Spalanie awaryjne biogazu, cz. 1: gdzie trafia nadmiar gazu i co wynika z przepisów

Biogazownia produkuje gaz w sposób ciągły (proces biologiczny nie daje się wyłączyć jak kocioł), a odbiorniki (agregat kogeneracyjny, kocioł, uzdatnianie) pobierają go nierówno, dlatego w każdej instalacji musi istnieć zaplanowane miejsce, do którego trafi nadmiar. Zasada jest prosta: gaz ma być najpierw zmagazynowany, potem wykorzystany, a dopiero na końcu spalony w pochodni. Ten wpis otwiera serię o spalaniu awaryjnym biogazu i porządkuje pojęcia oraz wymagania. Szczegóły samej budowy pochodni opisaliśmy w tekście Pochodnia w biogazowni: budowa, wymagania i bezpieczna eksploatacja, a procedury kryzysowe w planie awaryjnym biogazowni. Tutaj chodzi o obraz całości.

Wpis jest częścią serii „Spalanie awaryjne biogazu”. Kolejne części porównują konkretne rozwiązania, a ostatnia zestawia je w tabeli i drzewie decyzji.

Skąd bierze się nadmiar gazu

Fermentacja nie daje się wyłączyć jak kocioł. Biologia produkuje gaz także wtedy, gdy agregat stoi na przeglądzie, awarii, wyłączeniu przez operatora sieci albo pracuje na zmniejszonej mocy. Do typowych przyczyn należą:

• awaria lub planowy przegląd jedynego agregatu,
• ograniczenie odbioru energii elektrycznej lub ciepła,
• gaz o parametrach niedopuszczalnych dla silnika (np. skład po zaburzeniu procesu, wilgoć, siarkowodór),
• wzrost produkcji po zwiększeniu dawki łatwo rozkładalnego substratu,
• rozruch fermentatora, gdy gaz o niskiej zawartości metanu nie nadaje się jeszcze do silnika,
• zanik zasilania, gdy układ gazowy musi przejść w stan bezpieczny.

Ostatnia pozycja pokazuje, że spalanie awaryjne nie jest wyłącznie kwestią ekonomiki. Jest elementem zabezpieczenia przed nadciśnieniem gazu w zbiornikach, a więc tematem bezpieczeństwa, który łączy się ze strefami zagrożenia wybuchem i ATEX.

Hierarchia zagospodarowania nadmiaru

W praktyce stosuje się kolejność od rozwiązań najmniej do najbardziej stratnych:

1. Zmniejszenie podaży: ograniczenie dawkowania substratu, jeśli sytuacja jest przewidywalna.
2. Bufor gazu: magazyn pod membraną przyjmuje różnicę między produkcją a poborem.
3. Odbiorniki użyteczne: dodatkowy agregat lub mikroturbina, kocioł wodny, odbiorca ciepła, uzdatnianie do biometanu.
4. Pochodnia: spalenie gazu bez wykorzystania energii.
5. Awaryjne uwolnienie przez zawór bezpieczeństwa: ostateczne zabezpieczenie konstrukcji, które działa samoczynnie i którego eksploatacja powinna unikać.

Piąty poziom nie jest rozwiązaniem, lecz zabezpieczeniem na wypadek, gdy wszystkie wcześniejsze zawiodą. Kolejne części serii omawiają każdy z poziomów osobno, a wpis o magazynie gazu pod dachem dwumembranowym opisuje stronę konstrukcyjną bufora.

Co wynika z przepisów

Unia Europejska. Konkluzje BAT dla przetwarzania odpadów (decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2018/1147) definiują spalanie w pochodni (flaring) jako wysokotemperaturowe utlenianie palnych składników gazów odlotowych otwartym płomieniem. Zgodnie z BAT 15 pochodnię stosuje się wyłącznie ze względów bezpieczeństwa lub w niestandardowych warunkach pracy (np. rozruch, odstawienie), a według BAT 16, gdy spalanie jest nieuniknione, należy m.in. prowadzić monitoring i rejestrację, w tym ciągły pomiar ilości gazu kierowanego do pochodni. Dotyczy to instalacji objętych zakresem tych konkluzji, więc zakres trzeba sprawdzić dla konkretnej instalacji (dla samej fermentacji beztlenowej odpadów przyjęto próg 100 t odpadów na dobę). Wpis Emisje metanu z biogazowni pokazuje, dlaczego pochodnia jest korzystniejsza niż uwolnienie metanu.

Polska. Wymóg pochodni nie wynika z jednego aktu dla wszystkich biogazowni. Wynika zwykle z kilku źródeł naraz: decyzji środowiskowej, pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza (art. 181 ust. 1 ustawy Prawo ochrony środowiska), pozwolenia na budowę, projektu technologicznego i dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem. Treść pozwolenia wskazuje, jak opisano pochodnię i jakie warunki jej pracy obowiązują. Zakres pozwoleń opisuje wpis Pozwolenia środowiskowe dla biogazowni.

Niemcy jako przykład szczegółowych wymagań. Niemiecka reguła TRAS 120 przewiduje osobne wymagania dla membran i magazynów gazu (rozdz. 3.5) oraz dla dodatkowej jednostki zużywającej gaz (zusätzliche Gasverbrauchseinrichtung, rozdz. 3.8). Niemiecki merkblatt KAS-28 dotyczy wprost tej dodatkowej jednostki, w szczególności pochodni (insbesondere Fackel). Materiał niemieckiego rolniczego ubezpieczyciela wypadkowego SVLFG (stan 12/2013), udostępniony na stronie BG ETEM, podaje m.in. osłonę gorących części do wysokości 2,70 m, włączenie pochodni w koncepcję zasilania awaryjnego oraz sprężarkę (dmuchawę) zapewniającą wymagane ciśnienie gazu. W wyroku z 11 maja 2026 r. (sygn. Au 9 K 25.85) sąd administracyjny w Augsburgu oddalił skargę operatora biogazowni na nakazy dozbrojenia instalacji w automatycznie zapalaną pochodnię i zabezpieczenie nad- i podciśnieniowe, uznając je za zgodne z prawem i z obowiązkiem stosowania stanu techniki; według sądu ręczne spalanie, wolna pojemność magazynu ani agregat kogeneracyjny nie są urządzeniami bezpieczeństwa. Przykłady te służą jako punkt odniesienia, nie jako prawo polskie.

Wymagane a zalecane

Ubezpieczyciele mogą stawiać własne wymagania ochrony przeciwpożarowej dla biogazowni, a konkretne wymagania polisy ustala umowa z ubezpieczycielem.

Jak sprawdzić swoją instalację

• Zapisz w jednym dokumencie wszystkie możliwe odbiorniki gazu i ich maksymalny pobór.
• Sprawdź w decyzji środowiskowej i pozwoleniu, jak opisano pochodnię i ewentualne limity pracy.
• Zestaw największą możliwą produkcję gazu z mocą każdego odbiornika przy awarii pierwszego.
• Zapytaj projektanta, czy zabezpieczenie przed nadciśnieniem działa także przy zaniku zasilania.
• Sprawdź, czy pochodnia jest uwzględniona w dokumencie zabezpieczenia przed wybuchem (strefy zagrożenia, ATEX w biogazowni).

Dlaczego spalanie nie jest „darmowym” rozwiązaniem

Każda godzina pracy pochodni to gaz, który nie stał się prądem, ciepłem ani biometanem. Dodatkowo spalanie nigdy nie jest idealne: pewna część metanu może przejść niespalona, a skala zależy od typu pochodni i warunków pracy. Dlatego dobrze prowadzona instalacja traktuje pochodnię jak bezpiecznik: ma działać pewnie, ale rzadko. Jeżeli pochodnia pracuje regularnie, to sygnał, że bilans gazu jest niezrównoważony i warto sprawdzić przyczyny, zanim zacznie się inwestować w kolejne urządzenia.

Wpis ma charakter ogólny i nie zastępuje projektu ani opinii uprawnionych osób. Wymagania zależą od mocy instalacji, rodzaju przetwarzanych substratów, lokalizacji i treści pozwoleń.