Gasfackel

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Abfackelung am Steamcracker der BASF in Ludwighafen

Eine Gasfackel ist eine Einrichtung zur gezielten Abfackelung von brennbaren Gasen, die nicht energetisch oder stofflich genutzt werden. Gasfackeln werden häufig dann eingebaut, wenn diskontinuierlich große Mengen dieser Gase zu erwarten sind, wie es zum Beispiel bei An- und Abfahrvorgängen und Betriebsstörungen der Fall sein kann.[1] Mit Gasfackeln ist eine Minderung des im Abgas enthaltenen organischen gebundenen Kohlenstoffs um 99,9 % möglich.[2] Luftverunreinigende und eventuell klimawirksame Abgasbestandteile werden durch Verbrennung in das weniger umwelt- und klimaschädliche Kohlenstoffdioxid umgewandelt.

Aufbau

Detailansicht des Brenners der Gasfackel einer Raffinerie

Wesentliche Komponenten einer Gasfackel sind neben dem eigentlichen Brenner Rohrleitungen und eine Tragekonstruktion. Fackeln können zusätzlich mit einem Fackelhut ausgestattet sein. Aus sicherheitstechnischen Gründen gehören zum Fackelbetrieb Sicherungseinrichtungen gegen Flammenrückschlag und Gasmangel sowie ein Schnellschlussventil. Viele Fackeln sind mit einer automatischen Zündung ausgestattet, sodass mittels Zündelektroden und Sensorsteuerung ein automatisierter Fackelbetrieb ermöglicht wird. Sollte ein Fackelbetrieb mit Naturzug nicht möglich sein, ist zusätzlich noch eine Gasfördereinrichtung notwendig.

Einsatzgebiete

Datei:Deponiegasfackel Bermatingen 5747.jpg
Ausführungsbeispiel einer Deponiegasfackel als Bodenfackel

Für Gasmengen bis ungefähr 100 t/h werden Gasfackeln als Bodenfackeln ausgeführt, für größere Gasmengen bis etwa 1000 t/h kommen Hochfackeln zum Einsatz.[3] Bei Hochfackeln befindet sich der Fackelkopf im Allgemeinen ungefähr 60 bis 100 Meter über dem Boden.[4]

  • Bei der Biogaserzeugung dienen Gasfackeln als sogenannte Notfackeln dazu, nicht verwert- oder speicherbare Biogasmengen zu verbrennen.[5] Notfackeln müssen in der Lage sein, die vollständige anfallende Gasmenge sicher zu entsorgen.[6] Bei der Aufbereitung von Biogas zu Biomethan sind fehlerhafte Aufbereitungschargen ebenfalls über eine Fackel zu entsorgen, sofern sie nicht durch andere Maßnahmen verwertet oder beseitigt werden können.[7]
  • In der chemischen Industrie werden Fackeln in der Regel zur gefahrlosen Beseitigung brennbarer Gase, die nicht kontinuierlich anfallen, eingesetzt. Der Einsatz erfolgt häufig als Hochfackel.
  • Ziel der Abfackelung von Deponiegas ist es zum einen, das Aufkommen von explosionsfähigen Gasgemischen im Deponiekörper oder im Umfeld einer Deponie zu verhindern. Zum anderen soll die Emission von klimaschädlichem Methan reduziert werden. Mit sogenannten Hochtemperaturfackeln ist es möglich, die von der TA Luft geforderte Verweilzeit von mindestens 0,3 s in der mindestens 1000 °C heißen Verbrennungszone einzuhalten.[8] Im Zuge abnehmender Gasqualitäten mit Methangehalten unter 25 % kommen auf Deponien des Öfteren konstruktiv optimierte Hochtemperaturfackeln und unterhalb von ca. 12 % sogenannte Schwachgasfackeln zum Einsatz. Eine Variante für den Betrieb zwischen 12 und 25 % Methan ist, die Mischungszone von Luft und Brenngas durch ein Gewebe räumlich von der Verbrennungszone zu trennen. Unterhalb 12 % Methan wird der autotherme Betrieb durch Verbrennungsluft- und/oder Gasvorwärmung erreicht.[9][10]
  • Bei der Erdölgewinnung kann ein spontanes erhöhtes Gasaufkommen zu verzeichnen sein. Aus Sicherheitsgründen wird darum eine Fackel ständig betrieben.[11]
  • Die in Bergbaubetrieben eingesetzten sogenannten Kaltfackeln dienen ausschließlich dazu, das im Grubengas enthaltene Methan gezielt abzuleiten. Eine Oxidation des Gases erfolgt nicht. Sollte es zu einer Entzündung des Grubengases kommen, sorgen Einrichtungen im Fackelkopf für ein Löschen der Flammen.
  • Analog zum Biogas wird das in Kläranlagen entstehende Klärgas verwertet. Ist eine Verwertung oder Speicherung nicht möglich, muss über den Betrieb einer Gasfackel eine gesicherte Entsorgung gewährleistet sein.
  • In Erdölraffinerien kommen Gasfackeln als Sicherheitseinrichtung zum Einsatz. Es werden hierüber bei Betriebsstörungen in den Rektifikationskolonnen gasförmige Zwischenprodukte kontrolliert abgefackelt.
  • Bei der thermischen Abgasreinigung werden kohlenwasserstoffhaltige Abgaskomponenten autotherm oder durch Zuführung eines Brennstoffs oxidiert.[12]

Nachteile

Der Betrieb von Gasfackeln erlaubt in der Regel nicht die stoffliche oder energetische Verwertung der abzufackelnden Gase. Eine nachfolgende Reinigung der Abgase ist bei offenen Fackeln ebenfalls nicht möglich.[13] Zudem kann von Fackeln eine erhebliche Lärmbelästigung ausgehen.[14]

Literatur

  • DIN EN ISO 25457:2009-06 Erdöl-, petrochemische und Erdgasindustrie - Fackeln für den allgemeinen Betrieb in Raffinerien und petrochemischen Service. Berlin: Beuth Verlag

Einzelnachweise

  1. ↑ VDI 2442:2014-02 Abgasreinigung - Verfahren und Technik der thermischen Abgasreinigung (Waste gas cleaning - Methods of thermal waste gas cleaning). Berlin: Beuth Verlag, S. 7
  2. ↑ VDI 3475-4:2010-08 Emissionsminderung - Biogasanlagen in der Landwirtschaft - Vergärung von Energiepflanzen und Wirtschaftsdünger (Emission control - Agricultural biogas facilities - Digestion of energy crops and manure). Berlin: Beuth Verlag, S. 57
  3. ↑ VDI 3732:1999-02 Emissionskennwerte technischer Schallquellen - Fackeln (Standard noise levels of technical sound sources - Flares). Berlin: Beuth Verlag, S. 4
  4. ↑ VDI 3732:1999-02 Emissionskennwerte technischer Schallquellen - Fackeln (Standard noise levels of technical sound sources - Flares). Berlin: Beuth Verlag, S. 5
  5. ↑ VDI 3475-4:2010-08 Emissionsminderung - Biogasanlagen in der Landwirtschaft - Vergärung von Energiepflanzen und Wirtschaftsdünger (Emission control - Agricultural biogas facilities - Digestion of energy crops and manure). Berlin: Beuth Verlag, S. 48
  6. ↑ VDI 4631:2011-02 Gütekriterien für Biogasanlagen (Quality criteria for biogas plants). Berlin: Beuth Verlag, S. 32
  7. ↑ VDI 3896:2015-10 Emissionsminderung - Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität (Emission control; Preparation of biogas to natural gas quality). Berlin: Beuth Verlag, S. 23
  8. ↑ VDI 3899-1:2016-05 Emissionsminderung - Deponiegas - Deponiegasverwertung und -behandlung (Emission control - Landfill gas - Use and treatment of landfill gas). Berlin: Beuth Verlag, S. 22
  9. ↑ Roland Berger: Die neue Richtlinie VDI 3899 Blatt 1. In: Behandlung und Verwertung von Deponiegas - Die neue Richtlinie VDI 3899 Blatt 1. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN - Normenausschuss KRdL, KRdL-Schriftenreihe Band 50, ISBN 978-3-931384-81-4, S. 11–18
  10. ↑ Anpassung von Deponiegasfackeln mit Wärmeauskopplung anhand von Praxisbeispielen Oberlangheim, Dessau, Fürth, Internationale Bio – und Deponiegas Fachtagung „Synergien nutzen und voneinander lernen IX“ 21. / 22.IV.2015
  11. ↑ Olaf Kanter: Besuch einer Bohrinsel: Im Revier der Nordseetiger. Spiegel Online, abgerufen am 9. September 2015.
  12. ↑ H. Seifert, R. Becker, G. Hemmer: Verfahrenstechnische Lösungen der thermischen Abgasreinigung. In: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN (Hrsg.): Fortschritte bei der thermischen, katalytischen, sorptiven und biologischen Abgasreinigung. VDI-Verlag Düsseldorf 1993, ISBN 3-18-091034-8, S. 39–68.
  13. ↑ VDI 2442:2014-02 Abgasreinigung - Verfahren und Technik der thermischen Abgasreinigung (Waste gas cleaning - Methods of thermal waste gas cleaning). Berlin: Beuth Verlag, S. 12
  14. ↑ VDI 3732:1999-02 Emissionskennwerte technischer Schallquellen - Fackeln (Standard noise levels of technical sound sources - Flares). Berlin: Beuth Verlag, S. 8

Weblinks

Commons: Gasfackel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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