К нам обратилось предприятие со следующей проблемой: в проекте новой установки жидкой углекислоты (далее установка ЖУК), предназначенной для производства сухого льда, было выявлено нарушение противопожарных расстояний между установкой ЖУК и существующей факельной системой соседнего производства. В соответствии с СП 4.13130.2013 (далее СП) расстояние между установкой категории Ан и факельной установкой должно быть не менее 100 м, фактическое расстояние согласно проекту составляет 70 м. В проекте на меньшем предписанного в СП расстоянии предусмотрена емкость с аммиаком, который выполняет роль хладагента в производстве сухого льда. Таким образом, ставилась задача обосновать безопасность эксплуатации ёмкости с аммиаком при отступлении от действующего СП для последующего успешного прохождения проектной документации в надзорных органах. В соответствии со ст. 6 123-ФЗ безопасная эксплуатация с отступлением от требований в СП возможна, если пожарный риск не превышает допустимых значений, установленных в этом же законе.
Аммиак хранится в емкости при рабочей температуре 36 °C в сжиженном состоянии. С ростом температуры аммиака будет расти давление в емкости из-за перехода части аммиака из жидкого в газообразное состояние. Для определения безопасной эксплуатации ёмкости с аммиаком необходимо определить влияние на температуру емкости суммарного теплового потока от солнца и существующей факельной установки. В расчёте суммарного теплового потока доля солнечного излучения, приходящегося на емкость от общего суммарного потока составляет ~87.8% (790 кВт/м2), а доля теплого излучения от факела ~ 12.2%(110 кВт/м2).
Предельно допустимая температура аммиака в ёмкости была принята равной 50 °C, при которой возможен рост давления паров аммиака в ёмкости более расчетного давления ёмкости (2,0 МПа) в соответствии с уже известной зависимостью давления паров аммиака от температуры. При достижении этой температуры возможно возникновение аварийной ситуации на емкости, приводящей к выбросу сжиженного аммиака и последующему сгоранию газового облака, что в свою очередь может привести к гибели персонала установки, остановке производственного процесса и соответствующим финансовым потерям.
С учётом особенностей конструкционного материала, типа и цвета покрытия стенок емкости, была рассчитанная максимальная равновесная температура стенки емкости при наиболее неблагоприятных погодных условиях (наиболее жаркий день при работающей соседней факельной установке) с влиянием таких факторов как скорость ветра и способность емкости излучать тепло обратно в окружающую среду, т.к. емкость поглощает не всё направленное на неё тепло, само нагревание происходит неравномерно из-за сложной конструкции емкости
Результат показал, что максимальная равновесная температура в емкости не превысит 42 градусов без учета теплопередачи от стенки к жидкости, а реальная окажется ещё ниже. При этом мы обратили внимание на то, что предприятие находится в зоне повышенного солнечного излучения за счёт большого количества солнечных дней в году и высокой степени инсоляции.
Исходя из правил управления рисками, в случае необходимости снижения тепловой нагрузки на емкость с аммиаком гораздо рациональнее было бы решать проблему путём построения навеса, а не переноса факельной системы. Это было бы значительно дешевле, проще и точно также снижало бы риски, как и, собственно, увеличение расстояния между емкостью и факелом.
На основе проведенных расчетов был разработан отчёт с оценкой пожарного риска, с выводом о возможной безопасной эксплуатации проектной установки ЖУК без разработки дополнительных компенсирующих мероприятий.
