Pożary elektrowni na biomasę

Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na energię na świecie i zanieczyszczeniami pochodzącymi ze spalania paliw kopalnych zaczęliśmy "odkrywać" użyteczność drewna i biomasy jako źródła energii. Główną zaletą energii z biomasy jako źródła paliwa jest jej odnawialność. Niemiecki Verband der Elektrizitaetswirtschaft (VDEW)  podaje, że światowy potencjał biomasy na lądzie wynosi około 150 gigaton (mld ton) rocznie, co odpowiada około 120 mld ton węgla kamiennego i blisko dziesięciokrotnie przekracza współczesne zapotrzebowanie świata na energię. Z tego potencjału, który aż w 99% stanowi biomasa pochodzenia roślinnego, faktycznie do użytku nadaje się prawdopodobnie 20-30%, zaś rzeczywiście wykorzystywane jest zaledwie 6 mld ton. Trzeba przy tym zaznaczyć, że głównym kierunkiem wykorzystania biomasy pozostaje produkcja żywności, zaś następne w kolejności zastosowanie to produkcja papieru i włókna. Wykorzystanie biomasy na cele energetyczne odgrywa jak do tej pory niewielką rolę, jednak i tak wynosząca 50 EJ rocznie produkcja energii z biomasy pokrywa 12% światowego zapotrzebowania na energię.

W Polsce potencjał techniczny biopaliw szacuje się na około 684,6 PJ w skali roku, z czego najwięcej – 407,5 PJ - przypada na biopaliwa stałe. Ich zasoby składają się z nadwyżek biomasy pozyskiwanych w:
rolnictwie – 195 PJ
leśnictwie – 101 PJ
sadownictwie – 57,6 PJ
odpadów przemysłu drzewnego – 53,9 PJ.

Północna i zachodnia Polska dysponuje dużym potencjałem biomasy stałej ze względu na nadwyżki słomy w gospodarstwach rolnych, również północne, lecz także północno-wschodnie i północno-zachodnie rejony kraju posiadają największe możliwości wykorzystania biogazu z odpadów zwierzęcych.

Według analiz Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej potencjał techniczny drewna i jego odpadów z lasów i sadów, możliwy do wykorzystania w energetyce wynosi 8,81 mln ton. Natomiast nadwyżki słomy do energetycznego wykorzystania sięgają 7,84 mln ton rocznie.
Co powoduje zagrożenie pożarowe w elektrowniach na biomasę?

1. Samozapalenie. Paliwo z biomasy ma szeroką gamę możliwych przedmiotów odpadowych: pellety, bale, leśnictwo, osady ściekowe, metan, mięso i kości, ziarna palmowe, zboża, trociny, rośliny bioenergetyczne lub gaz wysypiskowy - metan. Gdy paliwo z biomasy jest przechowywane w stosie, czekając na transport lub wykorzystanie, biomasa może samoistnie ogrzewać się przez utlenianie. Aby tak się stało, muszą zostać zsynchronizowane trzy warunki: tempo wytwarzania ciepła, dostarczanie powietrza i właściwości izolacyjne najbliższego otoczenia. W przypadku większości materiałów biomasowych występuje wysoka zawartość wilgoci w połączeniu z fermentacją powietrza i / lub bakteriami - obie te substancje mogą powodować samozapłon poprzez utlenianie.

2. Zapalenie oleju wyciekającego z turbiny o ogrzane elementy lub łożyska nagrzewające się w wyniku tarcia.

3. Pyły - zagrożenie wybuchem lub pożarem. Pył, który nęka elektrownię węglową, infekuje się  również w instalację biomasy, ale z dodatkowym problemem. Kurz może powstać z wielu śmieci, tworząc problem nieznanego źródła paliwa, co utrudnia określenie najlepszego środka przeciwpożarowego, zwiększając zapotrzebowanie na doświadczonego wykonawcę zabezpieczenia przeciwpożarowego. Podczas transportowania i przechowywania różnych źródeł paliwa - peletki, wióry lub inne odpady - może tworzyć   się drobny, palny pył. Chmury pyłu mogą zostać zamknięte w przenośnikach kubełkowych, przenośnikach łańcuchowych, systemach suszenia i odsysania pyłu, młynach i silosach magazynowych. Należy nie tylko chronić instalację za pomocą mocnych systemów ochrony przeciwpożarowej i przeciwwybuchowej, ale także minimalizować ilość osiadłego pyłu, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wybuchu.

Co mogę zrobić, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo pożaru / wybuchu?

Kluczem do zapobiegania wybuchom i pożarów jest  właściwe przygotowanie. Głównymi przyczynami pożarów i eksplozji są kurz, awarie. Bez rygorystycznej, udokumentowanej procedury utrzymania właściwego porządku,  nawet najsolidniejszy system przeciwpożarowy nie zapobiegnie wybuchowi. 

Wybuchy pyłu mają tendencję do wywoływania wtórnych wybuchów. Pierwsza eksplozja uwalnia więcej cząsteczek pyłu, wysyłając je do powietrza, powodując wtórną eksplozję. Wtórne wybuchy mają największą liczbę ofiar śmiertelnych w przypadku jakiegokolwiek innego rodzaju pożaru.

Przygotowując się do  usuwania awarii w bunkrach i silosach , personel zakładu powinien całkowicie oczyścić  ze źródeł paliwa i  kurzu , aby wyeliminować źródło wybuchu. Ponadto powinno nastąpić dokładne przemycie. Jeśli nie można usunąć całego pyłu z silosu lub bunkra, wtedy  obojętnym  dwutlenkiem węgla lub azotem wypełniamy   zamkniętą przestrzeń w celu usunięcia tlenu.

Na etapie projektowania silosów i bunkrów należy przewidzieć   punkty dostępu zainstalowane na kilku poziomach, aby wprowadzić urządzenia gaśnicze straży pożarnej.

Wiele silosów i bunkrów ma dno leja, które umożliwia przepływ paliwa w dół; jednak po bokach może osadzać się  paliwo. W przypadku gromadzenia się paliwa może wystąpić tarcie, w wyniku czego powstaje źródło ciepła. Projektowanie silosu lub bunkra w sposób sprzyjający swobodnemu przepływowi zmniejszy szanse wystąpienia pożaru.

Wyposażenie w urządzenia do wykrywania pożaru i wybuchu.

Aby chronić cały obiekt biomasy, w całym zakładzie potrzeba kilku różnych detektorów, skanowanie w podczerwieni, skanowanie temperatury lub liniowe detektory ciepła, które mogą być stosowane w całym zakładzie. Liniowe detektory ciepła będą wykrywać ciepło wzdłuż przestrzeni, pracując dobrze wzdłuż taśm przenośnikowych, które mają tendencję do zapalania się od uszkodzenia koła pasowego.

Systemy wykrywania iskier chronią rynny przed zapaleniem. Detektory iskier mogą wyczuć iskrę, zanim zdąży ona wytworzyć eksplozję. Ten system składa się z panelu kontrolnego, detektora i zespołu gaśniczego. Detektory iskier mogą wyczuć iskrę z prędkością 1500 metrów na minutę. System jest zamontowany przed urządzeniem gaśniczym, pozwalając sprzętowi gaśniczym na tłumienie iskry, zanim dojdzie do większego problemu.

Wyposażenie w systemy przeciwpożarowe.

Instalacje tryskaczowe powinny być instalowane na całej instalacji biomasy. Silosy, bunkry, przenośniki taśmowe, budynki kruszące, odpylacze, rozdrabniacze, turbiny, generatory i transformatory są najbardziej podatne na pożary. Lokalizacja zagrożenia określa najlepszą opcję tłumienia ognia. Obszary kontrolowane temperaturą są odpowiednio chronione przez system mokrych rur. Obszary kontrolowane temperaturą wymagają systemów tryskaczowych z suchą rurą, aby uniknąć potencjalnego zamarzania. Obszary, które są na zewnątrz i mają zagrożenia, które wymagają szybkiego tłumienia bez obawy o uszkodzenie wody, powinny korzystać z systemu zraszającego.

Trzy główne środki gaśnicze są stosowane: woda, gaz gaśniczy, piania  i zwilżacze. W przypadku pożarów w bunkrze / silosie, należy użyć lanc przebijających lub systemu inertyzacji w celu uduszenia ognia u jego źródła, za pomocą strategicznie rozmieszczonych punktów dostępu. We wszystkich innych obszarach pożaru ciał organicznych woda lub piana skutecznie gasi pożary; to w gestii zakładu i wykonawcy ochrony przeciwpożarowej wybrać najlepszy środek tłumiący dla danego zastosowania.

Ze względu na niestrukturalny rodzaj paliwa, ochrona przeciwpożarowa elektrownii biomasy może być skomplikowana. Praca z wykwalifikowanym wykonawcą z doświadczeniem w elektrowniach biomasowych zapewni bezpieczeństwo personelu, nieruchomości i produkcji zakładu.