Тушение и сокращение испарений аммиака на промышленных объектах
Пожнефтехим предлагает проектирование, производство и поставку систем пожаротушения аммиака с функцией сокращения испарений в случае аварийных разливов.
Пожарная и химическая опасность аммиака
Аммиак – бинарное неорганическое химическое соединение азота и водорода, при атмосферном давлении и температуре выше -33,4 °С находится в газообразном состоянии.
Газообразный аммиак – горючий газ с удельной теплотой сгорания 18 688 кДж/кг. Наиболее легко воспламеняемая аммиачно-воздушная смесь стехиометрической концентрации требует энергию зажигания 680 мДж. Давление взрыва такой смеси - 580 кПа. Нормальная скорость распространения пламени не превышает 0,1 м/с при атмосферном давлении и температуре окружающего воздуха. Вне зоны воспламенения аммиачно-воздушная смесь не горит
Сжиженный аммиак – полярная жидкость, трудногорючее вещество, которое горит только при наличии над его поверхностью постоянного источника воспламенения достаточной мощности. При проливе сжиженный аммиак, приобретая при атмосферном давлении температуру -33,4 °С, вскипает с мгновенным образованием аэрозольного облака, которое не загорается от источника огня.
Аммиак хорошо растворяется в воде с выделением тепла, интенсифицирует испарение при разбавлении водой. Газообразный аммиак токсичен, по степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Нестойкое АХОВ. Поражающее действие в атмосфере и на поверхности объектов сохраняется в течение одного часа. По токсичным свойствам и широкому распространению сжиженные аммиак и хлор являются наиболее опасными АХОВ.
Типовые объекты – склады жидкого аммиака:
- резервуары и резервуарные парки хранения жидкого аммиака;
- сливоналивные пункты жидкого аммиака и аммиачной воды, включая сливоналивные эстакады железнодорожных и автомобильных цистерн;
- компрессорные аммиачно-холодильных установок и насосные;
- различные технологические установки.
Нормативные требования по пожарной и промышленной безопасности для объектов с хранением и обращением аммиака
Наружное пожаротушение резервуарных парков, железнодорожных сливоналивных эстакад и станций автоналива аммиака осуществляется с учетом требований:
- ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Пожарная безопасность технологических процессов общие требования. Методы контроля»;
- «Рекомендаций по тушению полярных жидкостей в резервуарах», ФГУ ВНИИПО, Москва, 2007 г.
- ВУП СНЭ 87 «Ведомственные указания по проектированию железнодорожных сливо-наливных эстакад легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и сжиженных углеводородных газов»;
- СП 155.13130.2017 «Склады нефти и нефтепродуктов Требования пожарной безопасности». Вместе с тем, в соответствии с п. 1.4, на данные объекты указанный нормативный документ не распространяется.
Соответственно, необходима разработка Специальных технических условий (СТУ) на проектирование и строительство в части обеспечения пожарной безопасности объектов с хранением и обращением аммиака.
При разработке СТУ и проектной документации рекомендуется применять технические требования и решения по стационарным системам пожаротушения и охлаждения согласно СП 155.13130, при этом учитывать повышенные интенсивности согласно «Рекомендациям по тушению полярных жидкостей в резервуарах», ФГУ ВНИИПО, Москва, 2007 г.
Автоматические установки пожаротушения компрессорных аммиачно-холодильных установок, продуктовых насосных и других производственных зданий и помещений с обращением аммиака предусматриваются согласно требованиям СП 485.1311500.2020.
В соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов»:
- склады жидкого аммиака следует оборудовать средствами, предотвращающими распространение газового облака аммиака в случае пролива (ускоренное растворение его в дисперсной воде, применение водяных завес) и снижающими скорость испарения (покрытие пролива углекислотными, пенными составами).
- для ликвидации последствий возможных аварий системы холодоснабжения должны быть оснащены средствами подавления испарения и нейтрализации проливов жидкого аммиака, системами локализации и рассеивания газообразного аммиака.
Концепция ГК «Пожнефтехим» по противопожарной защите объектов хранения и обращения аммиака с применением систем пожаротушения и мобильных средств
Концепция ГК «Пожнефтехим» по противопожарной защите объектов хранения и обращения аммиака предусматривает применение систем и установок пожаротушения пеной средней кратности, водяных завес, а также мобильных средств с дополнительной функцией сокращения испарений при аварийных разливах аммиака.
Предварительной стадией данной Концепции была научно-исследовательская работа по разработке специального вида пенообразователя для пожаротушения, способного также эффективно снижать испарения аммиака.
Исследования на территории одного из предприятий – партнеров ГК «Пожнефтехим» показали, что применение «типовых» пенообразователей согласно ГОСТ Р 50588-2012 для подавления испарений жидкого аммиака неэффективно. Пена таких растворов быстро разрушается, а аммиак разогревается, что усиливает его испарение.
В результате исследования и опытно-конструкторских работ был разработан специальный пенообразователь «Аквафом S/AR» для покрытия проливов жидкого аммиака. Пена на основе данного пенообразователя не только осуществляет эффективное пожаротушения, но и при подаче на поверхность не горящего аммиака сдерживает испарения благодаря полимерной защитной пленке, не разрушается на поверхности аммиака в течение минимум 2-х часов и обеспечивает его термоизоляцию. Данный пенообразователь прошел испытания на полигоне производственного предприятия.
Для предотвращения распространения газовых облаков аммиака в случае проливов, а также для их ускоренного растворения в дисперсной воде предлагается применение водяных завес на основе дренчерных оросителей НП I , II, III.
Оборудование для систем пожаротушения аммиака на промышленных объектах
Системы и установки пожаротушения и сокращения испарений могут запускаться автоматически по сигналу пожарных извещателей или газоанализаторов или дистанционно из операторной.
В состав систем пожаротушения входят типовые элементы, применяемые для обычных промышленных объектов с хранением и обращением горючих веществ.
ЗАКАЗАТЬ ТИПОВОЕ ПРОЕКТНОЕ РЕШЕНИЕ
Выберите свою систему пожаротушения
Логическая схема пожаротушения и сокращения испарений резервуаров с аммиаком аналогична системе пожаротушения резервуаров с ЛВЖ, ГЖ
В эффективной системе пожаротушения сливоналивной эстакады аммиака с функцией сокращения испарений рекомендуется применять универсальные генераторы пены типа УГП «Турбопен» с функцией осцилляции. В остальном данная система проектируется аналогично системе пожаротушения железнодорожной сливоналивной эстакады.
Применение генераторов пены типа УГП «Турбопен» рекомендуется также для установок пожаротушения закрытых зданий и сооружений (логическая схема аналогична системам пожаротушения промышленных складов с хранением ЛВЖ, ГЖ), а также для открытых технологических площадок.
Особенности проектирования
Проектирование автоматических установок пожаротушения зданий и помещений с обращением аммиака осуществляется в соответствии с требованиями СП 485.1311500.2020. К типовым объектам защиты относятся компрессорные аммиачно-холодильные установки, продуктовые насосные и т.п.
Основная особенность расчетов основных параметров данных установок при проектировании – это определение нормативной интенсивности пожаротушения согласно СП 485.13130, далее расхода раствора пенообразователя на тушение и его сравнения со значением требуемого расхода для создания слоя пены в целях сокращения испарений, после чего осуществляется выбор по наибольшему значению для всей площади или для выделенных бортиками локальных зон (емкостей и противней для сбора проливов аммиака), где возможны утечки аммиака.
Обоснование расхода раствора пенообразователя для сокращения испарений и порядок расчета
В целях проверки возможности применения различных пен для сокращений испарений были проведены ряд испытаний. В емкость размером 0,3 х 0,3 х 0,3 м заливался сжиженный аммиак на высоту 0,1 м и по весам определялась и фиксировалась скорость испарений. Далее в течение 30 сек осуществлялась подача пены средней кратности (кратность в пределах 30), полученная с применением специально разработанного пенообразователя. По достижению верхнего уровня емкости подача пены прекращалась. В начальный период подачи пены (до 5 сек) наблюдалось некоторое увеличение испарения, до формирования изолирующего слоя пены. После достижения пеной верхнего уровня емкости фиксировалось отсутствие паров аммиака над емкостью. Через 10 минут после окончания подачи пены фиксировалось увеличение объема пены за счет испарений аммиака и установление постоянного объема пены. Согласно измерениям массы аммиака, зафиксировано сокращение испарений более чем в два раза не менее, чем в течение 2 часов.
По результатам экспериментов для оценки требуемого расхода раствора пенообразователя рекомендуется в качестве исходных данных принимать следующие значения:
- расчетная высота слоя пены не менее 0,3 м;
- время создания изолирующего слоя пены не более 1 мин;
- К разрушения пены при воздействии паров аммиака – не менее 3-х.
- время работы установки для создания изолирующего слоя пены не более 1,5 мин.
Определение требуемого расхода раствора пенообразователя для создания изолирующего слоя пены осуществляется в следующем порядке.
1 Определение объема пены (V пены), необходимого для создания изолирующего слоя:
V пены - S разл. * 0,3 * К, где,
- S разл. – площадь разлива, равная площади помещения или зоны, выделенной бортиками, м2;
- 0,3 – требуемая высота слоя пены, м;
- К – коэффициент разрушения пены на поверхности аммиака.
2 Требуемый расход пенообразователя для получения необходимого объема пены в течение не более 1 минуты:
Q р-ра по = V пены / 30 / 60, где,
- 30 – кратность пены универсального генератора типа УГП;
- 60 – время заполнения объема, сек.
После определения расхода пенообразователя для создания изолирующего слоя пены для сокращения испарений аммиака производится его сравнение с расходом на пожаротушение. Далее принимается решение о структуре автоматической установки пожаротушения.
Структура и алгоритмы работы
1 вариант
Автоматическая установка пожаротушения и автоматизированная установка по созданию изолирующего слоя пены совмещаются, но в алгоритмах предусматривается в случае утечек аммиака разное время работы по тушению и созданию изолирующего слоя пены.
2 вариант
Для автоматической установки пожаротушения и автоматизированной установки по созданию изолирующего слоя пены предусматриваются разные питающие и распределительные растворопроводы с разными генераторами пены, но запитываемые от общей системы хранения и дозирования пенообразователя.
3 вариант
При наличии ограниченных бортиками зон разлива аммиака предусматриваются дополнительные генераторы пены. В таком случае при утечках аммиака предусматривается запуск всей установки пожаротушения, но с ограниченным временем работы.
4 вариант
При наличии ограниченных бортиками зон разлива аммиака для автоматической установки пожаротушения и автоматизированной установки по созданию изолирующего слоя пены предусматриваются разные питающие и распределительные растворопроводы с разными генераторами пены, но запитываемые от общей системы хранения и дозирования пенообразователя.
Для рассеивания облаков аммиака применяются дренчерные оросители типа НП-III, которые формируются водяную завесы в виде веера. Расход воды НП-III рекомендуется определять с учетом требуемой высоты завесы. Количество оросителей определяется с учетом необходимой ширины завесы.
В зданиях и помещениях оросители, как правило, устанавливаются вдоль оконных и дверных проемов, ворот, технологических проемов и т.п. Направление подачи завесы принимается сверху вниз. В случае необходимости устройства водяной завесы большой протяженности, например, вдоль железнодорожной эстакады или наружной установки, рекомендуется применение дренчерных оросителей типа НП-II. Расстояние между оросителями рекомендуется принимать не более 0,5 м по аналогии требований к водяным завесам морских причалов (ВСН 12-87). Расход НП-II (К фактор) определяется исходя из требуемой высоты завесы.
В случае необходимости устройства водяной завесы значительной высоты возможно применение комбинированной завесы с применением дренчерных оросителей типа НП-III на уровне земли и дренчерных оросителей типа НП-II на втором ярусе завесы.
Для эффективного рассеивания облаков аммиака подача воды во всех случаях должна осуществляться снизу вверх.
Пенообразователь для тушения и сокращения испарений аммиака на промышленных объектах
Аквафом S/AR» производства ГК «Пожнефтехим» с характеристиками, указанными в таблице, разработан специально для покрытия проливов жидкого аммиака и промышленной безопасности типовых объектов складов жидкого аммиака. При этом огнетушащие свойства данного пенообразователя соответствуют требованиям ГОСТ Р 50588-2012.
Специальные технические характеристики пенообразователя «Аквафом S/AR» для покрытия проливов жидкого аммиака, которые необходимо отражать в проектных решениях, а также в опросных листах, представлены в таблице.
| Наименование показателя | Пенообразователь для тушения пожаров «Аквафом S/AR», используемый для сокращения проливов аммиака | Метод испытания |
| 1. Устойчивость пены (разрушение 50% объема) средней кратности на зеркале жидкого аммиака с использованием питьевой воды при удельном расходе 7±0,55 л/м2, не менее, мин | 90 | п. 5.13 ТУ 2481-30-72410778-2014 с изм. 1 |
| 2. Коэффициент эффективности сокращения испарений жидкого аммиака пеной средней кратности через 30 мин после окончания подачи пены | 2 | п.5.14 ТУ 2481-30-72410778-2014 с изм. 1 |
Полные характеристики пенообразователя и данные для расчетов необходимого количества предоставляются по запросу.
Подробнее о применении пенообразователя «Аквафом S/AR» для покрытия проливов аммиака в новости компании «Пожнефтехим предлагает решение для безопасности складов аммиака» от 16.10.2017 г.
