Wussten Sie, dass weltweit jährlich etwa 150-250 Kubikmeter Deponiegas pro Tonne Hausmüll durch biochemische Prozesse entstehen? Damit belegen Deponiegase den sechsten Platz in der globalen Methanproduktion. Angesichts solcher Zahlen wird die Bedeutung von Gasfackeln besonders deutlich. Diese technologischen Wunderwerke dienen der sicheren und kontrollierten Verbrennung überschüssiger brennbarer Gase, die während des Betriebs diverser Anlagen oder bei Störungen freigesetzt werden.
Wichtigste Erkenntnisse
- Gasfackeln sind entscheidend für die sichere Entsorgung von brennbaren Gasen in verschiedenen Anwendungen wie Biogasanlagen und Kläranlagen.
- Ennox bietet Gasfackeln für Biogas, Klärgas, Holzgas, Pyrolysegas, Deponiegas und zur Verbrennung von nicht brennbaren Industrieabgasen an.
- Die NOXmatic Fackeln von Ennox sind weltweit erhältlich und decken Kapazitäten von 100 kW bis zu 20 MW ab.
- Ab dem 01.01.2014 ist eine Gasfackel gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) von 2012 Voraussetzung für den Vergütungsanspruch.
- Gasfackeln tragen durch die Emissionsreduktion, insbesondere Methan, erheblich zur Minderung der Umweltauswirkungen bei.
- Die Technologien und Sicherheitsvorrichtungen in Gasfackeln sind entscheidend für ihre effiziente und umweltfreundliche Funktionsweise.
Was sind Gasfackeln?
Gasfackeln sind spezialisierte Verbrennungseinrichtungen zur gezielten Abfackelung überschüssiger Gase, die bei verschiedenen industriellen Prozessen anfallen. Diese Gase können aufgrund der diskontinuierlichen Natur ihrer Entstehung nicht anderweitig genutzt oder gespeichert werden. Gasfackeln werden insbesondere in der chemischen Industrie, bei der Erdöl- und Gasförderung sowie zunehmend bei der Biogasverwertung eingesetzt.
Ein wesentlicher Bestandteil von Gasfackeln ist die Brennkammer, die gemeinsam mit der Zündeinrichtung und speziellen Sicherheitsmechanismen konstruiert wird. In der chemischen Industrie werden häufig Hochfackeln verwendet, um brennbare Gase sicher und effizient zu verbrennen. Der Betrieb solcher Fackeln ermöglicht eine Minderung des im Abgas enthaltenen organisch gebundenen Kohlenstoffs um 99,9%.
Gasfackeln können verschiedene Größen und Kapazitäten haben. Für Gasmengen bis zu ungefähr 100 t/h werden Bodenfackeln eingesetzt, während für größere Gasmengen bis etwa 1000 t/h Hochfackeln verwendet werden. Diese Verbrennungseinrichtungen ermöglichen es, die von der TA Luft geforderten Verweilzeiten und Temperaturen einzuhalten, insbesondere durch Hochtemperaturfackeln, die eine Verweilzeit von mindestens 0,3 s bei 1000 °C gewährleisten.
Des Weiteren dienen Gasfackeln in Erdölraffinerien als Sicherheitseinrichtung bei Betriebsstörungen zum kontrollierten Abfackeln gasförmiger Zwischenprodukte. Auch im Gasverteilnetz tragen sie zur Reduzierung von Ausblasmengen bei und gewährleisten die Arbeitssicherheit. Gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz von 2012 ist eine Gasfackel ab dem 01.01.2014 erforderlich für den Vergütungsanspruch.
Zusammengefasst sind Gasfackeln unabdingbare Verbrennungseinrichtungen in vielen industriellen Bereichen, um überschüssige oder gefährliche Gase sicher und effektiv zu beseitigen. Sie spielen eine zentrale Rolle in der Umwelttechnik, da sie die Freisetzung schädlicher Substanzen minimieren und gleichzeitig die Betriebssicherheit gewährleisten.
Einsatzgebiete von Gasfackeln
Gasfackeln sind in verschiedenen Industrieanwendungen von entscheidender Bedeutung. Ihre primäre Funktion besteht darin, Sicherheitsrisiken durch unkontrollierten Gasaustritt und Gasansammlungen effektiv zu managen. Besonders in Erdölraffinerien, chemischen Anlagen und Biogasprojekten finden sie breite Anwendung.
In Biogasanlagen spielt die Verwaltung des erzeugten Biogases eine zentrale Rolle. Die Nutzung des Biogases umfasst die Strom- und Wärmeerzeugung sowie die Einspeisung ins Gasnetz. Ein häufiges Problem ist der Umgang mit überschüssigem Gas, besonders bei geringer Energienachfrage. Hier kommen Gasspeicher und Fackelsysteme ins Spiel.
Fackeln sind in Biogasanlagen oft zur sicheren Entsorgung von überschüssigem Gas unerlässlich. Diese Systeme vermeiden Überdruck, sichern Methan und wandeln es in weniger schädliches CO2 um. Fackeln werden zuletzt genutzt, wenn andere Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Strategien zur flexiblen Anpassung an Produktions- und Verbrauchsschwankungen sind hier notwendig.
Die KROHSE GmbH beispielsweise, bietet Abfackelgeräte in verschiedenen Dimensionen an, die bereits von über 50 Dienstleistern in der Energieversorgung genutzt werden. Zudem plant Thyssengas eine grüne Gasversorgung in NRW mit Wasserstoffleitungen und hat schon erste Maßnahmen ergriffen.
Gasfackeln sind auch in der Sicherheitstechnik von essenzieller Bedeutung. Sie sorgen dafür, dass gefährliche Gaskonzentrationen kontrolliert abgeleitet werden, insbesondere in gefährdeten Industrieanwendungen. Langfristig wird angestrebt, durch verbesserte Speichertechnologien und Netzinfrastruktur die maximale Nutzung des Gases zu erreichen.
Die Rolle von Gasfackeln in der chemischen Industrie
In der chemischen Industrie spielen Gasfackeln eine kritische Rolle in der Abfallgasverwaltung. Sie ermöglichen die sichere und effiziente Abfallgasverbrennung von nicht weiter verwendbaren Gasen, die während der Produktion oder bei Betriebsstörungen anfallen. Dank der hohen Verbrennungstemperaturen in den Fackelanlagen können umwelt- und klimaschädliche Emissionen minimiert werden.
Die Emissionskontrolle ist ein wesentlicher Aspekt, den die chemische Industrie berücksichtigen muss. Gasfackeln erfüllen diese Anforderung durch die Minderung des im Abgas enthaltenen organischen gebundenen Kohlenstoffs um 99,9 %. Bodenfackeln werden für Gasmengen bis ca. 100 t/h eingesetzt, während Hochfackeln für größere Gasmengen bis etwa 1000 t/h genutzt werden.
Zudem dienen sie als Notfackeln in der Biogaserzeugung, um nicht verwert- oder speicherbare Biogasmengen zu verbrennen. In der chemischen Industrie werden sie meist als Hochfackel verwendet, zur Beseitigung nicht kontinuierlich anfallender brennbarer Gase.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Einhaltung der von der TA Luft geforderten Verweilzeit von mindestens 0,3 Sekunden in der mindestens 1000 °C heißen Verbrennungszone, die mit Hochtemperaturfackeln gewährleistet wird. Dies trägt erheblich zur Verbesserung der Emissionskontrolle bei.
Zusammenfassend unterstützen Gasfackeln die chemische Industrie in vielfältiger Weise, indem sie eine sichere und Umwelt konforme Abfallgasverbrennung und eine effektive Emissionskontrolle sicherstellen. Dies ist besonders wichtig, um die ökologischen Auswirkungen zu reduzieren und die gesetzlichen Vorschriften einzuhalten.
Umweltauswirkungen von Gasfackeln
Gasfackeln spielen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle explosiver und giftiger Gase, haben jedoch signifikante Umweltauswirkungen. Schätzungen gehen davon aus, dass es mehr als zehntausend Gasfackeln in Deutschland gibt. Diese Anlagen erzeugen bei der Verbrennung große Mengen an Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie andere Treibhausgase, die zur globalen Erwärmung beitragen.
Die Feuerungswärmeleistung der installierten Fackeln variiert von einigen Kilowatt bis zu wenigen Gigawatt. Dies führt zu erheblichen Mengen an CO2-Emissionen. Darüber hinaus verursachen Gasfackeln Lärm und tragen zur Verschlechterung der lokalen Luftqualität bei. Die unvermeidbare Freisetzung von Stickoxiden und Rußpartikeln durch unvollständige Verbrennung verschärft dieses Problem weiter.
Die VDI-Richtlinie 2105 und die TA Luft 2021 haben wichtige Anforderungen für den Betrieb von Gasfackeln festgelegt, um die Emissionen zu kontrollieren. Trotz dieser Vorschriften bleibt das Problem der Treibhausgase ungelöst, da die Effizienz der Methanverbrennung bei Fackeln weltweit nur bei etwa 91,1% liegt. Studien haben gezeigt, dass sogar in kontrollierten Umgebungen wie den USA vier Prozent der Fackeln überhaupt nicht brennen und Methan unkontrolliert freisetzen.
Im Jahr 2021 wurden schätzungsweise 144 Milliarden Kubikmeter Gas durch Abfackeln freigesetzt, was etwa zwei Drittel des Strombedarfs der Europäischen Union decken könnte. Technologische Fortschritte wie die in Norwegen, wo etwa 99% des Begleitgases zurückgewonnen werden, können helfen, die Umweltauswirkungen zu reduzieren. Dennoch bleibt die Reduzierung der Emissionen von Kohlenstoffdioxid und anderen Treibhausgasen eine Herausforderung.
Die Effizienz der Methanverbrennung ist ein weiterer kritischer Faktor. Selbst kleine Effizienzverluste können große Mengen an unverbranntem Methan freisetzen. Internationale Zusammenarbeit, rigorose Überwachung und innovative Technologien sind essenziell, um die Umweltauswirkungen von Gasfackeln zu minimieren und die Emissionen von Kohlenstoffdioxid nachhaltig zu senken.
Technologien und Sicherheitseinrichtungen in Gasfackeln
Moderne Gasfackelsysteme sind mit fortschrittlichen Sicherheitstechnologien ausgestattet, um sowohl die Effizienzsteigerung als auch die Emissionskontrolle zu gewährleisten. Diese Systeme nutzen automatische Zündsysteme und Flammenrückschlagsperren, um sichere und kontrollierte Verbrennungsprozesse zu ermöglichen. Zusätzlich tragen Methoden zur Verbrennungsoptimierung dazu bei, dass die Emissionen weit unter den gesetzlichen Grenzwerten bleiben.
Ein wesentliches Element der Sicherheitstechnologien sind gasdichte Absperreinrichtungen, die eine unkontrollierte Gasfreisetzung verhindern. Diese Einrichtungen sind entscheidend, um die Sicherheit der Anlagen und die Gesundheit der Mitarbeitenden zu schützen. Überwachungssysteme zur kontinuierlichen Emissionskontrolle sind ebenfalls integraler Bestandteil moderner Gasfackeln. Diese Systeme messen die Gaszusammensetzung und Emissionswerte in Echtzeit und sorgen dafür, dass die gesetzlich vorgeschriebenen Umweltstandards eingehalten werden.
In Deutschland regelt die DGUV Regel 114-004, vormals bekannt als BGR 127, die Sicherheitsanforderungen für Gasfackeln im Abfallwirtschaftssektor. Diese Vorschriften umfassen unter anderem Gaswarngeräte, Gasauffangsysteme, Gastransportleitungen und Flammensperren. Besonders Augenmerk wird auf den sicheren Betrieb in gefährlichen Gasauffangbereichen und unterirdischen Strukturen gelegt. Die Effizienzsteigerung der Gasverbrennung wird durch die Einhaltung dieser Vorschriften weiter unterstützt, was letztendlich zu einer Reduktion von Emissionen führt.
- Automatische Zündsysteme
- Flammenrückschlagsperren
- Gasdichte Absperreinrichtungen
- Echtzeit-Überwachungssysteme
Ergänzend dazu bieten Hochtemperaturfackeln wie die NOXtreme von ennox Technologien zur Verbrennung bei über 1000°C an. Diese Verfahren ermöglichen eine umweltfreundliche Entsorgung von belasteten Gasen und tragen zur Effizienzsteigerung bei. Zudem arbeitet NOXmatic / NOXtreme CDM an Lösungen zur Behandlung von Methangasen im Einklang mit dem Kyoto-Protokoll, was langfristig zu einer effizienten Emissionskontrolle und zu einer nachhaltigen Gaswirtschaft beiträgt.
Diese fortschrittlichen Sicherheitstechnologien und die kontinuierliche Effizienzsteigerung durch innovative Methoden sind ein wesentlicher Beitrag zur nachhaltigen und sicheren Nutzung von Gasfackeln in unterschiedlichsten Industrien.
Mobile Gasfackeln: Flexibilität und Anwendung
Mit der Modernisierung der Gasverteilnetze gewinnt der Einsatz von mobilen Gasfackeln an Bedeutung, um Methanemissionen zu senken oder zu vermeiden. Diese mobilen Einheiten bieten eine hohe Einsatzflexibilität, da sie leicht transportierbar sind und in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden können, zum Beispiel bei Bauarbeiten, um unkontrollierten Methanaustritt zu verhindern.
Mobile Gasfackeln kommen nicht nur während Wartungsarbeiten in der Erdöl- und Erdgasindustrie zum Einsatz. Auch bei Tankreinigungen und in Biomethaneinspeiseanlagen beweisen sie ihren hohen Nutzen. Dabei können mobile Hochtemperaturfackeln, die vor allem in der Erdöl- und Erdgasindustrie verwendet werden, sowohl kleinere Tanks als auch großflächigere Pipelines entgasen.
Ein besonderes Merkmal dieser mobilen Gasfackeln ist ihre Transportierbarkeit. Sie werden oft auf Anhängern verlagert und mittels hydraulischer Pumpen aufgerichtet, was eine schnelle und sichere Positionierung ermöglicht. Dies gewährleistet eine flexible Nutzung in unterschiedlichen Gelände- und Einsatzsituationen.
Durch den gezielten Einsatz von mobilen Gasfackeln können zudem Kosten gesenkt werden. Beispielsweise reduzieren sie die Stillstandzeiten von Anlagen erheblich, indem sie stationäre Fackeln während Wartungsarbeiten ersetzen. Zusätzlich ermöglichen moderne Technologien, wie die 450 MHz Kommunikationstechniken oder LoRaWAN, eine effiziente Steuerung und Überwachung dieser mobilen Einheiten.