18 mars 2014

Nouveauté 2014 : Le biogaz toujours sous contrôle

  • Nouveau débitmètre à ultrasons OPTISONIC 7300 Biogaz pour les applications de biogaz
  • Conçu spécialement pour passer outre aux limitations que connaît le principe à ultrasons pour des applications de biogaz
  • Mesure directe de la teneur en méthane

Nouveau débitmètre à ultrasons OPTISONIC 7300 Biogaz pour les applications de biogaz

KROHNE présente le débitmètre dédié OPTISONIC 7300 Biogaz destiné aux applications de biogaz. L'appareil est une version spécialisée du débitmètre à ultrasons OPTISONIC 7300 destiné aux process de gaz.

Lorsqu'il s'agit d'en mesurer le débit, le biogaz présente un certain nombre de défis tels que pression basse et débits faibles, sans parler des variations au niveau de la composition du gaz : il est constitué, pour 50 à-70% de son volume, de méthane, pourcentage qui dépend de la matière de base bio utilisée et du process mis en oeuvre. La partie restante est formée de CO2 (entre 30 et 50% du volume) et de très faibles quantités de H2S, O2 et N2. Bien que, plus loin en aval dans le process, le gaz puisse se trouver comprimé à 100 mbarg, la pression typique n'est que de 50 à 60 mbarg lors de la mesure de biogaz brut, directement en aval de la fermentation par exemple. A ce niveau, lors du refroidissement, le biogaz est également saturé en eau. Il peut se déposer dans la canalisation de l'ordre de 5 à 6% du volume sous forme d'eau liquide libérée. En règle générale, la plage de température varie d'une valeur légèrement supérieure à la température ambiante jusqu'à 50°C. On peut, dans ce genre d'applications, être confronté à des refoulements et à des dépôts de bactéries dans le débitmètre. À cela viennent s'ajouter des conditions de process variables ; lorsque l'on réalise la mesure directement en aval de la fermentation, il peut se produire par exemple des chutes de température brutales au moment du chargement d'une nouvelle quantité de boues dans la cuve de fermentation.

Pour ces applications, on a testé différents principes de mesure de débit : comme on n'utilise pas de débitmètres à DP (plaques à orifice) en raison de l'importante chute de pression qu'ils induisent, que les débitmètres Vortex se trouvent confrontés à des pressions et des vitesses d'écoulement très faibles, et que les débitmètres massiques thermiques connaissent leurs limites en présence d'eau dans le gaz. Bien que les ultrasons restent le seul principe qui permette de mesurer le refoulement, les débitmètres sont mis au défi, d'une part par l'amortissement important des signaux acoustiques dû au CO2 et d'autre part par la teneur en eau élevée. Ces facteurs, en combinaison avec un coût élevé par rapport aux autres principes a, jusqu'à présent, limité leur utilisation pour le biogaz.

L'OPTISONIC 7300 Biogaz a été spécialement conçu pour surmonter les limites du principe ultrasons. Dans ce cas précis : ses transducteurs de signaux envoient dans le gaz un signal ultrasonore de niveau plus important, et son système de traitement de signal spécialisé permet une meilleure détection de signaux acoustiques de faible niveau après avoir été fortement amortis. Ces différents facteurs et le concept mécanique sur lequel reposent les transducteurs et leurs boîtiers insensibilisent les mesures à l'eau et à la mise à l'échelle biologique.

L'OPTISONIC 7300 Biogaz est doté d'un capteur de débit à passage intégral sans entretien, ne comportant pas la moindre pièce mobile. Afin d'obtenir une résistance maximale à la corrosion, sachant que le H2S, une fois dissous dans l'eau, forme une solution corrosive, le tube de mesure est en acier inox 1.4404/316L et les transducteurs sont en titane grade 29 homologué NACE. L'OPTISONIC 7300 Biogaz est un appareil conçu avec des brides tournantes afin de réduire son poids global, sachant que les applications biogaz fonctionnent à de faibles pressions et que l'on utilise parfois simplement des tuyauteries plastiques. La précision de mesure est spécifiée à 1% en cas d'étalonnage en air, pour des vitesses d'écoulement à partir de 1 m/s. Si une précision de 2% est suffisante, on pourra opter pour un étalonnage à sec, solution alternative au coût sensiblement inférieur.

Compte-tenu des variations possibles de la teneur en méthane du biogaz, il peut s'avérer nécessaire, pour l'exploitation de l'installation, de connaître précisément sa teneur en méthane, lorsqu'il est par exemple utilisé comme combustible pour les turbines à gaz dans une unité de cogénération (CHP). L'OPTISONIC 7300 Biogaz comporte une sonde de température intégrée qui, en combinaison avec la vitesse du son mesurée, permet une mesure directe, par le calcul de la masse molaire, de la teneur en méthane. L'OPTISONIC 7300 Biogaz peut également réaliser une mesure de volume aux conditions standards, par une entrée additionnelle d'un capteur de pression. L'électronique intègre également les fonctions de diagnostic permettant de valider les fonctions du débitmètre et le process. On dispose en sortie des valeurs de mesure 4…20mA et impulsions. Les bus, HART et Modbus (en option) sont intégrés pour la communication de terrain.

L'OPTISONIC 7300 Biogaz est certifié pour une utilisation dans les zones explosives (zone 1). Comme en règle générale, les chutes de pression dans les tuyauteries de biogaz sont peu admises, l'appareil est disponible dans les diamètres DN50, 80, 100, 150, 200.

À propos de KROHNE

KROHNE est un fournisseur de services complet de technologies de mesure en process pour la mesure de débit, débit-masse, niveau, pression, température et analyse. Fondée en 1921, l'entreprise a son siège à Duisbourg en Allemagne. Elle emploie plus de 3 700 personnes dans le monde et, est présente sur tous les continents. KROHNE est synonyme d'innovation et de qualité des produits, et est l'un des leaders de la technologie de mesure pour les process industriels les plus divers.

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