Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte - Waterschap Groot Salland

GT-120438
21 januari 2013
Onderzoek oorzaak
explosie RWZI
Raalte
Eindrapport

GT-120438
21 januari 2013
© 2012 Kiwa N.V.
Alle rechten voorbehouden.
Niets uit deze uitgave mag
worden verveelvoudigd,
opgeslagen in een
geautomatiseerd
gegevensbestand, of
openbaar gemaakt, in enige
vorm of op enige wijze, hetzij
elektronisch, mechanisch,
door fotokopieën, opnamen,
of enig andere manier, zonder
voorafgaande schriftelijke
toestemming van de uitgever.
Kiwa Technology B.V.
Wilmersdorf 50
Postbus 137
7300 AC Apeldoorn
Tel. 055 539 32 52
Fax 055 539 32 23
www.kiwatechnology.nl
Onderzoek oorzaak
explosie RWZI
Raalte
Eindrapport
Colofon
Titel Onderzoek oorzaak explosie RWZI
Raalte
Projectnummer 121001639
Projectmanager R.M. van Aerde
Opdrachtgever Waterschap Groot Salland
Kwaliteitsborger(s) S.L.M. Lueb
Auteur(s) R.M. van Aerde
Dit rapport is niet openbaar en slechts verstrekt aan de
opdrachtgevers van het Contractonderzoekproject/adviesproject.
Eventuele verspreiding daarbuiten vindt alleen plaats door de
opdrachtgever zelf.

Voorwoord
Op zondagochtend 21 oktober 2012 heeft zich op de rioolwaterzuivering Raalte een
explosie voorgedaan. In eerste instantie is er door Kiwa Technology BV onderzoek
verricht in opdracht van netbeheerder Enexis. Dit onderzoek betrof het
aardgasdistributie gedeelte dat valt onder de verantwoordelijkheid van Enexis.
Vervolgens is Kiwa Technology BV door Waterschap Groot Salland gevraagd
voorlopig onderzoek uit te voeren aan de biogasinstallatie in eigendom van
Waterschap Groot Salland. Dit voorlopige onderzoek, beschreven in de hoofdstukken
3 tot en met 5, resulteerde in een verondersteld scenario dat zou hebben geleid tot de
explosie. Om dit veronderstelde scenario te kunnen onderbouwen, dan wel te kunnen
uitsluiten, zijn de verschillende delen van de biogasinstallatie nader onderzocht.
De resultaten van dit vervolgonderzoek zijn beschreven in de hoofdstukken 7 tot en
met 11.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 1 - 21 januari 2013

Samenvatting
De explosie op zondagochtend 21 oktober 2012 is vooraf gegaan door de detectie
van biogas uit een condensafvoer achter in de leidingkelder. Hierop volgend treedt
het gasalarm in werking. Als reactie op het gasalarm, volgt er een aantal
automatische acties. Deze acties leiden onder andere tot het stoppen van afvoer van
biogas uit de gashouder. De toevoer van biogas van de vergistingstanks naar de
gashouder wordt echter niet gestopt. Als gevolg hiervan stijgt het niveau in de
gashouder. Bij het bereiken van het 125 m 3 niveau is de niveaubeveiliging van de
gashouder geopend. Deze beveiliging had verdere vulling van de gashouder moeten
voorkomen. Door ernstige vervuiling van de vlamdover in de afvoer had deze
beveiliging echter onvoldoende capaciteit om voldoende gas te kunnen afvoeren.
Hierdoor vindt er een verdere vulling van de gashouder plaats. Omdat de gashouder
op een gegeven moment niet meer kon expanderen, vindt er vanaf dit punt
drukopbouw plaats in de gashouder en de daaraan verbonden leidingen en
condensafvoeren. De gashouder is voorzien van een overdrukbeveiliging welke opent
bij 44 mbar. De vergistingstanks zijn voorzien van beveiligingen welke openen bij een
druk boven de 40 mbar.
Bij een druk van +/- 39,7 mbar opent echter al het waterslot van de condensafvoer bij
de gasreiniger. Deze condensafvoer heeft een afvoer in de pompenkelder. Tijdens
het onderzoek is vastgesteld dat bij het openen van het waterslot er zoveel water uit
het slot wordt gedrukt dat er geen afsluiting van gas meer plaatsvindt. De volledige
inhoud van de gashouder kan hierdoor via de afvoer uitstromen in de pompenkelder.
In de pompenkelder vormt zich vervolgens een explosief gasmengsel. Door een
onbekende ontsteekbron is dit mengsel ontstoken.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 2 - 21 januari 2013

Inhoud
Voorwoord 1
Samenvatting 2
Inhoud 3
1 Beschrijving biogasinstallatie 5
1.1 Eigenschappen biogas 5
2 Beschrijving van het incident 6
2.1 Beschrijving situatie 6
2.2 Tijdsverloop incident 7
2.3 Schade 8
3 Vaststellen bron gaslekkage 9
4 Opvolgacties na gasalarm 11
4.1 Beschrijving systeem 11
4.2 Gevolg van de opvolgacties 11
4.3 Conclusie 12
5 Situatie en werkzaamheden voor het incident 13
5.1 Algemeen 13
5.2 Werkzaamheden gasinstallatie 13
5.3 Fakkel 13
5.4 Gasmotor 13
6 Scenario 14
6.1 Mogelijke invloed op het incident door interventie wachtdienstmedewerker 14
6.2 Onderzoeksvragen 15
7 Onderzoek aan condensafvoeren in leidingenkelder 16
7.1 Bevindingen 16
8 Onderzoek gashouder 18
8.1 Mechanische niveaubeveiliging 18
8.1.1 Werking mechanische niveaubeveiliging 18
8.1.2 Onderzoek werking mechanische niveaubeveiliging 19
8.1.3 Vlamdover 19
8.1.4 Conclusie 21
8.2 Hydraulische overdrukbeveiliging 22
8.2.1 Werking hydraulische overdrukbeveiliging 22
8.2.2 Onderzoek hydraulische overdrukbeveiliging 23
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 3 - 21 januari 2013

8.2.3 Conclusie 23
9 Condensafvoer in condensput 24
9.1 Onderzoek condensafvoer 24
9.2 Conclusie 24
10 Beveiligingen vergistingstanks 25
10.1 Conclusie 25
11 Condensafvoer bij gasreiniging 26
11.1 Werking condensafvoer 26
11.2 Onderzoek condensafvoer 27
11.3 Conclusie 28
12 Vergelijk onderzoeksresultaten met tijdsverloop incident 29
13 Eindconclusie 31
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 4 - 21 januari 2013

1 Beschrijving biogasinstallatie
Op de RWZI Raalte wordt rioolwater gezuiverd. Het slib dat bij deze zuivering
vrijkomt, wordt in een tweetal vergistingstanks vergist. Bij deze vergisting komt biogas
vrij. Dit gas wordt opgeslagen in een gasbuffer. Het biogas wordt enerzijds gebruikt
voor verbranding in een gasmotor en een tweetal cv-ketels. Anderzijds wordt het
biogas geïnjecteerd in de vergistingstanks ten behoeve van menging van de
slibgisting.
Om het biogas te kunnen injecteren in de vergistingstanks, wordt het gas door middel
van een tweetal compressoren op een druk van ongeveer 1,36 bar gebracht. Via een
tweetal ringleidingen, elke compressor voorziet een ringleiding van gas, aan de
bovenzijde van de vergistingstanks en een aantal lansen wordt het biogas
geïnjecteerd in het in de vergistingstanks aanwezige slib.
De zuigzijde van de compressor staat in verbinding met het verzamelpunt boven op
de vergistingstanks. Via dit verzamelpunt staan de vergistingstanks ook in verbinding
met de gashouder.
1.1 Eigenschappen biogas
Biogas is een brandbaar gas wat bestaat uit ongeveer 60 % methaan (CH4) en 35 %
kooldioxide (CO2). De exacte samenstelling varieert afhankelijk van het
vergistingsproces. De onderste ontsteekgrens is ongeveer 8 %vol, de bovenste
ontsteekgrens ongeveer 18%vol.
De dichtheid van het biogas is vergelijkbaar met lucht. De exacte samenstelling en
daarmee eigenschappen van biogas zijn afhankelijk van het verloop van het
vergistingsproces.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 5 - 21 januari 2013

2 Beschrijving van het incident
2.1 Beschrijving situatie
condensafvoerleiding
uitmondig
condensafvoer
Figuur 1. Plattegrond kelderruimte
tweede gasalarm
deur
eerste gasalarm
mechanische afzuiging
toevoer ventilatielucht
De kelderruimte bestaat uit een tweetal ruimten welke zijn gescheiden door een muur
met daarin een deur. De linker ruimte (zie figuur 1) is de pompenkelder, de
rechterruimte is de compressorkelder. Aan deze compressorkelder bevindt zich de
leidingentunnel. In deze leidingentunnel is de eerste melding van gas.
De compressorkelder is voorzien van mechanische afzuiging. De natuurlijke toevoer
van lucht bevindt zich aan het uiteinde van de leidingtunnel, direct bij het
toegangsluik.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 6 - 21 januari 2013

2.2 Tijdsverloop incident
Driehoek: informatie uit het overzicht storingsmeldingen
Bol: informatie uit het trendscherm
01:53 eerste gas alarm
Melding van gasdetectie SBQA_0102 achter in leidingtunnel.
Alarm is bij 10% LEL. Volgens volgactielijst gassensoren versie 8 januari 2007 leidt
dit alarm tot:
Uitschakelen van de gascompressoren;
Uitschakelen van de CV ketels;
Uitschakelen van de gasmotor;
Sluiten van de afvoer van biogas van vergistingstank SGT 1 en 2 naar de
gascompressoren door middel van SBa-0206;
Sluiten van de toevoer van biogas naar de gasmeters door middel van SBa-
0208;
Sluiten van de toevoer van aardgas naar de gasmeters door middel van ApA-
0119.
LEL staat voor Lower Explosion Limi, de onderste grens in volume procenten waarbij een gas explosief is
in lucht. Voor biogas ligt deze waarde op ongeveer 5% (deze waarde is afhankelijk van de exacte
samenstelling van het biogas). Alarm bij 10% LEL betekent dat bij 10% van de LEL waarde wordt
gealarmeerd.
03:11 niveau aanduiding gashouder hoog-hoog
De gashoeveelheid in de gashouder is toegenomen. Dit leidt uiteindelijk tot een
niveau alarm.
06:13 tweede gasalarm
Melding gasdetectie SBQA_0101 voor in leidingenkelder. Alarm is bij 10% LEL.
Dit alarm is 4 uur na het eerste gasalarm. De volgacties op dit gasalarm zijn gelijk
aan die van SBQA_0102 (eerste gasalarm).
06:14 start niveaudaling gashouder – 07:11 niveau aanduiding laag-laag
Direct na het tweede gas alarm is in het trendscherm een niveaudaling in de
gashouder zichtbaar. Binnen een uur is de gashoeveelheid zover afgenomen dat dit
leidt tot het laag-laag alarm van de gashouder.
07:44 explosie
Om 07:44 is de laatste storingsmelding. Het is aangenomen dat dit het moment van
explosie is. De explosie vindt 1,5 uur na het tweede gasalarm plaats.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 7 - 21 januari 2013

2.3 Schade
De grootste schade is aan de linkerzijde van het gebouw. Aan deze zijde is het
plafond van de pompenkelder ingezakt. Het plafond van de compressorkelder
(rechterzijde) is nog deels intact. In de leidingtunnel is de zichtbare schade beperkt.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 8 - 21 januari 2013

3 Vaststellen bron gaslekkage
Op 7 november 2012 is er visueel onderzoek uitgevoerd in de leidingentunnel. Doel
van dit onderzoek is het vaststellen van de bron van gaslekkage welke aanleiding
heeft gegeven tot het eerste gasalarm.
In de leidingentunnel bevindt zich een 4-tal gasleidingen. Deze leidingen zijn
afkomstig van de perszijde van de gascompressoren. De gasdruk in de leidingen
bedraagt ongeveer 1,36 bar. Deze leidingen worden via de wand van de
leidingentunnel naar de vergistingstanks gevoerd. Elke leiding is voorzien van een
condensafvoer. Deze condensafvoer voert het in biogas aanwezige vocht af.
Figuur 2. Schets bovenaanzicht leidingentunnel.
Positie van de gassensor ten opzichte van de leidingen en condensafvoeren.
Gezien de positie van de gasdetectie en de continue luchtstroom door de
leidingtunnel, is het leidingdeel vanaf de gasdetectie tegen de luchtstroom in
onderzocht. Van dit leidingdeel is visueel geen afwijking vastgesteld die een
mogelijke bron van gaslekkage kan zijn. Gezien de positie ten opzichte van de
gasdetectie, is het mogelijk dat een niet goed functionerende condensafvoer een bron
van gaslekkage is geweest. Om dit vast te kunnen stellen, is nader onderzoek
verricht aan de condensafvoeren.
Foto 1. Overzicht condensafvoeren en gasleidingen.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 9 - 21 januari 2013

Foto 2. Leidingdeel (rechterzijde)voor de gasdetectie
gasleidingen
Figuur 3. Doorsnede condensafvoer Rifox Minox-leicht zoals toegepast in de
leidingentunnel.
condens afvoeren
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 10 - 21 januari 2013

4 Opvolgacties na gasalarm
Na het eerste gasalarm (SBQA_0102) om 01:53 volgt een aantal automatische
acties. De situatie die als gevolg hiervan ontstaat, is van belang voor het verdere
verloop van het incident en staat hieronder beschreven.
4.1 Beschrijving systeem
De gasdetectie en gekoppelde apparatuur vormen een stand-alone systeem met een
eigen energievoorziening. Dit systeem moet er voor zorgen dat er na detectie van gas
een aantal acties volgen. Deze acties moeten er toe leiden dat de installatie in een
veilige toestand wordt gebracht.
Volgens het EVD (explosie veiligheidsdocument) rev. nr. 2 datum 4-4-2012 wordt er
bij 10% LEL een laag alarm en bij 30% een hoog alarm gegenereerd. Het systeem
maakt geen onderscheid tussen een 10% of 30% melding, beide meldingen leiden tot
alarm. De gehanteerde LEL waarde is gebaseerd op methaan.
Op zowel gasalarm SBQA_0102 (eerste alarm achter in de leidingentunnel) als
SBQA_0101 (tweede alarm voor in de leidingkelder) moeten volgens de volgactielijst
gassensoren versie 8 januari 2007 de volgende volgacties plaatsvinden:
Uitschakelen van de gascompressoren;
Uitschakelen van de CV ketels;
Uitschakelen van de gasmotor;
Sluiten van de afvoer van biogas van vergistingstank SGT 1 en 2 naar de
gascompressoren door middel van SBa-0206;
Sluiten van de toevoer van biogas naar de gasmeter door middel van SBa-
0208;
Sluiten van de toevoer van aardgas door middel van ApA- 0119.
Bij in bedrijfname in 2007 is het gehele systeem getest door het activeren van het
gasalarm. Op 24 september 2012 zijn de afsluiters voor het laatst getest op
functioneren.
Alle afsluiters zijn voorzien van een standmelding. Wanneer binnen een
gedefinieerde tijd de gewenste stand niet wordt bereikt, volgt er een storingsmelding.
Na het eerste gasalarm zijn er geen storingsmeldingen geweest. Er wordt daarmee
aangenomen dat alle afsluiters de juiste stand hebben bereikt.
4.2 Gevolg van de opvolgacties
De acties na het gasalarm hebben volgende situatie tot gevolg:
Er is geen toevoer van biogas (en aardgas) naar het gebouw;
De verbruikers van het biogas zijn uitgeschakeld;
De vergistingstanks en de gashouder blijven met elkaar in verbinding;
De gashouder blijft in verbinding met de gasreiningsinstallatie (niet
operationeel ten tijde van incident).
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 11 - 21 januari 2013

Door deze situatie blijft het hieronder geschetste deel van de installatie gevoed
worden met biogas vanuit de vergistingstanks.
1
2
gashouder
1 - niveau beveiliging
2 - drukbeveiliging
3 - drukbeveiliging
4 - drukbeveiliging
Condensafvoer in
put
vergistingstanks
3
4
Toevoer van gas
condensafvoer
gebouw
Figuur 4. Schematisch tekening van situatie na eerste gasalarm.
gasreiniger
Condens afvoerleiding
4.3 Conclusie
Gevolg van de acties na het gasalarm is dat er nog wel toevoer van biogas is uit de
vergistingstanks naar de gashouder, maar geen verbruik meer is van biogas uit de
gashouder. Het stijgen van het niveau in de gashouder na het eerste gasalarm wordt
hiermee verklaard.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 12 - 21 januari 2013

5 Situatie en werkzaamheden voor het
incident
Tijdens het onderzoek is gekeken, of de situatie of de werkzaamheden voor het
incident aanleiding geven tot nader onderzoek.
5.1 Algemeen
Volgens medewerkers van de RWZI Raalte waren er geen afwijkingen, zoals
schuimvorming, in het vergistingsproces. Er was sprake van een rustige vergisting.
5.2 Werkzaamheden gasinstallatie
In de periode voor het incident zijn er diverse werkzaamheden verricht aan en in de
nabijheid van de gasinstallatie. Op basis van de ontvangen informatie is er geen
reden om aan te nemen dat onzorgvuldig handelen tijdens deze werkzaamheden
aanleiding is geweest voor het incident.
5.3 Fakkel
In verband met een defect aan de fakkel, was deze buiten gebruik gesteld. Onder
normale omstandigheden wordt bij halve vulling (75 m 3 ) van de gashouder, het
aangevoerde gas via de fakkel verbrand (gasproductie is ongeveer 800 m 3 per 24
uur). Omdat de fakkel buiten werking was, heeft men voor het weekend slib
afgevoerd. Het idee hierachter was dat de gasconsumptie van de gasmotor
voldoende was om het geproduceerde gas te verbranden. Hierdoor zou de
vullingsgraad van de gashouder onder de helft blijven.
Wanneer er onvoldoende verbruik is (minder dan de toevoer), leidt dit tot een
maximaal niveau in de gashouder en uiteindelijk afblazen van biogas via een
beveiliging. Voorafgaand aan het incident is er geen indicatie dat de gashouder zijn
maximale vullingsgraad heeft bereikt. Dit treedt pas op na het eerste gasalarm. Er is
daarom geen reden om aan te nemen dat de niet functionele fakkel aanleiding heeft
gegeven tot het incident.
5.4 Gasmotor
Op zaterdag 20 oktober is de gasmotor uitgevallen. Door de aanwezige
storingsmonteur is de gasmotor opgestart. Het is niet bekend of de keuzeschakelaar
hierbij op biogas, aardgas of automatisch is gezet. In stand aardgas vindt er geen
afname van biogas plaats.
Wanneer er door de gasmotor geen verbruik is van biogas, leidt dit tot een
niveaustijging in de gashouder. Voorafgaand aan het incident is er geen indicatie dat
de gashouder zijn maximale vullingsgraad heeft bereikt. Dit treedt pas op na het
eerste gasalarm. Er is daarom geen reden om aan te nemen dat de gasmotor
aanleiding heeft gegeven tot het incident.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 13 - 21 januari 2013

6 Scenario
Op basis van de verkregen informatie en de resultaten van het voorlopige onderzoek
wordt verondersteld dat volgend scenario zich heeft ontwikkeld.
Het incident start met het waarnemen van gas in de leidingentunnel. Dit gas is
waarschijnlijk vrijgekomen als gevolg van een lekkende condensafvoer. Door de
acties na het gasalarm worden de compressoren uitgeschakeld. Het resterende gas
in de persleiding van de compressor lekt weg via de bestaande lekkage. Met behulp
van de aanwezige ventilatie wordt dit gas verder verspreid door de kelder en leidt tot
een tweede alarm.
Tussen het eerste en het tweede alarm zit een tijdsbestek van 4 uur.
1,5 uur na het tweede gasalarm volgt de explosie. Gezien de schade wordt er van
uitgegaan dat er zich in de pompenkelder een explosief gasmengsel heeft gevormd.
Het lijkt er daarmee op dat de verspreiding van gas en de vorming van het explosieve
mengsel na het tweede gasalarm versneld heeft plaatsgevonden. Uitgaande van
alleen een lekkende condensafvoer in de leidingentunnel moet voor verspreiding in
de pompenkelder de toegangsdeur tussen beide kelders open hebben gestaan en
moet er een stroming zijn geweest tegen de ventilatieluchtstroming in. Dit wordt niet
waarschijnlijk geacht. Er wordt daarmee betwijfeld of alleen een condensafvoer in de
leidingentunnel de bron van lekkage is geweest.
Er is een mogelijkheid dat er, via de condensafvoer van de condensput voor de
gasreiniger, biogas vanuit de gashouder in de pompenkelder is gekomen. Volgens
medewerkers van Waterschap Groot Salland komt het voor dat er plotselinge
drukstijgingen zijn in het vergistingsproces. Deze drukstijgingen hebben er in het
verleden toe geleid dat het water uit het waterslot van condensafvoeren is gedrukt.
Dit scenario zou de niveaudaling van de gashouder en het vormen van een
explosiefmengsel in de pompenkelder onderbouwen.
Er zijn vooralsnog geen andere scenario’s naar voren gekomen die de vorming van
een explosiefmengsel in de pompenkelder kunnen verklaren.
6.1 Mogelijke invloed op het incident door interventie
wachtdienstmedewerker
Uitgaand van bovenstaand scenario had interventie na het eerste gasalarm escalatie
van het incident kunnen voorkomen. De interventie had dan moeten bestaan uit het
elimineren van de lekbron en het weer in bedrijf nemen van de gasinstallatie. Of de
wachtdienstmedewerker over werkinstructies beschikt, passend bij de situatie, is niet
onderzocht.
Gezien het tijdsbestek tussen het tweede gasalarm en de explosie wordt betwijfeld of
interventie na het tweede gasalarm escalatie van het incident had kunnen
voorkomen.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 14 - 21 januari 2013

6.2 Onderzoeksvragen
Om het boven beschreven scenario te kunnen bevestigen of te kunnen uitsluiten zijn
de volgende onderzoeksvragen relevant:
1. Onderzoek aan de condenspotten om de initiële lekbron te kunnen
vaststellen.
2. Berekening van het lekdebiet en de ventilatie capaciteit om verspreiding van
biogas in de compressorkelder te kunnen onderbouwen.
3. Beschouwing van de installatie tussen de gashouder en de condensafvoer in
de pompenkelder om het veronderstelde verloop na het tweede gasalarm te
kunnen onderbouwen.
4. Onderzoek aan de deur en de scheidingsmuur tussen beide kelders om de
voortplantingsrichting van de explosie te kunnen vaststellen.
5. Beschouwing van de werkinstructies voor de wachtdienstmedewerker bij
gasalarm in relatie tot de status van de installatie bij gasalarm om vast te
stellen of interventie escalatie had kunnen voorkomen.
De onderzoeksvragen 1, 2 en 3 worden in de hierna volgende hoofdstukken
behandeld. Ten tijde van het vervolgonderzoek waren de deur en de restanten van de
scheidingsmuur verwijderd. Hierdoor is het niet mogelijk geweest onderzoeksvraag 4
te beantwoorden. Er heeft geen beschouwing van de werkinstructies voor de
wachtdienstmedewerker plaatsgevonden.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 15 - 21 januari 2013

7 Onderzoek aan condensafvoeren in
leidingenkelder
Ten behoeve van dit onderzoek zijn de condensafvoeren afgesloten van de
gasleiding door het sluiten van de afsluiter tussen gasleiding en condensafvoer. Via
een aansluiting aan de bovenzijde van de condensafvoer is de condensafvoer op een
druk van 1,4 bar gebracht. Vervolgens is via een aangesloten drukmeter vastgesteld
of de druk in de condensafvoer daalt. In geval van drukdaling is er sprake van
lekkage.
7.1 Bevindingen
Bij de condensafvoer rechtsonder is lekkage geconstateerd. Deze condensafvoer is
vervolgens verwijderd en nader onderzocht. Tijdens dit onderzoek is de lekkage niet
opnieuw vastgesteld. De deksel van de condensafvoer is vervolgens verwijderd. In de
condensafvoer is een kleverige substantie aangetroffen. De kleverigheid van deze
substantie is zeker aanleiding geweest voor het verkleven van de vlotter of afsluiter in
de condensafvoer met uitstroming van biogas tot gevolg.
Ook bij de andere drie condensafvoeren is de aanwezigheid van deze substantie
vastgesteld. Volgens medewerker van de RWZI betreft het hier olie van de
compressoren vermengt met condens uit het biogas en heeft deze substantie eerder
aanleiding gegeven tot lekkage van de condensafvoeren. De mogelijkheid van
olielekkage en de vermenging van olie met het condens is inherent aan het type
compressor en het ontwerp van de installatie.
Foto 3. Vlotter van condensafvoer rechtsonder
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 16 - 21 januari 2013

Foto 4. Vlotter van een van de andere condensafvoeren
Het debiet van de lekkage is niet gemeten aangezien de opening als gevolg van de
verkleving niet met zekerheid is vast te stellen. Het is aannemelijk dat er bij de
lekkage voldoende biogas is vrijgekomen om het niveau van 10% LEL te bereiken en
daarmee het gasalarm te activeren.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 17 - 21 januari 2013

8 Onderzoek gashouder
Volgens het scenario (zie hoofdstuk 6) zou de druk in het systeem (zie figuur 4)
opgelopen zijn tot ongeveer 40 mbar om het waterslot van de condensafvoer te laten
doorslaan. Om deze 40 mbar in het systeem te kunnen bereiken, moeten beide
beveiligingen op de gashouder niet of onvoldoende gefunctioneerd hebben. Om dit
vast te kunnen stellen, zijn de beveiligingen op de gashouder nader onderzocht.
De gashouder is voorzien van twee beveiligingen (zie figuur 5).
1. Mechanische niveaubeveiliging.
2. Hydraulische drukbeveiliging.
niveaubeveiliging
vlamdover
Figuur 5. Gashouder
GASHOUDER
150 m 3
vlamdover
Hydraulische
overdrukbeveiliging
8.1 Mechanische niveaubeveiliging
De gashouder bestaat uit een membraan met daarop ballast. Met het vullen van de
gashouder expandeert het membraan. De mechanische niveaubeveiliging moet
voorkomen dat een bepaald vullingsniveau van de gashouder wordt overschreden.
8.1.1 Werking mechanische niveaubeveiliging
Bij het bereiken van een bepaald niveau in de gashouder wordt het contra gewicht,
waarmee een vlinderklep gesloten wordt gehouden, omhoog gedrukt waardoor de
vlinderklep wordt geopend (zie figuur 6).
Via de vlinderklep wordt het biogas in de gashouder afgevoerd naar buiten. Aan het
uiteinde van de afvoer bevindt zich een vlamdover.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 18 - 21 januari 2013

vlinderklep
vlamdover
afvoer
membraan
Figuur 6. Mechanische niveaubeveiliging
8.1.2 Onderzoek werking mechanische niveaubeveiliging
Tijdens het onderzoek is de gashouder langzaam gevuld met lucht. Hierbij is
vastgesteld dat bij het bereiken van 125 m 3 vulling (aanwijzing buitenzijde gashouder)
het membraan van de gashouder het contragewicht omhoog drukt. Hierbij wordt de
vlinderklep gedeeltelijk geopend. De afvoer van gas uit de gashouder is hierbij
nauwelijks waarneembaar.
Na het verwijderen van de vlamdover neemt de afvoer capaciteit aanzienlijk toe,
ongeveer 25 m 3 in 6 minuten op basis van de aanwijzing op de buitenzijde van de
gashouder.
8.1.3 Vlamdover
De vlamdover bestaat uit twee roestvaste schijven met elk een matrix van
driehoekige passages. Hiermee moet voorkomen worden dat een vlam van buitenaf
in de gashouder treedt. Door de open structuur van de vlamdover kan gas er
eenvoudig doorheen stromen.
Foto 5. Bovenzijde bovenste vlamdover
contragewicht
ballast
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 19 - 21 januari 2013

Foto 6. Detail bovenzijde bovenste vlamdover
Bij de verwijderde vlamdover is vastgesteld dat de onderzijde van de eerste schijf
ernstig is vervuild. Slecht een zeer klein deel van het beschikbare oppervlak is vrij om
gas door te laten.
Foto 7. Onderzijde vlamdover
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 20 - 21 januari 2013

Foto 8. Detail vervuiling
8.1.4 Conclusie
Als gevolg van de vervuiling van de vlamdover is de afvoer van biogas uit de
gashouder kleiner geweest dan de toevoer van uit de vergistingstanks. Het gevolg
hiervan is een verdere vulling en uiteindelijk drukopbouw in de gashouder.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 21 - 21 januari 2013

8.2 Hydraulische overdrukbeveiliging
De hydraulische overdrukbeveiliging dient te voorkomen dat er in de gashouder een
druk ontstaat die hoger is dan de ontwerpdruk van de gashouder. Volgens de
documentatie “bedrijfsvoorschrift voor een verticale membraangashouder” van de
fabrikant (Landustrie Sneek) zou de afblaasdruk 30 mbar zijn.
8.2.1 Werking hydraulische overdrukbeveiliging
De hydraulische overdrukbeveiliging is gebaseerd op een waterslot. De hoogte van
het waterslot is bepalend voor de druk waarbij biogas uit de gashouder wordt
afgevoerd naar de buitenlucht. Wanneer de druk in de gashouder zakt als gevolg van
de afvoer naar de buitenlucht, sluit het waterslot zich weer.
Figuur 7. Hydraulische overdrukbeveiliging
Foto 9. Hydraulische overdrukbeveiliging
Waterslot hoogte
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 22 - 21 januari 2013

8.2.2 Onderzoek hydraulische overdrukbeveiliging
Uit veiligheidsoverweging is de drukbeveiliging niet in combinatie met de gashouder
getest. De drukbeveiliging is los genomen van de gashouder. Via een aangepaste
aansluiting is de druk langzaam opgevoerd. Hierbij is vastgesteld dat bij een druk van
44 mbar het waterslot opent.
8.2.3 Conclusie
De hydraulische overdrukbeveiliging is ingesteld op een druk van 44 mbar en is
daarmee hoger ingesteld dan de op basis van de documentatie verwachte
afblaasdruk van 30 mbar. De afblaasdruk van 44 mbar is tevens hoger dan de
openingsdruk van de watersloten van de condensafvoeren.
De druk in het systeem heeft kunnen oplopen tot boven de 30 mbar zonder ingrijpen
van de hydraulische overdrukbeveiliging.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 23 - 21 januari 2013

9 Condensafvoer in condensput
Tussen de gashouder en de condensafvoer bij de gasreiniger bevindt zich een
condensafvoer in een put (zie figuur 4). In deze condensafvoer wordt condens
verzameld en afgevoerd. Deze condensafvoer heeft een waterslot van 35 mbar. Dit
waterslot voortkomt het uitstromen van gas met een druk lager dan 35 mbar.
De condensafvoer heeft geen beveiligingsfunctie. Het niet correct functioneren mag
niet leiden tot een onveilige situatie.
De put waarin de condensafvoer is geplaatst, is voorzien van gasdetectie.
Volgens het scenario (zie hoofdstuk 6) moet de druk in het systeem (figuur 4)
ongeveer 40 mbar zijn geweest. Bij deze druk moet het waterslot van deze
condensafvoer biogas doorlaten. Wanneer dit het geval is, wordt het aanwezige
gasalarm geactiveerd. Uit het overzicht van de alarmen valt op te maken dat dit alarm
niet is geactiveerd.
Om vast te stellen of en bij welke druk het waterslot opent, is de condensafvoer nader
onderzocht.
9.1 Onderzoek condensafvoer
De condensafvoer is uitgebouwd, gereinigd en separaat getest. Hierbij is de druk in
de condensafvoer langzaam opgevoerd. Bij een druk van 40 mbar word er geen gas
via het waterslot doorgelaten. Bij een druk van 80 mbar ontsnapt er slib uit de
vulslang van de condensafvoer.
Na de test is de afvoerleiding van het waterslot gedemonteerd. Hierbij is vastgesteld
dat deze buis verstopt zit.
9.2 Conclusie
Als gevolg van de verstopte afvoerleiding kan de condensafvoer niet correct
functioneren. Een drukopbouw in het systeem van meer dan 35 mbar is hierdoor
mogelijk geweest.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 24 - 21 januari 2013

10 Beveiligingen vergistingstanks
Op elke vergistingstank bevindt zich een gecombineerde over- en
onderdrukbeveiliging. De overdrukbeveiliging moet voorkomen dat er een te hoge
druk kan ontstaan in de vergistingstank en de daar aan verbonden leidingen.
De overdrukbeveiligingen zijn op 21 januari door medewerkers van het Waterschap
Groot Salland getest. De overdrukbeveiliging van vergistingstank 1 opende bij 46
mbar, de overdrukbeveiliging van vergistingstank 2 opende bij 45 mbar.
10.1 Conclusie
Door de hoge openingsdruk van de beveiligingen is er een drukopbouw in het
systeem van meer dan 40 mbar mogelijk geweest.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 25 - 21 januari 2013

11 Condensafvoer bij gasreiniging
Aanname in het scenario (zie hoofdstuk 6) is dat het waterslot van de condensafvoer
bij de gasreiniger (zie figuur 4) is doorgeslagen waardoor de mogelijkheid ontstaat
voor het biogas in de gashouder om vrij uit te stromen in de pompenkelder.
De condensafvoer is voorzien van een waterslot van 39,9 mbar. De condensafvoer
heeft geen beveiligingsfunctie. Het niet correct functioneren mag niet leiden tot een
onveilige situatie.
In voorgaande hoofdstukken is aangetoond dat de druk in het systeem (zie figuur 4)
op heeft kunnen lopen tot een druk van 39,9 mbar. Het onderzoek aan de
condensafvoer heeft tot doel vast te stellen of het waterslot inderdaad doorslaat bij
een druk van 39,9 mbar.
11.1 Werking condensafvoer
De condensafvoer bestaat uit een stalen cilinder waarin het condens uit het biogas
wordt verzameld. De aanvoer van condens is via een tweetal buizen aan weerszijde
van de cilinder. Via een derde buis wordt het teveel aan condens afgevoerd naar de
kelder waar het door middel van een open leiding uitkomt in een put.
Het waterslot van 39,9 cm voorkomt dat er biogas (tot een druk van 39,9 mbar) uit de
condensafvoer kan stromen.
Toevoer van condens
Figuur 8. Condensafvoer
Afvoer van condens
Waterslot hoogte
Toevoer van condens
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 26 - 21 januari 2013

11.2 Onderzoek condensafvoer
Om de werking van het waterslot te controleren is de condensafvoer uitgegraven. In
de condensafvoer bevond zich slib. Aangezien de condensafvoerleiding zich onder
het slibniveau in de kelder bevond, is het hoogst waarschijnlijk dat het slib in de
condensafvoer is gelopen na het incident.
De condensafvoer is gereinigd, gemonteerd aan de gashouder en gevuld met water
zodat er een waterslot van 39,9 mbar ontstaat. Hiermee is de condensafvoer in zijn
originele staat gebracht.
Foto 10 Testopstelling condensafvoer
Vervolgens is de druk in de gashouder langzaam opgevoerd.
Bij een druk van 39,7 mbar wordt het waterslot weg gedrukt, hierbij spuit het water uit
de afvoer.
Foto 11 Doorslaan van het waterslot bij 39,7 mbar
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 27 - 21 januari 2013

Het leeg drukken van het waterslot gaat met dusdanig veel kracht dat het waterslot
water verliest en zich niet herstelt waardoor de gasuitstroom niet meer wordt
afgesloten. De gashouder loopt hierdoor volledig leeg.
De snelheid van leeglopen is ongeveer 25 m 3 in 4,5 minuut.
Het openen van het waterslot bij 39,7 mbar in plaats van 39,9 mbar is waarschijnlijk
te wijten aan de beschadiging van de afvoer. Dit verschil in openingsdruk is niet van
invloed op het leegdrukken van het waterslot.
NB. Voor het vullen van de gashouder is gebruik gemaakt van een ventilator. De
capaciteit van deze ventilator ligt boven de biogas productiecapaciteit in de
vergistingstanks. Om geen invloed van de ventilator te hebben op het leeg drukken
van het waterslot, is de toevoer van de ventilator naar de gashouder gesloten op het
moment dat het waterslot doorslaat.
11.3 Conclusie
Met het onderzoek is aangetoond dat het mogelijk is dat het waterslot volledig uit de
condensafvoer wordt gedrukt. Doordat de afvoerleiding met een open leiding uit komt
in de pompenkelder ontstaat er een open verbinding tussen de gashouder en
pompenkelder. Hierdoor kan het biogas vrij de kelder in stromen.
Ondanks dat de condensafvoer geen beveiliging is, vormt het waterslot van de
condensafvoer in het gekozen ontwerp de enige barrière tussen het biogas en de
kelder.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 28 - 21 januari 2013

12 Vergelijk onderzoeksresultaten met
tijdsverloop incident
De informatie uit het trendscherm en het overzicht van de storingsmeldingen geven
het tijdsverloop van het incident aan. In dit hoofdstuk wordt de relatie gelegd tussen
dit tijdsverloop en de bevindingen van het uitgevoerde onderzoek.
Driehoek: informatie uit het overzicht storingsmeldingen
Bol: informatie uit het trendscherm
Afbeelding trendscherm
Groene lijn is het niveau van de gashouder
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 29 - 21 januari 2013

Om 01:53 start het incident met de melding van gasdetectie SBQA_0102 achter in
leidingtunnel. In hoofdstuk 3 is aangetoond dat een door vervuiling niet goed
afsluitende condensafvoer biogas heeft gelekt en aanleiding is geweest voor het
gasalarm.
Op dit alarm volgt een aantal automatische acties. De afvoer van biogas uit de
gashouder wordt afgesloten, de toevoer van biogas uit de vergistingstanks blijft in
tact. Als gevolg hiervan vult de gashouder zich wat vervolgens leidt tot een hooghoog
niveau alarm om 03:11.
Het trendscherm en de storingsmeldingen zijn gebaseerd op de elektronische niveau
meter die zich in de gashouder bevind. Als gevolg van de explosie is de informatie
over de exacte instelling van deze meter verloren gegaan. Er kan wel van uit worden
gegaan dat het alarmering niveau van deze meter zich onder het niveau van de
beveiliging bevindt. Het hoog-hoog alarm is dus afgegeven voordat de gashouder zijn
maximale vullingsniveau had bereikt.
Na het hoog-hoog alarm heeft er dus een verdere vulling van de gashouder plaats
gevonden. Deze vulling heeft plaatsgevonden buiten het bereik van de elektronische
niveau meter.
Omdat de gashouder was gevuld tot boven zijn normale expansie niveau zal er bij het
leeg lopen eerst een drukdaling plaatsvinden voordat er sprake is van een niveau
daling. Dit betekent dat er voor de zichtbare niveau daling in het trendscherm om
06:14 een drukdaling heeft plaats gevonden. Het doorslaan van het waterslot vindt
dus plaats voor 06:14.
Naar alle waarschijnlijkheid is het tweede gas alarm om 06:13 veroorzaakt door
biogas dat van uit de pompenkelder door de aanwezige afzuiging in de compressor
kelder is gezogen.
Om 07:11 volgt het laag-laag alarm. Aangezien ook dit alarm is gebaseerd op de
elektronische niveau meter wordt er van uit gegaan dat dit alarm is afgegeven voor
dat de gashouder werkelijk leeg is. Ook na 07:11 zal er nog gas in de pompenkelder
stromen. Het gas heeft zich opgehoopt in de pompenkelder en heeft zich voor een
deel verspreid in de compressorkelder en is daar ook afgevoerd naar buiten als
gevolg van de aanwezige afzuiging.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 30 - 21 januari 2013

13 Eindconclusie
De explosie op zondagochtend 21 oktober 2012 is voorafgegaan door de detectie van
biogas uit een condensafvoer achter in de leidingkelder. Hierop volgend treedt het
gasalarm in werking. Als reactie op het gasalarm, volgt er een aantal automatische
acties. Deze acties leiden tot:
Uitschakelen van de gascompressoren;
Uitschakelen van de CV ketels;
Uitschakelen van de gasmotor;
Sluiten van de afvoer van biogas van vergistingstank SGT 1 en 2 naar de
gascompressoren;
Sluiten van de toevoer van biogas naar de gasmeters;
Sluiten van de toevoer van aardgas naar de gasmeters.
De toevoer van biogas van de vergistingstanks naar de gashouder wordt echter niet
gestopt. Als gevolg hiervan stijgt het niveau in de gashouder. Bij het bereiken van het
125 m 3 niveau is de niveaubeveiliging van de gashouder geopend. Deze beveiliging
moet verdere vulling van de gashouder voorkomen. Door ernstige vervuiling van de
vlamdover in de afvoer heeft deze beveiliging echter onvoldoende capaciteit om
voldoende gas af te voeren. Hierdoor is er een verdere vulling van gashouder plaats.
Omdat de gashouder op een gegeven moment niet meer kan expanderen is er vanaf
dit punt druk opbouw in de gashouder en de daaraan verbonden leidingen en
condensafvoeren.
Bij een druk van 39,7 mbar opent het waterslot van de condensafvoer bij de
gasreiniger. Deze openingsdruk ligt lager dan de openingsdruk van de
overdrukbeveiligingen op de gashouder en vergistingstanks welke respectievelijk zijn
ingesteld op 44 mbar en 46/45 mbar (respectievelijk vergistingstank 1 en 2).
Tijdens het onderzoek is vastgesteld dat bij het openen van het waterslot er zoveel
water uit het slot wordt gedrukt dat er geen afsluiting van gas meer plaatsvindt. De
volledige inhoud van de gashouder kan hierdoor via de afvoer uitstromen in de
pompenkelder. In de pompenkelder vormt zich vervolgens een explosief gasmengsel.
Door een onbekende ontsteekbron is dit mengsel ontstoken.
Door direct na het eerste gasalarm de gaslekkage te verhelpen en de
biogasinstallatie weer in bedrijf te nemen had de wachtdienstmedewerker het incident
kunnen voorkomen.
De mogelijkheid tot het ontstaan van het incident is gecreëerd door:
De keuze om de condensafvoer uit te laten komen in de pompenkelder;
Het niet correct functioneren van de niveaubeveiliging van de gashouder;
De instelling van de overdrukbeveiligingen van de gashouder en
vergistingstanks.
Met de keuze om de condensafvoer in de pompenkelder uit te laten komen is er een
inherent onveilige situatie gecreëerd. De enige barrière tussen het biogas en de
kelderruimte is een niet beveiligd waterslot. Falen van dit waterslot leidt tot
gasuitstroom in de kelder.
Het niet correct functioneren en de instelling van de beveiligingen is essentieel
geweest in het verloop van het incident. Elk van deze onafhankelijke beveiligingen
had op verschillende momenten tijdens de opbouw van het incident verdere escalatie
kunnen voorkomen.
Onderzoek oorzaak explosie RWZI Raalte GT-120438
© Kiwa N.V. - 31 - 21 januari 2013