Dansk biogasanlæg forbereder dynamisk FeCl₂-dosering

Baggrund
En dansk biogasoperatør med en årlig produktion på mere end 5 millioner m³ biomethan ønsker at optimere sine driftsomkostninger til afsvovling.

Anlæggets primære råmateriale er kyllingegødning, hø og afgrøder fra nærliggende aktiviteter, og slammet bruges som gødning til markerne. Selvom det kun er et par år gammelt er anlægget allerede meget vellykket og derfor i færd med at blive opgraderet for at øge produktionskapaciteten yderligere.

Afsvovlings-setup
Biogassen renses via en 3-trins afsvovlingsproces. I det første trin doseres FeCl₂ direkte i hver af anlæggets fem rådnetanke. Efter dette kommer gassen ind i aktive kulfiltre til yderligere gasafsvovling, før et membransystem opgraderer gassen til biomethan til naturgasnettet. Operatøren overvåger i øjeblikket H₂S-niveauerne i procesgassen ved hjælp af en traditionel multigasanalysator installeret lige før de aktive kulifltre. Multigasanalysatoren giver spotmålinger af konditioneret gas med faste intervaller.

Formål
På trods af at det er en kritisk del af biogasoperationer, er afsvovling en ofte overset optimeringsparameter på grund af vanskelighederne med at opnå nøjagtige og pålidelige H₂S-målinger på biogasanlæg.

Med dette projekt ønsker operatøren at justere FeCl₂-injektionshastigheden dynamisk for at optimere sine kemikalieomkostninger og samtidig opretholde en optimal levetid på dyre kulfiltre og beskytte det delikate membransystem mod svovlbrinte-induceret korrosion.

Løsning
En SulfiLogger^TM H₂S-sensor blev installeret udendørs i en sidestrøm lige efter en af de fem rådnetanke. Sensoren målte direkte i den våde og ubehandlede biogas med temperatur- og trykniveauer inden for sensorens specifikationer. Den ATEX -certificerede SulfiLogger^TM-sensor leverede kontinuerlige online H₂S-data via en cloud-løsning. Sensoren kunne også have været integreret i virksomhedens eksisterende PLC / SRO-system ved hjælp af sensorens 4-20 mA output.

Resultater
SulfiLogger^TM H₂S-sensoren gav operatøren et komplet overblik over tilstedeværelsen af svovlbrinte. Bortset fra udsvingene var H₂S-niveauerne i gassen, der kom ud af rådnetanken, generelt meget lave, hvilket antyder, at operatøren doserer for store mængder FeCl₂ i lange perioder.

Perspektiver
Sample-baserede H₂S-analysatorer giver ikke et ideelt input til dynamisk kemisk dosering i biogas, da de leverer et statisk øjebliksbillede snarere end et fuldt overblik over tid. Ved udelukkende at stole på sample-baserede målinger til justering af doseringsraten risikerer biogasoperatører at dosere enten for store mængder for at matche spidsbelastninger af H₂S eller utilstrækkelige mængder, der forkorter kultilfre og andre dyre aktivers levetid. Ved hjælp af den nye SulfiLogger^TM H₂S-sensor kan biogasoperatører optimere H₂S-bekæmpende tiltag og opnå lavere driftsomkostninger og forbedret asset management.

Hold øje med flere opdateringer i den næste fase af projektet, når operatøren begynder at justere injektionshastigheden for at matche de faktiske H₂S-niveauer.

En oversigt over biogasanlæggets 3-trins afsvovlingsproces og sensorens placering i opsætningen

Sensoren er installeret i en sidestrøm lige efter en af rådnetankene

H₂S-data fra SulfiLogger^TM H₂S-sensoren, der målte lige efter rådnetanken. Den øverste graf viser det fulde 5-dages datasæt, mens den nederste graf fremhæver en periode på 2½ time i slutningen af den anden dag (markeret med rødt).
Begge grafer viser hyppige procesinducerede udsving i H₂S-niveauerne i gassen, der kommer ud af rådnetanken. De regelmæssige udsving der forekommer cirka hver halve time skyldes, at mixeren i rådnetanken tændes og slukkes med disse intervaller.