DE3527519C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Fördern von Gasen mit geringem Unterdruck durch setzungsgefährdete Gasleitungssysteme, insbesondere in Mülldeponien, mittels von Gasentnahmesonden zu einem gemeinsamen Unterdruckaggregat geführter einzelner Förderstränge oder -leitungen.

Die Förderung von in Mülldeponien entstehendem Deponiegas (in der Regel CH₄ und CO₂) gewinnt im Rahmen der heutigen Umweltvorschriften und Energieknappheit zunehmend an Bedeutung. Zur Förderung solcher Deponiegase werden in Deponien Dränage- und Sondensysteme eingebracht, durch die mittels Unterdruck das Gas aus dem Deponiekörper abgesaugt wird. Die über solche Dränage- und Sondeneinrichtungen entnommenen Gase werden über einzelne Förderstränge in der Regel einer gemeinsamen Sammelleitung zugeführt. Ein wesentliches Problem solcher Leitungssysteme besteht darin, daß es in Deponiekörpern zum Setzen des Materials kommt, wodurch die einzelnen Förderstränge Verformungskräften ausgesetzt sind. Die daraus resultierenden Verformungen einzelner Förderstränge führen leicht und häufig zu einer sogenannten Wassersackbildung, d. h., es bilden sich an den Fördersträngen Knicke oder Verbiegungen aus, in denen sich Kondens- oder Oberflächenwasser, das in dem sehr feuchten, abgesaugten Gas vorhanden ist, sammelt. Bekanntlich kann die Absaugung von Deponiegasen nur mit relativ geringen Unterdrücken bewerkstelligt werden, weil bei zu hohen Drücken die Gefahr des Ansaugens von Luft durch die Sonden bzw. durch den Deponiekörper bestünde. Infolge dieser relativ geringen Unterdrücke, die üblicherweise in der Größenordnung von 5-50 mbar liegen, kann das sich dann an solchen Leitungsverformungsstellen sammelnde Wasser nicht abgesaugt bzw. abgefördert werden. Es führt zum Verschluß der verformten Förderstränge. Der Verschluß einzelner Förderstränge wiederum ergibt eine Erhöhung des Unterdruckes in den noch freien Fördersträngen. Dies hat zur Folge, daß in diesen Fördersträngen der Volumenstrom steigt und damit die Gefahr wächst, daß Luft angesaugt wird und damit eine Gasverdünnung eintritt. Man erhält also nicht mehr das gewünschte Ergebnis eines Gases bestimmter Qualität.

Um solche Teilverschlüsse zu vermeiden, ist man bisher (siehe z. B. DE-Z.: Müll und Abfall, Heft 12, 1981, S. 344-349) entweder gezwungen, die Leitungen in statisch relativ stabilen, damit aber auch sehr aufwendigen Systemen zu verlegen, bei denen jedoch die Gefahr des Setzens nicht auszuschließen ist, oder man muß das Leitungssystem von vornherein mit einem vorbestimmten Gefälle von mindestens 2%, in der Praxis aber regelmäßig von etwa 5% versehen, hat aber selbst dann nicht die absolute Sicherheit gegen Verformungen infolge Setzens, abgesehen davon, daß solche Gefälle aufgrund der örtlichen Gegebenheiten oftmals nicht realisierbar sind. Weiter kann man die Leitungen mit Abzugslöchern für das Wasser versehen; dabei ist es jedoch erforderlich, daß die Leitungen mindestens 4 bis 5 Meter unter der Oberfläche der Deponie angeordnet sind, um das Eindringen von Luft und damit eine Veränderung der Gasqualität sowie vor allem der Entstehung von explosiven Gemischen zu verhindern, unabhängig davon, daß bei Altdeponien ein Einbringen des Leitungssystems auf diese Tiefe ohne erhebliche Schwierigkeiten überhaupt nicht realisierbar ist.

Weiterhin ist es bekannt (DE-Z.: Gas - Wasser - Abwasser, 64. Jahrg., 1984, Nr. 10, S. 651-655), eine Anzahl vertikaler Gasbrunnen in die Deponie einzubringen und daran Förderstränge anzuschließen, die oberhalb der Deponie verlaufen und zu einer Gassammelleitung führen. Dabei werden in Abständen zu den Gasbrunnen um diese herum Gasdruck-Meßsonden in die Deponie eingebracht, um den Einfluß der Gasentnahme auf die Druckverhältnisse in der Deponie verfolgen zu können. Zur Messung der Fördermenge werden im Förderstrang hinter den Gasbrunnen Gasvolumenmesser (Venturi-Rohr) sowie Absperr- und Regulierorgane angeordnet. Infolge der Anordnung der Förderstränge oberhalb der Deponie treten die vorstehend genannten Probleme durch Setzen des Dränagesystems, Wassersackbildung etc. nicht auf. Natürlich unterliegen solche oberirdischen Leitungen auch erhöht der Gefahr von Beschädigungen durch mechanische Einflüsse und Witterung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Leitungssystemen der eingangs bezeichneten Art ohne das Erfordernis maßgeblicher baulicher Maßnahmen am Leitungssystem selbst eine Möglichkeit zu schaffen, mit der eine gleichmäßige Förderleistung in solchen zum Wasserverschluß neigenden Leitungssystemen insbesondere in deren setzungsgefährdeten Bereichen aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei dem Verfahren dadurch gelöst, daß der Gasvolumenstrom in den einzelnen Fördersträngen des Gasleitungssystems individuell konstant mittels bekannter Regelorgane eingestellt wird, und bei der Einrichtung dadurch, daß jedem einzelnen Förderstrang bzw. jeder Gasentnahmesonde eine Regelstation mit einem Gasvolumenmesser und einem vom Gasvolumenmesser gesteuerten Druckregler zugeordnet ist. Damit ist es in einfacher Weise möglich, daß ohne Beeinträchtigung des Gasvolumenstromes in unbeschädigten Leitungssträngen sich in verformten Leitungen ausbildende Wassersäcke durch eine Erhöhung des Unterdruckes bis zu einer Größe, die dem Wasserstand des Wassersackes entspricht, abgesaugt werden können. Mit anderen Worten wird bei Zusetzen eines oder mehrerer Einzelstränge der Unterdruck in der Hauptsammelleitung aufgrund der Verdichtereigenschaften (vgl. übliches Verdichterdiagramm) erhöht, ohne daß in den intakten Einzelsträngen eine Erhöhung des Individualdruckes folgt, weil hier durch das zwischengeschaltete Gasregelorgan eine Trennung erfolgt und damit ein konstanter, vorbestimmter Volumenstrom gewährleistet ist. Die Erhöhung des Unterdruckes in der Hauptsammelleitung führt jedoch zu einer Erhöhung des Unterdruckes in den beschädigten Strängen und damit letztendlich bei einer ausreichenden Höhe zum Absaugen des Wassers, indem bei zusammengebrochener Volumenmessung der Regler den angestauten Unterdruck voll auf den beschädigten Einzelstrang einwirken läßt.

In bevorzugter Ausbildung der Einrichtung kann die Regelstation einen Volumenmesser mit einer Blende mit Druckdifferenzmessung sowie ein Regelorgan, vorzugsweise in Form eines Membran- gesteuerten Ventils umfassen, das von einer den Sollwert bestimmenden Feder beaufschlagt ist. Eine solche Ausbildung ermöglicht die Verwendung herkömmlicher Bauteile, wie sie beispielsweise für die allgemeine Verwendung auf dem Rohrleitungsgebiet in dem DD-Buch Strien, Mertsching, Nötzold: Handbuch für den Rohrleitungsbau, VEB-Verlag Technik Berlin, 4. Auflage, S. 237-242, speziell Bild 3.178, veröffentlicht sind, und damit einen kostengünstigen Aufbau der Gesamteinrichtung mit Individualregelung der Einzelstränge. Eine solche Einrichtung ist sehr wartungsfreundlich und weist relativ wenig bewegte Teile auf, ergibt also eine hohe Lebensdauer.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 den prinzpiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Entgasungseinrichtung für eine Mülldeponie und

Fig. 2 ein Regelorgan für die Einrichtung der Fig. 1.

In einer hier nur ganz allgemein angedeuteten Mülldeponie 1 ist eine Mehrzahl von Gasentnahmesonden 2 angeordnet, wobei sich deren Verteilung, Zahl und Einbringtiefe sowie Ausführung nach den örtlichen Gegebenheiten richtet und zum Stand der Technik gehört. Von jeder Gasentnahmesonde 2 führt ein einzelner Förderstrang 3 zu einer Regelstation 4, wobei jeweils mehere Sonden 2 mit ihren Fördersträngen 3 einer Regelstation 4 zugeordnet sein können. Von den Regelstationen führen Verbindungsleitungen 5 zur Hauptsammelleitung 6, in der ein Verdichter 7 angeordnet ist. Natürlich können sich in dieser Hauptsammelleitung weitere, für diese Art der Entgasungstechnik notwendige Aggregate wie Filter, Trockner, Kondensatabscheider etc. befinden.

Jede Regelstation 4, die mehrere Einzelregelstationen für eine Mehrzahl einzelner Förderstränge 3 umfassen kann, weist für jeden einzelnen Förderstrang 3 einen Druckregler 41 und einen Volumenmesser 42 auf; deren Aufbau ist im größeren Detail in Fig. 2 gezeigt. Man erkennt hier in dem den Gasstrom in Richtung des Pfeiles leitenden Förderstrang 3 ein Teil des Druckreglers 41 bildendes Ventil 411, dem ein Regelorgan 412 zugeordnet ist, das eine Membran 413 und eine hinsichtlich ihres Druckes einstellbare Feder 414 umfaßt. In Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventil befindet sich ein Volumenmesser 42 mit einer Blende 421. Die Membran des Druckreglers ist auf ihren beiden Seiten über Steuerleitungen 431, 432 mit den beiden Seiten der Blende 421 verbunden. Zwischen diesen beiden Blendenseiten besteht eine Druckdifferenz Δp. Diese Druckdifferenz entspricht dem Istwert des Gasstromes und führt nach dem Vergleich des durch die Feder 414 bestimmten Sollwertes zum Stellwert des Ventils 411, d. h., je nach der Größe der Druckdifferenz wird aufgrund der Federkraft das Ventil mehr oder weniger geschlossen, und es kann ein entsprechend gleichmäßiger Volumenstrom eingeregelt werden.

Wenn nun, wie in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 31 angedeutet, infolge einer Verlagerung innerhalb des Deponiekörpers 1 eine Verbiegung 31 (die hier gegenüber der natürlichen Lage um 90° in die Blattebene hineingedreht dargestellt ist) eines einzelnen Förderstranges 3 eintritt und sich in dieser Verbiegung 31 ein Wassersack ausbildet, der bei den niedrigen Betriebs- Unterdrücken nicht mehr abgesaugt werden könnte, erhöht sich automatisch durch die Leistung des Verdichters 7 der Unterdruck im Sammelsystem 5. Die vorstehend beschriebene Regeleinrichtung führt dazu, daß die Druckdifferenz in den unbeschädigten Fördersträngen 3 steigt und aufgrund der dargelegten Funktion zu einem stärkeren Schließen des Ventils führt, so daß die Fördermenge bei steigendem Unterdruck gleich bleibt. Bei den verformten Fördersträngen kann, da kein Gasstrom fließt, auch keine Druckdifferenz gemessen werden, so daß das Ventil unter der Wirkung der Feder 414 vollständig öffnet. Daher wird der erhöhte Unterdruck in dem vor dem Ventil liegenden Bereich voll wirksam und führt dazu, daß ein Wassersack im Bereich 31 abgesaugt werden kann. Das so abgesaugte Wasser durchläuft das Regelorgan 41, 42 und wird in einem dahinter angedeuteten Wasserabscheider 43, der ebenfalls Bestandteil der Regelstation 4 bilden kann, entfernt. Nach Absaugen dieses Wassersackes stellen sich in diesem verformten Förderstrang 3, 31 die gleichen Förderbedingungen wie in den unbeschädigten Fördersträngen 3 ein.

Claims (3)

1. Verfahren zum Fördern von Gasen mit geringem Unterdruck durch setzungsgefährdete Gasleitungssysteme, insbesondere in Mülldeponien, mittels von Gasentnahmesonden zu einem gemeinsamen Unterdruckaggregat geführten einzelnen Fördersträngen oder -leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasvolumenstrom in den einzelnen Fördersträngen des Gasleitungssystems individuell konstant mittels bekannter Regelorgane eingestellt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem einzelnen Förderstrang (3, 31) bzw. jeder Gasentnahmesonde (2) eine Regelstation (4) mit einem Gasvolumenmesser (42) und einem vom Gasvolumenmesser gesteuerten Druckregler (41) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstation (4) einen Volumenmesser (42) mit einer Blende (421) mit Druckdifferenzmessung sowie ein Regelorgan (412), vorzugsweise in Form eines Membran (413)-gesteuerten Ventils (411) umfaßt, das von einer den Sollwert bestimmenden Feder (414) beaufschlagt ist.