Durchflussmessung von Gärresten aus Biogasanlagen

Applikations-Bericht | Energieerzeugung

  • Dosierung von abrasiven, faserhaltigen Digestaten zur Beschickung von Biogasfermentern
  • Zuverlässige, langzeitstabile Durchflussmessung für die Biogasproduktion
  • Einsatz robuster magnetisch-induktiver Durchflussmessgeräte für anspruchsvolle, rauschbelastete Anwendungen
Durchflussmessung von Gärresten aus Biogasanlagen

Hintergrund

Die BioG GmbH aus Oberösterreich stellt technische Komponenten für die Reststoffverwertung in Biogasanlagen her. Zum Portfolio des Unternehmens zählt unter anderem innovative Einbringtechnik wie der BioFeeder, den das Unternehmen je nach Kundenanforderung in unterschiedlichen Fassungs-vermögen von 12 bis 220 m³ anbietet. Die dazugehörige Dosiereinheit liefert das Unternehmen samt Pumpen, Sensorik und Aktorik aus einer Hand mit.

Konkrete Messaufgabe

Der BioFeder sorgt dafür, dass das frische Gärsubstrat so zerfasert, durchmischt und homogenisiert wird, dass es im Fermenter anschließend eine Biogasausbeute mit größtmöglichem Biomethananteil erzielt. Dabei wird das aus organischer Biomass wie Pflanzenresten, Stallmist oder Energiepflanzen bestehende Gärsubstrat mit flüssigen Gärresten (Digestat) zu einem Brei vermischt. Das Digestat besteht aus inhomogenen, stark zerfaserten flüssigen Rückständen aus dem Fermenter und kann neben einem hohen Feststoffgehalt auch Fettanteile enthalten. Anschließend wird das flüssige Biogassubstratgemisch über Exzenterschneckenpumpen batchweise oder kontinuierlich in den Fermenter befördert.

Der Durchfluss des Digestats dient als wichtiger Regelparameter, um das frische Gärsubstrat im Biofeeder richtig durchzumischen, ausreichend mit aktiven Mikroorganismen zu versorgen und vorzuwärmen, um ein möglichst homogenes Medium zu erhalten und den Gärprozess insgesamt zu stabilisieren. Werden zu viele Gärreste zudosiert, steigt der Volumendurchsatz unnötig an und sorgt auf Dauer für eine geringere Biogasausbeute. Werden zu wenig Gärreste zugesetzt, lässt sich das Gemisch schwerer verpumpen, sorgt für einen höheren Energieeinsatz und erhöht die Gefahr von Verstopfungen in der Rohrleitung.

Die BioG GmbH suchte daher nach einer Standardinstrumentierung für die zuverlässige und genau Durchflussmessung des Digestats. Das entsprechende Durchflussmessgerät musste sowohl vom Messprinzip als auch von der Konstruktion auf die bestehenden Prozessanforderungen des abrasiven und stark faserhaltigen Mediums ausgelegt sein.

Realisierung der Messung

Entschieden hat sich das Unternehmen schließlich für den Einsatz des OPTIFLUX 2300. Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät (MID) ist bereits in zahlreichen Anwendungen mit Gärsubstrat und Gülle erfolgreich im Einsatz. Es ist auf die genaue Durchflussmessung von faserreichen, chemisch aggressiven flüssigen Gärstoffen bei geringstmöglichem Verschleiß ausgelegt.

Der Kunde setzt das Messgeräte je nach Medium in Nennweiten von DN200 mit robuster Hartgummi-Auskleidung oder in DN150 mit Polypropylen-Auskleidung ein. Standardmäßig wird das Messgerät mit Elektroden aus Alloy 22 bereitgestellt. Diese Elektroden sind sehr robust und bieten daher in vielen Gärsubstrat-Anwendungen bereits die optimale Lösung, ohne auf Spezialwerkstoffe ausweichen zu müssen. Kratzer in der Oxidschicht der metallischen Elektrodenoberfläche, verursacht durch einen hohen Anteil an Feststoffpartikeln und Fasern im Medium, lassen sich deutlich reduzieren und damit auch der Effekt von Signalrauschen auf die Messung. Zusätzlich ist die Elektronik des OPTIFLUX 2300 auf die Verarbeitung verrauschter Signale ausgelegt.

Nutzenbetrachtung

Der OPTIFLUX 2300 hat sich als Standardinstrumentierung für die Dosiereinheit des BioFeeder bewährt. Mit Hilfe des MID lassen sich dem frischen Gärsubstrat aus dem BioFeeder die flüssigen Gärreste aus dem Fermenter geregelt und in der gewünschten Menge zuführen. Auf diese Weise kann der Endanwender das Substratgemisch im Sinne einer möglichst großen Biomethan-ausbeute optimieren.

Die robuste Konstruktion des Messgeräts ist auf das flüssige, stark feststoffhaltige Digestat ideal ausgelegt. Dank seiner großen Auswahl an Auskleidungsmaterialien und Elektrodenwerkstoffen ist der OPTIFLUX 2300 vielen herkömmlichen MIDs überlegen. Er bietet geringstmöglichen Verschleiß durch Abrasion und Korrosion. Wenn die Abrasivität und Aggressivität des Mediums oder das durch Feststoffanteile hervorgerufene Signalrauschen es erfordern, kann KROHNE die MIDs auch mit alternativen Auskleidungswerkstoffen sowie mit rauscharmen, wolframkarbidbeschichteten Elektroden oder Elektroden aus leitfähigem Gummi liefern. Zusätzlich ist die Elektronik des OPTIFLUX 2300 mit ausgeklügelten Rauschfilterfunktionen ausgestattet. Diese ermöglichen einen genauen und langzeitstabilen Messbetrieb, selbst bei hohem Feststoffanteil.

Anders als vergleichbare Messgeräte seiner Klasse ist der OPTIFLUX 2300 grundsätzlich voll verschweißt, was zusätzlichen Investitionsschutz bietet. Der Messwertaufnehmer ist dadurch hermetisch dicht, so dass Feuchtigkeit von außen nicht eindringen und diesen beschädigen kann.

Verwendete Produkte

OPTIFLUX 2300 C Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät – Kompakt-Ausführung

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät für anspruchsvolle Wasser- und Abwasseranwendungen

  • Hohe Genauigkeit (±0,2%), mit Zulassungen für den eichpflichtigen Verkehr (OIML R49, MI-001)
  • Installation mit 0D/0D gemäß OIML R49 Genauigkeitsklasse 1 und MID MI-001
  • Flansch: DN25…3000 / 1…120", max. PN40 / ASME Cl 300
  • 3 x 4…20 mA, HART®, Modbus, FF, Profibus-PA/DP, PROFINET