DE202017005215U1

DE202017005215U1 - Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und / oder des Wobbe-Index

Info

Publication number: DE202017005215U1
Application number: DE202017005215.6U
Authority: DE
Original assignee: METREG SOLUTIONS GmbH
Current assignee: METER-Q SOLUTIONS GMBH, DE
Priority date: 2017-10-07
Filing date: 2017-10-07
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2027-10-08

Abstract

Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index zur direkten Installation auf einer Gas/Erdgasleitung (4) dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkasten (1) direkt mit einer Entnahmesonde mit in situ Druckreduzierung (3) verbunden ist.

Description

Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index Die europäische und damit auch die deutsche Gaswirtschaft befindet sich im Umbruch. Traditionelle Erdgasquellen wie aus den Niederlanden und der einheimischen deutschen Erdgasförderung nehmen jährlich ab. Das niederländische Erdgas wie das aus heimischer Produktion hat die sogenannte L-Gasqualität. Um sicherzustellen, dass Millionen von Gasgeräten bei abnehmender Produktion von L-Gas weiter störungsfrei arbeiten, muss Gas mit H-Gasqualität unter Zumischung von Stickstoff auf die L-Gasqualität eingestellt werden.
Werden neue traditionelle Erdgasquellen erschlossen, geschieht das in der Regel außerhalb Europas. Zunehmend wird auch in Deutschland die Einspeisung von LNC in das Erdgasnetz als Alternative zu russischem Erdgas diskutiert, um hier der Abhängigkeit von Russland entgegenzuwirken. Parallel dazu gewinnt die Einspeisung von regenerativen Quellen in das Erdgasnetz zunehmend an Bedeutung. Außerdem bringt der stark zunehmende europäische und globale Erdgashandel Veränderungen mit sich.
So konnte durch ein Projekt der E. ON gezeigt werden, dass in den letzten Jahren 30% der Haushaltskunden und 20% der Großkunden von starken Schwankungen des Wobbe-Index betroffen sind. Die Schwankungen können bis zu max. 1,5 kWh/m³ betragen. Die Variation der Gasbeschaffenheit in der Gaswirtschaft schlägt bis zum Gasverwender durch. Die Auswirkungen auf diverse industrielle Thermoprozesse (Produktqualität, Effizienz, Schadstoffe, Sicherheit, Lebensdauer etc.) kann sehr unterschiedlich sein.
Die Dynamik der Gasbeschaffenheit stellt die Energieabrechnung vor neue Herausforderungen und damit auch die Messung der Gasbeschaffenheit. Aktuell werden Prozessgaschromatographen und Kalorimeter zur Bestimmung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index eingesetzt. Diese Messgeräte müssen über die Peripherie an den Prozess angebunden werden. Mit Hilfe einer Entnahmesonde gelangt das zu vermessende Gas über eine beheizte Probenleitung zur Druckreduzierstation. Wenn der Druck in der Messschiene entsprechend hoch ist, muss der Druck auf den für das Messgerät notwendigen Druck reduziert werden. Danach folgend wird das Gas über einen Bypass zum Gerät geführt. Der Bypass ist auf eine höhere Durchflussrate eingestellt, als sie für das Messgerät erforderlich ist. Die Menge, die das Messgerät benötigt, ist so gering, dass das innere Volumen der Wegstrecke von der Entnahme über die Druckreduzierung im Verhältnis so groß ist, dass ohne den Bypass das Gas am Messgerät nicht die Zusammensetzung in der Messschiene repräsentiert. Auf diese traditionelle Art und Weise der Bestimmung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index erhält man nur alle 3 bis 5 Minuten ein Messergenis.
Diese Gesamtanalysenzeit ist für jegliche Regelungsprozesse wie für eine Erdgaskonditionierungsanlage, Mischung von H-Gas mit L-Gas und umgekehrt, Steuerung von Gasturbinen sowie jeglicher Thermoprozessanlagen ungeeignet und macht eine Regelung des Prozesses unmöglich. Um eine Regelung zu ermöglichen muss der Brennwert und/oder der Wobbe-Index in einer Zeit <= 20 Sekunden vorliegen.
Mit der Erfindung des Brennwerttransmitters wird erreicht, dass der Brennwert und/oder der Wobbe-Index in einer Zeit <= 20 Sekunden bestimmt werden kann.
Dazu wird ein Schutzkasten (1) mit einer Entnahmesonde mit in situ Druckreduzierung (3) festverbunden. In dem Schutzkasten befindet sich der Brennwertgeber (11). Der Schutzkasten (1) in der Kombination mit der Entnahmesonde mit in situ Druckreduzierung (3) und der sich im Schutzkasten installierten Probenaufbereitung stellen den Brennwerttransmitter dar. Dieser kann direkt auf eine Gas/Erdgasleitung installiert werden. Die Probenaufbereitung fängt bereits in der Spitze der Entnahmesonde (3) an. Hier befindet sich ein Filter zur Reinigung der zu messenden Probe. Außerdem wird auch hier der Druck von dem Prozessdruck auf ca 2 bis 3 barg Probendruck reduziert. Die Einstellung des Probendruckes erfolgt and der Spitze der Entnahmesonde (3). Danach gelangt das Probengas über ein 3/2-Wegeventil (6) und eines Druckmanometers (8) sowie über einen Abzweig mit Druchflusskontrolle (9, 10) zur schnelleren Anstömung des Brennwertgebers (11). Damit wird die Ansprechzeit auf < 10 Sekunden gesenkt. Das überschüssige Probengas wird über die Entlüftung (2) aus dem System entfernt. Sollte die Druckreduzierung der Entnahmesonde (3) versagen und so der volle Prozessdruck auf den Brennwertgeber (11) anliegern, so würde dieser zerstört. Um dies zu verhindern wird ein Abströmventil (7) ab einem gewissen Druck geöffnet und das Gas wird über die Entlüftung entspannt (2). Der Brennwertgeber steuert das 3/2-Wegeventil (6) um eine Kalibrierung mit einem Prüfgas durchzuführen. Das Prüfgas wird über den Prüfgasanschluss (5) an dem System angeschlossen. Die Durchflusskontrolle für den Brennwertgeber wird nach diesem vorgenommen, um das Totvolumen zu minimieren. Die Druchflusskontrolle erfolgt über ein Nadelventil (9) und einer Durchflussanzeige (10). Der Brennwertgeber (11) wird mit 24 V Spannung (12) versorgt. Außerdem verfügt der Brennwertgeber (11) über einen Signalausgang (13) zur Übermittlung der erzielten Ergebnisse.
Ein Ausführungsbeispiel des Brennwertransmitters, so wie ein Anwendungsbeispiel, sind in den folgenden Abbildungen dargestellt.
Abbildungen:
Aufbau des Brennwerttransmitters zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index zur direkten Installation auf einer Gas/Erdgasleitung
Installation des Brennwerttransmitters zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index auf einer Gas/Erdgasleitung
Bezugszeichenliste

1: Schutzkasten
2: Entlüftung
3: Entnahmesonde mit in situ Druckreduzierung
4: Gas/Erdgasleitung
5: Prüfgasanschluss
6: 3/2-Wege Magnetventil
7: Abströmventil
8: Druckanzeige
9: Nadelventil
10: Durchflussmesser
11: Brennwertgeber
12: Spannungsversorgung 24V
13: Signalausgang

Claims

Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index zur direkten Installation auf einer Gas/Erdgasleitung (4) dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkasten (1) direkt mit einer Entnahmesonde mit in situ Druckreduzierung (3) verbunden ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, dass ein Prüfgasanschluss (5) vorhanden ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines 3/2 Wege Magnetventils (6) der Brennwertgeber (11) und eines Prüfgasanschlusses (5) automatisch oder/und manuell kalibriert werden kann.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Druchflussregelung (9, 10) das zu analysierende Gas in < 10 Sekunden zum Brennwertgeber (11) transportiert werden kann.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Brennwertwertgebers (11) der Brennwert/Wobbe-Index < 10 Sekunden ermittelt werden kann.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kombination einer Entnahmesonde mit in situ Druckreduzierung (3) mit der Gasaufbereitung nach und einem Brennwertgeber (11) der Brennwert/Wobbe-Index in einer Gesamtzeit (Analysezeit des Brennwertgebers (11) und der Transportzeit des Gas) <= 20 Sekunden ermittelt werden kann.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser in der Ex-Zone 1 installiert werden kann.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser direkt auf einer Gas/Erdgasleitung (4) montiert werden kann.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer unter Prozessdruck ausfahrbaren Entnahmesonde (3) ausgestattet ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einem Abströmventil (7) ausgestattet ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer Druckanzeige (8) ausgestattet ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer separaten Druchflussregelung (9, 10) für den Brennwertgeber (11) ausgestattet ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einem Filter in der Spitze der Entnahmesonde (3) ausgestattet ist.
Der Brennwerttransmitter zur schnellen Ermittlung des Brennwertes und/oder des Wobbe-Index nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Probendruck an der Entnahmesonde (3) einstellbar ist.