Gasgeochemie der Verbrennungsgase

Beitrag zum Projekt:

• Chinesisch-Deutsches Verbundvorhaben zur Erkundung von Kohlefeuern

Messung der Gaszusammensetzung 2004

Im Verlauf des Projektes wurden intensive Messungen der Gaszusammensetzung und der Flussraten von verschiedenen Gruppen durchgeführt (BGR, DMT). Die Untersuchungen der BGR konzentrierten sich dabei auf die Feuerzonen 8 und 3.2 in Wuda. Insgesamt wurden an 13 Tagen (23.6-8.7.2004) die Feuerzonen 3.2 und 8 untersucht (Feuerzone 3.2: 41 Emissionsmessungen & 63 qualitative Messungen, Feuerzone 8: 3 Emissionsmessungen & 158 qualitative Messungen).

Gasflussmessungen an der Feuerzone 3.2 Quelle: BGR

Die chemische Zusammensetzung der Gase wurde im Gelände mit einem Mehrgasmessgerät der Firma Draeger (Multiwarn II) durchgeführt, welches mit einem CO₂ IR Sensor und vier chemischen Sensoren ausgerüstet war (O₂, brennbare Gase, CO und H₂S).

Die Mengen ausströmender Gase wurden durch zwei verschiedene Methoden bestimmt. Von der BGR wurde eine Emissionskammer eingesetzt, mit deren Hilfe die Emissionen komponentenspezifisch bestimmt wurde. In den hochtemperierten Spalten wurde von der DMT Differenzdruckmessungen zur Bestimmung der Gesamtflussmenge durchgeführt.

Potentielle Brandprozesse in den Kohlefeuern Quelle: BGR

Als wesentliche Ergebnisse lassen sich folgende Aussagen treffen:

• Durch die Flussmessungen konnte gezeigt werden, das nicht nur durch offene Spalten Brandgase austreten, sondern ebenfalls durch die angrenzende Matrix
  
  
• Die Feuerzonen sowohl in sich selbst als auch untereinander sind sehr inhomogen in Bezug auf Gas-Temperaturen und Zusammensetzungen.
  
  
• Es gibt keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen Temperatur und Gaszusammensetzung.
  
  
• Ausser den normalen Verbrennungsgasen CO & CO₂ treten auch Kohlenwasserstoffe und molekularer Wasserstoff (H₂) auf. Diese Gase sind ein eindeutiger Beweis dafür, dass nicht nur einfache Verbrennungsprozesse auftreten, sondern auch kokereiähnliche Gase entstehen.
  
  

Permanentstation 2005

Messdaten aufgezeichnet vom 15.Juni bis 30. Juni 2005 (Frequenz 30 sec) Quelle: BGR

Im Sommer 2005 wurde eine Permanentmess-Station an der Brandzone 8 installiert. An zwei Lokalitäten werden die Verbrennungsgase (CO₂, CO & CH₄) und an 5 verschiedenen Positionen die Temperaturen kontinuierlich aufgezeichnet. Komplettiert werden die Messungen durch Aufzeichnung relevanter Wetterdaten (Luftdruck, Temperatur, Windrichtung und –Geschwindigkeit).

Diese Daten werden zum Verständnis der Branddynamik und der Abhängigkeit von externen Einflüssen (Wetter) beitragen. Im Oktober 2005 wurde die Station abgebaut. Die Auswertung der gewonnenen Daten erfolgt zur Zeit.

Eine Langfassung der gewonnenen Ergebnisse lässt sich hier öffnen (Untersuchungen der Brandgase. In englisch (PDF, 4 MB))