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DE102021119834A1 - Device for measuring the methane content of a gas - Google Patents

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DE102021119834A1
DE102021119834A1 DE102021119834.8A DE102021119834A DE102021119834A1 DE 102021119834 A1 DE102021119834 A1 DE 102021119834A1 DE 102021119834 A DE102021119834 A DE 102021119834A DE 102021119834 A1 DE102021119834 A1 DE 102021119834A1
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DE
Germany
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gas
membrane
radiation
source
cuvette
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DE102021119834.8A
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German (de)
Inventor
Gerd Rische
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Binder GmbH
Original Assignee
Binder GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Methangehalts eines Gases, vorzugsweise in einer Biogasanlage, mit einer ersten Gaszuführung, die Gas aus einer ersten Quelle erhält, einer zweiten Gaszuführung, die Gas aus einer zweiten Quelle erhält, einem ersten steuerbaren Ventil, das mit der ersten oder der zweiten Gaszuführung verbunden ist, einer Pumpe, die mit dem ersten Ventil verbunden ist, einer Küvette, deren eines Ende mit der Pumpe verbunden ist, wobei die Länge der Küvete zwischen 150mm und 800mm beträgt, einem zweiten steuerbaren Ventil, das mit der Küvette verbunden ist, und ausgelegt ist, das Gas in der Küvette zu halten oder aus der Küvette ausströmen zu lassen, einer IR-Strahlungsquelle, die angeordnet ist, um IR-Strahlung durch die Küvette zu senden, wobei die IR-Strahlungsquelle als idealer Schwarzstrahler ausgebildet ist, einer Filtereinrichtung, die angeordnet ist, um die durch die Küvette hindurchgelaufene Strahlung zu filtern; einem IR-Detektor, der angeordnet ist, um die durch die Filtereinrichtung gefilterte Strahlung zu detektieren und ein Messsignal zu erzeugen; und einer Auswerteeinrichtung, die mit dem IR-Detektor verbunden ist und ausgelegt ist, die vom IR-Detektor erzeugten Messsignale auszuwerten und daraus den Methangehalt des zugeführten Gases aus der ersten Quelle relativ zu dem Methangehalt des Gases aus der zweiten Quelle zu ermitteln.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen des Methangehalts in einem Gas und eine Biogasanlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The invention relates to a device for measuring the methane content of a gas, preferably in a biogas plant, with a first gas supply that receives gas from a first source, a second gas supply that receives gas from a second source, a first controllable valve that is connected to the first or the second gas supply, a pump, which is connected to the first valve, a cuvette, one end of which is connected to the pump, the length of the cuvette being between 150mm and 800mm, a second controllable valve, which is connected to the cuvette, and adapted to maintain the gas in the cuvette or to vent the gas out of the cuvette, an IR radiation source arranged to transmit IR radiation through the cuvette, the IR radiation source being an ideal black body is formed, a filter means, which is arranged to filter the radiation passed through the cuvette; an IR detector arranged to detect the radiation filtered by the filter device and to generate a measurement signal; and an evaluation device that is connected to the IR detector and is designed to evaluate the measurement signals generated by the IR detector and to determine the methane content of the supplied gas from the first source relative to the methane content of the gas from the second source the invention a method for measuring the methane content in a gas and a biogas plant with a device according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Methangehalts eines Gases, vorzugsweise innerhalb eines Membranzwischenraums zwischen einer inneren Membran und einer äußeren Membran eines Membransystems, vorzugsweise in einer Biogasanlage. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Messen des Gehalts von Methan in einem Gas, vorzugsweise in einem Membranzwischenraum zwischen einer inneren Membran und einer äußeren Membran eines Membransystems, vorzugsweise einer Biogasanlage, und eine Anlage, vorzugsweise Biogasanlage, mit einem Membransystem, das eine innere Membran und eine äußere Membran aufweist, und einer Vorrichtung zum Messen des Methangehalts eines Gases im Membranzwischenraum des Membransystems.The present invention relates to a device for measuring the methane content of a gas, preferably within a membrane gap between an inner membrane and an outer membrane of a membrane system, preferably in a biogas plant. The invention also relates to a method for measuring the methane content in a gas, preferably in a membrane space between an inner membrane and an outer membrane of a membrane system, preferably a biogas plant, and a plant, preferably a biogas plant, with a membrane system that has an inner membrane and an outer membrane, and a device for measuring the methane content of a gas in the membrane space of the membrane system.

Vorrichtungen zum Messen des Methangehalts eines Gases sind allgemein bekannt. Sie werden in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt und umfassen üblicherweise einen sogenannten nicht-dispersiven Infrarotsensor, der auch als NDIR-Sensor bezeichnet wird. Die wichtigsten Bestandteile eines solchen Sensors zur Gasanalyse sind eine Quelle für Infrarotstrahlung, eine durchstrahlte Röhre bzw. Küvette mit dem zu analysierenden Gas, ein Wellenlängenfilter und ein Infrarot-Detektor. Das zu untersuchende Gas wird entweder in die Probenkammer gepumpt oder die fundiert in diese Kammer. Die Konzentration des gesuchten Gases wird elektro-optisch über das Ausmaß der Absorption einer spezifischen Wellenlänge im Infrarotspektrum gemessen. Das Licht der InfrarotQuelle (IR = Infrarot) durchstrahlt dabei das Gas in der Probenkammer sowie das Filter und trifft dann auf den IR-Sensor. Das Filter hat die Aufgabe, aus dem Spektrum der Lichtquelle nur ein sehr schmales Spektrum durchzulassen, dessen Frequenzbereich so gewählt wird, dass es von den Molekülen des untersuchten Gases effektiv absorbiert wird. Idealerweise sollten die anderen im Gasgemisch der Probe enthaltenen Gase Licht dieser Wellenlänge nicht absorbieren. Die verwendeten IR-Signale werden vielfach moduliert oder gepulst, um bspw. thermische Phänomene kompensieren zu können.Devices for measuring the methane content of a gas are well known. They are used in a wide variety of areas and usually include a so-called non-dispersive infrared sensor, which is also referred to as an NDIR sensor. The most important components of such a sensor for gas analysis are a source of infrared radiation, a tube or cuvette through which the gas to be analyzed is passed, a wavelength filter and an infrared detector. The gas to be examined is either pumped into the sample chamber or deep into this chamber. The concentration of the gas sought is measured electro-optically via the extent of absorption of a specific wavelength in the infrared spectrum. The light from the infrared source (IR = infrared) shines through the gas in the sample chamber and the filter and then hits the IR sensor. The filter has the task of letting through only a very narrow spectrum from the spectrum of the light source, the frequency range of which is selected in such a way that it is effectively absorbed by the molecules of the gas being examined. Ideally, the other gases contained in the gas mixture of the sample should not absorb light of this wavelength. The IR signals used are often modulated or pulsed in order to be able to compensate for thermal phenomena, for example.

Wie bereits erwähnt werden solche Sensoren zur Gasanalyse in unterschiedlichen technischen Anwendungsbereichen eingesetzt. In sogenannten Biogasanlagen, oder allgemein in Anlagen mit einem Membransystem bestehend aus einer inneren Membran und einer äußeren Membran, werden Sensoren eingesetzt, um Alarm zu geben, wenn das beim anaeroben Abbau entstehende Methan ungewollt in die Umgebung, d.h. unsbesondere in einem Membranzwischenraum zwischen innerer Membran und äußerer Membran, gelangt. Mittlerweile sind die staatlichen Vorgaben bei der Erfassung von Methan so streng, dass bestehende Systeme kaum in der Lage sind, Methanwerte von 100 ppm und darunter zu messen.As already mentioned, such sensors are used for gas analysis in different technical areas of application. In so-called biogas plants, or generally in plants with a membrane system consisting of an inner membrane and an outer membrane, sensors are used to give an alarm if the methane produced during anaerobic degradation is unintentionally released into the environment, i.e. in particular in a membrane gap between the inner membrane and outer membrane. In the meantime, the government regulations for measuring methane are so strict that existing systems are hardly able to measure methane values of 100 ppm and below.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung zum Messen des Methangehalts eines Gases bereitzustellen, die insbesondere im Bereich von Biogasanlagen in der Lage ist, Werte von 100 ppm Methan oder weniger innerhalb eines Membranzwischenraums eines Membransystems zuverlässig zu erfassen.The object of the present invention is therefore to provide a device for measuring the methane content of a gas which, particularly in the field of biogas plants, is capable of reliably detecting values of 100 ppm methane or less within a membrane gap of a membrane system.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung zum Messen des Methangehalts eines Gases, vorzugsweise in einer Biogasanlage, gelöst, die folgende Merkmale aufweist:

  • eine erste Gaszuführung, die Gas aus einer ersten Quelle erhält,
  • eine zweite Gaszuführung, die Gas aus einer zweiten Quelle erhält,
  • ein erstes steuerbares Ventil, das mit der ersten oder der zweiten Gaszuführung verbunden ist,
  • eine Pumpe, die mit dem ersten Ventil verbunden ist,
  • eine längliche Küvette, die mit der Pumpe verbunden ist, wobei die Länge der Küvette zwischen 150mm und 800mm beträgt,
  • ein zweites steuerbares Ventil, das mit der Küvette verbunden ist, und ausgelegt ist, das Gas in der Küvette zu halten oder aus der Küvette ausströmen zu lassen,
  • eine IR-Strahlungsquelle, die angeordnet ist, um IR-Strahlung durch die Küvette zu senden, wobei die IR-Strahlungsquelle als idealer Schwarzstrahler ausgebildet ist,
  • eine Filtereinrichtung, die angeordnet ist, um die durch die Küvette hindurchgelaufene Strahlung zu filtern;
  • einen IR-Detektor, der angeordnet ist, um die durch die Filtereinrichtung gefilterte Strahlung zu detektieren und ein Messsignal zu erzeugen; und
  • eine Auswerteeinrichtung, die mit dem IR-Detektor verbunden ist und ausgelegt ist, die vom IR-Detektor erzeugten Messsignale auszuwerten und daraus den Methangehalt des zugeführten Gases aus der ersten Quelle relativ zu dem Methangehalt des Gases aus der zweiten Quelle zu ermitteln.
This object is achieved by a device for measuring the methane content of a gas, preferably in a biogas plant, which has the following features:
  • a first gas supply receiving gas from a first source,
  • a second gas supply receiving gas from a second source,
  • a first controllable valve which is connected to the first or the second gas supply,
  • a pump connected to the first valve,
  • an elongated cuvette connected to the pump, the length of the cuvette being between 150mm and 800mm,
  • a second controllable valve connected to the cuvette and adapted to keep the gas in the cuvette or to let the gas out of the cuvette,
  • an IR radiation source arranged to emit IR radiation through the cuvette, the IR radiation source being designed as an ideal blackbody body,
  • a filter means arranged to filter the radiation passed through the cuvette;
  • an IR detector arranged to detect the radiation filtered by the filter device and to generate a measurement signal; and
  • an evaluation device that is connected to the IR detector and is designed to evaluate the measurement signals generated by the IR detector and to determine the methane content of the supplied gas from the first source relative to the methane content of the gas from the second source.

Durch die Verwendung einer im Vergleich zu bisherigen Lösungen relativ langen Küvette und einem idealen Schwarzstrahler als IR-Strahlungsquelle können deutlich verbesserte Messergebnisse erzielt werden. Darüber hinaus können durch äußere Einflüsse verursachte Messfehler gerade bei der Verwendung in Biogasanlagen über die Betrachtung der Differenz zwischen Methangehalt aus der ersten und der zweiten Quelle vermieden werden.Significantly improved measurement results can be achieved by using a cuvette that is relatively long compared to previous solutions and an ideal black radiator as the IR radiation source. In addition, through external Measuring errors caused by influences can be avoided, especially when used in biogas plants, by considering the difference between the methane content from the first and second source.

Die Aufgabe der Erfindung wird damit vollständig gelöst.The object of the invention is thus completely achieved.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung besitzt die Küvette eine Länge von 160 mm. Diese Länge hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.In a preferred development, the cuvette has a length of 160 mm. This length has proven to be particularly advantageous.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Filtereinrichtung mehrere Filter auf, die Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen hindurchlässt, wobei die Wellenlängenbereiche wie folgt sind: 60nm, 90nm, 120nm und 180nm.In a preferred development, the filter device has a number of filters which allow radiation of different wavelengths to pass through, the wavelength ranges being as follows: 60 nm, 90 nm, 120 nm and 180 nm.

Durch die Verwendung einer Filtereinrichtung mit mehreren Filtern ist es möglich, mehrere Absorptionsspektren zu detektieren, was die Messgenauigkeit verbessert. Beispielsweise kann ein Filter so ausgewählt werden, dass es ein Frequenzband durchlässt, das von keinem Gas absorbiert wird.By using a filter device with multiple filters, it is possible to detect multiple absorption spectra, which improves the measurement accuracy. For example, a filter can be chosen to pass a band of frequencies that are not absorbed by any gas.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird die IR-Strahlungsquelle mit einer Frequenz von 2 Hz gepulst. Weiter bevorzugt wird die Leistung der IR-Strahlungsquelle moduliert, insbesondere werden 5 Leistungsstufen von jeweils 2 Sekunden durchlaufen.In a preferred development, the IR radiation source is pulsed at a frequency of 2 Hz. More preferably, the power of the IR radiation source is modulated, in particular 5 power levels of 2 seconds each are run through.

Diese Maßnahme hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Messgenauigkeit kann darüber weiter erhöht werden. So kann durch die Modulierung der Leistungsstufen eine Optimierung der Amplitudenauswertung erreichen. Insbesondere werden durch die Modulation Spitzenwerte unterschiedlicher Höhe erreicht. Damit ist es immer möglich, eine optimierte Auswertung durchzuführen, da man das beste Ergebnis zwischen Methan und einer Referenz zur Auswertung nutzt.This measure has proven to be particularly advantageous. The measurement accuracy can be further increased in this way. The amplitude evaluation can be optimized by modulating the power levels. In particular, the modulation achieves peak values of different heights. This means that it is always possible to carry out an optimized evaluation, since the best result between methane and a reference is used for the evaluation.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist ein weiteres Ventil vorgesehen, das ausgelegt ist, abwechselnd Gas der ersten und der zweiten Quelle an das erste Ventil zu führen. Bevorzugt werden das erste Ventil und das zweite Ventil während eines Messvorgangs geschlossen.In a preferred development, a further valve is provided which is designed to alternately supply gas from the first and the second source to the first valve. The first valve and the second valve are preferably closed during a measurement process.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch von einem Verfahren zum Messen des Gehalts von Methan in einem Gas gelöst, dass folgende Merkmale aufweist:

  • - Zuführen des zu messenden Gases aus einer ersten Quelle in eine Messkammer, vorzugsweise in eine Küvette, die eine Länge von zwischen 150mm und 800mm aufweist;
  • - nach einer vorgebebenen Zeitdauer, die ausreicht, dass sich das Gas in der Messkammer beruhigt, Bestrahlen der Messkammer mit einer von einem idealen Schwarzstrahler erzeugten IR-Strahlung, wobei die Leistung der Strahlung moduliert ist;
  • - Filtern der durch die Messkammer hindurchgelaufenen Strahlung;
  • - Erfassen der gefilterten Strahlung mit einem IR-Detektor;
  • - Auswerten der vom IR-Detektor erfassten Strahlung und Speichern des Ergebnisses;
  • - Durchführen der vorgenannten Schritte mit einem Gas aus einer zweiten Quelle, und
  • - Vergleich der beiden Ergebnisse, um den Methangehalt des Gases aus der ersten Quelle relativ zu dem des Gases aus der zweiten Quelle zu ermitteln.
The object on which the invention is based is also achieved by a method for measuring the methane content in a gas, which has the following features:
  • - supplying the gas to be measured from a first source into a measuring chamber, preferably into a cuvette, which has a length of between 150mm and 800mm;
  • - after a predetermined period of time, which is sufficient for the gas in the measuring chamber to calm down, irradiating the measuring chamber with IR radiation generated by an ideal black radiator, the power of the radiation being modulated;
  • - filtering the radiation passed through the measuring chamber;
  • - detecting the filtered radiation with an IR detector;
  • - Evaluating the radiation detected by the IR detector and storing the result;
  • - performing the above steps with a gas from a second source, and
  • - Comparison of the two results to determine the methane content of the gas from the first source relative to that of the gas from the second source.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung besitzt die Messkammer eine Länge von 160mm. Weiter bevorzugt wird die IR-Strahlung gepulst, vorzugeben mit einer Frequenz von 2 Hz. Bevorzugt wird die IR-Strahlung über 5 Leistungsstufen von jeweils 2 Sekunden moduliert.In a preferred development, the measuring chamber has a length of 160 mm. More preferably, the IR radiation is pulsed, to be specified at a frequency of 2 Hz. The IR radiation is preferably modulated over 5 power levels of 2 seconds each.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Anlage, insbesondere Biogasanlage gelöst, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Methangehalts aufweist. Die Anlage weist dabei einen Substratraum, einen Gasspeicher, der oberhalb des Substratraums liegt und durch eine innere Membran begrenzt ist, und einen Membranzwischenraum auf, der oberhalb der inneren Membran liegt und durch eine äußere Membran, insbesondere eine Wetterschutzmembran nach Außen abgeschlossen ist, wobei der Membranzwischenraum eine Öffnung für Zuluft und eine Öffnung für Abluft aufweist. Der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dabei die Abluft als Gas aus der ersten Quelle und die Zuluft als Gas aus der zweiten Quelle zugeführt.The object on which the invention is based is also achieved by a plant, in particular a biogas plant, which has the device according to the invention for measuring the methane content. The system has a substrate space, a gas reservoir, which is located above the substrate space and is delimited by an inner membrane, and an intermediate membrane space, which is located above the inner membrane and is closed off to the outside by an outer membrane, in particular a weather protection membrane, with the Membrane cavity has an opening for supply air and an opening for exhaust air. The device according to the invention is supplied with the exhaust air as a gas from the first source and the supply air as a gas from the second source.

Der Einsatz der Erfindung gemessen Vorrichtung in einer Biogasanlage hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da durch die Differenzmessung sehr hohe Messgenauigkeiten zuverlässig erzielbar sind, die durch äußere Einflüsse nicht verfälscht werden. Solche äußeren Einflüsse können vielfältiger Natur sein, beispielsweise kann ein an einer Biogasanlage vorbeifahrendes Fahrzeug durch seine Abgase die Zuluft verunreinigen und damit zu einem verfälschten Messwert führen.The use of the measuring device according to the invention in a biogas plant has proven to be particularly advantageous, since very high measuring accuracies can be reliably achieved through the differential measurement, which are not falsified by external influences. Such external influences can be of various kinds, for example a vehicle driving past a biogas plant can contaminate the supply air with its exhaust gases and thus lead to a false measured value.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those to be explained below not only in the combination specified in each case, but also in other combinations NEN or can be used alone without departing from the scope of the present invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Biogasanlage;
  • 2 eine schematische Blockschaltdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des Methangehalts; und
  • 3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Messverfahrens.
Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing. show:
  • 1 a schematic representation of a biogas plant;
  • 2 a schematic block diagram of a device according to the invention for measuring the methane content; and
  • 3 a flow chart to explain the measurement method.

In 1 ist eine Biogasanlage, stellvertretend allgemein für Anlagen mit einem Membransystem, in stark vereinfachter Form dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. In einer solchen Biogasanlage 10 wird durch einen anaeroben mikrobiellen Abbau von Biomasse das energiereiche Gas Methan erzeugt. In 1 1 is a biogas plant, generally representative of plants with a membrane system, shown in a highly simplified form and identified by reference number 10 . In such a biogas plant 10, the energy-rich gas methane is generated by an anaerobic microbial degradation of biomass.

Die Biogasanlage 10 umfasst einen Reaktor 12, der mit einem Substrat 14 (Biomasse) gefüllt wird. Ferner weist die Biogasanlage ein Membransystem auf, das zumindest eine innere Membran 18 und eine äußere Membran 22 besitzt. Der Reaktor 12 ist nach oben hin durch die innere Membran 18, die nachfolgend auch als Gasmembran 18 bezeichnet wird, abgeschlossen, wobei das Biogas zwischen dem Substrat und der Gasmembran 18 in einem Gasspeicher 16 aufgefangen wird.The biogas plant 10 includes a reactor 12 which is filled with a substrate 14 (biomass). Furthermore, the biogas plant has a membrane system which has at least one inner membrane 18 and one outer membrane 22 . The reactor 12 is closed at the top by the inner membrane 18, which is also referred to below as the gas membrane 18, the biogas being collected between the substrate and the gas membrane 18 in a gas reservoir 16.

Der Reaktor 12 ist durch die äußere Membran 22, die nachfolgend auch als Wetterschutzmembran 22 bezeichnet wird, gegenüber Umwelteinflüssen geschützt, wobei zwischen der Wetterschutzmembran 22 und der Gasmembran 18 ein Membranzwischenraum 20 gebildet wird.The reactor 12 is protected from environmental influences by the outer membrane 22 , which is also referred to below as the weather protection membrane 22 , a membrane intermediate space 20 being formed between the weather protection membrane 22 and the gas membrane 18 .

Die Wetterschutzmembran 22 wird durch sogenannte Stützluft gehalten, die über eine Zuluft-Öffnung 24 in den Membranzwischenraum 20 einströmt und über eine Abluft-Öffnung 26 ausströmt. Die Stützluft wird von einem Stützluftgebläse bzw. Verdichter 32 bereitgestellt und über eine Rohrleitung 34 zur Zuluft-Öffnung 24 geführt. Die Zuluft-Öffnung 24 liegt üblicherweise auf der gegenüberliegenden Seite der Abluft-Öffnung 26. Der von der Stützluft ausgeübte Druck auf die Wetterschutzmembran 22 ist so ausgelegt, dass sie gegenüber unterschiedlichen Belastungszuständen, die bspw. durch Windlast oder Schneelast verursacht werden, sicher abgestützt wird.The weather protection membrane 22 is held in place by what is known as supporting air, which flows into the intermediate membrane space 20 via an air inlet opening 24 and flows out via an air outlet opening 26 . The supporting air is provided by a supporting air blower or compressor 32 and guided to the supply air opening 24 via a pipeline 34 . The inlet air opening 24 is usually on the opposite side of the outlet air opening 26. The pressure exerted by the supporting air on the weather protection membrane 22 is designed in such a way that it is securely supported against different load conditions, which are caused, for example, by wind loads or snow loads .

Das produzierte Biogas, das im wesentlichen Methan und Kohlendioxid aufweist, kann über eine Biogas-Auslassöffnung 30 aus dem Gasspeicher 16 für die Weiterverarbeitung ausgeleitet werden.The biogas produced, which essentially contains methane and carbon dioxide, can be discharged from the gas storage tank 16 via a biogas outlet opening 30 for further processing.

Um Undichtigkeiten in der Gasmembran 18 zu erkennen, wird üblicherweise die aus der Abluft-Öffnung 26 abgeführte Stützluft auf ihren Methananteil geprüft. Mittlerweile sind die gesetzlichen Vorgaben (TRAS 120 „Sicherheitstechnische Anforderungen an Biogasanlagen“) so streng, dass 100 ppm Methan und weniger erkannt werden müssen.In order to detect leaks in the gas membrane 18, the supporting air discharged from the exhaust air opening 26 is usually checked for its methane content. In the meantime, the legal requirements (TRAS 120 "Safety requirements for biogas plants") are so strict that 100 ppm methane and less must be recognized.

Die Stützluft im Membranzwischenraum 20 wird für eine Gasanalyse über eine Rohrleitung 36 zu einer Messvorrichtung 40 geführt, die prüft, ob die Stützluft Methan enthält. Die Funktionsweise und der Aufbau der Messvorrichtung 40 werden nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert.For a gas analysis, the supporting air in the intermediate membrane space 20 is conducted via a pipeline 36 to a measuring device 40 which checks whether the supporting air contains methane. The functioning and structure of the measuring device 40 are described below with reference to FIG 2 and 3 explained in more detail.

Aus 1 ist noch ersichtlich, dass der Messvorrichtung 40 auch die vom Verdichter 32 bereitgestellte Stützluft zugeführt wird. Die beiden der Messvorrichtung 40 zugeführten Gase sind mit V1 und V2 bezeichnet, wobei V1 die einströmende Stützluft, Zuluft, und V2 die ausströmende Stützluft, Abluft, bezeichnet.Out of 1 it can also be seen that the measuring device 40 is also supplied with the support air provided by the compressor 32 . The two gases supplied to the measuring device 40 are denoted by V1 and V2, with V1 denoting the inflowing supporting air, supply air, and V2 denoting the outflowing supporting air, exhaust air.

2 zeigt in schematischer Blockdarstellung die Messvorrichtung 40, die zur Gasanalyse der im Membranzwischenraum 20 befindlichen Stützluft dient. Die Messvorrichtung 40 weist ein Zwei-Wegeventil 42 auf, dem die die Zuluft als auch die Abluft V1 und V2 zugeführt werden. Das Zwei-Wegeventil 42 kann so gesteuert werden, dass es einen der beiden Luftströme V1 und V2 an ein nachfolgendes Messgasventil 44 führt. 2 shows the measuring device 40 in a schematic block diagram, which is used for the gas analysis of the support air located in the intermediate membrane space 20 . The measuring device 40 has a two-way valve 42 to which the supply air and the exhaust air V1 and V2 are supplied. The two-way valve 42 can be controlled in such a way that it directs one of the two air flows V1 and V2 to a downstream sample gas valve 44 .

Das Messgasventil 44 kann gesteuert geöffnet und geschlossen werden, um so selektiv das zu analysieren Gas zu einer nachfolgenden Pumpe 46 zu führen.The sample gas valve 44 can be opened and closed in a controlled manner in order to selectively lead the gas to be analyzed to a downstream pump 46 .

Die Pumpe 46 pumpt das Gas durch einen vorzugsweise zylindrischen Innenraum 56 einer Küvette 50, wobei das Gas durch eine Einlassöffnung 54 in den Innenraum 56 ein strömt und durch eine Auslassöffnung 58 ausströmt.The pump 46 pumps the gas through a preferably cylindrical interior 56 of a cuvette 50 , the gas flowing into the interior 56 through an inlet opening 54 and flowing out through an outlet opening 58 .

Stromabwärts der Auslassöffnung 58 ist ein weiteres Ventil 52 vorgesehen, das ebenfalls gesteuert geöffnet und geschlossen werden kann.A further valve 52 is provided downstream of the outlet opening 58 and can likewise be opened and closed in a controlled manner.

Wie sich aus der schematischen 2 ergibt, sind die Einlassöffnungen 54 und die Auslassöffnung 58 der Küvette 50 an gegenüberliegenden Endabschnitten der Küvette vorgesehen, sodass das zu analysierende Gas möglichst durch den gesamten Innenraum 56 strömt.As can be seen from the schematic 2 results, the inlet openings 54 and the outlet opening 58 of the cuvette 50 are provided at opposite end portions of the cuvette, so that the gas to be analyzed flows through the entire inner space 56 as far as possible.

Die Küvette 50 hat bevorzugt eine zylindrische Form und ist bevorzugt 150 mm bis 800 mm lang, wobei sich eine Länge von 160 mm als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.The cuvette 50 preferably has a cylindrical shape and is preferably 150 mm to 800 mm long, with a length of 160 mm having turned out to be particularly advantageous.

Die beiden Längsenden der Küvette 50 sind aus einem Material gefertigt, dass Infrarotstrahlung durchlässt. Für die Gasanalyse des im Innenraum 56 befindlichen Gases wird nämlich von außen über ein Infrarot-Strahler 60 Infrarotlicht ein gestrahlt, sodass es sich parallel zur Längsachse über die gesamte Länge der Küvette ausbreitet und am gegenüberliegenden Ende austritt und auf einen Detektor 62 trifft. Da unterschiedliche Gase unterschiedliche Frequenzspektren absorbieren, kann anhand des vom Detektor erfassten Lichtspektrums auf die im Innenraum 56 enthaltenen Gase geschlossen werden.The two longitudinal ends of the cuvette 50 are made of a material that lets infrared radiation through. For the gas analysis of the gas in the interior 56, infrared light is radiated from the outside via an infrared emitter 60, so that it spreads parallel to the longitudinal axis over the entire length of the cuvette and exits at the opposite end and hits a detector 62. Since different gases absorb different frequency spectra, the gases contained in the interior 56 can be inferred from the light spectrum detected by the detector.

Bei dem Infrarot-Strahler 60 handelt es sich um einen idealen Schwarzstrahler, wie er beispielsweise von der Firma Axetris AG, Schweiz, unter dem Produktnamen EMIRS200_AT01T_BR060_Series oder EMIRS200_AT02V_BR060_Series erhältlich ist.The infrared emitter 60 is an ideal black emitter, as is available, for example, from Axetris AG, Switzerland, under the product name EMIRS200_AT01T_BR060_Series or EMIRS200_AT02V_BR060_Series.

Bei dem Detektor 62 handelt es sich um einen Vierkanaldetektor mit Filtereinrichtung 64, wie er beispielsweise von der Firma Infratec GmbH, Deutschland, unter dem Produktnamen LRM-284-# erhältlich ist. Für die vier Kanäle werden Filter im Bereich von 60nm, 90nm, 120nm und 180nm bevorzugt verwendet.The detector 62 is a four-channel detector with a filter device 64, such as is available from Infratec GmbH, Germany, under the product name LRM-284-#. Filters in the range of 60nm, 90nm, 120nm and 180nm are preferably used for the four channels.

Der Detektor 62 ist elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung 66 verbunden, die die Auswertung der erfassten Signale vornimmt. Darüber hinaus steuert die Auswerteeinrichtung 66 auch die steuerbaren Ventile sowie die Pumpe an, um die Gasanalyse bzw. das Messverfahren durchzuführen. Das Messverfahren selbst wird später unter Bezugnahme auf die 3 näher erläutert.The detector 62 is electrically connected to an evaluation device 66 which evaluates the detected signals. In addition, the evaluation device 66 also controls the controllable valves and the pump in order to carry out the gas analysis or the measurement method. The measurement method itself will be discussed later with reference to the 3 explained in more detail.

In 2 ist noch eine Leitung 70 zu erkennen, die mit dem Eingang der Pumpe 46 verbunden ist. Über diese Leitung 70 kann ein zur Spülung des Innenraums 56 benutztes Gas eingebracht werden, oder alternativ ein Testgas, das zur Kalibrierung verwendet wird.In 2 a line 70 which is connected to the input of the pump 46 can also be seen. A gas used for flushing the interior 56 can be introduced via this line 70, or alternatively a test gas which is used for calibration.

Die Messvorrichtung 40 umfasst ferner noch ein Pulsationsdämpfungselement 48, das zwischen der Pumpe 46 und der Einlass-Öffnung 54 vorgesehen ist, und die Aufgabe hat, den von der Pumpe erzeugten Gasstrom zu vergleichmässigen.The measuring device 40 also includes a pulsation damping element 48 which is provided between the pump 46 and the inlet opening 54 and has the task of making the gas flow generated by the pump more uniform.

Für eine Gasanalyse wird, wie in 3 gezeigt ist, zunächst das Ventil 44 sowie das Ventil 52 geöffnet und die Pumpe 46 eingeschaltet. Dadurch strömt das zu messende Gas, je nach Schaltstatus des Zwei-Wegeventils 42 V1 oder V2, durch den Innenraum 56 der Küvette 50. Nach einer Dauer von beispielsweise 3 Minuten wird die Pumpe 46 ausgeschaltet und die beiden Ventile 44,52 geschlossen.For a gas analysis, as in 3 is shown, first the valve 44 and the valve 52 are opened and the pump 46 is switched on. As a result, the gas to be measured flows through the interior 56 of the cuvette 50, depending on the switching status of the two-way valve 42 V1 or V2. After a period of, for example, 3 minutes, the pump 46 is switched off and the two valves 44, 52 are closed.

Nach einer gewissen Zeit, die davon abhängt, wie lange es dauert, bis sich das Gas im Innenraum 56 beruhigt hat, kann mit der Messung begonnen werden.After a certain time, which depends on how long it takes for the gas in the interior 56 to settle, the measurement can begin.

Für die Messung wird der IR-Strahler 60 mit einer Frequenz von 2 Hz gepulst, sodass gepulste IR-Strahlung durch den Innenraum 56 über die gesamte Länge L der Küvette 50 gestrahlt wird. Der gegenüberliegende Detektor 62 erfasst diese gepulste IR-Strahlung, wobei die Filtereinrichtung 64 über vier Filter verfügte, die vier unterschiedliche Frequenzspektren an den Detektor 62 durchlässt. Die vier Frequenzspektren sind bevorzugt wie folgt: 60nm, 90nm, 120nm und 180nm.For the measurement, the IR emitter 60 is pulsed at a frequency of 2 Hz, so that pulsed IR radiation is emitted through the interior 56 over the entire length L of the cuvette 50 . The opposite detector 62 detects this pulsed IR radiation, with the filter device 64 having four filters that allow four different frequency spectra to pass through to the detector 62 . The four frequency spectrums are preferably as follows: 60nm, 90nm, 120nm and 180nm.

Der Detektor 62 wird so betrieben, dass die Detektorleistung jeweils für 2 Sekunden über insgesamt 5 Leistungsstufen moduliert wird. Diese Modulation ermöglicht eine Optimierung der Amplitudenauswertung der erfassten SignaleThe detector 62 is operated in such a way that the detector power is modulated over a total of 5 power levels for 2 seconds at a time. This modulation enables optimization of the amplitude evaluation of the recorded signals

Wie zuvor bereits erwähnt, absorbieren die unterschiedlichen Gase im Innenraum 56 unterschiedliche Frequenzspektren, sodass die Auswertung dieser Absorption Rückschlüsse auf die enthaltenen Gase sehr zuverlässig zulässt.As already mentioned above, the different gases in the interior 56 absorb different frequency spectra, so that the evaluation of this absorption allows very reliable conclusions to be drawn about the gases contained.

Die vom Detektor 62 erfassten Messsignale werden ausgewertet und abgespeichert. Im nächsten Schritt wird nun das vorherige Messverfahren noch einmal durchgeführt, dann jedoch für das andere Gas V1 bzw. V2.The measurement signals detected by the detector 62 are evaluated and stored. In the next step, the previous measurement method is carried out again, but then for the other gas V1 or V2.

Anschließend können die Messwerte für das Gas V1 und das Gas V2 miteinander verglichen werden, um auf diese Weise festzustellen, wie sich der Methananteil in den beiden Gasströmen unterscheidet. Ist ein Unterschied festzustellen, könnte dies auf ein Leck in der Gasmembran 18 hindeuten.The measured values for gas V1 and gas V2 can then be compared with one another in order to determine how the methane content in the two gas streams differs. If there is a difference, this could indicate a leak in the gas membrane 18 .

Da der Membranzwischenraum 20 ein großes Raumvolumen aufweisen kann, muss davon ausgegangen werden, dass die einströmende Stützluft nicht unmittelbar wieder aus diesem Membranzwischenraum 20 ausströmt. Vielmehr wird sie eine gewisse Zeitdauer in dem Membranzwischenraum 20 verbleiben. Das bedeutet jedoch auch, dass ein einzelner Differenz-Messwert alleine noch nicht ausreicht, um eine Leckage festzustellen.Since the intermediate membrane space 20 can have a large spatial volume, it must be assumed that the supporting air flowing in does not flow out of this intermediate membrane space 20 again immediately. Rather, it will remain in the membrane gap 20 for a certain period of time. However, this also means that a single difference reading alone is not sufficient to detect a leak.

Es ist vielmehr erforderlich, dass beschriebene Messverfahren innerhalb beispielsweise einer Stunde mehrmals d. h. beispielsweise jede 5 Minuten durchzuführen und einen Messwert-Trend der Differenz-Messwerte zu analysieren. Nur wenn der Trend über diesen Zeitraum hin zu größeren Differenzen geht, kann auf eine Leckage sicher geschlossen werden. In einem solchen Fall wird die Messvorrichtung 40 dann einen Alarm ausgeben, um die Notwendigkeit einer Untersuchung der Anlage anzuzeigen.Rather, it is necessary to carry out the measurement method described several times within, for example, an hour, ie for example every 5 minutes, and to analyze a measured value trend of the difference measured values. A leak can only be reliably concluded if the trend over this period is towards larger differences. In such a case, the measuring device 40 then issue an alarm to indicate the need to examine the facility.

Nach einer Zeitdauer von beispielsweise 5 Stunden kann der beschriebene Messvorgang wiederholt werden.After a period of 5 hours, for example, the measurement process described can be repeated.

Die beschriebene Messvorrichtung, wie sie in 2 gezeigt ist, erlaubt eine sehr präzise Messung des Methananteils, wobei Anteile von 100 ppm und weniger erkannt werden können. Dies wird insbesondere durch den Einsatz eines idealen Schwarzstrahlers und die gewählte Länge der Küvette 50 erreicht sowie durch die beschriebene modulierte Detektorleistung über insgesamt 5 Leistungsstufen. Um bei der Verwendung in einer Biogasanlage beispielsweise Umwelteinflüsse, d. h. bereits in der vom Verdichter bereitgestellten Zuluft vorhandene Verunreinigungen, ausblenden zu können, werden die beschriebenen Differenzmessungen durchgeführt. D. h. mit anderen Worten, dass die vorgenommene Berechnung beziehungsweise Gasanalyse nur den relativen Anteil von Methan zwischen zugeführter und abgeführter Stützluft darstellt.The measuring device described, as in 2 as shown, allows for a very precise measurement of methane levels, where levels of 100 ppm and less can be detected. This is achieved in particular through the use of an ideal black body and the selected length of the cuvette 50 and through the described modulated detector power over a total of 5 power levels. In order to be able to ignore environmental influences, ie impurities already present in the supply air provided by the compressor, when used in a biogas plant, the differential measurements described are carried out. i.e. in other words, that the calculation or gas analysis carried out only represents the relative proportion of methane between the supplied and discharged supporting air.

Claims (16)

Vorrichtung zum Messen des Methangehalts eines Gases, vorzugsweise innerhalb eines Membranzwischenraums zwischen einer inneren Membran und einer äußeren Membran eines Membransystems, vorzugsweise einer Biogasanlage, mit einer ersten Gaszuführung, die Gas aus einer ersten Quelle erhält, einer zweiten Gaszuführung, die Gas aus einer zweiten Quelle erhält, einem ersten steuerbaren Ventil, das mit der ersten oder der zweiten Gaszuführung verbunden ist, einer Pumpe, die mit dem ersten Ventil verbunden ist, einer Küvette, deren eines Ende mit der Pumpe verbunden ist, wobei die Länge der Küvette zwischen 150 mm und 800mm beträgt; einem zweiten steuerbaren Ventil, das mit der Küvette verbunden ist, und ausgelegt ist, das Gas in der Küvette zu halten oder aus der Küvette ausströmen zu lassen, einer IR-Strahlungsquelle, die angeordnet ist, um IR-Strahlung durch die Küvette zu senden, wobei die IR-Strahlungsquelle als idealer Schwarzstrahler ausgebildet ist; einer Filtereinrichtung, die angeordnet ist, um die durch die Küvette hindurchgelaufene Strahlung zu filtern; einem IR-Detektor, der angeordnet ist, um die durch die Filtereinrichtung gefilterte Strahlung zu detektieren und ein Messsignal zu erzeugen; und einer Auswerteeinrichtung, die mit dem IR-Detektor verbunden ist und ausgelegt ist, die vom IR-Detektor erzeugten Messsignale auszuwerten und daraus den Methangehalt des zugeführten Gases aus der ersten Quelle relativ zu dem Methangehalt des Gases aus der zweiten Quelle zu ermitteln.Device for measuring the methane content of a gas, preferably within a membrane gap between an inner membrane and an outer membrane of a membrane system, preferably a biogas plant a first gas supply receiving gas from a first source, a second gas supply receiving gas from a second source, a first controllable valve which is connected to the first or the second gas supply, a pump connected to the first valve, a cuvette having one end connected to the pump, the length of the cuvette being between 150mm and 800mm; a second controllable valve which is connected to the cuvette and is designed to keep the gas in the cuvette or to let the gas flow out of the cuvette, an IR radiation source arranged to emit IR radiation through the cuvette, the IR radiation source being a black body body; filter means arranged to filter the radiation passed through the cuvette; an IR detector arranged to detect the radiation filtered by the filter device and to generate a measurement signal; and an evaluation device which is connected to the IR detector and is designed to evaluate the measurement signals generated by the IR detector and from this to determine the methane content of the supplied gas from the first source relative to the methane content of the gas from the second source. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette eine Länge von 160mm aufweist.device after claim 1 , characterized in that the cuvette has a length of 160mm. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung mehrere Filter aufweist, die Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen hindurchlässt, wobei die Wellenlängenbereiche wie folgt sind: 60nm, 90nm, 120nm und 180nm.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filter device has a plurality of filters which allow radiation of different wavelengths to pass through, the wavelength ranges being as follows: 60 nm, 90 nm, 120 nm and 180 nm. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlungsquelle mit einer Frequenz von 2 Hz gepulst ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the IR radiation source is pulsed at a frequency of 2 Hz. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der IR-Strahlungsquelle moduliert ist, insbesondere fünf Leistungsstufen innerhalb von zwei Sekunden durchläuft.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the power of the IR radiation source is modulated, in particular running through five power levels within two seconds. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ein weiteres Ventil vorgesehen ist, das ausgelegt ist, abwechselnd Gas der ersten und der zweiten Quelle an das erste Ventil zu führen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a further valve is provided which is designed to lead gas from the first and the second source alternately to the first valve. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil und das zweite Ventil während eines Messvorgangs geschlossen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first valve and the second valve are closed during a measurement process. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulsationsdämpfungselement vorgesehen ist, das stromabwärts der Pumpe angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pulsation damping element is provided, which is arranged downstream of the pump. Verfahren zum Messen des Gehalts von Methan in einem Gas, vorzugsweise in einem Membranzwischenraum zwischen einer inneren Membran und einer äußeren Membran eines Membransystems, vorzugsweise einer Biogasanlage, bevorzugt mit Hilfe der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten: - Zuführen des zu messenden Gases aus einer ersten Quelle in eine Messkammer, vorzugsweise in eine Küvette, - nach einer vorgebebenen Zeitdauer, die ausreicht, dass sich das Gas in der Messkammer beruhigt, Bestrahlen der Messkammer mit einer von einem idealen Schwarzstrahler erzeugten IR-Strahlung, wobei die Leistung der Strahlung moduliert ist; - Filtern der durch die Messkammer hindurchgelaufenen Strahlung, wobei die Messkammer eine Länge von 150mm bis 800mm aufweist; - Erfassen der gefilterten Strahlung mit einem IR-Detektor; - Auswerten der vom IR-Detektor erfassten Strahlung und Speichern des Ergebnisses; - Durchführen der vorgenannten Schritte mit einem Gas aus einer zweiten Quelle, und - Vergleich der beiden Ergebnisse, um den Methangehalt des Gases aus der ersten Quelle relativ zu dem des Gases aus der zweiten Quelle zu ermitteln.Method for measuring the content of methane in a gas, preferably in a membrane gap between an inner membrane and an outer membrane of a membrane system, preferably a biogas plant, preferably using the device according to one of Claims 1 until 8th , with the steps: - supplying the gas to be measured from a first source into a measuring chamber, preferably into a cuvette, - after a predetermined period of time that is sufficient for the gas in the measuring chamber to calm down, irradiating the measuring chamber with one of an ideal Black radiators generate IR radiation, the power of the radiation being modulated; - filtering the radiation passed through the measurement chamber, the measurement chamber having a length of 150mm to 800mm; - detecting the filtered radiation with an IR detector; - Evaluating the radiation detected by the IR detector and storing the result; - performing the above steps with a gas from a second source, and - comparing the two results to determine the methane content of the gas from the first source relative to that of the gas from the second source. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlung gepulst ist, vorzugsweise mit einer Frequenz von 2 Hz.procedure after claim 9 , characterized in that the IR radiation is pulsed, preferably with a frequency of 2 Hz. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlung innerhalb von zwei Sekunden über fünf Leistungsstufen moduliert wird.procedure after claim 9 or 10 , characterized in that the IR radiation is modulated over five power levels within two seconds. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das von einer Pumpe in die Messkammer gepumpte Gas durch ein Pulsationsdämpfungselement gedämpft wird.Procedure according to one of claims 9 until 11 , characterized in that the gas pumped into the measuring chamber by a pump is damped by a pulsation damping element. Anlage, vorzugsweise Biogasanlage, mit einem Membransystem, das eine innere Membran und eine äußere Membran aufweist; einem Substratraum, einem Biogasraum, der oberhalb des Substratraums liegt und durch die innere Membran begrenzt ist, einem Membranzwischenraum, der zwischen der inneren Membran und der äußeren Membran liegt, wobei die äußere Membran den Membranzwischenraum nach Außen abschließt, wobei der Membranzwischenraum eine Öffnung für Zuluft und eine Öffnung für Abluft aufweist, und einer Vorrichtung zum Messen des Methangehalts nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Quelle die Abluft und die zweite Quelle die Zuluft ist, so dass der Gehalt von Methan in der Abluft relativ zu dem der Zuluft erfasst wird.Plant, preferably biogas plant, with a membrane system having an inner membrane and an outer membrane; a substrate space, a biogas space that lies above the substrate space and is delimited by the inner membrane, a membrane space that lies between the inner membrane and the outer membrane, with the outer membrane closing off the membrane space to the outside, with the membrane space having an opening for supply air and an opening for exhaust air, and a device for measuring the methane content according to any one of Claims 1 until 8th , wherein the first source is the exhaust air and the second source is the supply air, so that the content of methane in the exhaust air is detected relative to that of the supply air. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alarmeinrichtung vorgesehen ist, die einen Alarm ausgibt, wenn der Gehalt von Methan in der Abluft relativ zu der Zuluft einen vorgegebenen Wert zumindest zweimal innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer überschreitet.plant after Claim 13 , characterized in that an alarm device is provided which emits an alarm if the content of methane in the exhaust air relative to the supply air exceeds a predetermined value at least twice within a predetermined period of time. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert kleiner oder gleich 100ppm Methan ist.plant after Claim 14 , characterized in that the predetermined value is less than or equal to 100ppm methane. Anlage nach Anspruch 13, wobei die Anlage eine Biogasanlage ist, die innere Membran als Gasmembran und die äußere Membran als Wetterschutzmembran ausgebildet sind, und die Zuluft als Stützluft dient, um die Wetterschutzmembran abzustützen.plant after Claim 13 , wherein the plant is a biogas plant, the inner membrane is designed as a gas membrane and the outer membrane as a weather protection membrane, and the supply air serves as supporting air to support the weather protection membrane.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037592A (en) 1997-02-14 2000-03-14 Underground Systems, Inc. System for measuring gases dissolved in a liquid
US20190226983A1 (en) 2014-03-31 2019-07-25 Redshift Bioanalytics, Inc. Fluid analyzer with modulation for liquids and gases

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10062126A1 (en) * 2000-12-13 2002-06-20 Inficon Gmbh Process for the detection of a gas with the aid of an infrared gas analyzer and a gas analyzer suitable for carrying out these processes
US6791088B1 (en) * 2001-05-04 2004-09-14 Twin Rivers Engineering, Inc. Infrared leak detector
US10113999B2 (en) * 2014-03-07 2018-10-30 City University Of Hong Kong Method and a device for detecting a substance
DE102018206877A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 Inficon Gmbh Method for determining the relative position of a gas leak

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037592A (en) 1997-02-14 2000-03-14 Underground Systems, Inc. System for measuring gases dissolved in a liquid
US20190226983A1 (en) 2014-03-31 2019-07-25 Redshift Bioanalytics, Inc. Fluid analyzer with modulation for liquids and gases

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