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Das TCD-Prinzip beruht auf der Messung der Wärmeleitfähigkeit
Biogasanalysator für die Inline-Messung im Prozessstrom
Der Biogasanalysator der Archigas GmbH (Modelle TCD3000 SiA und TCD3000 Si) ist eine Kernkomponente des kontinuierlichen Biogas-Überwachungssystems für methan- und CO₂-haltige Gasgemische in Biogasanlagen und Anlagen zur Verarbeitung organischer Abfälle.
Die Analysatoren werden direkt in der Prozessleitung installiert, benötigen keine Gasvorbehandlung, halten Spurenkonzentrationen von H₂S stand und arbeiten zuverlässig bei einer Feuchtigkeit von bis zu 100 % r. F. Sie liefern eine kontinuierliche Inline-Messung in Bereichen von 0–0,5 bis 0–100 Vol.-% bei Drücken von 0,9–200 barg. Die Ansprechzeit des Sensorelements beträgt ≤30 ms. Ein integrierter Sintermetallfilter schützt das Sensorelement.
Kurz gefasst: Was die Archigas-Gasanalysatoren für Biogas ausmacht
TCD3000 Si und TCD3000 SiA sind kompakte Gasanalysatoren, die direkt in der Prozessleitung installiert werden. Sie sind eine kostengünstigere Alternative zum Gaschromatographen für die kontinuierliche Überwachung, vertragen Spurenkonzentrationen von H₂S und können als Messkomponente eines Biogas-Überwachungssystems dienen. Hauptanwendungen: Überwachung von Methanemissionen, Methanqualitätskontrolle, Rohbiogasanalyse, Methanisierung.
Senden Sie uns die Zusammensetzung Ihres Gasgemisches, den Messbereich, Druck, Temperatur und eine Beschreibung der Einbaustelle. Die Spezialisten von Archigas prüfen, ob der TCD3000 SiA oder der TCD3000 Si zu Ihrer konkreten Gasmatrix und Prozessaufgabe passt.
Mit einem Experten sprechenWarum Archigas als Hersteller von Biogasanalysatoren wählen
Die Archigas GmbH entwickelt industrielle Gasanalysetechnik, die für reale Prozessbedingungen gebaut ist — auch für die Biogaserzeugung. Das Unternehmen erweitert sein Gasanalytik-Portfolio kontinuierlich und investiert in neue Messlösungen.
Die Entwicklungen von Archigas beruhen auf über 40 Jahren Erfahrung in der MEMS-Sensortechnologie, auf tiefem gasanalytischem Know-how und auf einer langjährigen Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen. Die Fertigung in Deutschland erfolgt nach den Anforderungen der ISO 9001:2015, was die Qualitätskontrolle in jeder Produktionsstufe sicherstellt.
8+
weltweite Vertriebspartner
25+
erreichte Kundenländer
125+
betreute B2B- und Industrieunternehmen
400+
gelieferte Kundenprojekte
Biogasanalysator-Lösung TCD3000 für zuverlässige Inline-Gasanalyse
Die Biogasanalysator-Lösungen TCD3000 von Archigas sind für die Messung binärer und quasi-binärer Gasgemische in Biogas-Anwendungen ausgelegt. Die Serie umfasst zwei Modelle – den TCD3000 SiA für explosionsgefährdete Bereiche (ATEX-Zone 1) und den TCD3000 Si für standardmäßige industrielle Installationen und Laborinstallationen. Beide Ausführungen messen in Echtzeit direkt im Prozessstrom und werden werkskalibriert für die jeweilige Gaszusammensetzung und die Prozessbedingungen geliefert.
TCD3000 SiA
Für industrielle Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen mit Anforderung ATEX-Zone 1 (II 2 G Ex db IIC T4/T3 Gb)
Spezifikation
Technische Daten der TCD3000 Analysatoren für die Biogasmessung
Parameter | TCD3000 SiA | TCD3000 Si |
|---|---|---|
Ansprechzeit des Sensorelements | ≤ 30 ms | |
T90 | < 1 s | |
Aufwärmzeit | < 1 min | |
Kleinster Messbereich | 0–0,5 Vol.% | |
Größter Messbereich | 0–100 Vol.% | |
Anzahl der Messbereiche | 10 | |
Analogausgang | 4–20 mA | |
Serielle Schnittstelle | RS485 | |
Spannungsversorgung | 24±25% VDC, < 5 W | |
Gasanschluss | G 1/2″ oder NPT 1/2″ | |
Umgebungstemperatur | −40…+90 °C / +120 °C | −40…+80 °C |
Prozessgastemperatur | −40…+90 °C / +125 °C | −40…+80 °C |
Prozessgasdruck | 0,9–200 barg | |
Gasströmungs-Geschwindigkeit | 0–10 m/s | |
Feuchtigkeit des Prozessgases | bis 100 % r. F. | |
Schutzart | IP66/IP68 | |
Gewicht | 740 g | 440 g |
Lebensdauer | Bis zu 10 Jahre |
TCD-Technologie für die Biogasanalyse
Die Methode eignet sich gut für binäre und quasi-binäre Medien, bei denen sich die Wärmeleitfähigkeit des Zielgases (zum Beispiel H₂) deutlich von der des Hintergrundgases (CH₄ oder CO₂) unterscheidet. TCD ist allerdings ein nicht-selektives Verfahren: Gemessen wird die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Gasgemisches. Die Zusammensetzung des Hintergrundgases muss deshalb bekannt oder hinreichend vorhersehbar sein.
Sind bekannte Zusatzkomponenten im Gas vorhanden, lässt sich ihr Einfluss auf das Wärmeleitfähigkeitssignal bestimmen und über eine individuelle Querempfindlichkeitskorrektur für die gegebenen Prozessbedingungen kompensieren. In Biogas- und Methanisierungsanwendungen funktioniert dieser Ansatz für die Zusatzkomponenten O₂, N₂ und H₂S.
Biogasanalysator TCD3000 — beständig gegen Spurenkonzentrationen von H2S
Da er geringe Schwefelwasserstoffgehalte verträgt, kann der TCD3000 als H₂S-beständiger Biogasanalysator zur kontinuierlichen Überwachung von Zielkomponenten in geeigneten Gasgemischen eingesetzt werden. Eine gesonderte H₂S-Version des TCD3000 Si oder TCD3000 SiA ist nicht erforderlich.
Wichtig: Eine längere Einwirkung von H₂S kann die Lebensdauer des Sensors gegenüber dem Betrieb in einem schwefelfreien Gasgemisch verkürzen. Die maximal zulässige H₂S-Konzentration für den kontinuierlichen Langzeitbetrieb ist für die jeweilige Anwendung zu bewerten.
Vor der Auslieferung kann Archigas die werkseitige Einstellung und Kalibrierung für Ihr konkretes Gasgemisch und Ihre Prozessbedingungen vornehmen.
Technische Anwendungsbewertung anfragen
Messung direkt im Prozessstrom
Die Biogasanalysatoren der Serie TCD3000 werden direkt im Prozessstrom installiert und benötigen unter geeigneten Bedingungen weder eine Gasentnahme noch eine Messgasaufbereitung. Das Gas bleibt im Prozesskreislauf und die Messung erfolgt an der Einbaustelle, sodass sich der Biogassensor ohne Konstruktion einer separaten Entnahmeeinheit in ein bestehendes Steuerungs- oder Überwachungssystem einbinden lässt.
Die Serie TCD3000 ist für Aufgaben der kontinuierlichen Überwachung eine kostengünstigere Alternative zum Gaschromatographen (GC). Anders als bei der Gaschromatographie, bei der die Analyse periodisch abläuft, misst der TCD3000 in Echtzeit und benötigt weniger Ausrüstung.
Werkstoffe der medienberührten Bauteile
Bauteil | Werkstoff
|
|---|---|
Einschraubgehäuse | Edelstahl 316L |
Sintermetallfilter | Edelstahl 316L |
Sensorwerkstoff | Si, SixNy, Vergussmasse, Keramik |
Dichtung | FKM, optional FFKM oder PTFE |
Wann der TCD3000 für die Biogasanalyse die richtige Wahl ist
“Man muss hier zwei Aufgaben auseinanderhalten: die Mehrkomponenten-Analyse der Gaszusammensetzung und die kontinuierliche Überwachung einer einzelnen Komponente. Wenn CH₄, CO₂, O₂ und H₂S gleichzeitig gemessen werden müssen, erledigt ein Mehrkomponenten-Analysator das besser. Wenn eine Komponente in einer definierten Gasmatrix kontinuierlich überwacht werden soll, kann der TCD3000 die technisch einfachere Wahl sein.”
Mit einem Experten sprechenTom Burkard
Archigas-Ingenieur
Wo sich der TCD3000 im Biogasprozess einsetzen lässt
Ein Biogassensor muss kein Mehrkomponenten-Gerät sein. Innerhalb einer Biogasanlage kann er eine bestimmte Messaufgabe übernehmen und das Ergebnis an das Prozessleitsystem übergeben. Der TCD3000 lässt sich an einzelnen Punkten der Prozesskette einsetzen, an denen eine kontinuierliche Messung von CH₄, CO₂ oder H₂ erforderlich ist – vorausgesetzt, die Zusammensetzung des Gasgemisches passt zu den Möglichkeiten von TCD.
Zertifizierungen und Konformität
Die Produkte von Archigas erfüllen die einschlägigen internationalen Anforderungen an Qualität, Sicherheit und den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen.
ATEX Zone 1 (II 2 G Ex db IIC T4/T3 Gb, −40 °C bis +90 °C/+125 °C)
Zertifizierung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen
IECEx
Internationales Konformitätszertifikat für explosionsfähige Atmosphären
UL HazLoc
Zertifizierung für die USA (gefährdete Bereiche)
CE
Konformität mit den Anforderungen der Europäischen Union
ISO 9001:2015
Zertifiziertes Qualitätsmanagement-System
Betrieb in Biogasanlagen: Archigas TCD3000 vs. konventioneller Analysator
Der Unterschied zwischen beiden Ansätzen ergibt sich weniger aus dem Sensor selbst als aus der Messarchitektur: ein extraktives System mit Gasaufbereitung gegenüber der Inline-Installation direkt im Prozessstrom.
Parameter | Konventioneller CH₄/CO₂-Analysator | Archigas Biogasanalysator |
|---|---|---|
Gasaufbereitung | Erforderlich. Zum Schutz des Sensorelements wird ein Wäscher oder Filter eingesetzt | Unter geeigneten Bedingungen nicht erforderlich. Der Bedarf an zusätzlicher Aufbereitung hängt von Feuchtigkeit, Kondensat und weiteren Verunreinigungen ab. |
Installationsaufwand | Hoch – Entnahmeleitungen, Filter und Trockner müssen installiert werden, was die Zahl der mechanischen und elektrischen Anschlüsse vervielfacht | Gering – das Gerät wird direkt in die Prozessleitung eingebaut |
Messstelle | Wird durch den Aufbau des Entnahme- und Aufbereitungssystems bestimmt | Unmittelbar an der Einbaustelle des Geräts |
Messbetrieb | Periodisch (GC) oder kontinuierlich mit Verzögerung (extraktive Systeme) | Kontinuierlich, in Echtzeit, direkt im Strom |
Verzögerung durch den Messgastransport | Das Messgas gelangt über eine externe Entnahmeleitung zum Analysator. Die Verzögerung hängt von der Leitungslänge und den Parametern des Aufbereitungssystems ab | Keine. Das Gas wird nicht zu einem entfernten Analysator transportiert – die Messung erfolgt im Strom |
H₂S im Gasgemisch | Für viele Typen von Biogassensoren wirkt H₂S als Gift – es muss vor dem Gerät entfernt werden | Beständigkeit gegen Spurenkonzentrationen von H₂S im Feldeinsatz bestätigt |
Austauschhäufigkeit | Höher bei Einwirkung aggressiver Medien | Standard, auch beim Betrieb unter anspruchsvollen industriellen Bedingungen |
Wartung des Systems | Erforderlich für die Komponenten der Entnahme und Aufbereitung (Filter, Wäscher, Trockner, Pumpen, Druckregler) | Minimale planmäßige Wartung dank weniger Komponenten. Empfohlene Nachkalibrierung – alle 6 Monate |
Betriebskosten | Höher (mehr Ausrüstung) | Niedriger dank der Inline-Architektur |
Wichtig!
Ob der TCD3000 in Gegenwart von Schwefelwasserstoff arbeiten kann, hängt von den Bedingungen des konkreten Prozesses ab. Fordern Sie eine Bewertung für Ihre Gaszusammensetzung an.
Technische AnwendungsbewertungOb der TCD3000 in Gegenwart von Schwefelwasserstoff arbeiten kann, hängt von den Bedingungen des konkreten Prozesses ab. Fordern Sie eine Bewertung für Ihre Gaszusammensetzung an.
FAQ
Warum schädigt H₂S die meisten CH₄/CO₂-Analysatoren?
H₂S kann die Sensorelemente bestimmter Gassensortypen schädigen und ihre Leistung verschlechtern. Bei katalytischen Sensoren ist einer der wichtigsten Schädigungsmechanismen die Vergiftung der katalytischen Oberfläche durch Schwefelverbindungen. Die TCD-Technologie beruht nicht auf einer katalytischen Reaktion, dieser Mechanismus greift bei ihr also nicht. Für den TCD3000 SiA und den TCD3000 Si ist die Beständigkeit ausdrücklich gegen Spurenkonzentrationen von H₂S bestätigt. Ein Betrieb bei höherem H₂S-Gehalt ist für die jeweilige Anwendung gesondert zu bewerten.
Brauche ich einen Wäscher vor dem Archigas-Analysator?
Nein. Ob ein Wäscher nötig ist, hängt von der Zusammensetzung des Biogases und der H₂S-Konzentration ab. Liegt H₂S in Spuren vor, ist keine spezielle H₂S-Version des TCD3000 SiA oder TCD3000 Si erforderlich. Bei höheren H₂S-Konzentrationen ist der Betrieb ohne zusätzliche Gasaufbereitung anhand der Bedingungen des konkreten Prozesses zu bewerten (Zusammensetzung des Gasgemisches, Messbereich, Druck, Temperatur und weitere Parameter).
Beeinflusst H₂S das Messsignal des TCD3000?
Ja. H₂S verändert die Wärmeleitfähigkeit des Gasgemisches und kann das Signal des Geräts daher beeinflussen. Sind Gaszusammensetzung und Prozessbedingungen bekannt, lässt sich dieser Einfluss bestimmen und über eine individuelle Querempfindlichkeitskorrektur kompensieren.
Welche Schnittstellen und welches Kommunikationsprotokoll werden unterstützt?
Die Biogasanalysatoren TCD3000 SiA und TCD3000 Si unterstützen Modbus RTU über die RS485-Schnittstelle sowie einen Analogausgang 4–20 mA. RS485 arbeitet mit 38400 Baud und 8 Datenbits.
Wie oft muss das Gerät im Dauerbetrieb mit Rohbiogas kalibriert werden?
Das standardmäßig empfohlene Nachkalibrierungsintervall des TCD3000 beträgt 6 Monate. Im Dauerbetrieb mit Rohbiogas kann das tatsächliche Intervall von der Zusammensetzung des Gasgemisches und den Prozessbedingungen abhängen, einschließlich H₂S-Gehalt und weiteren Verunreinigungen.
Das Gerät wird werkskalibriert für die Parameter Ihres konkreten Prozesses, Ihre Einsatzbedingungen und Ihre Gaszusammensetzung ausgeliefert. Sind bekannte Zusatzkomponenten im Biogas vorhanden, kann bei der werkseitigen Einstellung zusätzlich eine individuelle Korrektur ihres Einflusses auf das Messergebnis vorgenommen werden – eine technische Option, die projektbezogen bewertet wird.
Ist der TCD3000 mit einem vorhandenen SCADA/SPS kompatibel?
Ja. Der TCD3000 SiA und der TCD3000 Si werden über 4–20 mA und RS485 an industrielle Steuerungssysteme angebunden. Das konkrete Integrationsschema hängt von der Architektur der SPS, des SCADA oder der sonstigen Ausrüstung des Kunden ab.
Kann der TCD3000 direkt hinter dem Fermenter eingesetzt werden?
Das hängt von der tatsächlichen Gaszusammensetzung an der Messstelle ab. TCD eignet sich für binäre und quasi-binäre Gemische, während Rohbiogas gleichzeitig CH₄, CO₂, H₂S, H₂, O₂ und Wasserdampf enthalten kann. Für eine Stelle unmittelbar hinter dem Fermenter ist die Gasmatrix daher zu prüfen.
Gleiche Technologie, andere Gase
Weitere Anwendungen
Sie brauchen einen Analysator für eine bestimmte Stelle in Ihrem Biogasprozess?
Archigas kann prüfen, ob der TCD3000 SiA oder der TCD3000 Si zu den tatsächlichen Parametern Ihres Prozessgases und zu Ihren Einbaubedingungen passt. Für eine erste Bewertung werden die Gaszusammensetzung, die zu messende Komponente, der Konzentrationsbereich, Druck, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und die Zoneneinteilung benötigt.
Damit wir eine Lösung für Sie auswählen können, senden Sie uns die technischen Parameter der Anlage und eine Beschreibung der gewünschten Messstelle.
