Monitoramento de Biogás Manual de aplicação

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1 / Monitoramento de Biogás Manual de aplicação O biogás constitui uma fonte de energia renovável verdadeiramente sustentável. A utilização do biogás cresceu de forma exponencial nos últimos anos, uma tendência que, sem dúvida, deverá continuar como as condições do mercado de fundo, inclusive para os cada vez mais limitados e caros combustíveis fósseis, conduzindo a rentabilidade desta alternativa renovável. Geralmente utilizado como uma fonte direta de combustível na geração de energia, o biogás pode também ser usado como uma fonte de fornecimento de energia térmica diretamente no ponto de geração ou progressivamente para realimentar uma ampla rede de gás nacional. O que é Biogás? O biogás se refere ao gás produzido quando o material orgânico (como resíduos alimentares, colheitas ou chorume) decompõe na ausência de oxigênio, tais como em um digestor anaeróbico ou unidade de aterro (comumente chamado de gás de aterro), e, normalmente, contendo em torno de 60% de metano (CH4) e 40% de dióxido de carbono (CO2) com alguns outros gases, como oxigênio (O2), Sulfeto de hidrogênio (H2S) e umidade. A composição exata do gás irá variar dependendo de uma série de fatores. A matéria orgânica em decomposição em condições aeróbicas (i.e. na presença de oxigênio) não produzirá o metano, apenas dióxido de carbono que é bem conhecido por ser um gás de efeito estufa prejudicial. Apesar do metano ser vinte vezes mais potente como gás do efeito estufa, por sua produção através de um processo controlado de digestão anaeróbica, que permite que este seja capturado e posto em bom uso. O Biogás pode ser utilizado de diversas formas incluindo: Ele pode ser queimado em uma caldeira de biogás para gerar calor. Pode ser queimado em uma produção combinada de calor e eletricidade (cogeração) do motor para gerar eletricidade e calor. Este pode ser 'limpo' de gases CO2 e de outros, então: Injetado na rede de distribuição de gás como bio-metano (Bio-metano na grade = BTG) Comprimido e utilizado como um combustível do veículo. Todos esses usos substituem a necessidade de combustíveis fósseis e geralmente atraem os incentivos do governo. Os exemplos, lá de fora, incluem: Tarifa de alimentação, Certificados de Renovação obrigatórios, Incentivo Renováveis de calor, Obrigação de combustíveis renováveis nos transportes e Levantamento de Certificados de Dispensa. Em resumo, o Biogás produzido das lavouras dedicadas ou fontes de resíduos inevitáveis é uma energia verdadeiramente renovável, sustentável. Como ele funciona? Uma fábrica de biogás requer suporte diário e controle porque é um processo biológico muito sensível no seu núcleo, com o desempenho da planta intimamente ligada à grande variedade de fatores, incluindo o tipo de matéria-prima a ser utilizado, a temperatura de funcionamento, o tempo de residência e a taxa de mistura do substrato.

2 / O processo de produção de biogás consiste de uma série de passos chave, incluindo, fermentação, processamento, purificação e armazenamento. A etapa de fermentação é o coração de qualquer unidade de biogás onde a maioria do biogás é produzido. A maioria de digestores anaeróbios usando agricultura são torres com construções com uma capacidade de pelo menos 1000m3, na qual parte desta é por muitas vezes construídas abaixo do solo. Matéria-prima é bombeada para dentro do digestor e esta pasta de material orgânico é constantemente agitada para assegurar uma mistura homogênea. Com o tempo, as bactérias no interior quebram a matéria orgânica em metano, dióxido de carbono e em outros gases residuais. Tipicamente operando em temperaturas de 40 º C - 70 º C, muitas vezes ignorado bi-produto deste processo é a mistura de chorume usado ou digestores; que depois de serem removidos do digestor podem ser usados como um fertilizante de alta qualidade orgânica rico fosfatos e nitratos. Depois de sair do digestor, o biogás é então passado através condensadores, potes de knock out de água e uma série de filtros para remover qualquer umidade restante e partículas. Dependendo da material prima, o biogás bruto é muitas vezes transferidos para a unidade de dessulfuração. O O conteúdo do Sulfeto de hidrogênio H2S é geralmente reduzido nas plantas agrícolas de matéria-prima pela injeção de ar de até 5% no fluxo gás para provocar a oxidação do H2S em enxofre sólido. Em unidades co-fermentadoras, o H2S pode ocorrer em concentrações consideravelmente mais elevadas (até 5000 ppm). Nesses casos o cloreto férrico FeCl3 é frequentemente utilizado para reagir com o sulfeto de hidrogênio H2S. Em ambos os casos, as concentrações de H2S devem ser controladas de perto para controlar e otimizar o processo. A partir daqui, o biogás é convertido diretamente em energia elétrica em uma fabrica de calor e energia combinados ou processados para a injeção de volta à rede municipal, para uso posterior. A qualidade do biogás produzido irá determinar o quanto de energia pode gerar; com a concentração de metano diretamente ligada à eficiência do processo. Um crescimento de aproximadamente 5% na concentração de metano levaria a um aumento do poder gerados eléctrico em torno de 10%. Geração de energia por biogás é possível não só em grandes usinas, mas também em uma escala menor, onde a energia elétrica é produzida por geradores acionados por motores Part of the MTL Instruments Group

3 / especiais movidos a biogás. Para a operação segura desses motores, as proporções de oxigênio, metano e dióxido de carbono devem ser medidos. O enxofre no Biogás danifica os motores a gás pois constitui sedimentos no oleo do motor. Por medição constante do teor de H2S, o ciclo de mudança de óleo pode ser otimizado, que, por sua vez representa uma redução significativa dos custos. Ao longo do tempo, os depósitos de enxofre podem acumular-se nas cabeças dos cilindros são concentrações suficientemente elevadas, até mesmo os assentos de válvula podem ser danificadosresultando em consideráveis custos de reparação. Os fabricantes dos motores a gás exigem valores superior para a concentração de H2S compreendida entre 100 e 1000 ppm, esses valores estão sujeitos a uma tendência descendente. Atualmente a maioria dos fabricantes de motores a gás só garantem o seu bom funcionamento em caso de uso continuo desde que o limite de H2S tenha sido observado. Em algumas instalações, o gás pode ser alimentado de volta para a rede de gás municipal. Esses casos, são necessários para garantir que o biogás atenda aos requisitos de qualidade. Para a prevenção de corrosão, oxigênio e hidrogênio devem ser monitoradas. Isto é por causa de preocupações da fragilização dos componentes de aço por hidrogênio; portanto o tal conteúdo de hidrogênio não deve exceder os limites especificados. O biogás purificado é então canalizado através da rede de gás para o consumidor onde ele pode ser utilizado para fins de geração de energia, aquecimento ou como um combustível. No caso raro de um colapso na planta, o gás pode ser queimado fora e / ou armazenado em "malas" ou "balões" para uso posterior. Por que medir sua composição de biogás? É importante compreender a composição do fluxo do biogás através das várias fases do processo de produção para um número de razões principais: O 2 H 2 S CH 4 Medição da concentração do oxigênio este é o indicador de processo crítico. Verifique se você não está produzindo uma mistura ineficiente ou mesmo explosiva de gases metano e oxigênio. Aumentar os níveis de oxigênio poderiam indicar problemas de desempenho que conduzem a uma diminuição da atividade microbiana (envenenamento) do digestor anaeróbico ou vazamentos até mesmo de ar no sistema, afetando a produtividade da planta. Medição da concentração do sulfeto de hidrogênio este é um gás altamente tóxico e corrosivo e que é essencial sua concentração ser monitorada. Elevados níveis de H2S devem ser evitados, pois é corrosivo para motores e podem condensar e formar o ácido sulfúrico no âmbito do processo, resultando em grandes custos operacionais e de manutenção. A maioria dos motores requerem tipicamente menos de 200 ppm de H2S, mas como as concentrações podem subir bem acima disso, é importante saber quando este pode ocorrer de modo que medidas adequadas possam ser tomadas. Exigências muito mais rigorosas são aplicados para a alimentação de gás para uma rede. Medição da concentração de metano como este é o produto pretendido, é essencial a sua planta maximizar a percentagem de CH4 produzido. Como muitas instalações podem se beneficiar dos incentivos governamentais, muitas vezes é essencial documentar e registrar a qualidade e a composição do biogás a ser gerado.

4 / CO 2 Medição do Dióxido de Carbono - De modo semelhante ao da medição dos níveis de oxigênio presentes, a composição de dióxido de carbono é um bom indicador do desempenho da planta, assegurando que o digestor anaeróbico está a operar eficientemente. A elevação do nível de CO2 pode indicar uma queda na qualidade do combustível fornecido combinado com calor e energia combinada ao gerador. Qual a melhor forma de medir o seu biogás? A seleção do analisador correto para atender às necessidades do seu processo é apenas parte da solução. Garantir que a sua instalação está configurada corretamente é fundamental para um funcionamento preciso, confiável e sem problemas na sua fábrica. Nossos experientes especialistas de aplicação estão disponíveis para oferecer suporte técnico e ajudar na concepção e desenvolvimento de sistemas de condicionamento de amostras personalizadas. O que nós oferecemos? Nossa gama de analisadores de Biogás foi desenvolvida com requisitos específicos de aplicações de biogás em mente. Nos últimos 30 anos temos trabalhado de perto com operadores de plantas, Biogás OEMs e fabricantes de motores a gás igualmente para desenvolver a mais recente geração de instrumentos para análise de Biogás. As principais vantagens que oferecemos são: Uma solução comprovada com mais de 30 anos de experiência na revenda de equipamentos de área de risco. Nossos projetos de sensores usam uma combinação original da célula galvanic, especializada, de vida extra longa e tecnologia Infra-Red de sensoriamento para um melhor desempenho e durabilidade. Com instrumentos aprovados para zonas perigosas ATEX área 2 podem ser instalados em uma ampla variedade de locais. Como os padrões globais da indústria de biogás estão cada vez mais caminhando para uma classificação de área perigosa por predefinição, a seleção de nossos instrumentos garante que você vai ter o equipamento corretamente instalado devido a mudanças nas normas de segurança impostas a serem feitas. Projetado para medição contínua de amostras on-line (não amostragem do lote), os nossos analisadores fornecem os dados do processo em tempo real. Sem manutenção ou mudanças nas células consumíveis normalmente necessárias num prazo de dois anos de intervalo, os nossos analisadores são projetados para operação sem problemas. Para complementar isso, os Part of the MTL Instruments Group

5 / nossos kits de sensores para recondicionamento estão prontamente disponíveis e com preços competitivos, tornando o custo de propriedade significativamente menor do que a dos produtos concorrentes. Nenhum contratos de serviço dispendiosos é necessário. Nossos instrumentos são projetados especificamente com a operação no local e manutenção simples. Se você precisar que qualquer sensores ou eletrônica sejam mudado, isso pode ser facilmente realizado no local, eliminando a necessidade de unidades completas serem enviadas de volta para a fábrica para paradas longas e revisões caras.

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