Awaryjne przetłaczanie amoniaku w zdarzeniach komunikacyjnych założenia metody. Warszawa, 01 grudzień 2014r. Barszcz Robert

Transkrypt

1 Awaryjne przetłaczanie amoniaku w zdarzeniach komunikacyjnych założenia metody Warszawa, 01 grudzień 2014r. Barszcz Robert

2 INFORMACJE OGÓLNE W celu zminimalizowania negatywnych skutków związanych z awariami podczas przewozu amoniaku bezwodnego koleją Zakładowa Straż Pożarna Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy S.A. opracowała nową technologię przetłaczania ciekłego amoniaku. Jest to rozwiązanie innowacyjne niestosowane do tej pory w działaniach ratowniczych. Metoda ta możliwa jest do zastosowania w terenie zurbanizowanym jak również w miejscach pozbawionych infrastruktury. 2

3 ZAŁOŻENIA TEORETYCZNE Do przetłoczenia amoniaku wykorzystano zasadę przepływu cieczy wynikającą z różnicy ciśnień między poszczególnymi zbiornikami. cysterna napełniana cysterna opróżniana Faza gazowa Faza ciekła Faza ciekła Faza gazowa NH 3 - gazowy NH 3 - ciekły N 2 - gazowy Aby ten efekt osiągnąć do cysterny opróżnianej podawany jest azot ze zbiornika kriogenicznego po jego odparowaniu w parownicy atmosferycznej. Obniżenie ciśnienia w cysternie napełnianej uzyskuje się poprzez odprowadzenie amoniaku gazowego do pieca przeznaczonego do spalania amoniaku gazowego. 3

4 TRANSPORT AMONIAKU 1. W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46. Cysterny z dolnym rozładunkiem i załadunkiem 4

5 TRANSPORT AMONIAKU 1. Zawór główny denny typu GESTRA HWV 55/46 otwierający i zamykający jednocześnie fazę ciekłą i gazową. 2. Faza ciekła zawór boczny grzybkowy, połączenie kołnierzowe płaskie. zew. 200, podziałowa 160, uszczelka 110x100, śruby M16-8 szt. 3. Faza gazowa zawór boczny grzybkowy, połączenie kołnierzowe na zamek zew. 165, podziałowa 125, uszczelka 85x70, śruby M16-4 szt. 5

6 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 6

7 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 7

8 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 Zawory denne otworzenie na sposób hydrauliczny 8

9 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 Zawory denne otworzenie na sposób hydrauliczny 9

10 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 zawór napowietrzający HWV46/4 zawór denny HWV55 dźwignia sterująca otwarciem zaworu zawór boczny fazy ciekłej linka haka szynowego hak szynowy służy do natychmiastowego zamknięcia zaworów dennych w przypadku niespodziewanego ruszenia wagonu, awarii lub pożaru Zawory denne otworzenie na sposób mechaniczny 10

11 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 Zawory denne otworzenie na sposób mechaniczny 11

12 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 Dźwignie odbezpieczające otworzenie zaworów dennych 12

13 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z dolny rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym GESTRA HWV 55/46 Hak bezpieczeństwa - szynowy 13

14 TRANSPORT AMONIAKU 2. W cysternach z górnym rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym pneumatycznym GESTRA PV

15 Cysterny z górnym rozładunkiem i załadunkiem (polska) TRANSPORT AMONIAKU 1. Zawór główny typu GESTRA PV 65 otwierający i zamykający jednocześnie fazę ciekłą i gazową. Otwieranie zaworu pneumatyczne. Występuje konieczność podłączenia węża z powietrzem o ciśnieniu od 0,35MPa do 0,7MPa. W przypadku braku zasilania powietrza zawór można otworzyć mechanicznie przy pomocy jarzma. 2. Faza ciekła przyłącze koloru szarego, połączenie kołnierzowe płaskie zew. 150, podziałowa 110, uszczelka 85x55x5, śruby M16-4 szt. 3. Faza gazowa przyłącze koloru żółtego, połączenie kołnierzowe płaskie zew. 150, podziałowa 110, uszczelka 85x55x5, śruby M16-4 szt. 15

16 TRANSPORT AMONIAKU W cysternach z górnym rozładunkiem i załadunkiem z zaworem głównym pneumatycznym GESTRA PV 65. System bezpieczeństwa cysterny z górnymi zaworami 16

17 TRANSPORT AMONIAKU 3. W cysternach z górnym rozładunkiem i załadunkiem z zaworami grzybkowymi. 1. Faza ciekła dwa zawory boczne z pokrętłem grzybkowy, połączenie kołnierzowe, zewnętrzne kołnierza 180, podziałowa kołnierza 145, otwór wewnętrzny 70, uszczelka płaska 110x55x5, śruby M16-8 szt. 2. Faza gazowa jeden zawór boczny grzybkowy pomiędzy kołnierzami fazy ciekłej, połączenie kołnierzowe takie samo jak dla fazy ciekłej, tj. zewnętrzne kołnierza 180, podziałowa kołnierza 145, otwór wewnętrzny 70, uszczelka płaska 110x55x5, śruby M16-8 szt. 3. Zawór bezpieczeństwa na środku między kołnierzami fazy ciekłej i gazowej, zawór sprężynowy, uruchamia się 17 przy ciśnieniu 2,0MPa.

18 TRANSPORT AMONIAKU 4. Autocysterna do transportu ciekłego amoniaku. 18

19 ELEMENTY UKŁADU Zestaw do przetłaczania amoniaku ciekłego składa się z następujących elementów: 1. zbiornika kriogenicznego do magazynowania ciekłego azotu, 2. zestawu węży chemicznych DN 50 oraz przyłączy redukcyjnych, 3. pieca do spalania amoniaku gazowego, 4. butle z gazem propan-butan, 5. parownicy atmosferycznej. 19

20 ELEMENTY UKŁADU ZBIORNIK Z AZOTEM I PAROWNICA 20

21 ELEMENTY UKŁADU ZBIORNIK Z AZOTEM I PAROWNICA 21

22 ELEMENTY UKŁADU POŁĄCZENIA PRZY CYSTERNIE 22

23 ELEMENTY UKŁADU PIEC DO SPALANIA AMONIAKU 23

24 ZAŁOŻENIA TEORETYCZNE - AMONIAK Zmiana temperatury ma istotny wpływ na panujące ciśnienie. Przy temperaturze ok. 20 stopni zmiana temperatury o 1 stopień powoduje zmianę ciśnienia o ok. 0,25 bar. 24

25 ZAŁOŻENIA TEORETYCZNE - AZOT Zbiornik kriogeniczny ma pojemność 150 kg azotu. Pozwala to na wytworzenie 120 m 3 gazu w warunkach normalnych. Podanie takiej ilości gazu do cysterny przeznaczonej do przewozu 40t amoniaku o pojemności ok. 92 m 3 pozwala uzyskać ciśnienie parcjalne azotu ok. 1,3 bar. 25

26 PRZEBIEG ĆWICZEŃ Ćwiczenia były przeprowadzone dwukrotnie. Podczas pierwszego przetłaczania, które odbyło się w sierpniu 2011r. przepompowano 20 ton ciekłego amoniaku. Natomiast w maju 2013r. pomiędzy cysternami typ 417F posiadającymi tzw. dolny rozładunek i załadunek przetłoczono 38 ton ciekłego 26 amoniaku.

27 SS cysterna napełniana Schemat zestawu do przetłaczania amoniaku dla cystern z dolnym rozładunkiem cysterna opróżniana a 4a Faza gazowa 5 Faza ciekła Faza ciekła 12 Faza gazowa 2b a 3a 2c , 1a-zawory boczne fazy ciekłej 200 2, 2a, 2b, 2c -zawór kulowy 3, 3a-zawory 25 4, 4a- zawory boczne fazy gazowej manometr 6-wąż w oplocie stalowym 25 dł. 25 mb 7-piec do spalania amoniaku 8-węże w oplocie stalowym DN 50 9-węże chemiczne trójkolorowe DN parownica atmosferyczna 11-zbiornik kriogeniczny z azotem 12-wąż w oplocie stalowym przyłącze z manometrem i zaworem odpowietrzającym azot gazowy

28 Schemat zestawu do przetłaczania amoniaku dla cystern z górnym rozładunkiem (cysterny produkcji polskiej) 14 zespół zaworowy cysterny napełnianej zespół zaworowy cysterny opróżnianej Faza gazowa Faza ciekła Faza ciekła Faza gazowa 1a a 3a 5 5 2b a 2c , 1a-kołnierze fazy gazowej 200 2, 2a, 2b, 2c -zawór kulowy 3, 3a-zawory 25 4, 4a- kołnierze fazy ciekłej manometr 6-wąż w oplocie stalowym 25 dł. 25 mb 7-piec do spalania amoniaku 8-węże w oplocie stalowym DN 50 9-węże chemiczne trójkolorowe DN parownica atmosferyczna 11-zbiornik kriogeniczny z azotem 12-wąż w oplocie stalowym przyłącze z manometrem i zaworem odpowietrzającym azot gazowy 14 wąż z powietrzem (0,35MPa 0,7MPa) 15 - mechaniczne otwarcia zaworów tryb ręczny 16 przyłącze powietrza otworzenie zaworu głównego

29 Schemat zestawu do przetłaczania amoniaku dla cystern z górnym rozładunkiem (cysterny produkcji rosyjskiej) zespół zaworowy cysterny napełnianej 5 5 zespół zaworowy cysterny opróżnianej 4 1 1a 4a 2b 3 3a 2c b 3a , 1a-zawory i kołnierze fazy ciekłej 180 2, 2a, 2b, 2c -zawory kulowe DN 50 3, 3a-zawory kulowe DN 25 4, 4a- zawory i kołnierze fazy gazowej manometr 6-wąż w oplocie stalowym 25 dł. 25 mb 7-piec do spalania amoniaku 8-węże w oplocie stalowym DN 50 9-węże chemiczne trójkolorowe DN parownica atmosferyczna 11-zbiornik kriogeniczny z azotem 12-wąż w oplocie stalowym przyłącze z manometrem i zaworem odpowietrzającym azot gazowy

30 PRZEBIEG ĆWICZEŃ 30

31 PRZEBIEG ĆWICZEŃ 31

32 Charakterystyczna kondensacja pary wodnej na płaszczu zbiornika cysterny podczas przetłaczania przy wysokiej temperaturze otoczenia. 32

33 Obraz cysterny napełnianej z kamery termowizyjnej w dzień faza gazowa amoniaku warstwa ciekłego amoniaku 33

34 Obraz cysterny opróżnianej z kamery termowizyjnej w dzień Podział faz Warstwa farby 34

35 ANALIZA POMIARÓW CIŚNIENIA I TEMPERATURY Obraz cysterny opróżnianej po zakończeniu przetłaczania z kamery termowizyjnej w nocy 35

36 Przebieg przetłaczania amoniaku Przetłaczanie 38 ton ciekłego amoniaku wężami DN 50 wykonano w czasie 11 godzin, przy średniej różnicy ciśnień w cysternach ok. 1-2 bary. Duża różnica ciśnień w cysternach występuje w pierwszych minutach przetłaczania, następnie przetłaczanie odbywa się przy niewielkiej różnicy ciśnienia wywołanej poduszką azotową i spalaniem amoniaku. 36

37 0:00 0:15 0:30 0:45 1:00 1:15 1:30 1:45 2:00 2:15 2:30 2:45 3:00 3:15 3:30 3:45 4:00 4:15 4:30 4:45 5:00 5:15 5:30 5:45 6:00 6:15 6:30 6:45 7:00 7:15 7:30 7:45 8:00 8:15 8:30 8:45 9:00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 Parametr stanu (ciśnienie, temperatura) Podanie azotu Koniec podania azotu Ponowne podanie azotu 25 Zależność temperatury i ciśnienia cysterny napełnianej i opróżnianej Gwałtowny spadek ciśnienie po przerwaniu podawania azotu 0 Spalanie NH 3 Czas operacyjkny - t (godziny) CYSTERNA NAPEŁNIANA CYSTERNA OPRÓŻNIANA 37

38 Zakończenie przetłaczania 1. Dokonując pomiaru temperatury płaszcza cystern pirometrem. Płaszcz cysterny, który ma kontakt z ciekłym amoniakiem będzie miał niższą temperaturę niż powierzchnia cysterny mająca kontakt z amoniakiem gazowym. Granicę fazy ciekłej i gazowej można określić również dotykiem dłoni, w miejscu granicznym będzie wyczuwalna różnica temperatur. W celu uzyskania większej różnicy temperatur można fragment cysterny, na której wykonujemy pomiar temperatury pirometrem ogrzać ciepłą wodą np. z myjki wysokociśnieniowej. 38

39 2. Utrzymując różnicę ciśnień między cysternami w granicach 2-3 bar przy średnicy węży łączących zbiorniki 50 można się spodziewać, że szybkość przetłaczania amoniaku będzie przebiegała w granicach 7-8 ton/h. 3. Na części płaszcza cysterny mającej kontakt z ciekłym amoniakiem może wystąpić skroplenie wilgoci a nawet szron. 4. Kamera termowizyjna Zakończenie przetłaczania 39

40 Wnioski z ćwiczeń 40

41 Wnioski z ćwiczeń 41

42 Wnioski z ćwiczeń 42

43 Dziękuję za uwagę 43