Überblick über die Industrie: Abfall zu Energie

In der Abfallverwertungsindustrie werden verschiedene Abfallbehandlungsverfahren eingesetzt. Feste Siedlungs- und Industrieabfälle werden in Strom und manchmal auch in Wärme für die industrielle Verarbeitung und Fernwärmesysteme umgewandelt. Das Hauptverfahren ist natürlich die Verbrennung, aber auch Zwischenschritte wie Pyrolyse, Vergasung und anaerobe Vergärung werden manchmal eingesetzt, um den Abfall in nützliche Nebenprodukte umzuwandeln, die dann zur Stromerzeugung durch Turbinen oder andere Anlagen genutzt werden. Diese Technologie findet weltweit immer mehr Anerkennung als umweltfreundlichere und sauberere Energieform als die herkömmliche Verbrennung fossiler Brennstoffe und als Mittel zur Verringerung der Abfallproduktion.

Arten der Energiegewinnung aus Abfällen

Verbrennung

Die Verbrennung ist ein Abfallbehandlungsverfahren, bei dem energiereiche Stoffe, die in den Abfällen enthalten sind, verbrannt werden, und zwar in der Regel bei hohen Temperaturen um 1000 Grad C. Industrieanlagen für die Abfallverbrennung werden gemeinhin als Müllverbrennungsanlagen bezeichnet und sind oft selbst große Kraftwerke. Die Verbrennung und andere Hochtemperatur-Abfallbehandlungssysteme werden häufig als "thermische Behandlung" bezeichnet. Während des Prozesses wird der Abfall in Wärme und Dampf umgewandelt, die zum Antrieb einer Turbine verwendet werden können, um Strom zu erzeugen. Der Wirkungsgrad dieser Methode liegt derzeit bei etwa 15-29 %, ist aber noch ausbaufähig.

Pyrolyse

Die Pyrolyse ist ein anderes Abfallbehandlungsverfahren, bei dem die Zersetzung fester Kohlenwasserstoffabfälle, in der Regel Kunststoffe, bei hohen Temperaturen unter Ausschluss von Sauerstoff und in einer Atmosphäre aus Inertgasen erfolgt. Diese Behandlung wird in der Regel bei oder über 500 °C durchgeführt, wodurch genügend Wärme entsteht, um die langkettigen Moleküle, einschließlich der Biopolymere, in einfachere Kohlenwasserstoffe mit geringerer Masse zu zerlegen.

Vergasung

Dieses Verfahren wird eingesetzt, um aus schwereren Brennstoffen und aus brennbaren Abfällen gasförmige Brennstoffe herzustellen. Bei diesem Verfahren werden kohlenstoffhaltige Stoffe bei hoher Temperatur in Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und eine geringe Menge Wasserstoff umgewandelt. Bei diesem Prozess entsteht ein Gas, das eine gute Quelle für nutzbare Energie ist. Dieses Gas kann dann zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden.

Plasma-Lichtbogenvergasung

Bei diesem Verfahren wird ein Plasmabrenner verwendet, um energiereiches Material zu ionisieren. Es entsteht ein Synthesegas, das zur Herstellung von Düngemitteln oder zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Diese Methode ist eher ein Abfallbeseitigungsverfahren als ein ernsthaftes Mittel zur Gaserzeugung, denn sie verbraucht oft so viel Energie, wie das erzeugte Gas liefern kann.

Gründe für Waste to Energy

Da diese Technologie im Hinblick auf die Abfallproduktion und die Nachfrage nach sauberer Energie weltweit immer mehr Anerkennung findet.

  • Vermeidung von Methanemissionen aus Mülldeponien
  • Kompensiert Treibhausgasemissionen aus der Stromerzeugung mit fossilen Brennstoffen
  • Rückgewinnung und Wiederverwertung wertvoller Ressourcen, wie z. B. Metalle
  • Erzeugt saubere, zuverlässige, grundlastfähige Energie und Dampf
  • Verbraucht weniger Land pro Megawatt als andere erneuerbare Energiequellen
  • Nachhaltige und beständige erneuerbare Brennstoffquelle (im Vergleich zu Wind und Sonne)
  • Vernichtet chemische Abfälle
  • Führt zu niedrigen Emissionswerten, die in der Regel weit unter den zulässigen Werten liegen
  • Zerstört katalytisch Stickoxide (NOx), Dioxine und Furane mit Hilfe einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR)

Was sind die Gasgefahren?

Es gibt viele Verfahren zur Umwandlung von Abfällen in Energie, darunter Biogasanlagen, Müllverwertung, Sickerwasserpools, Verbrennung und Wärmerückgewinnung. Alle diese Verfahren bergen Gasgefahren für diejenigen, die in diesen Umgebungen arbeiten.

In einer Biogasanlage wird Biogas erzeugt. Dieses entsteht, wenn organische Materialien wie landwirtschaftliche und Lebensmittelabfälle von Bakterien in einer sauerstoffarmen Umgebung abgebaut werden. Dieser Prozess wird anaerobe Vergärung genannt. Wenn das Biogas aufgefangen wurde, kann es zur Erzeugung von Wärme und Strom für Motoren, Mikroturbinen und Brennstoffzellen verwendet werden. Natürlich hat Biogas einen hohen Methangehalt und enthält auch viel Schwefelwasserstoff (H2S), was zu mehreren ernsthaften Gasgefahren führt. (In unserem Blog finden Sie weitere Informationen über Biogas). Es besteht jedoch ein erhöhtes Brand- und Explosionsrisiko, Gefahr in engen Räumen, Erstickungsgefahr, Sauerstoffmangel und Gasvergiftung, meist durchH2Soder Ammoniak (NH3). Arbeiter in einer Biogasanlage müssen über persönliche Gasdetektoren verfügen, die brennbare Gase, Sauerstoff und giftige Gase wieH2Sund CO erkennen und überwachen.

In einer Müllsammlung findet man häufig das brennbare Gas Methan (CH4) und die giftigen GaseH2S, CO und NH3. Das liegt daran, dass die Müllbunker mehrere Meter unter der Erde gebaut sind und die Gasdetektoren in der Regel hoch oben in den Bereichen angebracht sind, was die Wartung und Kalibrierung dieser Detektoren erschwert. In vielen Fällen ist ein Probenahmesystem eine praktische Lösung, da die Luftproben an einen geeigneten Ort gebracht und gemessen werden können.

Sickerwasser ist eine Flüssigkeit, die aus einem Gebiet, in dem Abfälle gesammelt werden, abfließt (auslaugt), wobei Sickerwasserpools eine Reihe von Gasgefahren darstellen. Dazu gehören die Gefahr von brennbarem Gas (Explosionsgefahr),H2S(Gift, Korrosion), Ammoniak (Gift, Korrosion), CO (Gift) und ungünstige Sauerstoffwerte (Erstickungsgefahr). Das Sickerwasserbecken und die zum Sickerwasserbecken führenden Gänge müssen auf CH4,H2S, CO, NH3, Sauerstoff (O2) undCO2 überwacht werden. Entlang der Wege zum Sickerwasserbecken sollten verschiedene Gasdetektoren angebracht werden, deren Ausgänge mit externen Kontrolltafeln verbunden sind.

Bei der Verbrennung und Wärmerückgewinnung müssenO2 und die giftigen Gase Schwefeldioxid (SO2) und CO nachgewiesen werden. Diese Gase stellen eine Gefahr für alle dar, die in Kesselhäusern arbeiten.

Ein weiterer Prozess, der als gasgefährdend eingestuft wird, ist ein Abluftwäscher. Das Verfahren ist gefährlich, da die Rauchgase aus der Verbrennung hochgiftig sind. Das liegt daran, dass es Schadstoffe wie Stickstoffdioxid (NO2), SO2, Chlorwasserstoff (HCL) und Dioxin enthält. NO2 und SO2 sind wichtige Treibhausgase, während HCL alle hier erwähnten Gasarten für die menschliche Gesundheit schädlich sind.

Wenn Sie mehr über die Abfallverwertungsindustrie erfahren möchten, besuchen Sie unsere Branchenseite.

Was verursacht Kohlenwasserstoffbrände?  

Kohlenwasserstoffbrände werden durch die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in Sauerstoff oder Luft verursacht. Die meisten Brennstoffe enthalten beträchtliche Mengen an Kohlenstoff, darunter Papier, Benzin und Methan - als Beispiele für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe - daher Kohlenwasserstoffbrände.

Damit eine Explosionsgefahr besteht, müssen mindestens 4,4 % Methan in der Luft oder 1,7 % Propan vorhanden sein. Bei Lösungsmitteln können jedoch schon 0,8 bis 1,0 % der verdrängten Luft ausreichen, um ein Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen, das bei Kontakt mit einem Funken heftig explodiert.

Gefahren im Zusammenhang mit Kohlenwasserstoffbränden

Kohlenwasserstoffbrände gelten im Vergleich zu Bränden, die sich durch einfache Brennstoffe entzündet haben, als sehr gefährlich, da diese Brände in größerem Umfang brennen können und auch das Potenzial haben, eine Explosion auszulösen, wenn die freigesetzten Flüssigkeiten nicht kontrolliert oder eingedämmt werden können. Daher stellen diese Brände eine gefährliche Bedrohung für jeden dar, der in einem Hochrisikobereich arbeitet; die Gefahren umfassen Energiebedingte Gefahren wie Verbrennung und Verbrennung von Gegenständen in der Umgebung. Die Gefahr besteht darin, dass sich die Brände schnell ausbreiten und die Wärme zu neuen Brennstoffquellen geleitet, umgewandelt und abgestrahlt werden kann, was zu Sekundärbränden führt.

Giftig Gefährdungen können vorhanden sein in Verbrennungsproduktenzum Beispiel zum Beispiel, Kohlenmonoxid (CO), Blausäure (HCN), Chlorwasserstoffsäure (HCL), Stickstoff dioxid (NO2) und verschiedene polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Verbindungen sind gefährlich für die in diesen Umgebungen arbeiten. CO verwendet die Sauerstoff der verwendet wird, um transportiert die roten Blutkörperchen im KörperDadurch wird die Fähigkeit des Körpers, Sauerstoff von der Lunge zu den Zellen zu transportieren, die ihn benötigen, zumindest vorübergehend beeinträchtigt. HCN trägt zu diesem Problem bei, indem es das Enzym hemmt, das den roten Blutkörperchen sagt, dass sie den Sauerstoff dort abgeben sollen, wo er gebraucht wird - was die Fähigkeit des Körpers, den Sauerstoff zu den Zellen zu bringen, die ihn brauchen, weiter beeinträchtigt. HCL ist ein allgemeineseine saure Verbindung, die entsteht durch Überhitzungüberhitzten Kabel. Dies ist schädlich für den Körper, wenn verschluckt da es die die Schleimhäute von Mund, Nase, Rachen, Atemwegen, Augen und Lunge angreift. NO2 wird entsteht bei Hochtemperaturverbrennung und das kann die menschlichen Atemwege schädigen und die Anfälligkeit des Menschen für und in einigen Fällen führen zu Asthmaanfällen führen. PAH's beeinflussen den Körper über einen länger Zeitspannebei Auftreten von Fällen Fällen zu Krebs und anderen Krankheiten führen.

Wir können die relevanten Gesundheitswerte nachschlagen, die als Grenzwerte für die Sicherheit am Arbeitsplatz für gesunde Arbeitnehmer in Europa und die zulässigen Expositionsgrenzwerte für die Vereinigten Staaten. Daraus ergibt sich eine zeitlich gewichtete 15-Minuten-Durchschnittskonzentration und ein 8-Stunden zeitlich gewichtete Durchschnittskonzentration.

Für die Gase sind dies:

Gas STEL (15-Minuten-TWA) LTEL (8-Stunden-TWA) LTEL (8h TWA)
CO 100ppm 20ppm 50ppm
NO2 1ppm 0,5ppm 5 Obergrenze
HCL 1ppm 5ppm 5 Obergrenze
HCN 0,9ppm 4,5ppm 10ppm

Die unterschiedlichen Konzentrationen stehen für die verschiedenen Gasrisiken, wobei für gefährlichere Situationen niedrigere Werte erforderlich sind. Zum Glück hat die EU das alles für uns ausgearbeitet und in ihre EH40-Norm aufgenommen.

Wie wir uns schützen können

Wir können Maßnahmen ergreifen, um sicherzustellen, dass wir nicht unter Bränden oder deren unerwünschten Verbrennungsprodukten ausgesetzt sind. Erstens können wir natürlich alle Brandschutzmaßnahmen einhalten, wie es das Gesetz vorschreibt. Zweitens können wir proaktiv vorgehen und verhindern, dass sich potenzielle Brennstoffquellen ansammeln. Und schließlich können wir das Vorhandensein von Verbrennungsprodukten mit Hilfe geeigneter Gaswarngeräte erkennen und davor warnen.

Crowcon Produktlösungen

Crowcon bietet eine Reihe von Geräten an, mit denen Brennstoffe und die oben beschriebenen Verbrennungsprodukte nachgewiesen werden können. Unser PID Produkte erkennen feste und flüssige Brennstoffe, sobald sie in der Luft sind, entweder als Kohlenwasserstoffe auf Staubpartikeln oder als Lösungsmitteldämpfe. Diese Geräte umfassen unser Gas-Pro tragbar. Die Gase können nachgewiesen werden durch unser Gasman einzelnes Gas, T3 Mehrgas- und Gas-Pro tragbaren Mehrgas-Pumpgeräten und unser Xgard, Xgard Bright und Xgard IQ Produkte - die jeweils alle genannten Gase nachweisen können.