Schwachgasverbrennung

Bei der Gasaufbereitung mittels Druckwechseladsorption entstehen neben dem Biomethan zwei Gasströme, die nach den vorliegenden Anlagenangaben jeweils etwa 50 % des Gasstroms ausmachen. Das dabei anfallende Schwachgas besteht zu etwa 96 % aus Kohlendioxid (CO₂) und zu etwa 4 % aus Methan (CH₄).

Das Schwachgas wird zunächst über eine weitere Methananreicherung geführt. Diese erfolgt durch die Durchleitung des Gasstroms durch die Substratlager. Anschließend wird das Gas der e-Flox-Schwachgasverbrennung zugeführt. Zusammen mit einem zusätzlichen Spitzenlastkessel kann die dabei entstehende Wärme zur Bereitstellung der Prozesswärme für die fünf Fermenter genutzt werden. Auch die Beheizung der Büro- und Sozialräume der Anlage kann über dieses Wärmekonzept erfolgen.

Die Nutzung des Schwachgases zur Wärmeerzeugung ermöglicht es, einen Teil des für den Anlagenbetrieb erforderlichen Wärmebedarfs innerhalb der Anlage bereitzustellen. In welchem Umfang dadurch externe Energiebezüge vermieden werden, hängt vom jeweiligen Betriebszustand und vom tatsächlichen Wärmebedarf der Anlage ab.

Die e-Flox-Schwachgasverbrennung basiert auf dem Prinzip der flammenlosen Oxidation. Dabei reagieren Brenngas und Verbrennungsluft nicht unmittelbar an einer klassischen Flamme, sondern stromab der Brennerdüsen. Die Zündung erfolgt durch die Rezirkulation heißer Brennkammergase. Dieses Verfahren ist für die Verbrennung schwachkalorischer Gase geeignet und kann bei entsprechenden Betriebsbedingungen niedrige Stickstoffoxid-(NOₓ)-Emissionen ermöglichen.

Durch die homogene Reaktionsführung wird die Temperaturverteilung im Brennraum vergleichmäßigt. Dadurch können sich gegenüber einer konventionellen Flammenverbrennung unterschiedliche thermische Betriebsbedingungen ergeben. Die konkrete Temperaturführung und die zulässigen Betriebsparameter richten sich nach der Auslegung der Anlage und den jeweiligen genehmigungsrechtlichen Anforderungen.

Für die Oxidation der im Schwachgas enthaltenen brennbaren Bestandteile sind entsprechende Mindesttemperaturen und Verweilzeiten einzuhalten. Die konkreten Anforderungen ergeben sich aus der Zusammensetzung des eingesetzten Gases, der Anlagenauslegung sowie den geltenden technischen und genehmigungsrechtlichen Vorgaben.

Bei niedrigen Methangehalten kann die im Schwachgas enthaltene Brennstoffenergie unter Umständen nicht ausreichen, um die erforderliche Feuerraumtemperatur allein aufrechtzuerhalten. In diesem Fall kann eine Vorwärmung der Verbrennungsluft beziehungsweise der beteiligten Gasströme erforderlich sein.

Hierzu wird ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärme über einen rekuperativen Wärmetauscher (Rekuperator) zurückgewonnen und auf die eintretenden Gasströme übertragen. Dadurch kann die für den Verbrennungsprozess erforderliche Temperaturführung unterstützt und die vorhandene Abgaswärme innerhalb des Prozesses genutzt werden.