从废物值
新技术使沼气发电厂的优化
有效的沼气流程优化需要原位监测的关键参数:甲烷、二氧化碳和湿度。在过去,这是不可能与监测技术可用,但推出Vaisala的MGP261创建了一个新的世界的机会,能获得更大的价值废料:提高沼气工厂的盈利能力,帮助减少浪费,降低温室气体排放,循环农业营养。
世界各国政府都在寻求更低的温室气体(GHG)排放在对抗气候变化,减少垃圾填埋场,增加可再生能源的利用符合国际协议。因此,在许多国家,补贴已提供给鼓励沼气行业的增长。
根据国际可再生能源署(IRENA),三分之一的全球力量能力现在是基于可再生能源和近三分之二的所有新发电能力2018年来自可再生能源。最近的增长在很大程度上是由太阳能和风能提供,但全球生物能源产能大约过去十年增加了两倍。
沼气的产生从湿会腐败的废物和农作物生产更可靠和可预测的可再生能源相比,风能或太阳能的来源。然而,随着这些技术变得更有效率和补贴减少,沼气行业将不得不关注流程优化如果要保持盈利能力,与其他形式的能源竞争,并成为长期可持续发展。
浪费浪费?
废物管理带来了重大挑战社会,浪费越来越被视为资源。有机废物是一个尤其令人担忧,因为他们可能产生甲烷,一种强大的温室气体。然而,气体从有机废物的厌氧消化(广告)可以包含和利用可再生能源的来源。燃烧气体的产生可再生热量或热电联产(CHP)引擎,它产生电力和热能。沼气也可以升级为甲烷,甲烷(> 99%),压缩和注入天然气电网或作为运输燃料。广告核电站运营商也可以通过出口创收电力网格,通过出售热或沼气当地企业或社区,并收取门费用传入的废料。digestate由这种植物富含营养物质,可以用作土壤肥料和护发素。
不管这个过程中,所有的植物都需要优化生产沼气的同时最小化
成本、浪费和停机时间。然而,沼气是一种腐蚀性和潜在的爆炸性气体,所以在过去,它不可能进行在线监测。直到现在,唯一的解决办法是提取样品进行分析之外的过程。
寻求使有效的流程优化,Vaisala MGP261发达,世界上第一个原位3-in-1沼气监控仪器,同时测量甲烷,二氧化碳和湿度。重要的是,仪器前认证区0/1,使管道安装爆炸大气存在的管道和管道,管道周围的区域划分为区1。
厌氧消化的过程
四个主要过程发生在消化池产生沼气。所有这些过程都是由不同组的细菌,有效的沼气流程优化的一个关键特性是维护健康的微生物平衡。四个主要流程是:
水解——复杂的有机物质如蛋白质、碳水化合物,和脂肪是由细菌酶分解成糖类、脂肪酸和氨基酸。
Acidogenesis——各种发酵反应较大的分子转化为有机酸,
醇、氨、二氧化碳、氢气和硫化氢。
Acetogenesis——发酵产品有氧化成醋酸和二氧化碳等简单的形式。
甲烷生成-古生菌(单细胞生物)氢和乙酸转化为甲烷和二氧化碳。
任何中断的最后两个过程会导致降低沼气产量和可以探测到甲烷的变化:二氧化碳比例。因此,持续的监控要求。
过程监控,提高效率
沼气甲烷通常是50至75%,其余的多数与少量的二氧化碳和水蒸气其他气体,如上面提到的这些。显然,通过监测甲烷,可以测量植物的成功操作,并通过监控甲烷:二氧化碳比例,核电站运营商提供一个连续蒸煮器的实时指标行为和蒸煮器的状态的微生物。
甲烷和二氧化碳的数据可以以多种方式使用。首先,这些信息可以通过操作员调整加载速率和原料类型,如果可能的话,为了提高细菌的状态。其次,引擎使用沼气,测量可用于优化发动机的性能,第三,沼气在哪里被精炼注入电网,这些数据可以用于通知甲烷,升级过程。
当然,也可以从反应堆中提取样本进行后续实验室分析。这可以提供一个准确的工艺条件的迹象,但这样做的延迟意味着及时或自动操作优化过程是不可能的。在线监测沼气甲烷和二氧化碳因此有助于减少昂贵的实验室分析的要求。
为什么显示器沼气湿度?
湿度在沼气代表一个潜在的问题的原因。湿度气体可能凝结与改变压力或温度-压力调节器或传输管道,例如。这样的缩合可以造成严重的损失,必须避免。同样,过度的湿度在沼气美联储共和人民党(CHP)引擎增加水分在机油和结果需要更频繁地更换机油。
显然,发动机停机时间,服务维护或修理,应该最小化,因为这可能导致燃烧,可花费€3 k€5 k每天收入的损失。
湿度也认真考虑在活性炭过滤器的操作,因为他们是为了特定的湿度范围内工作。碳过滤器是普遍因为沼气杂质如硫化氢、硅氧烷、和一系列其他有机气体需要删除,以防损坏引擎或产生甲烷,足够的纯度是适合gas-to-grid(它G2G)应用程序。湿度过高导致碳过滤器过早磨损,导致昂贵的要求补充。有些植物需要改变碳过滤器每年几次,这会导致每年的成本超过€10 k。然而,太少的湿度也可以是一个问题对于一些过滤器,活性炭过滤器的低效运行。
为什么原位测量?
在过去,唯一的选择就是利用沼气分析器通过电化学提取样本进行后续计量或固定波长红外仪器。这些技术需要频繁的调整,这是昂贵的,劳动密集型的,潜在的危害不断监视工厂的能力。需要泵和天然气管道,需要干燥的样本,以防止错误和潜在的损害发生凝结。这些工具因此无法测量样品湿度。这也意味着,从采掘测量仪器在干燥的基础上。这样的阅读,根据定义,将从一个高于原位探针测量在湿的基础上虽然Vaisala MGP261可以提供测量的基础。
样本提取在寒冷气候也可能冻结样品,抑制并导致错误的数据流。这个问题可以通过Ex-certified跟踪加热矫正线,但它们非常昂贵。
电化学和固定波长红外采掘气体分析仪有一个相对较短的工作生活,这是很重要的在考虑终身拥有成本。此外,这些技术校准时间间隔较短,需要频繁的取样系统维护,运行成本高。
发射的Vaisala MGP261是向前迈出的重要一步,因为它克服了旧的采掘技术的缺点。
新技术
沼气作为世界第一3-in-1原位分析仪,MGP261依赖于CARBOCAP®技术已经在各种各样的其他行业多年。然而,独特,这个乐器结合第二代CARBOCAP®技术测量甲烷,二氧化碳和湿度成一个紧凑的探针Ex-certified的操作直接在腐蚀性,可能具有爆炸性的沼气流。MGP261也快速启动时间(< 2分钟),这是理想的包含Ex-certified测量仪。
的Vaisala CARBOCAP®传感器特性的电可调谐法布里-珀罗干涉仪(FPI)过滤器。除了测量目标物种,微机械FPI过滤器允许的参考测量波长,没有吸收发生。当参考测量,FPI电动调整滤波器的带通带吸收波长转换到一个non-absorption波长。参考测量补偿任何潜在的光源强度的变化以及污染的光学路径,这意味着传感器是非常稳定的。
其他制造商的红外气体分析仪采用白炽灯仪器,但Vaisala已经开发出一种专利Microglow红外源,低功耗,非常稳定,15年终生受益。
MGP261内湿度和二氧化碳测量滤光片和第二光学通道措施甲烷。在许多方面,这种结合实验室光谱仪的分析能力与简单,崎岖的一个工业过程控制仪表的设计。
从用户的角度来看,这种技术的关键优势包括原位测量,工艺条件的直接监控没有成本,问题,延迟与替代方法有关。长期稳定使最小的维护——只是改变探针过滤器如果它变得肮脏,这通常是在发动机进行维护。也该仪器的自校准功能最小化运营成本由于没有要求频繁的服务或校准的技术人员。此外,低CHP发动机维修和停机时间通过可靠的湿度控制提供重要的储蓄。
在监控
应用这一技术包括厌氧消化和垃圾填埋气监测、活性炭过滤器监测在沼气的治疗过程中,原料气和CHP引擎监控。
的典型监视点甲烷、二氧化碳和湿度在沼气工厂内或蒸煮器优化后消化过程通过监控甲烷:二氧化碳比例,并相应地调整浪费加载速率或之后测量湿度的换热器优化干燥。其他可能的监视点将活性炭过滤器前,测量湿度优化过滤;CHP引擎之前,测量湿度使发动机保护和甲烷监测有助于优化发动机的性能;前或甲烷升级植物优化过程。
全球人口增长与废物管理相关问题,结合需要降低温室气体排放,代表现代世界的一个重大挑战。沼气行业解决方案的一个重要组成部分。然而,沼气生产是一个有机的过程,受许多变量的影响。可靠和准确的在线监测与Vaisala MGP261使生产过程的优化,减少运营成本,提高沼气发电厂的效率,从废物导致更大的价值。