W pierwszej części naszego cyklu pokazaliśmy, jak groźnym przeciwnikiem dla biogazowni jest siarkowodór (H2S) – gaz nie tylko toksyczny, ale i destrukcyjny dla infrastruktury oraz rentowności całego procesu. Dowiedliśmy, że podstawą skutecznej kontroli H2S są wiarygodne, ciągłe pomiary w czasie rzeczywistym. Teraz czas przejść do praktyki. Omówmy więc, jak nowoczesne strategie oparte na danych przekładają się na realne korzyści operacyjne. Zobaczmy też, jak nowoczesne czujniki H2S pomogły konkretnym zakładom biogazowym zoptymalizować procesy, ograniczyć koszty i poprawić bezpieczeństwo.
MODEL CZTERECH KROKÓW
Nowoczesne podejście do zarządzania siarkowodorem w biogazowni oparte jest na 4 podstawowych krokach, których przejście pozwala na opracowanie i wdrożenie strategii w zakładzie. Taka strategia umożliwia kompleksowe zajecie się problemem H2S i zarządzanie nim w taki sposób, aby minimalizować negatywne skutki jego oddziaływania. Przynosi to wymierne korzyści zarówno po stronie kosztów eksploatacyjnych i eliminacji ryzyka przestojów, jak i jakości biogazu.
KROK 1
USTALENIE CELÓW
Określenie celu monitoringu H2S to fundament strategii. Celami prowadzenia pomiarów siarkowodoru mogą być:
• ochrona silników CHP przed korozją
• spełnienie norm jakości biometanu
• redukcja emisji zapachowych
• optymalizacja zużycia środków chemicznych.
Często w strategii określa się nie jeden, ale kilka współistniejących celów i ustala się ich hierarchię ważności.
Podstawą skutecznej kontroli H2S są wiarygodne, ciągłe pomiary w czasie rzeczywistym.
KROK 2
INSTALACJA CZUJNIKÓW W ODPOWIEDNICH MIEJSCACH
Nowoczesne czujniki typu plug and play umożliwiają łatwe wdrażanie monitoringu w wielu punktach procesowych, bez konieczności kondycjonowania gazu. Biorąc pod uwagę cele, jakie ma spełniać monitoring oraz warunki aplikacyjne i specyfikę zakładu, opracowywany jest plan rozmieszczenia czujników. Wszystko po to, aby określić kluczowe miejsca prowadzenia pomiarów i maksymalizować korzyści z ich prowadzenia.
Rysunek 1. Czujnik SulfiLogger™
KROK 3
INTEGRACJA DANYCH Z SYSTEMAMI SCADA
Pomiar bezpośrednio w procesie ma jedną podstawową zaletę – mierzy bez zbędnej zwłoki, w czasie rzeczywistym, dając dokładne dane o stężeniu H2S w danym punkcie, w danej chwili. Przesłanie tych danych do systemu nadrzędnego daje jeszcze większy wgląd w sytuację procesową, umożliwiając powiązanie i wyznaczenie współzależności pomiędzy poszczególnymi punktami pomiarowymi. Dzięki automatycznemu przesyłaniu danych z czujników, operatorzy mogą w czasie rzeczywistym reagować na zmieniające się warunki procesu.
KROK 4
ANALIZA DANYCH I CIĄGŁA OPTYMALIZACJA
Pomiar w czasie rzeczywistym daje możliwość natychmiastowej reakcji na zbyt wysokie stężenie H2S. System monitoringu pozwala także na zbieranie i analizę historycznych wyników prowadzonych pomiarów. Historyczne dane pozwalają na wyznaczenie trendów, prognozowanie zużycia filtrów, optymalizację dozowania chemikaliów oraz lepsze planowanie serwisów. To wpływa na ciągłość i efektywności ekonomiczną całej produkcji.
No dobrze, wiemy już jak zaplanować i zamienić pomiary siarkowodoru w strategię zarządzanie H2S w biogazowni. Ale czy to nie jest przypadkiem tylko teoria, w praktyce trudna do realizacji lub niedająca odczuwalnych korzyści?
Prześledźmy przykłady dwóch nowoczesnych biogazowni w Europie, które działają w oparciu o tak opracowaną strategię i zobaczmy, jakie przyniosło im to korzyści.
Rysunek 2. Rejestracja i wizualizacja pomiaru stężenia H2S
PRAKTYCZNE WDROŻENIA – VESTHIMMERLAND BIOGAS: OPTYMALIZACJA TRWAŁOŚCI FILTRÓW WĘGLOWYCH
Vesthimmerland Biogas to nowoczesna duńska instalacja, przetwarzająca rocznie 275 000 ton biomasy. Jednym z kluczowych elementów jej operacji jest produkcja biometanu dostarczanego do sieci gazowej.
Problem
Wcześniej kontrola skuteczności filtrów węglowych była prowadzona manualnie. Operatorzy bazowali na sztywnych harmonogramach wymiany filtrów lub na pomiarach ręcznych wykonywanych raz na kilka dni. To prowadziło albo do zbyt wczesnej wymiany (i niepotrzebnych kosztów), albo do przekroczenia dopuszczalnych stężeń H2S, co obniżało jakość biometanu.
Rozwiązanie
Zainstalowano dwa czujniki SulfiLogger™ – jeden przed filtrami węglowymi, drugi za nimi. Dzięki temu operatorzy mogą w czasie rzeczywistym monitorować różnicę stężeń H2S i natychmiast zauważyć, kiedy filtr zaczyna tracić swoją skuteczność.
Efekty
– Wydłużenie cyklu życia filtrów średnio o 15–25%.
– Redukcja liczby niepotrzebnych wymian filtrów, co przyniosło oszczędności finansowe.
– Poprawa jakości biometanu i zwiększenie bezpieczeństwa dostaw do sieci gazowej.
– Możliwość precyzyjnego planowania serwisów bez ryzyka awarii.
Wnioski
Dzięki stałemu monitoringowi H2S, Vesthimmerland Biogas może teraz dostosowywać harmonogram wymiany filtrów do rzeczywistych warunków eksploatacyjnych, a nie teoretycznych założeń.
PRAKTYCZNE WDROŻENIA – HAERUP BIOGAS: OCHRONA SILNIKÓW CHP I ZMNIEJSZENIE RYZYKA PRZESTOJÓW
Haerup Biogas to zakład średniej wielkości specjalizujący się w kogeneracji energii elektrycznej i ciepła z biogazu.
Problem
W instalacji wykorzystywano tradycyjny analizator wieloskładnikowy do pomiaru gazu przed jednostkami CHP. Analizator często zawodził: parowanie wody i zanieczyszczenia blokowały linie pomiarowe, a nieprawidłowe odczyty prowadziły do sytuacji, w których silniki były narażone na pracę przy zbyt wysokim poziomie H2S. Skutkowało to korozją, zwiększoną awaryjnością i kosztownymi przestojami.
Rozwiązanie
Zainstalowano czujnik SulfiLogger™ bezpośrednio w linii gazowej za biofiltrem i przed silnikiem CHP. SulfiLogger™, dzięki konstrukcji odpornej na wysoką wilgotność, działał bez potrzeby kondycjonowania próbki.
Efekty
– Stała ochrona silników przed nagłymi wzrostami stężenia H2S.
– Automatyczne alarmy przy przekroczeniu ustawionych progów.
– Skrócenie średniego czasu przestoju o ponad 30%.
– Zmniejszenie kosztów serwisowania jednostek CHP.
Wnioski
Bezpośredni, wiarygodny pomiar H2S pozwolił Haerup Biogas znacznie wydłużyć żywotność sprzętu i ograniczyć ryzyko kosztownych napraw awaryjnych.
Rysunek 3. Silnik instalacji kogeneracji
PRAKTYCZNE WDROŻENIA – C. VESTHIMMERLAND BIOGAS KONTROLA EMISJI ODORÓW
We wspomnianym już zakładzie, który korzystał z czujników H2S w celu kontroli pracy filtrów, istniał także problem wszystkim znanego, specyficznego zapachu siarkowodoru. Wiemy dobrze, że emisje zapachowe są jednym z najczęstszych powodów skarg społeczności lokalnych na biogazownie, a ich źródłem bardzo często jest siarkowodór.
Problem
Vesthimmerland Biogas wcześniej bazował na sporadycznym pobieraniu próbek do analizy laboratoryjnej. To podejście było czasochłonne, kosztowne i nie pozwalało na wychwycenie krótkotrwałych, gwałtownych wzrostów emisji H2S.
Rozwiązanie
Zakład zainstalował dwa czujniki SulfiLogger™ w strumieniu wypływowego CO2 – bezpośrednio za skruberem i biofiltrem.
Efekty
– Stałe monitorowanie emisji H2S do atmosfery.
– Wczesne wykrywanie awarii w systemie oczyszczania gazu.
– Szybsze reagowanie na potencjalne skargi środowiskowe.
– Wyeliminowanie kosztów zewnętrznych audytów zapachowych.
Wnioski
Vesthimmerland Biogas zyskał pełną kontrolę nad emisjami odorów, minimalizując ryzyko sporów z lokalną społecznością i regulatorami środowiskowymi.
Pomiar w czasie rzeczywistym daje możliwości natychmiastowej reakcji na zbyt wysokie stężenie H2S.
DANE JAKO FUNDAMENT INTELIGENTNEJ BIOGAZOWNI
Analiza trzech przypadków pokazuje, że dane z ciągłego monitoringu H2S pozwalają na oszczędności finansowe, wydłużają żywotność sprzętu, zmniejszają ryzyko przestojów i kar oraz poprawiają zgodność z wymaganiami jakościowymi i środowiskowymi. Uzyskanie tych korzyści nie byłoby możliwe gdyby nie… dane. To właśnie dane z czujników dostosowanych do problematycznego siarkowodoru pozwoliły zakładom na realne oszczędności i zwiększenie efektywności procesowej. W nowoczesnych biogazowniach decyzje nie mogą być bowiem podejmowane „na wyczucie”, lecz muszą opierać się na rzetelnych danych.
KONTROLA H2S – INWESTYCJA, KTÓRA SIĘ ZWRACA
Pełna i świadoma kontrola H2S to dziś konieczność, a nie luksus. To nie tylko kwestia spełniania norm. To fundament bezpiecznej, efektywnej i opłacalnej pracy biogazowni. Pełna kontrola siarkowodoru nie byłaby jednak możliwa, gdyby nie rozwój technologii czujników plug and play. Są one znacznie tańszym i prostszym w obsłudze rozwiązaniem, aniżeli skomplikowane analizatory. Dzięki temu można je instalować w wielu, do tej pory nie opomiarowanych punktach instalacji. Oczywiście czujniki nie zastąpią kompleksowej analizy składu biogazu, a rozbudowane analizatory nadal są i będą montowane w kluczowych dla instalacji punktach. Jednakże to dzięki nowoczesnym i prostym w obsłudze czujnikom in-line oraz opracowanym strategiom zarządzania H2S, zakłady mogą zmienić podejście z reaktywnego na proaktywne. Mogą wyprzedzać problemy związane z działanie H2S, zanim one się pojawią.
