Алиев Мурад Магомедрасулович, ведущий инженер эксперт ООО ЦЭДиК «Нефтегазэнерго»
Лясковский Сергей Александрович, инженер-эксперт ООО «Центркран»
Групповые баллонные установки как элемент повышенной опасности
Баллонные установки – идеальное средство, когда невозможно сделать прямую подачу газа, а отапливать помещение котлами на твердом горючем не хочется, ведь для них необходимо сооружать специальное помещение, которое оборудуется в соответствии с нормами и требованиями пожарной безопасности.
Самый простой вариант баллонной установки – индивидуальная, в конструкции которой присутствует только одна емкость объемом 50 литров или две емкости по 27 литров. Установки индивидуального типа могут размещаться как внутри здания, так и снаружи в специально созданном для этого шкафу.
Но нас больше интересуют не такие агрегаты, а групповые установки, которые предполагают от двух и более емкостей в шкафу. Емкость каждого резервуара 50 литров, а устанавливают многобалонные установки только снаружи здания. Их использование основывается на соблюдении норм и требований следующих нормативных актов:
Основной сферой использования групповых баллонных установок является газоснабжение малоквартирных зданий, небольших по площади коммунально-бытовых предприятий. Использовать такую систему газопотребления необходимо только в крайних случаях, когда нет возможности организовать резервуарное хранилище.
По действующему законодательству общий объем газа в такой групповой установке не может превышать 600 литров, при этом шкаф обязательно должен располагаться позади глухой стены из несгораемого материала. Возможно превышение общего объема до 1000 литров, если шкаф с баллонной установкой будет размещен отдельно от жилого здания. Для промышленных объектов максимальный объем 1500 литров при условии, что шкаф стоит за глухой несгораемой стеной с отрывом от зданий.
Если сравнивать групповые газобаллонные установки с резервуарными, то они обладают большей степенью опасности потому что:
Несмотря на то, что подобные газовые установки обладают простой конструкцией, это не означает, что не требуется выполнять элементарные требования промышленной безопасности. Производить замену и обслуживание групповой газобаллонной установки должен человек, обладающий необходимыми знаниями и опытом, только так можно будет избежать несчастного случая. Конечно, разрушения от аварии такого оборудования сложно сравнить со взрывом подземного газохранилища, но и взрывной волны этой силы будет достаточно, чтобы повредить ближайшие здания с возможными человеческими жертвами.
По правилам эксплуатации этого типа оборудования возле одного коммунально-бытового здания нельзя ставить больше одной групповой газобаллонной установки, возле жилых помещений не более трех, при этом расстояние между ними не может быть менее пятнадцати метров.
Особые требования предъявляются и к шкафам, которые необходимо устанавливать на фундаменте с отмосткой. Ее ширина не может быть менее 0,5 метра. Обязательно, чтобы шкаф располагался в таком месте, где к нему имеется удобный подъезд транспорта. Такие меры позволяют быстро устранить аварию службами надзора.
Это далеко не все требования, которые предъявляются к групповым газобаллонным установкам, чтобы они были максимально безопасны для человека и окружающих. В конструкции такого оборудования обязательно устанавливаются:
Чтобы потребители получали газ без перебоев, на одну установку ставят два параллельных ряда емкостей для газа, которые подключаются к общему для всех регулятору.
Особые сложности возникают с эксплуатацией наружных установок, потому что использовать их в течение всего года можно, только если были предприняты все необходимые меры по обеспечению номинальной испарительной способности.
Под такими мерами имеется в виду:
Если говорить об отдельно взятых помещениях, а не просто шкафах, где размещаются газобаллонные установки, то они могут быть не только отдельно стоящими, но и пристроенными к глухой стене здания. Это не могут быть постройки более одного этажа, изготавливаются они только из несгораемых материалов. В конструкции такого здания не может быть чердака, ковровых полов, окна и двери обязательно должны открывать наружу, а освещение выполняется только во взрывоопасном исполнении.
Если говорить о системах отопления таких помещений для размещения групповых баллонных установок, то это может быть паровое или водяное отопление с естественной циркуляцией воды. Нагревательные элементы могут достигать температуры не более 95 градусов, а в помещении температура воздуха не может быть более 30 градусов.
Чтобы баллонные установки соответствовали правилам безопасности, особое внимание уделяется и системе вентиляции. Проветривание верхней и нижней зон обязательно.
Обеспечение зданий газом от групповых установок происходит через газопровод, устанавливаемый в грунте ниже толщины промерзания почвы. Если трубы установлены на более высоких точках, но не менее 2 метров от здания, то важно сделать конденсатосборник, соответствующий диаметру трубы газопровода. Прокладывают трубы с уклоном в сторону сборника, под углом не менее 0,002 градуса. Укладывать трубопровод низкого давления в грунт не более чем 1,5 метра можно, но при этом нужно организовать дополнительный обогрев конденсатосборников и провести дополнительную теплоизоляцию газопровода.
Трубы на лестничных клетках, цокольных этажах с использованием в конструкции баллонной установки отключающего устройства, тоже утепляются.
Если речь идет не о отдельно стоящем обогреваемом помещении куда устанавливается групповая баллонная установка, а о простом шкафу, то по правилам безопасности рекомендуется обеспечивать номинальную испарительную способность за счет системы отопления здания. Как правило, это трубы с горячей водой.
Групповые баллонные установки представляют повешенную опасность для населения, если не соблюдать нормы промышленной безопасности и не следовать строгим указаниям по эксплуатации. При наличии шкафа для расположения установки важно знать, что он обязан быть теплоизолированном. В качестве основного материала для теплоизоляции используется минеральная вата, толщина которой должна составлять не менее 50 миллиметров.
Трубопровод горячей воды оснащается на первом и последнем участке специальным отключающим устройством и дренажными трубками для слива воды, если будет необходимо отключить систему. Такие методы позволяют предотвратить замерзание труб.
Запускается система отопления шкафа с баллонной установкой одновременно с тем, когда запускается система отопления здания. Газопровод паровой фазы прокладывается с небольшим уклоном в сторону баллонной установки, при этом его обязательно утепляют минеральной ватой в месте ввода в здание.
При проектировании такой установки важно правильно рассчитать количество баллонов для газоснабжения здания. Сделать это достаточно просто, если использовать следующую формулу, учитывая при этом режим потребления газа:
N = 3,62ngK0/(QнV), где
N — число рабочих баллонов установке;
n — число квартир;
g— номинальная тепловая мощность газовых приборов, кВт;
К0 — коэффициент одновременности;
Qн — низшая теплота сгорания газа, кДж/м3;
V — расчетная испарительная способность одного баллона, м3/ч.
В связи с тем, что мы конкретно говорим о нашей стране, то в РФ испарительная способность может быть от 0,220 до 0,436 м3/ч, если используются емкости по 50 литров. Это среднерасчетные данные, которые можно использовать для расчета газоснабжения жилых помещений, потому что в них уже учтены: неодновременность и периодичность функционирования газовых приборов.
Чтобы обеспечить бесперебойную работу групповых баллонных установок необходимо предусмотреть установку резервных емкостей, число которых будет равно количеству рабочих баллонов. Современные технологии позволяют создать как совместную их работу, так и по отдельности.
Если не соблюдать необходимые правила эксплуатации и обслуживания таких агрегатов, то авария остается делом времени. Как и при использовании любого опасного оборудования и установок, заниматься ремонтом, заменой баллонов должен человек с допуском и наличием за спиной законченного высшего профессионального образования, позволяющего работать с объектами повышенной опасности.
Чтобы минимизировать разрушения при аварии баллоны должны находиться в необходимом расстоянии от помещения, в которое подается газ. Количество метров в зависимости от типа постройки и сооружения указано в следующих таблицах.
| Здания | Расстояние от групповой баллонной установки, м |
| Жилые дома, производственные здания промышленных предприятий. Здания предприятий бытового обслуживания производственного характера и другие здания степени огнестойкости: | |
| I и II | 8 |
| III и IIIа | 10 |
| IV, Iva и V | 12 |
| Общественные здания независимо от степени огнестойкости | 25 |
| Временные отдельно стоящие хозяйственные строения (например, дровяные сараи, навесы и т. П.) | 8 |
| Сооружения | Расстояние по горизонтали от шкафа групповой баллонной установки, м |
| Канализация, теплотрасса | 3,5 |
| Водопровод и другие бесканальные коммуникации | 2,0 |
| Колодцы подземных коммуникаций, выгребные ямы | 5,0 |
| Электрокабели и воздушные линии электропередачи | В соответствии с ПУЭ |
| Телефонные кабели и воздушные линии телефонной и радиотрансляционной сети | В соответствии с ВСН 116-87 и ВСН 600-81 Минсвязи СССР |
Обязательно, чтобы установки размещались под защитным кожухом и имели ограждение из негорючего материала. Такие меры предосторожности также помогают минимизировать последствия от аварии. От перегрева баллоны обязательно должен защищать навес, если речь идет об уличной установке.
Мало просто организовать вентиляцию в помещении, важно чтобы ее объемы были не менее пятикратного воздухообмена, при этом за час из нижней зоны должно удаляться не менее 2/3 части воздуха. При возникновении утечки, опасно, если внутри помещения скопится достаточное количество газа для взрыва. В этом случае сложно предугадать степень повреждения соседних объектов, потому что взрыв будет каскадным.
Оценить параметры взрыва емкости можно по следующей технологии:
Напряжение в стенке сферической емкости определяется:
у = ДP · r/(2d), (1)
где у – напряжение в стенке, Па;
ДP – перепад давления, Па;
r – радиус стенки, м;
d – толщина стенки, м.
если мы преобразуем первую формулу, то сможем определить разрушающее давление:
ДP = 2d · ув/ r, (2)
где ув – временное сопротивление разрушению металла, Па.
Давление в емкости газа:
Р = ДP + Р0, (3)
где Р0 – атмосферное, 0,1·106 Па.
Теперь нам необходимо прибегнуть к уравнению изэнтропы:
Р/Р0 = (с/с0)г, (4)
где г – показатель адиабаты газа;
с0 – плотность газа при атмосферном давлении, кг/м3,
с – плотность газа при давлении в емкости, кг/м3.
Чтобы теперь найти плотность газа при давлении в баллоне нужно преобразовать уравнение(4):
с = с0 · (Р/Р0)1/г
Посчитать полную массу газа можно по формуле:
С = с · V
где V – объем парогазовой смеси, м3.
Посчитать удельную энергию газа можно используя формулу:
Q= ДP/[с · ( г - 1)]
Если газ был сжат то используем:
Q = Qв + ДP/[ с· ( г - 1)]
где Qв – удельная энергия взрыва газовой смеси, Дж/кг.
Теперь мы находим тратилловый эквивалент взрыва:
qтнт = Q · С/ Qтнт, где
Qтнт – удельная энергия взрыва тротила, равная 4,24·106 Дж/кг.
Строго запрещено устанавливать групповые баллонные установки в:
Список литературы:
