Pochodnie biogazu

Biogaz produkowany w fermentorze wykorzystywany jest zwykle w urządzeniach kogeneracyjnych do produkcji ciepła i prądu. Jego nadmiar gromadzony jest w lokalnym zbiorniku. Jeśli zostanie on zapełniony w 100%, a urządzenia kogeneracyjne wymagają konserwacji, nie da się nagle zatrzymać pracy biogazowni. Produkowany biogaz musi być w takim wypadku od razu spalany. Wykorzystuję się do tego celu specjalne pochodnie, zwane popularnie „świeczkami”. Pochodnia biogazu wykonywana jest zawsze w ustronnym miejscu biogazowni, z dala od stref zagrożonych wybuchem. Spalać można tylko gaz oczyszczony z wody i siarkowodoru.

Wymagania dla pochodni biogazu określa Załącznik nr 1 do Regulaminu – „Wymagania stawiane Technologii Uniwersalnej Biogazowni” cytuję (Pochodnia biogazu musi zapewnić możliwość utylizacji całego biogazu produkowanego przez Biogazownię o wymaganej produkcji biogazu brutto (ekwiwalent mocy elektrycznej 499kW w granicy tolerancji technologicznej (-5) %. Pochodnia ma mieć możliwość pracy równoległej z systemem oczyszczania i modułem kogeneracyjnym/kotłem gazowym lub innymi odbiornikami biogazu w celu utylizacji nadwyżki biogazu), koniec cytatu.

Fot. PO prawej, pochodnia gazowa z płomieniem otwartym (fot. Siga-Tech)

Pochodnie biogazu mogą mieć różne rozwiązania techniczne:

  • z otwartym płomieniem
  • z płomieniem ukrytym
  • z płomieniem zamkniętym  

Pochodnie z płomieniem otwartym – gaz spala się w niej w sposób widoczny (płomień na zewnętrz kolumny). Sterowanie może się odbywać ręcznie lub automatycznie. Powietrze do spalania doprowadzone jest do palnika na zasadzie podciśnienia, zwykle od spodu kolumny. Temperatura spalania jest stosunkowo najniższa i nie przekracza 850°C.

Rys i fot. Pochodnia z płomieniem częściowo ukrytym (CES).

Pochodnia z płomieniem zamkniętym – w tym rozwiązaniu kolumna pochodni ma dużą wysokość. Spalanie odbywa się w sposób niewidoczny dla obserwatora, wewnątrz kolumny, stąd wyższa temperatura spalania. Powietrze do spalania doprowadzane jest osobnym przewodem, a jego ilość sterowana ręcznie lub automatycznie. Komora spalania może być dodatkowo izolowana cieplnie. Płomień zamknięty zapewnia większe bezpieczeństwo działania pochodni w warunkach podwyższonych wymagań eksploatacyjnych. Zmniejsza też hałas spowodowany spalaniem gazu.

Fot. Pochodnia FALL3200 z zamkniętym płomieniem (ang. enclosed gas flare), o wydajności do 3200 m3/h (fot. Zorg Biogas)

Pochodnie z płomieniem zamkniętym wykonywane są często jako HT (wysokotemperaturowe) z temperaturą w komorze spalania do 1250°C. W tym ostatnim rozwiązaniu palnik posiada otulinę z ceramiki lub innego materiału wysokotemperaturowego. Kolumna pochodni, niezależnie od rozwiązania palnika (nisko-, wysokotemperaturowy), wykonana jest zawsze ze stali nierdzewnej.

Sterowanie – pochodnie biogazu uruchamiane mogą być ręcznie przez operatora, lub w trybie automatycznym.

Fot. Pochodnia z zamkniętym płomieniem z dodatkowym materiałem izolującym od wysokich temperatur (fot. Hoaphat-eco)

Przy sterowaniu ręcznym, operator włącza zapłon w szafie sterującej. Zawór elektromagnetyczny otwiera dopływ gazu do świeczki. Czas zapłonu kontrolowany jest przez czujnik UV. Jeśli po kilku sekundach nie nastąpi zapłon (zwykle 6-10s), dopływ gazu  jest automatycznie odcinany i po jakimś czasie sekwencja się powtarza. Jeśli 5-cio krotna próba zapalenia gazu nie powiedzie się, system przechodzi w stan awaryjny.

 Przy sterowaniu automatycznym, pochodnia uruchamiana jest za pomocą czujnika poziomu gazu w zbiorniku. Dopływ gazu do pochodni sterowany jest podobnie jak przy pracy ręcznej. W trybie automatycznym pochodnia może mieć też opcjonalnie czujnik ciśnienia gazu. Jeśli ciśnienie przekroczy wartość uprzednio ustaloną na czujniku ciśnienia, wówczas pochodnia zostanie uruchomiona automatycznie (jak w normalnym trybie sterowania automatycznego). Jeśli ciśnienie spadnie poniżej ciśnienia odłączenia (drugi czujnik ciśnienia), wówczas pochodnia jest automatycznie gaszona.