Устройство для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака

Полезная модель относится к автоматизированным системам для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака и может быть использована на производствах, применяющих его в качестве реагента или хладоносителя путем поглощения его водой. Устройство для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака схематически представлено на фиг.1, где изображено производственное помещение, в котором находится оборудование 1 (станок обработки материалов; шахтная печь газового азотирования). Для защиты работника оборудование 1 оснащено напольной спринклерной системой, включающей систему 2 магистралей воды с равномерно распределенными вертикально установленными на уровне 1,70-2 м газоанализаторами, в качестве которых использованы датчики 3 на аммиак, по сигналу которых включаются быстродействующие водяные краны 4 с оросителями. Напольная спринклерная система находится в режиме постоянной готовности к созданию сплошного защитного водяного облака 5 против аварийного выброса аммиака. Один функциональный блок создает в рабочем положении водяное облако 5 12 м². Согласно уравнению: , радиус водяного облака 5 с площадью 12 м² равен 1,95 м. Для создания сплошного защитного водяного облака 5 расстояние между датчиками 3 аммиака, быстродействующими водяными кранами 4 с оросителями должно быть меньше 2-х радиусов двух соседних соприкасающихся водяных облаков 5 и равным 3,3-3,4 м. Устройство для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака работает следующим образом. При возникновении аварийной ситуации выброса токсичного аммиака датчик 3 на аммиак определяет превышение содержания аммиака в атмосфере над предельно допустимой концентрацией, на основании чего автоматически срабатывают быстродействующие водяные краны 4 с оросителями, в результате чего в течение 30 секунд образуется туманное водяное облако 5, обезвреживающее аммиак, под прикрытием которого работник бежит к выходу и покидает опасную зону. Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение быстрого включения спринклерной системы при аварийных выбросах аммиака, при которых уровень количества аммиака в атмосфере производственного помещения превышает предельно допустимую концентрацию, что обеспечивает безопасную эвакуацию персонала с зараженной территории.

Полезная модель относится к автоматизированным системам для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака на производствах, использующих его в качестве реагента или хладоносителя путем поглощения его водой.

В настоящее время в густонаселенных городских районах функционирует ряд химически опасных объектов, которые в силу своей специфики на первый взгляд не представляют очевидную химическую угрозу. Речь идет о предприятиях пищевой промышленности (мясокомбинатах, молокозаводах, торговых базах, пивзаводах и т.д.), эксплуатирующих промышленные холодильные установки, рабочим веществом в которых в большинстве случаев является аммиак. Так, по данным Управления ГО ЧС по Иркутской области, в регионе в холодильных установках обращается более 200 т аммиака.

Преимущества аммиака как хладагента заключаются в его термодинамических и теплофизических характеристиках, позволяющих получать высокий коэффициент полезного действия (КПД) в холодильных установках. Аммиак химически нейтрален к конструкционным материалам (за исключением меди и ее сплавов), имеет невысокую стоимость и легко доступен на рынке.

Но при этом аммиак представляет серьезную угрозу с точки зрения возникновения аварийных ситуаций. Он обладает высокой токсичностью (предельно допустимая концентрация (ПДК) в рабочих помещениях 20 мг/м ³), является взрывоопасным, создает угрозу ожогов при растворении в воде. Аммиак по физиологическому действию относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способен при ингаляционном поражении вызвать токсический отек легких и тяжелое поражение нервной системы. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюнктивы и роговицы, потерю зрения, приступ кашля, покраснение и зуд.

Аварийные утечки аммиака способны привести к аммиачному токсикозу, признаками которого являются повышенная возбудимость, развитие судорог, угнетение дыхательного центра, при тяжелых отравлениях наступает резкое расстройство дыхания и кровообращения.

Аммиак является одним из основных реагентов в ряде других промышленных технологий, к которым относятся:

- газовое азотирование изделий машиностроения;

- каталитический аммонолиз спиртов, органических кислот и их эфиров с получением соответствующих нитрилов (к ним относится в частности ацетонитрил, используемый в гальваническом производстве);

- окислительный аммонолиз углеводородов с получением акрилонитрила - основного исходного вещества для получения широко известных волокон марки нитрон и углепластиков.

В качестве аналога устройства обезвреживания выброса аммиака нами рассматривается практика обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака в атмосферу на Микояновском мясокомбинате и мясокомбинате г.Балаково Саратовской области (они привели к летальным исходам) пожарными командами путем обеззараживания водой аммиачного облака (Авария на Микояновском мясокомбинате; Авария на мясокомбинате в г.Балаково Саратовской области // Российская газета, 2008.23.06.).

Недостаток указанного способа обезвреживания заключается в том, что вызов пожарной команды требует не только минуты, но иногда десятки минут. Тогда как тяжелое отравление и даже летальный исход персонала из-за воздействия высокотоксичного аммиака наступают в течение 5 и менее минут.

Для решения проблемы обезвреживания аварийных выбросов аммиака на предприятиях, использующих аммиак, нами в качестве наиболее близкого решения по технической сути и достигаемому результату исследованы автоматизированные спринклерные системы пожаротушения, использующие воду в качестве пламегасителя.

Согласно статистическим данным в случае срабатывания современных спринклерных установок пожаротушения при пожаре, в 1040% случаев пожар был потушен одним спринклерным оросителем, в 80% случаев пожар тушится при срабатывании не более 10 спринклерных оросителей. Площадь, защищаемая одним оросителем (12 м² ), определяет площадь, для орошения которой необходим максимальный расход воды спринклерной установки (Пахомов В.П., Былинкин В.А. Современные аспекты проектирования спринклерных установок пожаротушения // Пожаровзрыво-безопасность, 2008, 1, с.76-80).

К недостаткам известных из уровня техники первых спринклерных систем следует отнести то, что они монтируются под потолком промышленных предприятий (обычная высота 4-6 м) и при возникновении огня на уровне оборудования, расположенного на полу, ороситель срабатывает при расплавлении запорной легкоплавкой мембраны в зависимости от скорости подъема температуры от пола к потолку. Время срабатывания оросителя с подачей воды, создающей пламегасящий водяной туман, обычно достигает 600 сек (5 минут). Такое время в случае образования при пожаре угарного газа (оксида углерода) или в случае аварийных выбросов аммиака достаточно для тяжелого отравления персонала.

В настоящее время ООО «Гефест» и ООО «Горбезопасность» разработали способ повышения быстродействия спринклерных противопожарных систем введением в их состав термопобудительных элементов-электрорезисторов, которые меньше зависят от температуры в зоне оросителя.

Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение быстрого включения спринклерной системы при аварийных выбросах аммиака, при которых уровень количества аммиака в атмосфере производственного помещения превышает предельно допустимую концентрацию, что обеспечивает безопасную эвакуацию персонала с зараженной территории.

Данный технический результат достигается посредством того, что в устройстве для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака, содержащем систему пространственно расположенных по площади помещения газоанализаторов, согласно полезной модели, в качестве газоанализаторов используются датчики на аммиак, расположенные на уровне 1,7-2,0 метра от напольного покрытия помещения, каждый из которых оснащен быстродействующим водяным краном, при этом количество датчиков определяется из условия - один датчик на 12 м² площади помещения.

Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 изображена схема размещения оросителей в напольной спринклерной системе;

-на фиг.2 - схема создания «водяного облака» равномерно распределенными блоками: датчик аммиака - исполнительный механизм регулирования быстродействующего водяного крана-ороситель;

- на фиг.3 - схема действия напольной спринклерной системы с изображением интегрированной схемы защитных зонтов водяного облака.

Устройство для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака схематически представлено на фиг.1, где изображено производственное помещение, в котором находится оборудование 1 (станок обработки материалов; шахтная печь газового азотирования). Для защиты работника оборудование 1 оснащено напольной спринклерной системой, включающей систему 2 магистралей воды с равномерно распределенными вертикально установленными на уровне 1,70-2 м газоанализаторами, в качестве которых использованы датчики 3 аммиака, по сигналу которых включаются быстродействующие водяные краны 4 с оросителями.

Напольная спринклерная система находится в режиме постоянной готовности к созданию сплошного защитного водяного облака 5 против аварийного выброса аммиака. Один функциональный блок создает в рабочем положении водяное облако 5 12 м². Согласно уравнению:

радиус водяного облака 5 с площадью 12 м² равен 1,95 м.

Для создания сплошного защитного водяного облака 5 расстояние между датчиками 3 аммиака, быстродействующими водяными кранами 4 с оросителями должно быть меньше 2-х радиусов двух соседних соприкасающихся водяных облаков 5 и равным 3,3-3,4 м (фиг.2)

Устройство для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака работает следующим образом.

При возникновении аварийной ситуации выброса токсичного аммиака (фиг.3) датчик 3 аммиака определяет превышение содержания аммиака в атмосфере над предельно допустимой концентрацией, на основании чего автоматически срабатывают быстродействующие водяные краны 4 с оросителями, в результате чего в течение 30 секунд образуется туманное водяное облако 5, обезвреживающее аммиак, под прикрытием которого работник бежит к выходу и покидает опасную зону.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет обеспечить безопасную эвакуацию персонала с зараженной территории путем быстрого включения спринклерной системы при аварийных выбросах аммиака.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном устройстве отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

В заключение укажем, что вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для дезактивации аварийных выбросов аммиака на предприятиях, использующих такие технологии как замораживание, газовое азотирование изделий машиностроения, каталитический аммонолиз, окислительный аммонолиз;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Устройство для обезвреживания аварийных выбросов высокотоксичного аммиака, содержащее систему пространственно расположенных по площади помещения газоанализаторов, отличающееся тем, что в качестве газоанализаторов используются датчики на аммиак, расположенные на уровне 1,7-2,0 м от напольного покрытия помещения, каждый из которых оснащен быстродействующим водяным краном, при этом количество датчиков определяется из условия - один датчик на 12 м² площади помещения.