Biogas: Selbstentzündung in der Entschwefelungsanlage

Vor dem Fermenter stehen die beiden Behälter der Entschwefelungsanlage.
Vor dem Fermenter stehen die beiden Behälter der Entschwefelungsanlage.

Bei der Nutzung von Biogas ist vor allem der Methananteil von Bedeutung. Im Fermenter einer Biogasanlage entsteht jedoch ein Gemisch aus verschiedenen Bestandteilen, unter anderem auch Schwefelwasserstoff. Dieser würde bei der Verbrennung im BHKW die Motoren schädigen und muss darum aus dem Rohbiogas entfernt werden. Zu diesem Zweck wurde im hier beschriebenen Fall eine Biogasanlage durch eine neue Entschwefelungsanlage ergänzt. Sie war knapp einen Monat in Betrieb, als es zum Brandausbruch kam.

Bis auf kleine Schäden am Fermenter blieben die Brandfolgen auf die beiden Behälter der Entschwefelungsanlage begrenzt. Der rechte von beiden war weniger stark betroffen. Er war lediglich durch das Feuer am Nachbarbehälter in Mitleidenschaft gezogen worden, stellte ein IFS-Gutachter bei der Untersuchung vor Ort fest.

Der linke Behälter ist stärker beschädigt als der rechte.
Der linke Behälter ist stärker beschädigt als der rechte.

Der linke Behälter stand also im Mittelpunkt des Geschehens. Sein Gehäuse war geschmolzen und zum Teil verbrannt. Die Pellets, aus denen das Filtermaterial bestand, waren herausgefallen. Einige davon waren verkohlt und mit der Kunststoffschmelze verbacken.

Dem Schadenbild nach hatte es eine Selbstentzündung im oberen Bereich des Behälters gegeben. Um zu verstehen, wie es dazu kommen konnte, muss man die chemischen und biologischen Prozesse bei der Entschwefelung nachvollziehen:

Das Rohbiogas aus dem Fermenter wird wie oben beschrieben mit einem Schwefelwasserstoffanteil in den Entschwefelungsbehälter geleitet. Darin befinden sich Pellets, die Eisenoxidhydrat enthalten und mit Schwefelbakterien angereichert sind. Durch chemische Absorption wird der Schwefelwasserstoff aus dem Biogas entfernt; dabei wird Eisensulfid gebildet. Daneben wird auch Schwefelwasserstoff von den Bakterien mittels Restsauerstoff im Biogas oxidiert.

Der Sauerstoff im Rohbiogas dient gleichzeitig dazu, das gebildete Eisensulfid zu regenerieren. Es ist also wichtig, dass genügend Sauerstoff im Gasgemisch enthalten ist. Steigt der Schwefelgehalt im Biogas über einen gewissen Wert an – wird also keine ausreichende Entschwefelungsleitung mehr erreicht – dann wird der Betrieb auf den zweiten Behälter umgeschaltet, und im ersten werden die Pellets zur Regeneration mit Sauerstoff gespült. Durch die beiden Behälter ist somit eine abwechselnde Betriebs- und Regenerationsphase möglich.

Mit den erstarrten Überresten des Kunststoffgehäuses sind verkohlte Pellets verbacken.
Mit den erstarrten Überresten des Kunststoffgehäuses sind verkohlte Pellets verbacken.

Wichtig im Zusammenhang mit der Brandentstehung ist, dass die Regenerationsreaktion stark exotherm verläuft – also viel Wärme freigesetzt wird.

Zwei Tage vor dem Schadeneintritt fiel auf, dass die Pumpe defekt war, mit der dem Biogas Sauerstoff zugeleitet wurde. Zur Entschwefelung wurde zu diesem Zeitpunkt der linke Behälter genutzt. Doch als dort die Leistung abfiel, schaltete man auf den rechten um und öffnete am linken Behälter den Deckel, damit sich die Pellets an der Luft regenerieren konnten. Allerdings wurde dadurch der Selbstentzündungsprozess initiiert. Aufgrund des zu geringen Sauerstoffgehaltes im Rohbiogas nach dem Ausfall der Pumpe kam es zu einer Anreicherung von Eisensulfid. Nach dem Öffnen des Deckels hat dieses dann unter starker Wärmefreisetzung mit dem Luftsauerstoff der Umgebungsluft reagiert. Da keine Gegenmaßnahmen zur Abführung der freigesetzten Wärme stattgefunden haben, kam es zunächst zu einer Selbsterwärmung und nach Überschreiten der Entzündungstemperatur zu einer Selbstentzündung der Pellets.

Dem Betreiber der Anlage war nicht klar, dass es durch die Luftzufuhr zu einer starken exothermen Reaktion kommen würde. Dem IFS-Gutachter gegenüber erklärte er, es habe noch keine endgültige Einweisung und auch keine Abnahme durch den Hersteller gegeben.

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