沼气生产过程中的关键性检测

作者:Peter Dietrich 文章来源:Endress+Hauser公司 发布时间:2012-08-01

在生产沼气设备中,沼气的冷凝、较低的生产过程压力和较高的检测波动性等对流量计提出了很高的要求,尤其是直接在沼气生产设备中进行检测的情况下。对此,Endress+Hauser公司专门研发生产了新型超声波流量计,它能够在原产料成分变化很大的情况下可靠、准确地检测出沼气的流量。

目前,沼气市场非常活跃,且发展非常迅速。由有机垃圾、粪便、污水污泥或者植物废料发酵可以生产沼气。沼气具有很多用途,例如把沼气作为车辆的燃料,或者在热电联产厂中用沼气来发电和供暖。对于一个沼气生产设备来讲,对所有影响沼气生产的因素进行有效监控是保证沼气设备安全稳定生产的前提。其中最重要的因素包括沼气池中的压力、发酵温度和沼气的产气量。沼气的产气量是衡量沼气生产设备经济效益的重要参数,同时它也是影响发酵过程是否安全可靠的重要因素。目前,市场中还没有一种专门检测沼气的产气量且检测过程安全可靠的流量检测仪器。因此,Endress+Hauser公司研发生产了新型的Prosonic Flow B 200超声波流量计,这种专门针对沼气生产而研发的沼气流量计具有下列优点:

在潮湿、压力较低的环境中能够在沼气中可靠地检测。而常规的流量计在这样的工作环境中往往都不能正常完成检测过程。

双向检测可以检测到沼气回流,从而及时地发现发酵过程中的故障。

连续性的甲烷检测能够对发酵生产过程进行优化,通过检测控制沼气中的甲烷下限可靠地保障了沼气发电机的正常工作。

检测动态性能较高(1:30),不会带来压力损失,没有运动零部件。


Prosonic Flow B 200型超声波流量计:结构紧凑、输出模块可以更换的分体式检测仪

在线检测甲烷

由于生物质的组成成分不同,沼气生产时的发酵过程也完全不同。沼气设备的生产条件波动性很大,使得生产出来的沼气中甲烷(CH4)含量不断变化,这种变化要求流量计能够不间断地进行检测、监控。利用这种新型流量计可以在沼气池的输送管道中进行沼气流量检测的同时完成沼气中甲烷含量的检测。这种甲烷含量的检测是利用流量计中集成的温度传感器和精确的超声波来实现的,无需其他辅助仪器,检测精度很高(±2%),为可靠地控制沼气生产设备带来了新的可能性。这种连续的沼气产气量和沼气质量监控能够保障快速、准确地对设备生产过程中的故障做出反应。作为能源利用平衡计算的成套解决方案,这一检测仪还能提供标准容积、热值和沃泊指数等重要参数。沼气容积检测的精度高达±1.5%,而且检测精度不受沼气成分的影响。这种检测仪通过了(ISO/IEC 17025)标准认可的计量检定仪的标定,它完全符合国际及国内标准。

这种两线制的检测仪的使用压力范围很广,最低工作压力为绝对大气压0.08MPa,最高工作压力为1MPa。连接尺寸的规格范围为DN 50~DN 200,连接方式为(EN,ASME)法兰连接。由于它采用的是两线制的结构,因此只需检测电路供电就可以,这比使用四线制结构具有明显的优势。同时,Prosonic Flow B 200超声波流量计在易燃易爆危险场合中使用时的安全可靠性很高。由于它省略了单独的供电电缆,因此其安装非常方便,节约了安装成本。在现有基础设施中,它可以实现无缝的系统集成,例如替换损坏的流量计或者涡流检测仪。它的输出模块是可以更换的,目前生产的输出模块的输出端是两个4~20mA的电流信号,不久的将来可以向市场提供一端为4~20mA电流信号,另一端为为脉冲信号、频率信号的输出端或现场总线型的变型产品。

巧妙而简便

Prosonic Flow B 200是Endress+Hauser公司推出的新一代Proline 3系列流量计中的一种。Proline 3系列的流量计是以提高检测可靠性和高效性的系列产品。Endress+Hauser公司统一的操作模式保证了Proline 3仪器简单、快捷地安装调试。菜单的参数赋值说明使用了16种语言(Tooltipps)。

新一代Proline 3流量计的Histrorom模块通过自动的数据备份保证了流程设备高可用性。在出现错误以及更换元器件时,大大地提高了恢复数据的速度,无需重新标定。它的显示模块具有备份功能,可以把配置参数传输到其他的检查点保存起来。

超声波时差法检测沼气产气量

Prosonic Flow超声波流量计在检测管中利用两个相对设置的超声波检测探头对流体的速度进行检测。这两个探头的一个比另一个距离稍远。整个仪器中没有运动零部件。流量信号通过两个检测探头交替的检测超声波信号的运行时间来测定,利用了超声波在顺流方向的传播速度比逆流方向的传播速度要快的原理。容积流量由检测探头连续检测的所有数据来确定。超声波速度、温度与沼气中的化学成分有着直接的关系。若知道了其中的两个参数就可以得出第三个参数。沼气的温度越高,甲烷含量越高,则沼气中超声波的传播速度就越快。由于这一流量计不仅能够准确地测定超声波的速度,而且还能准确地测定当前沼气的温度,因此可以直接计算出甲烷的含量,无需其他的辅助检测仪器就可以显示检测的结果。沼气的相对湿度一般为100%,因此可以通过检测温度计算出沼气中的含水量。

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