Biyogaz Akış Ölçümünde Ultrasonik Akış Ölçüm Teknolojisi

👤Krohne
1. Mevcut durum Biyogaz, tam olarak organik atıkların fermantasyon odalarında bakteriler tarafından çürütülmesi sonucu ortaya çıkan metan gazıdır. Bu organik atıklar hayvan ve insan dışkıları olabildiği gibi, çim, yaprak, mısır silajı gibi bitkisel atıklardan da olabilmektedir. Bu gazın da santrallerde yakılması sonucu elektrik ve ısı enerjisi üretilmektedir. Biyogaz üretimi amacıyla düşünülebilecek atık ve hammaddelerin kaynaklarına göre biyogaz verimleri ve elde edilebilecek metan oranları değişmektedir. Bu atıkların hayvansal ve bitkisel kaynaklı olarak iki grupta ele alınabileceğini görmekteyiz. Üretilen biyogaz genelde kombine ısı ve enerji santrallerinde (kojenerasyon), doğrudan lokal çapta kullanılabilen veya elektrik şebekesine verilebilen elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Yanma aşamasında ayrıca oluşan ısının da tesis yakınındaki çeşitli ihtiyaçlarda kullanımı mümkündür. İşletme ekonomisi açısından başarılı olabilmek için elde edilen her iki ürünün de (elektrik ve ısı) kapsamlı bir şekilde kullanılması büyük önem arz etmektedir. Sadece Almanya’da 2011 yılında 1300 adet yeni biyogaz elektrik santrali yapılmıştır ve 2011 sonu itibarıyla toplam santral sayısı 7215’e ulaşmıştır. Buradan üretilen elektrik, Almanya’nın toplam %3 tüketimini karşılamaktadır. Bakteriler ve başka mikroorganizmalar kullanılarak biyogaz tesislerinde biyokütle ayrıştırılır. Bu çok aşamalı fermantasyon sürecinin nihai ürünleri olarak, hava (oksijen) ve ışıktan arındırılmış olan nemli ortamda özellikle metan (%45-70) ve karbondioksit (%25-55) oluşur. Sıcaklık ortam sıcaklığından başlayıp 50°C’ye kadar yükselmektedir. Basınç ise 50-60 mBar (g) dolayındadır. Biyogazın enerji olarak kullanılabilirliği öncelikle biyogaz içerisindeki metan oranına bağlıdır. 2. Ölçüm gerekliliği Yukarıda bahsedilen tesislerin verimli çalışması için, birçok proses parametresinin sürekli kontrol edilmesi ve izlenmesi gerekmektedir. Gaz karışımının analizi, basınç ve sıcaklık ölçümleri ve özellikle biyogaz akış miktarı ölçümü en önemli ölçüm parametrelerini oluşturmaktadır. Biyogaz üretiminin verimli olabilmesi için biyogaz tesisinin sürekli izlenmesi ve kararsızlıklara karşı gerekli tedbirlerin zamanında alınması gerekir. Etkili bir işletme ve izleme sonucu, yüksek verimli biyogaz üretiminin sağlanması, metana dönüşüm oranının yüksek olması ve olabildiğince az atığın oluşması gibi yararlı sonuçlar elde edilir. Proses kontrolünün amacı biyogaz tesisindeki düzensizliklerin mümkün olan en erken sürede tespit etmektir. Birçok atık su biyogaz tesislerinde montajı yapılan akış ölçer hat çapları DN50 ile DN200 aralığındadır. Biyogaz üretimi olan daha büyük skalalı tesislerde hat çapları DN300-DN400 aralığında olabilmektedir. Biyogazdaki metan miktarı değişken olabileceği için işletmede biyogaz içeriğinin bilinmesi gerekebilir. Bazı uygulamalarda çok düşük metan içeriği tercih edilmekte olup, bunun kontrolü için biyogaz içerisindeki metan içeriği bilinmelidir. Biyogaz, birçok tip akış ölçer ile ölçülebilmektedir. Fakat her bir ölçüm prensibinin bazı dezavantajları bulunmaktadır: • Orifis plakaları; yarattıkları basınç düşümü nedeniyle genellikle kullanılmazlar, • Vortex tip akış ölçerler; genellikle kullanılır ancak düşük basınç nedeniyle düşük akış ölçümlerinde limitlenebilir. • Thermal mass tip akış ölçerler; ağırlıklı olarak kullanılır ancak gaz içerisinde su olması durumunda yani nemli bir gaz ölçümünde doğrulukta sapmalar olabilir, • Ultrasonik tip akış ölçerler; geniş akış aralığı ve boru çapına tam uyumları nedeniyle genellikle kullanılır ancak gaz içerisindeki yüksek su ve CO2 akustik sinyalin sönümlenmesine sebep olabileceği proseslerde ölçümde zorluklarla karşılaşılabilir. 3. Krohne çözümü Krohne Optisonic 7300 akış ölçer ile biyogaz akış ölçümünde mükemmel bir çözüm sunmaktadır. DN200’e kadar çaplarda %35 CO2 içeren akışlarda ya da DN150’ye kadar çaplarda %50 CO2 içeren akışlarda iyi bir akış ölçümü elde edilmektedir. Optisonic 7300 elektroniğine sıcaklık ve basınç bilgi girişi de yapılarak standart hacim hesaplanabilmektedir ve bu sayede diğer farklı ölçümlerle sonuç karşılaştırması yapılabilmektedir. Mol kütle hesabı ile metan miktarı da tespit edilebilmektedir. Bu tespit, akış ölçer içerisindeki mol kütle hesabının yapıldığı aşağıdaki formülasyon vasıtasıyla yapılmaktadır. 4. Kullanıcı avantajları Optisonic 7300 ultrasonik akış ölçer ile kullanıcı aşağıdaki avantajları sağlar; • Mükemmel uzun dönem stabilite, • Gaz kompozisyonundan bağımsız ölçüm, • Basınç düşümü yaratmayan boru hattı ile tam uyumlu ölçüm tüpü, • Entegre edilmiş standart hacim hesabı, • Entegre edilmiş metan miktar hesabı, • Bakım gerektirmeyen ölçüm teknolojisi. Krohne, ultrasonik akış ölçerlerin yanında, yukarıda bahsedilen diğer akış ölçüm yöntemleri ile de biyogaz ve diğer proses gaz ölçümünde çözümler sunabilmektedir.