OPTISONIC 7300 Biogas 是一款口徑可達 DN 300 / 12” 的沼氣專用超聲波流量計。這對于大批量生產(chǎn)沼氣，以供應熱電聯(lián)產(chǎn)或提純至燃氣管網(wǎng)的沼氣生產(chǎn)商尤為有利。該儀表的增強型換能器可適應更多不同的氣體成分 — 甚至包括含水量極高、二氧化碳含量較高的濕沼氣。

現(xiàn)在我們一起探索沼氣生產(chǎn)商是如何受益于我們沼氣流量計的擴展量程與優(yōu)化設計。

大口徑管道中的濕沼氣測量

 ● 對伴有冷凝現(xiàn)象的復雜沼氣成分進行可靠且穩(wěn)定的監(jiān)測

 ● 在從發(fā)酵罐至氣體凈化裝置的 DN300 大口徑沼氣管道中進行超聲波流量測量

 ● 采用優(yōu)化換能器設計的流量計，確保在高 CO2  和高濕度工況下的可靠運行

背景

位于丹麥歐登塞的 Fangel Bioenergy，是一家沼氣和生物甲烷的生產(chǎn)商和供應商。該公司利用附近農(nóng)場的牲畜排泄物與當?shù)厥称飞a(chǎn)商的有機殘余物，每年生產(chǎn)約 20,000,000 m3 的沼氣。

這些沼氣主要用于并入電網(wǎng)的沼氣發(fā)電機，并為接入當?shù)貐^(qū)域供熱網(wǎng)絡的消費者提供熱能。該公司計劃未來主要向國家電網(wǎng)供應生物甲烷，使其現(xiàn)有的沼氣發(fā)電機成為國家備用發(fā)電能力的一部分，以便在太陽能和風能發(fā)電不足時幫助平衡電力市場。

測量要求

鑒于其生產(chǎn)能力，該公司通過一根 DN300 的大口徑鋼管，將沼氣從消化池輸送至沼氣凈化裝置。在消化池出口處，沼氣通常由 65% 的甲烷和 35% 的 CO2 組成，且處于水蒸氣完全飽和狀態(tài)。其工作壓力較低，約為 100 mbar，過程溫度范圍為 +20…40°C。由于管道敷設在室外，沼氣在流動過程中會冷卻，導致管道內(nèi)部產(chǎn)生大量冷凝水。

這家沼氣生產(chǎn)商需要一款可靠且長期穩(wěn)定的流量測量解決方案。由于濕度高、氣體成分多變、CO2  含量高、壓力低以及管徑相對較大 — 對絕大多數(shù)流量計而言，這都是一項頗具挑戰(zhàn)的應用，從而摒除了多種測量原理的可用性。此前使用渦街流量計所進行的測試，未能取得令人滿意的結(jié)果。

圖：測量高 CO2 含量的濕沼氣流量

科隆解決方案

在考量并測試了其他流量測量方法后，該沼氣生產(chǎn)商最終選擇了超聲波流量計 — 因為事實證明，該原理適用于這種嚴苛的應用場景。市面上現(xiàn)有的沼氣超聲波流量計僅限于最大 DN200 口徑的管道，但科隆為此應用提供了 DN300 的 OPTISONIC 7300 Biogas 流量計。

圖：科隆超聲波流量計，安裝在一條通往沼氣凈化裝置的 DN300 沼氣管道中

這款沼氣超聲波流量計專為應對多變的氣體成分而設計，且不會對介質(zhì)流動造成任何阻礙。作為一款全通徑流量計，它在測量過程中不會產(chǎn)生任何壓力損失。其精密的電子元件能夠高效地處理在管道中傳輸?shù)某暡ㄐ盘?，而這些信號通常會因為 CO? 含量和冷凝水的影響而顯著衰減。為此，OPTISONIC 7300 Biogas 流量計配備了相匹配的換能器，以優(yōu)化在高濕度和高 CO? 含量的苛刻工況下的信號強度。為了增強耐用性并抵御硫化氫（H2S）的腐蝕，換能器采用鈦材制成，不含任何塑料部件。安裝流量計時設置了微小的傾斜度，以便冷凝水能排離換能器，從而防止其對測量精度產(chǎn)生任何負面影響。

圖：集成溫壓測量的 OPTISONIC 7300 Biogas 流量計

為了補償溫度和壓力波動對氣體體積流量的影響，該流量計還集成了壓力和溫度傳感器。因此可以輸出標況體積流量和標況體積累積量。此外，該流量計還能根據(jù)溫度和測得的聲速來估算甲烷含量，這反映了氣體成分的變化以及組成氣體的不同摩爾質(zhì)量。

圖：顯示沼氣流量測量點的工藝流程簡圖

客戶利益

客戶受益于這款特有的、可以測量超過 DN200 大型沼氣管道的超聲波流量計。盡管面臨管徑大、CO2 含量高和冷凝嚴重等嚴苛的工藝參數(shù)，OPTISONIC 7300 Biogas 流量計仍能提供可靠的、經(jīng)溫度和壓力補償?shù)牧髁繙y量，而無需額外的溫壓測量儀表。

這一性能得益于先進的信號處理技術與特制的鈦合金換能器設計，這顯著減少了 CO2 對超聲波信號的影響。OPTISONIC 7300 Biogas 流量計運行時無壓損，具有寬泛的量程比，且不受到氣體成分影響。此外，這款超聲波流量計本質(zhì)上無漂移，幾乎無需維護。

客戶還受益于集成的甲烷含量測量功能。這為客戶提供了沼氣中生物甲烷產(chǎn)量的趨勢指示，從而無需在現(xiàn)場安裝昂貴且維護工作量大、但精度較高的采樣式分析儀。

科隆產(chǎn)品

OPTISONIC 7300 Biogas超聲波流量計，適用于沼氣、垃圾填埋和污水處理等應用

 ● 單聲道或雙聲道，CO2 含量高的低壓（干、濕）沼氣

 ● 集成氣體體積校正和甲烷含量測量功能

 ● 法蘭口徑：DN50…300 / 2…12"，壓力等級最高  PN10 / ASME Cl 150

 ● 寬量程比（100：1）

科隆 OPTISONIC 7300 Biogas 適配 DN300 大口徑濕沼氣工況，抗冷凝、耐硫化氫腐蝕，集成溫壓補償與甲烷估算，低運維助力沼氣項目高效穩(wěn)定計量，歡迎咨詢。