НОРД. Торговое холодильное и морозильное оборудование -> Статьи -> 18.04.2011 - Использование аммиака в холодильной отрасли России

В соответствии с общемировой тенденцией, международными соглашениями и действующими в России нормативными документами , возрастание объемов применения аммиака в качестве холодильного агента становится одним из магистральных путей развития отечественной холодильной отрасли. Использование аммиака в качестве холодильного агента не является чем-то новым — он успешно используется в этом качестве в промышленных холодильных установках уже более 130 лет. В России аммиачные холодильные установки применялись (и в ряде случаев применяются) в различных производственных комплексах, на предприятиях перерабатывающей промышленности и сельского хозяйства, в крупных распределительных холодильниках и хладокомбинатах.


Аммиак — высокотоксичное, пожаро- и взрывоопасное вещество. В середине прошлого века во многих сферах холодильной отрасли его стали заменять другими хладагентами. На рынке появились синтетические галогенсодержащие углеводороды (хладоны), которые обещали полностью вытеснить аммиак из холодильной техники. Анализу достоинств и недостатков аммиака в сравнении с хладонами посвящено множество публикаций , но однозначного ответа на этот вопрос до сих пор нет. Определенно можно сказать лишь о том, что он не относится ни к озоноразрушающим веществам (ODP/ОРП = 0), ни к парниковым газам (GWP/ПГП = 0), что в условиях повсеместного вывода из потребления и тех и других делает аммиак приемлемой альтернативой как гидрохлорфторуглеродам (ГХФУ), так и гидрофторуглеродам (ГФУ). Также благодаря высокому энергетическому КПД потенциал непрямого глобального потепления аммиака (R717) также сравнительно низок. Это газ обладает характерным едким запахом, что обеспечивает его высокий эффект предупреждения, — он может определяться органолептически при концентрациях от 3 мг/м3, т. е. задолго до появления вредной для здоровья концентрации (> 1.750 мг/м3). Кроме того, аммиак легче воздуха, поэтому он быстро поднимается вверх и может быть сравнительно легко удален через систему вентиляции. амиак
Рассматривая состояние и перспективы применения аммиака в холодильной отрасли России, следует говорить о трех составляющих вопроса: технико-экономической; правовой и организационно-технической; общественно-политической. В технико-экономическом аспекте первый вопрос — доступность и стоимость аммиака — в России практически решен. По сведениям Росстата , отечественное производство аммиака в последние годы неуклонно росло. В России, как и во всем мире, холодильная отрасль потребляет аммиак не более 5 % от производимых объемов, так что дефицита в обозримой перспективе ожидать не следует. Стоимость аммиака также не может сдерживать его применение, хотя за последние пять лет отпускная цена на жидкий аммиак выросла более чем в 2 раза.
Гораздо более серьезная проблема — отсутствие в России производства современного холодильного оборудования и комплектующих (включая системы автоматического управления и контроля параметров) для аммиачных холодильных установок. На отечественном рынке аммиачного холодильного оборудования достаточно много предложений от зарубежных производителей. Однако не всегда они устраивают российских потребителей по ценам и срокам поставки и монтажа.
Правовые и организационно-технические сложности при увеличении объемов применения аммиака в качестве холодильного агента обусловлены в первую очередь его высокой токсичностью и потенциальной взрывоопасностью.
В России уделяют большое внимание вопросам промышленной безопасности в целом и безопасности аммиачных холодильных установок (АХУ) в частности . С 1995 года все холодильные установки, содержащие более одной тонны аммиака, взяты под контроль Федеральной службой по технологическому, экологическому и атомному надзору России (Ростехнадзор). Предприятия обязаны получать разрешение на право эксплуатации АХУ. Для оценки безопасности проверяется состояние всей установки и ее отдельных узлов на соответствие требованиям российского законодательства , проверяется, имеются ли средства автоматической защиты от аварий. Проводятся инспекционные проверки оборудования. Последнее издание «Правил» учитывает некоторые требования международных документов по безопасности АХУ.
Особого внимания в смысле безопасности эксплуатации требуют установки, отработавшие более 20 лет, а таких сегодня в России подавляющее большинство. Например, по словам руководителя Верхне-Донского управления Ростехнадзора Б. П. Алпатова , под контролем управления только в Воронежской области находится 55 АХУ. Большая часть из них находится в эксплуатации более 30 лет. Многие предприятия в соответствии с требованиями Ростехнадзора выводят из эксплуатации АХУ и переводят холодильные установки на использование более безопасного хладона. В последние годы на территории области выведены из эксплуатации более 15 АХУ.
Превосходные теплофизические характеристики аммиака и относительно низкие цены на него обеспечивают конкурентные технико-экономические показатели даже с учетом дополнительных затрат на безопасность и более высокой стоимости аммиачного холодильного оборудования. Оптимален комплексный подход к проведению реконструкции, когда одновременно решаются задачи по обеспечению безопасности и снижению энергетических эксплуатационных затрат.
Целесообразным было бы принятие региональных программ льготного кредитования предприятий для целей обеспечения безопасности эксплуатации установок, защиты персонала, а также населения, проживающего вблизи производств.

Основные направления повышения безопасности аммиачного холодильного оборудования:

  • создание и применение новых установок с малым содержанием аммиака;
  • снижение аммиакоемкости действующих установок за счет частичной реконструкции (перевод на новые схемы, замена оборудования, замена систем непосредственного охлаждения на системы с промежуточным хладоносителем);
  • использование холодильных машин (ХМ) с малоемкими теплообменными аппаратами для охлаждения промежуточных хладоносителей;
  • применение новых хладоносителей, нейтральных к металлам, экологически безопасных;
  • оборудование выпускаемых ХМ устройствами и средствами автоматизации, позволяющими локализовать аммиак в случае разгерметизации ХМ;
  • снижение среднегодового рабочего давления (давления конденсации хладагента) за счет максимального использования естественного холода;
  • обеспечение необходимого уровня контроля параметров, автоматической защиты и управления;
  • разработка подсистем, обеспечивающих снижение выбросов аммиака при разгерметизации холодильных установок;
  • создание агрегатированного холодильного теплообменного и емкостного оборудования, полностью оснащенного современными средствами контроля и защитной автоматики.

 

амиак

Разработчики холодильного аммиачного оборудования предлагают несколько путей перевооружения холодильных установок . Для крупных АХУ, расположенных в городах вблизи жилых массивов, — это возврат к системе с промежуточным хладоносителем, но уже с применением нового теплообменного оборудования, приборов автоматизации, арматуры, материалов. Рекомендуется использовать блочные малоемкие холодильные агрегаты с дозированной заправкой аммиака, где в качестве испарителей и конденсаторов применяется высокоэффективная аппаратура пластинчатого типа, а в качестве хладоносителей — некорродирующие растворы. Также в холодильных камерах возможна замена батарейных систем охлаждения воздухоохладителямис принудительным обдувом. В этих случаях аммиачное оборудование может располагаться как в традиционных центральных машинных отделениях, так и в блочных — контейнерного типа, оборудованных устройствами для полного поглощения аммиака в случае разгерметизации. При этом количество аммиака обычно не превышает 100–150 граммов (в перспективе до 40–60 граммов) на 1 кВт холода.
Второй путь модернизации касается крупных АХУ, расположенных в промзонах. Это сохранение насосно-циркуляционных систем с непосредственным кипением аммиака. Но аммиакоемкие батарейные системы охлаждения холодильных камер заменяются на современные малоемкие воздухоохладители, в схемах используются пластинчатые или испарительные конденсаторы. Этот способ эффективен для предприятий с большим числом разнотемпературных потребителей холода — аммиакоемкость систем охлаждения при этом снижается почти на порядок.
Третий путь заключается в разработке агрегатированных блочных аммиачных установок непосредственного кипения аммиака по типу хладоновых, так называемых сплит-систем. Холодильные машины с небольшим количеством аммиака размещаются в герметичных контейнерных блоках, а аммиак в случае разгерметизации полностью поглощается нейтрализаторами. Подобные аммиачные установки широко применяются в Японии и США.
В сознании большинства людей прочно укоренилось представление об аммиаке как о крайне взрывоопасном и токсичном газе. Действительно, аммиак теоретически взрывоопасен при объемном содержании в воздухе от 15 до 28 %. Однако случаи взрыва воздушно-аммиачной смеси довольно редки и были возможны только в отсутствие надежной автоматики. При этом мгновенная разгерметизация аммиачной холодильной установки не приведет к моментальному выбросу аммиака в атмосферу: выйдет только паровая фаза, которая составляет незначительную часть от общего содержания аммиака в системе. Остальной жидкий аммиак будет медленно выкипать. Опасные свойства аммиака проявляются только при большом его количестве (несколько тонн) в системе и при критических концентрациях. В традиционной насосно-циркуляционной системе заправка аммиака составляет около 3 кг на 1 кВт холода.
Аммиачные установки, содержащие минимальное количество аммиака и оснащенные современными средствами автоматизации, сводят к минимуму возможные последствия аварийных ситуаций. За рубежом аммиак применяется, например, в системах кондиционирования и холодоснабжения супермаркетов.

Тем не менее аварийную разгерметизацию холодильных систем полностью исключить нельзя. Поэтому большое значение имеет раннее обнаружение повреждения. Признаками аварии могут быть :

  • появление сильного запаха аммиака без явно видимого облака его паров;
  • появление явно видимого белого облака паров аммиака;
  • звук срабатывания предохранительных клапанов;
  • звук механического разрушения (повреждения);
  • срабатывание системы обнаружения утечки аммиака, сигнал оповещения;
  • падение давления, снижение температуры аммиака из-за его вскипания, падение уровня жидкости. 

Аммиак попадает в воздух при испарении пролитой жидкости. Поэтому необходимы устройства, которые обеспечат химическое связывание аммиака и предотвратят его испарение. Нужны технические средства и для нейтрализации парогазовых утечек аммиака. Конкретные меры и технические средства для локализации и ликвидации аварий должны определяться с учетом проектных характеристик холодильной установки.
Система мероприятий должна включать использование определенного набора технических средств и обязательное выполнение организационных мер (оснащение компрессорного цеха средствами индивидуальной защиты, обучение персонала и др.). Выбор технических средств обусловлен производительностью и аммиакоемкостью холодильных установок, порядком размещения элементов и холодильных установок, технологическими схемами и т. д.
На предприятиях, имеющих АХУ, в результате аварийных ситуаций возможно появление газообразного аммиака или его смесей с воздухом в помещениях, где нет вытяжной вентиляции или она недостаточна. Это холодильные камеры, производственные цеха с потреблением холода (вентиляция предусматривается, но не всегда рассчитана на аварийный выброс аммиака), коридоры и вестибюли. Для скорейшего удаления газообразного аммиака из помещений и из опасных зон вне зданий целесообразно применение передвижных отсасывающих устройств.

В общем виде требования к нестандартным передвижным отсасывающим устройствам таковы:

  • 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, чтобы обеспечить доступ к возможным зонам загазованности на всасывании и к зонам выброса аммиака (воздушно-аммиачной смеси) на нагнетании;
  • выбрать средство передвижения отсасывающего устройства (электрическая серийная тележка, ручная тележка — серийная или нестандартная). 

Резюмируя вышеизложенное, можно сказать, что увеличение объемов применения аммиака в качестве холодильного агента с одновременным обеспечением безопасной эксплуатации действующих и вновь создаваемых АХУ является общегосударственной задачей не только технического, но также экологического и социального характера.

Сапожников В.Б.
Статья предоставлена журналом «ЮНИДО в России»: «Использование аммиака в холодильной отрасли России: проблемы и перспективы»
www.unido-russia.ru




       2006 г. Copyright Фирма ‛НОРДтел. /495/ 744-06-37