System detekcji gazu jako wskaźnik efektywności instalacji wentylacyjnych w obiektach przemysłowych

Wykrywanie niebezpiecznych stężeń gazów stało się powszechne wszędzie tam, gdzie mogą one wystąpić w procesie produkcji lub magazynowania materiałów chemicznych. Dzięki temu możemy odpowiedzialnie, bo na podstawie pomiarów, wyrokować o jakości wentylacji w monitorowanym obiekcie. Prowadzi to do bardziej ogólnych wniosków, które warto wziąć pod uwagę, gdy chcemy zadbać o stan bezpieczeństwa ludzi i obiektów oraz wydatki na energię elektryczną, wentylację i energię cieplną.

Dobrze byłoby upowszechnić wiedzę o tym, że wszystkie pary cieczy (poza niezwykłą specyfiką pary wodnej) są cięższe od powietrza. Najczęściej są to węglowodory jednorodne lub ich mieszaniny, których pary zawsze zalegają przy posadzce. Należałoby je usuwać w sposób laminarny, gdyż oprócz palności są one zawsze mniej lub bardziej toksyczne, czasem kancerogenne. Detektory wykrywają je na poziomie około 10% DGW (Dolnej Granicy Wybuchowości), czyli stężeń kilkadziesiąt razy wyższych niż dopuszczalne w pomieszczeniach pracowniczych. Detektory umieszcza się jednak bardzo nisko, znacznie niżej niż aparat oddechowy człowieka. Alarm pojawi się wcześniej, zanim stężenie przekroczy normy sanitarne.

Przykładów psucia tych założeń mamy mnóstwo. Jednym z najczęściej występujących są okapy, w których instaluje się wyciąg inhalacyjny stanowiskowy. Zgodnie z siłami grawitacji gaz lub pary cieczy będą spływać nad posadzkę, gdzie zostaną wykryte przez detektor, a następnie usunięte przez wyciąg wentylacji awaryjnej.

Malarnie i lakiernie

W malarniach i lakierniach, gdzie wytwarza się aerozole i pary ksylenu, toluenu czy octanu etylu, problem ten występuje równie często – zwłaszcza gdy wentylacja wyciąga 70% dołem, a 30% górą. Gdyby nie to, możliwe byłoby nawet określenie wysokości strefy zagrożonej wybuchem. Jednak umieszczanie tam detektorów nie jest uzasadnione, ponieważ system detekcji służyłby do potwierdzenia definicji strefy zagrożonej wybuchem. Pożar może powstać wtedy, gdy chmura palnych par rozprzestrzeni się poza strefę i dojdzie do zapłonu. Dlatego detektory powinny stać na straży strefy i kiedy trzeba, włączać laminarną wentylację awaryjną. Ciągłe podkreślanie większej wydajności i skuteczności wentylacji ukierunkowanej bez zawirowań jest ideą czysto teoretyczną, gdyż trudno o faktyczną dostępność na rynku odpowiednich nawiewników i wywiewników.

Pomieszczenia ładowania akumulatorów

W pomieszczeniach ładowania akumulatorów traktowanie wodoru jako gazu lżejszego od powietrza jest błędem. Wodór jest gazem ultralekkim, 14 razy lżejszym od powietrza. Przemieszczając się do góry, kominuje, nie zdąży zmieszać się z powietrzem, jak ma to miejsce w przypadku metanu, i zalega pod sufitem, skąd trzeba go usunąć. Gdy wyciągi są umiejscowione choćby pół metra poniżej poziomu stropu, jest to bardzo trudne, wręcz niemożliwe. Liczba wymian powietrza nie ma tu istotnego znaczenia, gdyż nie o powietrze chodzi, a wodór. Nawet wyciąg zlicowany z sufitem jest mało skuteczny, bo wydobywa więcej czystego powietrza ze środka pomieszczenia niż wodoru spod stropu. Będzie skuteczny, gdy ruch powietrza skierujemy równolegle do sufitu.

Umieszczenie detektora np. 25 cm poniżej najwyższego miejsca wyznacza wodorowi wolną drogę do wentylacji. Na tej drodze nie może być żadnych instalacji elektrycznych mogących spowodować zapłon. Zastanawiające, jak prosta byłaby wentylacja, gdyby sufit miał kształt okapu albo chociaż kalenicę. Przecież większość akumulatorni zbudowana jest wewnątrz hal magazynowo‐produkcyjnych i inwestor może mieć na to wpływ. Niestety, zamiast tego zdarzają się sufity podwieszane, niestanowiące dla wodoru przeszkody. Wobec tego wodór gromadzi się w przestrzeni międzysufitowej, czekając na zapłon. Niekiedy zamiast pomieszczeń dopuszczone są wydzielone miejsca do ładowania akumulatorów. Powinny być pod okapami, a system detekcji pilnowałby, czy okapy się nie przepełniają.

Maszynownie amoniakalne

W maszynowniach chłodni amoniakalnych najczęściej występuje problem wyboru stężeń alarmowych. Określenie jednostki stężenia amoniaku w procentach DGW jest nieporozumieniem. Już 10% DGW amoniaku stanowi dwukrotne przekroczenie dawki śmiertelnej, więc z całą pewnością skuteczniejszy będzie alarm przy znacznie niższym stężeniu mierzonym w jednostkach ppm. Przy zastosowaniu najkorzystniejszych w maszynowni detektorów z sensorami półprzewodnikowymi stężenia alarmowe będą zróżnicowane w zależności od częstotliwości odolejania sprężarek. Starsze tłokowe sprężarki częściej wymagają usuwania oleju znad tłoków niż nowe śrubowe. Amoniak będzie częściej uwalniany, przez co będzie zwiększał czułość detektorów. Dlatego powinny one mieć nieco wyższe progi. Wiedząc, że amoniak jest prawie dwa razy lżejszy od powietrza i że człowiek może sporadycznie przebywać bez szkody dla zdrowia nawet godzinę w stężeniu do 500 ppm, możemy – w zależności od wysokości maszynowni – przyjąć kryteria określające właściwe progi alarmowe.

Chlewnie i kurniki

Niestety, nikt i nic nie będzie w stanie pomóc właścicielom chlewni i kurników w ich eksploatacji, jeśli będą one ogrzewane nagrzewnicami gazowymi, szczególnie na propan‐butan (zimą na propan). Takie kurniki są narażone na zaprószenie ognia, więc zarówno właściciel, jak i ubezpieczyciel dla poprawy bezpieczeństwa chcieliby zainstalować system detekcji propanu. Jest to jednak niemożliwe. Detektory nie odróżniają propanu na tle najprzeróżniejszych gazów powstających w kurnikach wskutek biologicznego rozkładu odchodów, takich jak metan, etan, siarkowodór i amoniak. W związku z tym bardzo często będą się pojawiać fałszywe alarmy. Zastosowanie systemu sygnalizacyjno‐odcinającego dopływ gazu może skutkować tym, że zwierzęta wymarzną, gdy system bez powodu zamknie gaz podczas mrozów. Powinno się tam zatem budować kotłownie i stosować grzejniki wodne.

Inne typy obiektów

W innych systemach detekcji problemem jest bezkrytyczna wiara w skuteczność systemów detekcji ciężkich węglowodorów. Ciecze palne mają określoną temperaturę zapłonu, w której na ich powierzchni znajdują się pary w stężeniu palnym (100% DGW). Przykładowo dla ksylenu jest to 300C. Detektor, który ma alarmy ustawione na poziomie 20% DGW i 40% DGW, zimą w temperaturze kilku stopni raczej utopi się w ksylenie niż spowoduje alarm. Nie wykryje tu pary, ponieważ jej nie ma, więc zagrożenia też nie będzie. Dlatego należy pamiętać, że system detekcji służy do ochrony obiektu przed pożarem lub wybuchem, a nie do wykrycia wycieku czy nieszczelności. Z gazami lżejszymi od powietrza raczej nie ma problemów, gdyż są samowentylowalne. W zasadzie wystarczy otwór w dachu (wywietrzak) w najwyższym miejscu. Problem polega na tym, że tych najwyższych miejsc praktycznie się dzisiaj nie buduje. Generalnie dachy są płaskie – nawet wtedy, gdy do ogrzewania używa się gazu ziemnego. Pod spadzistym dachem byłoby bezpieczniej i taniej, ponieważ znacznie szybciej podczas awarii wykrylibyśmy metan w kalenicy i to za pomocą znacznie mniejszej liczby detektorów.

Planując instalację systemu detekcji danego gazu, warto zapoznać się z jego właściwościami i zastosować odpowiednią wentylację. To właśnie ona stanowi o bezpieczeństwie użytkowania obiektu, a detektory gazu tylko weryfikują jej jakość. Najstarszy i największy na naszym rynku producent systemów detekcji GAZEX poleca kontakt telefoniczny oraz mailowy z doradcami technicznymi, którzy pomogą skonfigurować optymalny system detekcji gazu, jak również skutecznej wentylacji awaryjnej sterowanej tym systemem.