Download - Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Transcript
Page 1: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Veiligheid van biogasinstallaties

Prof. dr. ir. Raf Dewil

Dept. Chemische Ingenieurstechnieken

Page 2: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Overzicht

• Inleiding: veiligheidsaspecten• Belangrijkste veiligheidsproblemen

– Brand/explosie– Toxiciteit– Besmetting door pathogene organismen– Verstikking

• Conclusie: Biogas: een gevaarlijk gas?

Page 3: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Veiligheid algemeen

• Risico = kans x gevolg– Kans = dat er iets misgaat– Gevolg = omvang van de gevolgen als er iets misgaat

• Risico’s zo klein mogelijk houden– Risico-inventarisatie en –evaluatie (cfr. HAZOP)– Risico’s zijn nooit uit te sluiten, maar hoe kleiner de kans, hoe

kleiner het risico– Veiligheid = bewust nemen van aanvaardbare risico’s

Page 4: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Explosies en brand

• Belangrijkste risico bij biogasinstallaties• Biogas bevat 50-75% methaan

→ energie-inhoud van 35.8 MJ/Nm3

• Explosief mengsel met omgevingslucht• Vooral methaan• Andere gassen in te lage concentraties aanwezig

(waterstofsulfide, methylmercaptaan)

• Chemische explosies – fysische explosies

Page 5: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Explosiegrenzen

• Explosielimieten– LEL = lower explosion limit

minimale concentratie waarbij explosie kan optreden– UEL = upper explosion limit

maximale concentratie waarbij explosie kan optreden

• Voor de componenten in biogas is dit:

Gas LEL UEL

CH4 5 % 15 %

CO2 - -

H2S 4.3 % 46 %

Page 6: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Aanwezigheid van de gassen

• CH4 lichter dan lucht

→ concentratieopbouw bovenin gebouwen

• CO2 zwaarder dan lucht

→ concentratieopbouw op grondniveau

• H2S

→ concentratieopbouw op grondniveau

Gas Specifieke dichtheid

CH4 0.5

H2S 1.2

CO2 1.53

Page 7: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Ontvlamming en brandbaarheid

• Ontvlambaar mengsel:Mengsel van lucht (O2) en een brandbaar gas dat na ontsteking voldoende energie (warmte) vrijmaakt om autonoom verder te branden

• Mengsels met > 50% methaan zijn ontvlambaar

Page 8: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Veiligheidsmaatregelen tegen explosies

• Nodig voor explosie:– Brandbaar gas– Zuurstof– Activering

• Inherent aanwezig: zuurstof• Brandbaar gas: vermijd lekken• Energie: vermijd vonken/vlammen

Page 9: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Vonken

• Vonkvrije elektrische toestellen• Gebruik van aangepaste werktuigen (geen staal)• Elektrische schakelaars• Mobiele telefoons• Statische elektriciteit

+ geen open vlammen

Page 10: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Lekken

• Gasreservoir + vergister– Lekdicht– Drukbestendig (beveiliging tegen over/onderdruk: zie later)

• Goede ventilatie (ook om verstikkingsgevaar te voorkomen)

Page 11: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Overdruk/onderdruk

• Overdruk door ophoping gas• Onderdruk door leegpompen van ‘hermetisch’ afgesloten

reactor• Schommelende temperaturen

→ voorzie over- en onderdrukbeveiliging (veiligheidskleppen)

Page 12: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Zonering

• Gevaarlijke ruimten/omgevingen opdelen in verschillende zones:– Zone 0: ruimte waar de atmosfeer bestendig of gedurende lange

periodes explosief is of waar vaak een explosieve atmosfeer verwacht wordt

– Zone 1: ruimte waar zich tijdens de normale werking van de installaties periodiek of toevallig een explosieve atmosfeer kan vormen

– Zone 2: ruimte waar het bestaan van een explosieve atmosfeer weinig waarschijnlijk is bij normale werking of waar deze slecht voor korte tijd zou blijven bestaan in geval ze zich toch zou vormen

• Wetgeving geeft aan welke apparatuur er in de verschillende zones mag gebruikt worden

Page 13: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Toxicologische aspecten

• Giftige gassen / verstikking• Giftige componenten in grondstof/digestaat• Aanwezigheid van pathogenen

Page 14: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Eigenschappen van gevormde gassen

Gas Geur Geurdrempel

(ppm)

Toxiciteitsgrens

(gemiddelde)(ppm)

Toxiciteitsgrens

(acuut)(ppm)

Fysiologisch

Effect

Methaan Geen - n.a. n.a. Verstikkend

Waterstofsulfide

Rotte eieren

0,7 10 15 Toxisch

Methylmercaptaa

n

Sterke lookgeur

0.5 0,5 n.a. Toxisch

Kooldioxide geen - 5000 11000 Verstikkend

Page 15: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Toxiciteit van geproduceerd biogas

• Biogas = combinatie van potentieel gevaarlijke gassen– Methaan (CH4) – 50-75%

• Verstikking bij 87% door gebrek aan zuurstof

– Kooldioxide (CO2) – 25-50%• Gevaar voor gezondheid en leven vanaf 5%• Bewusteloosheid binnen de minuut bij 11%• Stuiptrekkingen bij 25-35%

– Waterstofsulfide (H2S)• Gevaar voor gezondheid vanaf 10 ppm!!• Imminent levensgevaar (ademhaling stopt) vanaf 500 ppm

• Verstikkingsgevaar (afgesloten ruimten)– Zorg voor voldoende zuurstof !

Page 16: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Pathogenen

• Mengsel in de vergister bevat veel pathogenen– Vergisting is gebaseerd op populaties bacteriën

→ vaak niet volledig geïdentificeerd

– Materiaal afkomstig van• Dierlijk mest• Waterzuiveringsslib

→ bevat veel pathogene organismen

→ worden tijdens vergisting gedeeltelijk afgebroken (hogere T) → houd rekening met onvolledige afbraak

• Te nemen maatregelen– Contact met reactorinhoud/digestaat vermijden– Hygiënische normen na contact (handen wassen, …)

Page 17: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Geur als waarschuwing?

• H2S

→ geur van rotte eieren

→ ga niet op enkel de geur af

→ geur wordt na bepaalde tijd niet meer waargenomen

→ gas is reukloos in de gevaarlijke concentraties

Page 18: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Na vergisting?

• Houd ook rekening met navergisting van het digestaat

– Vaak niet volledig uitgegist– Ook in verwerking kunnen nog gassen gevormd worden

Page 19: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Onderhoudswerkzaamheden

• Vaak bron van ongevallen• Bij biogas vooral letten op

– Werken in afgesloten ruimten: verstikkingsgevaar– Gevaar op resthoeveelheid gas: eventuele explosies

Page 20: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Overzicht biogas-installatie

Page 21: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Thermische valorisatie

Page 22: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Elektrische valorisatie

Page 23: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Overdrukkleppen

• Met beveiliging vlamterugslag + beveiliging onderdruk

Page 24: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Vlamdovers

Page 25: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Terugslagklep

Page 26: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Drukregelaar leidingen

Page 27: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Vlamvanger

• Combinatie vlamdover, klep voor afsluiten brandstoftoevoer

Page 28: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Conclusie: Is vergisting gevaarlijk?

• Aan biogasproductie zijn gevaren verbonden

net als:– Andere industriële activiteiten– Het verkeer (auto’s, vliegtuigen)– Elektriciteit– En zelfs water

Indien enkele maatregelen in acht worden genomen is een veilige werking zeker mogelijk !

Page 29: Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken.

Nog vragen?