Project Description

Case-studie

Dansk biogasanlæg forbereder dynamisk FeCl2-dosering

Operatøren af et dansk biogasanlæg forbereder sig på at starte dynamisk dosering af FeCl2 for at omkostningsoptimere anlæggets 3-trins afsvovlingsproces. ved at måle i den våde og uforarbejdede biogas lige efter rådnetanken, gav en SulfiLoggerTM H2S-sensor kontinuerlige H2S-data, der vil gøre det muligt for operatøren at justere doseringen af FeCl2 til at matche faktiske H2S-niveauer i det næste trin i projektet.

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 SulfiLoggerTM 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 SulfiLoggerTM-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
SulfiLoggerTM 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 SulfiLoggerTM 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 SulfiLoggerTM 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.