Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 5(53), май, 2009 г.
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

Охладители жидкостей для технологических целей
Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
ЛУЧШАЯ СТАТЬЯ ВЫПУСКА 5(53)!
к.т.н. Белозеров Г.А, к.т.н Медникова Н.М., к.т.н Лапшин В.А., Пытченко В.П.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
АММИАЧНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА ПРЕДПРИЯТИЯХ РОССИИ


В России аммиачные холодильные установки являются основным источником хладоснабжения для различного типа производственных комплексов, в том числе предприятий в перерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве. Эта тенденция серьезно не изменится и в ближайшее время.


Вопросам безопасности аммиачных установок и изменениям в концепции такой безопасности традиционно уделялось большое внимание. С 30-ых годов XX века в СССР было разработано несколько изданий "Правил устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок", каждое из которых соответствовало своему уровню развития холодильной техники. Были разработаны также "Мероприятия по повышению безопасности аммиачных холодильных установок" (1979 г.) и "Методические указания по контролю за соблюдением правил техники безопасности на холодильных установках" (1984 г., 1991 г.). Анализ показывает, что число холодопотребляющих предприятий в перерабатывающей промышленности и в сельском хозяйстве России весьма значительно, а используемые системы хладообеспечения разнообразны как по особенностям устройства, так и по производительности, аммиакоемкости, примененному оборудованию. В последнее время в связи с ростом числа новых предприятий, производящих, среди прочего, мороженое, пиво, напитки, колбасные изделия и т.д., потребность в холодильных установках резко возросла. На этих предприятиях преимущественно используются аммиачные холодильные системы. Холодопроизводительность установок от 30 кВт в сельскохозяйственных предприятиях и до, приблизительно 3 ГВт, на крупных комбинатах мясной и молочной промышленности, где продукты производятся и хранятся. Используются как централизованные аммиачные системы, обслуживающие большое число потребителей, так и децентрализованные, где каждый потребитель обслуживается индивидуальной (автономной) установкой. В холодильных системах используются различные типы аммиачного оборудования. Это могут быть винтовые компрессоры с описанным объемом выше 1000 м3/ч и поршневые с описанным объемом от 100 до 1000 м3, различные типы конденсаторов с четкой тенденцией широкого использования испарительных теплообменных аппаратов, а также воздухоохладители с непосредственным кипением аммиака, имеющих различное техническое исполнение. Используются циркуляционные ресиверы низкого давления емкостью от 1,5 до 5 м3, линейные ресиверы высокого давления и дренажные ресиверы той же емкости.

Количество аммиака в системах может быть от 500 кг - на предприятиях с децентрализованными установками и промежуточными хладоносителями, и до 100-150 тонн на больших мясокомбинатах, использующих насосные централизованные системы с непосредственным кипением аммиака в батареях и воздухоохладителях.

Поскольку аммиак является высокотоксичным и потенциально взрывоопасным веществом, то в России и в настоящее время уделяют большое внимание вопросам безопасности холодильных установок, работающих на этом хладагенте. На предприятия, эксплуатирующие аммиачные холодильные установки, распространяются требования Федерального закона о промышленной безопасности опасных производственных объектов. Предприятия, использующие холодильные установки с большой зарядкой аммиака, и в других случаях, предписанных Госгортехнадзором России, обязаны заполнять Декларацию безопасности. Декларация является документом, в котором отражается характер и масштабы опасностей на промышленном объекте, возможные сценарии возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, оценка риска и вырабатываются мероприятия по обеспечению безопасности, предупреждению возможных чрезвычайных ситуаций и обеспечению готовности к действиям при их возникновении.

С 1995 года все холодильные установки, содержащие более 1 тонны аммиака, взяты под надзор государственной службой (Госгортехнадзор России). Согласно новым требованиям все предприятия должны получить разрешение Госгортехнадзора России на право эксплуатации аммиачной холодильной установки. С этой целью разработаны специальные методы для оценки безопасности установок. Проверяется состояние всей установки и ее отдельных узлов в отношении того, отвечает ли установка требованиям российских Правил, а также имеются ли соответствующие способы для автоматической защиты от аварий. Проводятся инспекционные проверки работающего оборудования, эксперты составляют заключения о новых проектах. При анализе безопасности аммиачных холодильных установок ориентируются на требования, приведенные в нормативных документах [1-6].

В частности, сосуды (аппараты) и аммиачные трубопроводы эксплуатируемых холодильных установок должны периодически подвергаться техническому освидетельствованию: осмотрам, пневматическому испытанию давлением на плотность и прочность, в сопровождении контроля акустико-эмиссионным методом или другим согласованным Госгортехнадзором методом неразрушающего контроля.

В ряде случаев оборудование аммиачных холодильных установок подвергается диагностированию технического состояния. Такие случаи наступают, в частности, когда вырабатывается установленный автором разработки расчетный срок службы, имели место в эксплуатации нарушения регламентированного режима или воздействие факторов, превышающих расчетные (давления, температуры, внешние силовые нагрузки и др.)

При страховании предприятия предварительно выполняется анализ риска, связанного, в частности, с возможностью токсического поражения аммиаком жителей близлежащих районов при нарушении герметичности аммиачного оборудования.

Определяются поля концентраций паров аммиака в воздухе на различных расстояниях от места возможной аварии, а также площадь зоны заражения аммиаком. При выполнении расчетов используются специальные методики [4-6]. Они предусматривают возможность разделения установки на отдельные технологические блоки с помощью отсечных клапанов. Определяется масса аммиака, находящегося в условно аварийном блоке и поступающего в него из смежных блоков за время с момента возникновения аварии и до момента отсечения аварийного блока, а также масса аммиака, испарившегося за счет контакта пролитой жидкости и окружающей среды.

Оценка степени взрывоопасности аммиачных технологических блоков проводится на основе их категорирования, по расчетным значениям относительного энергетического потенциала QВ и общей приведенной массы паров аммиака "m".

Показатели категорий приведены в нижеследующей таблице:

Таблица

 
Категория
взрывоопасности


QВ


m, кг

 I
> 37
> 5000

 II
27-37
2000-5000

 III
< 27
< 2000

 IV
≤ 10
-

Относительный энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока находится по формуле:

QВ=Е1/3/16,534.


Общая масса горючих паров аммиака, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46000 кДж/кг:
m=Е/(4∙104), кг.

В формулах "Е" - общий энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока холодильных установок, определяемый суммой энергий адиабатического расширения парогазовой фазы аммиака и полного сгорания имеющихся и образующихся из жидкой фазы паров аммиака за счет внутренней и внешней (окружающей среды) энергии при аварийной разгерметизации блока. Расчетное значение Е определяется суммированием составляющих:

  • Энергии адиабатического расширения и сгорания паров аммиака, находящихся непосредственно в аварийном блоке;

  • Энергии сгорания парогазовой фазы, образующейся за счет энергии перегрева жидкой фазы рассматриваемого блока и поступившей жидкой фазы от смежных блоков за время от начала аварийной разгерметизации блока до полного отключения отсечной арматурой аварийного блока;

  • Энергии сгорания парогазовой фазы, поступившей к разгерметизированному блоку от смежных блоков;

  • Энергия сгорания парогазовой фазы, образующейся из пролитой на твердую поверхность жидкой фазы, за счет теплоотдачи от окружающей среды (от воздуха к зеркалу жидкости и от твердой поверхности - к жидкости).

Оптимизация технологических блоков по QB приводит к выбору средств отключения этих блоков при их аварийной разгерметизации: ручные (QB≤ 10); дистанционные (10 < QB < 37); автоматические (QB > 27).

Результаты расчетов и анализа подтверждают, что необходимо иметь быстродействующие отсечные клапаны для аммиачных трубопроводов, закрывающиеся автоматически (по сигналу датчика, фиксирующего превышение порогового значения концентрации паров аммиака в воздухе) или дистанционно (от обслуживающего персонала холодильных установок).

Необходимы новые сигнализаторы концентрации паров аммиака повышенной надёжности, длительной непрерывной работы и не требующие больших финансовых и трудозатрат при их эксплуатации.

Необходима оптимизация рациональной структуры технологических блоков, в зависимости от принципиальной схемы холодильных установок, типов оборудования, потребителей холода, месторасположения предприятия.

Централизованные аммиачные системы непосредственного охлаждения (где несколько компрессоров работают на общие конденсаторы), выгодные с позиций экономии электроэнергии на выработку холода, оказываются уязвимыми с позиций техники безопасности. Для крупных предприятий более безопасны и предпочтительны несколько децентрализованных таких установок с пониженной зарядкой аммиака в каждой из них.

При проектировании новых предприятий, где для технологических аппаратов в качестве охлаждающей среды используется хладоноситель с температурой не ниже минус 20 °С (молкомбинаты, пивзаводы и др.), они могут быть переведены на автономные холодильные установки (чиллеры) с малой зарядкой аммиака и современными эффективными хладоносителями.

Однако, при необходимости использования охлаждающей среды с температурой ниже минус 200 °С (мясокомбинаты, рыбокомбинаты, скороморозильные аппараты для пищевых производств и др.) схемы с чиллерами не могут быть использованы, в первую очередь из-за отсутствия в настоящее время хладоносителей с необходимыми теплофизическими свойствами при низких температурах. В этих случаях по-прежнему будут использованы системы с аммиаком в качестве непосредственно охлаждающей среды у потребителей. Таким образом, и в дальнейшем останется большое число холодильных установок с достаточно большим содержанием аммиака.

В условиях использования холодильных установок непосредственным охлаждением потребителей холода хладагентом задачи снижения суммарной аммиакоемкости решаются, в частности, следующими путями:

  • Вместо единой системы хладообеспечения массива потребителей холода (технологических аппаратов, камер) применение раздельных (децентрализованных) холодильных установок на группы или даже единицы холодопотребляющих объектов.

  • Снижение тепловых нагрузок от потребителей холода, за счет оптимизации изоляционных конструкций, проводимых технологических процессов и других факторов.

  • Максимальное применение в помещениях вентиляторных устройств охлаждения (воздухоохладителей), имеющих значительно меньшее количество хладагента на единицу отводимой теплоты по сравнению с батареями. Кроме того, это существенно снижает геометрический объем циркуляционных и линейных ресиверов, при расчете которых используется геометрический объем охлаждающих устройств камер и технологических аппаратов.

Несмотря на все принимаемые меры по недопущению утечек аммиака (жидкого, газообразного), аварийную разгерметизацию холодильных систем нельзя полностью исключить. Поэтому для уменьшения масштабов аварий и их последствий большое значение имеет как можно более раннее обнаружение повреждения. Признаками аварии могут быть:

  • появление сильного запаха аммиака без наличия явно видимого облака его паров;

  • появление явно видимого белого облака паров аммиака;

  • звук срабатывания предохранительных клапанов;

  • звук механического разрушения (повреждения);

  • срабатывание системы обнаружения и оповещения об утечке аммиака;

  • падение давления, снижение температуры аммиака из-за его вскипания, падение уровня жидкости.

Основное количество аммиака попадает в воздух при испарении пролитой жидкости. Для больших предприятий, где эксплуатируются централизованные холодильные установки с сосудами большой емкости, в случае их разгерметизации масса пролитого аммиака может быть весьма значительной. Необходимы технические устройства, которые обеспечат химическое связывание аммиака, предотвращение его испарения и, вместе с тем, не создадут серьезных проблем в дальнейшем по утилизации образовавшейся смеси. Нужны технические средства и для нейтрализации парогазовых утечек аммиака. Конкретные меры и технические средства для локализации и ликвидации аварийных ситуаций должны определяться с учетом проектных характеристик холодильной установки. Система мероприятий включает использование каких-либо технических средств (даже одного из них) и обязательное выполнение организационных мер (оснащение компрессорного цеха средствами индивидуальной защиты, обучение персонала и др.). Выбор технических средств связан с производительностью и аммиакоемкостью холодильных установок (общей и единичной по оборудованию), местами размещения элементов и холодильных установок в целом, технологическими схемами и т.д.

Опыт говорит о том, что для отдельных холодильных установок (небольших, с хладоносителем, расположенных относительно вдалеке от других объектов, не представляющих достаточно серьезной опасности для окружающих людей и т.д.) может быть достаточно штатных (стационарных) вытяжных вентиляционных систем (в помещениях), поддонов и приямков под ресиверами.

На предприятиях, имеющих аммиачные холодильные установки, в результате аварийных ситуаций возможно появление газообразного аммиака или его смесей с воздухом в помещениях, где нет вытяжной вентиляции или она недостаточна. К этим помещениям можно, в частности, отнести:

  • холодильные камеры;

  • производственные цеха с потреблением холода (вентиляция предусматривается, но не всегда рассчитана на аварийный выброс аммиака);

  • коридоры;

  • вестибюли.

Облака газообразного аммиака могут возникать вне зданий, в результате аварийных утечек хладагента из размещенного на наружных (уличных) площадках холодильного оборудования.

В перечисленных выше случаях, для скорейшего удаления газообразного аммиака из воздуха помещений и из опасных зон вне зданий (до нормативных пределов), целесообразно применение передвижных отсасывающих устройств.

В общем виде требования к нестандартным (индивидуальным) передвижным отсасывающим устройствам можно сформулировать следующим образом:

  • определить назначение отсасывающего устройства (узкий профиль или универсальное применение);

  • принять производительность отсасывающего устройства (с учетом возможных объемов газообразного аммиака или воздушно-аммиачных смесей, которые могут возникнуть при аварийных ситуациях, и времени откачки этих объемов);

  • выбрать серийный вентилятор, отвечающий принятой производительности отсасывающего устройства и требованиям действующих "Правил устройства электроустановок";

  • выбрать длину гибких воздуховодов такой, чтобы обеспечить доступ до возможных мест загазованности аммиаком на всасывании и до мест выброса аммиака (воздушно-аммиачной смеси) на нагнетании;

  • выбрать допустимое средство передвижения отсасывающего устройства (электрическая серийная тележка; ручная тележка - серийная, или нестандартная, или изготавливаемая специально).

Последнее издание "Правил" [2] учитывает и отдельные требования международных Правил к аммиачным холодильным установкам. Дальнейшее широкое использование аммиачных холодильных систем и обеспечение безопасности их эксплуатации должно учитывать особенности аммиака, в первую очередь его токсичность и потенциальную взрывоопасность, а также современный уровень развития и надежности применяемых технических устройств, средств автоматики, возможности использования и надзора малодозированных (по аммиаку) единиц оборудования и установок в целом, их назначения и расположения, месторазмещения предприятия в целом.

Литература.

1. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03).
2. Правила безопасности аммиачных холодильных установок (ПБ 09-595-03).
3. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ 105-03).
4. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте.- М., 1990.
5. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-540-03).
6. Правила безопасности для наземных складов жидкого аммиака (ПБ 09-579-03).





Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: