Technische Information 4 Sicherheitsregeln für Biogasanlagen Bundesrecht

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Anhang 13, Dichtheitsprüfung für gasbeaufschlagte Behälterte...
Anhang 13
Technische Information 4 Sicherheitsregeln für Biogasanlagen
Bundesrecht

Anhangteil

Titel: Technische Information 4 Sicherheitsregeln für Biogasanlagen
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: BiogasAnlSiRegl
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Richtlinie

Anhang 13 – Dichtheitsprüfung für gasbeaufschlagte Behälterteile und Gasspeicher

1. Prüfung der technischen Dichtheit

Gasbeaufschlagte Behälterteile und Gasspeicher können grundsätzlich eine geringe Durchlässigkeit für gasförmige Stoffe aufweisen. Die Prüfung der technischen Dichtheit muss daher durch den Nachweis erfolgen, dass keine erheblichen Leckstellen vorhanden sind (unmittelbare Dichtheitsprüfung), oder durch den Nachweis, dass die Leckagerate einen zulässigen Grenzwert nicht übersteigt (mittelbare Dichtheitsprüfung). Die unmittelbare Dichtheitsprüfung stellt insbesondere für Biogasanlagensysteme, die mit maximalen Betriebsdrücken = 5 mbar betrieben werden, (Folienhauben, Folienspeichersäcke) eine praxistaugliche, zuverlässige Prüfmethode dar. Die mittelbare Dichtheitsprüfung liefert bei starr ummantelten Biogasanlagensystemen, die mit höheren Betriebsdrücken betrieben werden und nur sehr geringe Gastemperaturschwankungen im Gasraum aufweisen, zuverlässige Ergebnisse.

1.1 unmittelbare Dichtheitsprüfung

1.1.1 Prüfdruck

Zur Prüfung der technischen Dichtheit muss der Fermenter, Gas beaufschlagte Behälter und Gasspeicher unter einen ausreichenden Prüfdruck gesetzt werden, sodass ein Gasaustritt durch eine Leckstelle hervorgerufen wird. Grundsätzlich ist die Prüfung bei dem 1,5 fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks durchzuführen. Ist dies systembedingt nicht möglich (z. B. bei frei liegenden Elastomer-Einfachfolienhauben-Gasspeichersystemen) ist die Prüfung bei maximal zulässigem Betriebsdruck durchzuführen.

1.1.2 Prüfmedium

Als Prüfmedium ist bei noch nicht in Betrieb genommenen Anlagen bevorzugt Luft zu verwenden. Sollen in Betrieb genommene Anlagen auf Dichtheit überprüft werden, sind in der Regel Gasspürgeräte zu verwenden, die insbesondere den Messbereich 0 bis 1 Vol % Methan sicher detektieren. Nebel bildende Mittel, die in die Gasphase eingebracht werden, haben sich ebenfalls zur Detektion von Undichtigkeiten bewährt.

1.1.3 Dichtheitsprüfung

Die unmittelbare Dichtheitsprüfung kann als Sichtprüfung mit einem schaumbildenden Mittel, mit Nebel erzeugenden Mitteln oder als Prüfung mit einem Gasspürgerät durchgeführt werden. Insbesondere der Wandanschluss von Behälterabdeckungen und die Anschlussstutzen, die sich im Gasraum des Behälters befinden, sind auf Dichtheit zu überprüfen.

1.2 Mittelbare Dichtheitsprüfung

1.2.1 Prüfdruck

Zur Prüfung der technischen Dichtheit muss der Fermenter, Gas beaufschlagte Behälter und Gasspeicher unter einen ausreichenden Prüfdruck gesetzt werden, sodass ein Gasaustritt durch eine Leckstelle hervorgerufen wird. Grundsätzlich ist die Prüfung bei dem 1,5fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks durchzuführen. Ist dies systembedingt nicht möglich, ist die Prüfung zumindest bei maximal zulässigem Betriebsdruck durchzuführen.

1.2.2 Zulässige Leckagerate

Die zulässige Leckagerate schließt die Verluste infolge der Durchlässigkeit z. B. von Membranen und deren Befestigung sowie aller am Biogasbehälter angebrachten Dichtungen ein. Die zulässige Leckagerate beträgt im Hinblick auf die mögliche Messgenauigkeit unter Normalbedingungen bei einem Prüfdruck von 20 hPa

bis

50 m3 Nenninhalt

0,4 m3/24h,

bis

100 m3 Nenninhalt

0,6 m3/24h,

bis

200 m3 Nenninhalt

0,8 m3/24h,

bis

500 m3 Nenninhalt

1,0 m3/24h,

über

500 m3 Nenninhalt

2 ‰ v. Nenninhalt/24h.

Erfolgt die Messung bei einem von 20 hPa abweichenden Prüfdruck, ist die zulässige Leckagerate mit dem Faktor X = Prüfdruck/20 hPa zu multiplizieren.

1.2.3 Dichtheitsprüfung

Zur mittelbaren Dichtheitsprüfung wird der Biogasbehälter unter Prüfdruck gesetzt und der Volumenverlust über die Prüfzeit ermittelt (Zeitstandsprüfung). Abgeleitet aus der Zustandsgleichung von Gasen gilt für den Volumenverlust ΔVN:

ΔVN =VA * pA/pN * TN/TA – VE * pE/pN * TN/TE

mit:

  • VA/E = Volumen der eingeschlossenen Gase zum Messanfang/Ende

  • pA/E = Atmosphärendruck + Prüfdruck zum Messanfang/Ende

  • pN = Normaldruck = 1013,25 hPa

  • TA/E = absolute Temperatur zum Messanfang/Ende

  • TN = Normaltemperatur = 273,15 K

Die Leckagerate erhält man durch Division des Volumenverlustes ΔVN durch die Messzeit. Abhängig von den durch die Bauart des Biogasbehälters bestimmten Messmöglichkeiten kann der Volumenverlust auf zwei verschiedene Arten bestimmt werden:

  • Messung der Volumenänderung bei konstantem Prüfdruck

  • Messung der Prüfdruckänderung bei konstantem Volumen (VA = VE)

  • Während der Prüfzeit unterliegt die im Gasbehälter eingeschlossene Prüfgasmenge folgenden nicht beeinflussbaren Umgebungsbedingungen wie Temperaturänderung und Änderung des Atmosphärendrucks, die auf die Prüfgasmenge folgenden Einfluss ausüben:

    • bei konstantem Prüfdruck: 3,5 ‰ Volumenänderung je K Temperaturänderung

    • bei konstantem Volumen: 3,5 hPa Prüfdruckänderung je K Temperaturänderung

    • bei konstantem Prüfdruck: 1 ‰ Volumenänderung je hPa Atmosphärendruckänderung

    • bei konstantem Volumen: 1 hPa Prüfdruckänderung je hPa Atmosphärendruckänderung

Zum messtechnischen Nachweis der unter 1.2.3 angegebenen maximalen Leckageraten ist es empfehlenswert, durch Verwendung einer möglichst geringen Prüfgasmenge die oben genannten Einflüsse zu minimieren. Ist zur Erzeugung des Prüfdrucks eine vollständige Befüllung des Biogasbehälters erforderlich, sodass eine Volumenausdehnung des Prüfgases nicht möglich ist, darf während der Prüfung der maximal zulässige Überdruck des Behälters nicht überschritten werden. Die Dauer der Prüfzeit ist so festzulegen, dass die Leckagerate eindeutig außerhalb der Messfehlergrenzen bestimmt werden kann. Hierbei sind die Fehler der Messungen des Volumens, Prüfdruck, Atmosphärendruck und Temperatur zu beachten. Es ist empfehlenswert, die Temperatur zu einem Zeitpunkt zu messen, zu der die Temperatur des Biogasbehälters nicht durch Sonneneinstrahlung verändert wird. Am günstigsten ist eine Messung vor Beginn der Sonneneinstrahlung am Morgen. Ein Messzeitraum von 24 h ist empfehlenswert. Kann aufgrund der Bauart des Biogasbehälters die Messung nicht durchgeführt werden, gilt der Biogasbehälter als nicht technisch dicht. Es sind ergänzende Schutzmaßnahmen zu treffen.