生物凈化階段的污泥輸送到消化塔，使其在消化塔中加熱至35℃的條件下循環25天。在這個過程中釋放的沼氣混合物含有甲烷（65％體積量）。其他成分包括二氧化碳（> 25％體積量）和水（5-7％體積量）。生產出的沼氣通過各種過濾器，在24℃的管道中輸送到儲氣，然后供給熱電聯產電廠的氣體馬達以提供能量。對于從消化塔到儲氣罐沼氣流量的測量，arabern公司需要技術解決方案，當氣流中含大量水分及非常低的壓力下（約35毫巴）提供可靠和準確的沼氣體積的測量（0-2000 Nm3/h）。該應用過程中需無壓力損失并且具備ATEX（1區）的防爆能力。
3. 科隆解決方案
為了測量沼氣，科隆推薦了OPTISONIC 7300 F。當安裝超聲波流量計時，我們將不銹鋼管道的管徑從DN200/8”下降到了DN 150/6” 以增加沼氣混合物的流速。空的測量管意味著無壓力損失。該儀器還配備了符合ATEX的防爆認證。
OPTISONIC 7300利用時差法原理來測量沼氣的流量。氣體聲速也在同一時間得以測量。在此基礎上，通過輸入的氣體溫度，絕熱指數和氣體摩爾常數，信號轉換器計算出氣體摩爾質量，從而確定的甲烷含量，精度可達2%。
OPTISONIC 7300對科隆GFM 700超聲波設備進行了補充，后者已使用多年并仍應用于旁路測量。另一臺GFM700安裝在火炬煙囪之前，當熱電聯產電廠關閉時，用來測量火炬里燃燒掉的甲烷氣體流量。
4. 客戶利益
OPTISONIC 7300提供給arabern公司沼氣生產現場精確的流量測量。沼氣中甲烷含量的計算使運營商可以準確地確定污水處理廠產能量。對于arabern公司來說，知道在最小的甲烷含量下熱電聯產電廠的發動機可以順利運行是十分重要的。
Arabern公司受益于超聲波設備的靈活性，因為它在壓敏環境中提供可靠的測量，且不受氣體組份的影響。當由于低壓無法使用機械式測量裝置，或由于高二氧化碳含量和潮濕氣體影響了其他超聲波設備的測量穩定性時，
OPTISONIC 7300和其鈦傳感器提供了良好的信號強度從而擁有很高的測量精度。此測量設備是免維護的，且擁有長期穩定性。
5. 使用產品
- 氣體超聲波流量計
- 集成了計算標準體積和甲烷含量的功能
- 測量時無壓力損失
- 符合ATEX的防爆區域認證
- 適用于管徑從DN50（2“）至DN600（24“）
- 長期穩定性和精度
- 低投資，低運行費用
