Inhoudsopgave
Diffusie door membranen
Gasopslagmembranen op biogasinstallaties zijn gemaakt van kunststoffen. Deze zijn echter niet volledig gasdicht, omdat er altijd een kleine hoeveelheid gas door het membraan diffundeert.
Diffusie door gasopslagfolie
De diffusiesnelheid is afhankelijk van:
- Het concentratieverschil van het gas aan de binnen- en buitenkant, dat wil zeggen de methaanconcentratie in de opslagtank en in de lucht. Biogas bevat doorgaans tussen 50 en 65% CH₄. De concentratie in de buitenlucht is zeer laag en bedraagt ongeveer 1,8 ppm (oftewel 0,00018 vol.%).
- De materiaaleigenschappen van de membraan: Hoe dikker en dichter een membraan is, des te lager is de diffusie door de folie.
- De rektoestand van de membraan: Hoe meer de membraan is uitgerekt, des te dunner wordt deze en mogelijk verliest ze het ook gasdichtheid wanneer deze het weer ontspannen is.
- De temperatuur: Hoe warmer het is, des te hoger is de diffusie door de membraan.
De diffusiecapaciteit van een gasopslagfolie kan berekend worden met de “wetten van Fick”. Voor de berekening van de diffusiecoëfficiënt worden de materiaaleigenschappen, de temperatuur en de rek (foliedikte) meegenomen (Afbeelding 1).
Controle van gasmembranen
Een draagluchtdak bestaat meestal uit twee folies (gasmembraan en weerbeschermingsfolie) die over de vergistingstank zijn gespannen. Via een ventilator wordt lucht tussen de twee folies geblazen, waardoor er druk wordt opgebouwd en de weerbeschermingsfolie naar boven wordt gespannen. Het gasmembraan wordt naar boven gedrukt door de druk in de gasruimte en naar beneden door de druk tussen de gasmembranen. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van de biogasinstallatie (gasniveau) ontstaat er een kromming van het gasmembraan om biogas op te slaan (Afbeelding 2).
Omdat de ventilator voor het draagluchtdak voortdurend lucht tussen de gasfolies blaast en er continu lucht ontsnapt via de afvoermond (bij voorkeur aan de tegenovergestelde zijde van de tank), vindt er een voortdurende ventilatie plaats in de ruimte tussen het gasmembraan en de weerbeschermingsfolie. Een bepaalde mate van methaanlekkage is onvermijdelijk (zie inleiding), waardoor ook in normale bedrijfsomstandigheden een kleine methaanconcentratie meetbaar is bij de afvoermond.
De tussenruimte tussen het gasmembraan en de buitenste omhulling moet volgens PGS 35 (Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen) worden gecontroleerd om lekkages in het gasmembraan te detecteren:
Een ondersteuning van de luchtdrukbewaking moet plaatsvinden aan de zijde tegenover de luchtinlaat. De luchtafvoer van de tussenruimte moet worden gecontroleerd op lekkages van biogas. De gemeten waarden moeten dagelijks worden afgelezen en wekelijks geëvalueerd, tenzij dit automatisch gebeurt. De waarden moeten worden gedocumenteerd. Als het gaat om een installatie die onder de BRZO 2015-richtlijn (Besluit risico’s zware ongevallen 2015) valt, moet de bewaking continu plaatsvinden en moeten de waarden worden vastgelegd.
De achtergrond van deze eis is dat weliswaar een bepaalde methaanconcentratie als gevolg van diffusie verwacht wordt, maar een te hoge concentratie wijst op een lekkage in het gasmembraan.
Hieronder wordt de procedure beschreven voor hoe ter plaatse een controle kan worden uitgevoerd van de toelaatbare methaandiffusie door het membraan.
Procedure in de praktijk
Voorafgaand aan de daadwerkelijke meting moet de positie van de luchtafvoer of de luchtafvoermond worden vastgesteld.
Controle van de methaanconcentratie van de draagluchtstroom
De gasconcentratie in de draagluchtstroom wordt gemeten met een gasmeetapparaat. Het is belangrijk dat de concentraties in het ppm-bereik (parts per million) worden gemeten. Dit kan bijvoorbeeld met ons gasmeetapparaat OLLI in het menupunt Gasdetectie ppm-Vol.%).
De meting kan direct bij de luchtafvoermond plaatsvinden. Alternatief kan, zoals op de afbeelding te zien is, een slangverbinding vanaf de uitblaasopening aan de rand van de tank worden geïnstalleerd. Op deze manier kan de gasconcentratie in de draagluchtstroom comfortabel worden gemeten zonder ladder, enz.
De OLLI is een explosieveilig, compact diffusiehandmeetapparaat voor het meten van tot vijf brandbare en giftige gassen, evenals zuurstof, in een extreem robuust 2K-kunststof behuizing met een oplaadbaar en explosieveilig Li-ion accu pakket. Er kunnen tot drie gassensoren worden geïnstalleerd (Ex/Ox/Tox). Het apparaat kan optioneel worden uitgerust met een pomp en drukmeting. De configuratie gebeurt individueel op verzoek van de klant.
Om de meting uit te voeren, wordt in de OLLI het menu-item gebouw inspectie (terug te vinden als menupunt Gasdetectie ppm-Vol.%). gebruikt, dat speciaal gevoelig is in het lagere meetbereik bij zeer lage concentraties (ppm-bereik). Het is belangrijk om de sensor in frisse lucht te laten acclimatiseren, zodat het nulpunt correct wordt ingesteld.
Hoe bereken ik de toelaatbare methaanconcentratie?
Om de toelaatbare methaanconcentratie te berekenen, zijn de volgende parameters nodig:
- Oppervlakte van de gasfolie (in m²)
- Volumenstroom van de lucht bij de luchtafvoermond (in m³/h)
De volumenstroom bij de ventilatiekap wordt eenmalig gemeten met een anemometer.
De oppervlakte van de gasfolie kan bijvoorbeeld eenvoudig worden berekend met behulp van een bolsegment. Hierbij worden als parameters alleen de tankdiameter en de hoogte van de gasfolie gebruikt. De formule voor deze bolsegment is:
AGal: Oppervlakte van de folie (bolsegment) in m²
r: Radius van de tank [m]
h: Hoogte van de gasfolie boven de rand van de tank [m]
De maximale methaanconcentratie als gevolg van diffusie wordt vervolgens berekend met behulp van de volgende formule:
Om de berekening te vereenvoudigen, hebben we op basis van deze formules een software ontwikkeld waarin alleen de gemeten gasconcentratie en de constanten van de biogasinstallatie hoeven te worden ingevoerd. Naast de beoordeling of de gasfolie dicht is, worden ook de resulterende methaanverliezen berekend.
Wilt u nu onze software gebruiken voor de berekening van de methaanverliezen van uw biogasinstallatie? Vul dan eenvoudig het formulier in. U ontvangt een e-mail van ons met de link om te downloaden. De software is gratis voor u.
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)
.jpg?width=100)