덴마크 오덴세에 위치한 Fangel Bioenergy는 바이오가스와 바이오메탄의 생산 및 공급업체입니다. 이 회사는 인근 농장에서 공급받은 가축 분뇨와 지역 식품 제조업체의 유기성 잔류물을 원료로, 연간 약 20,000,000m³의 바이오가스를 생산합니다.

바이오가스는 주로 바이오가스 엔진에서 전력망에 공급할 전기를 생산하고, 지역 열공급 네트워크에 연결된 수요처에 열을 공급하는 데 사용됩니다. 이 회사는 향후 바이오메탄을 국가 가스망에 주로 공급할 계획이며, 이에 따라 현재 운영 중인 바이오가스 엔진은 태양광 및 풍력 발전이 부족할 때 전력 시장의 균형을 지원하는 국가 예비 발전 용량의 일부 역할을 하게 됩니다.

생산 용량을 고려해, 이 회사는 소화조에서 바이오가스 정제 설비까지 바이오가스를 대구경 DN300 강관을 통해 이송합니다. 소화조 직후의 바이오가스는 일반적으로 메탄 65%, CO₂ 35%로 구성되며, 수분으로 완전히 포화된 상태입니다. 즉, 운전 압력은 약 100 mbar로 낮고, 프로세스 온도 범위는 +20…40°C입니다. 배관이 실외에 설치되어 있어, 바이오가스는 흐르는 동안 냉각되며 그 결과 배관 내부에 상당한 응축이 발생합니다.

바이오가스 생산업체는 신뢰할 수 있고 장기적으로 안정적인 유량 측정 솔루션을 필요로 했습니다. 높은 습도, 가변적인 가스 조성, 높은 CO₂ 함량, 낮은 압력, 그리고 비교적 큰 배관 직경이 결합되어 이 적용 분야는 대부분의 유량계에 까다로운 조건이 되며, 여러 측정 원리의 적용 가능성을 제한합니다. 이전에 오실레이터식 가스 유량계로 수행한 테스트에서는 만족스러운 결과를 얻지 못했습니다.

바이오가스 생산업체는 다른 유량 측정 방식도 검토하고 테스트한 끝에, 이 까다로운 적용 분야에 가장 적합한 원리로 판단해 초음파 유량계를 최종 선택했습니다. 기존 시판 초음파식 바이오가스 유량계의 적용 범위는 최대 DN200 배관 구경에 한정됐지만, 크로네는 이 적용 분야에 적합한 DN300용 OPTISONIC 7300 Biogas 유량계를 공급할 수 있었습니다.

이 초음파식 바이오가스 유량계는 다양한 가스 조성에 대응하도록 설계되었으며, 유동을 방해하는 요소가 없습니다. 풀보어 방식으로 압력 손실 없이 측정합니다. 정교한 전자부는 배관을 통과하는 초음파 신호를 효율적으로 처리하며, 이 신호는 CO₂ 함량과 응축수로 인해 크게 감쇠될 수 있습니다. 이를 위해 OPTISONIC 7300 Biogas에는 고수분 및 높은 CO₂ 함량의 까다로운 프로세스 조건에서도 신호 강도를 최적화할 수 있도록 특수 설계된 트랜스듀서를 적용했습니다. 견고성을 높이고 황화수소(H₂S)에 의한 부식에 견딜 수 있도록, 트랜스듀서는 플라스틱 부품 없이 티타늄으로 제작되었습니다.

가스 체적 유량에 영향을 미치는 온도 및 압력 변동을 보정하기 위해, 이 유량계에는 압력 및 온도 센서가 통합되어 있습니다. 이를 통해 이 기기는 표준 체적 유량과 누적 표준 체적 유량을 모두 출력할 수 있습니다. 또한 이 유량계는 온도와 측정된 음속을 바탕으로 메탄 함량을 추정할 수 있으며, 음속은 가스 조성의 변화와 구성 가스의 서로 다른 몰 질량을 반영합니다.

고객은 이 유량계 등급에서 유일하게 DN200을 초과하는 대구경 바이오가스 배관에서도 측정이 가능한 초음파 유량계의 이점을 누릴 수 있습니다. 대구경 배관, 높은 CO₂ 함량, 상당한 응축 등 까다로운 프로세스 조건에서도, OPTISONIC 7300 Biogas는 추가 측정 장치 없이 온도 및 압력 보정이 적용된 신뢰할 수 있는 유량 측정을 제공합니다.

이러한 성능은 고급 신호 처리 기술과 티타늄 트랜스듀서의 최적화된 설계를 결합해 구현되며, 이를 통해 초음파 신호에 대한 CO₂ 의 영향을 크게 줄일 수 있습니다. OPTISONIC 7300 Biogas는 압력 손실 없이 작동하며, 높은 턴다운비를 제공하고 가스 조성과 무관하게 안정적으로 측정합니다. 또한 이 초음파 유량계는 원리상 드리프트가 없으며 사실상 유지보수가 거의 필요하지 않습니다.

고객은 통합된 메탄 함량 측정 기능의 이점도 누릴 수 있습니다. 이를 통해 고객은 바이오가스 내 바이오메탄 수율의 추세를 유용하게 파악할 수 있으며, 설치 현장에서 정확하지만 비용이 높고 유지보수 부담이 큰 추출식 분석기를 별도로 설치할 필요가 없습니다.