Система вентиляции помещения с агрессивной и взрывопожароопасной средой

Изобретение относится к области вентиляции воздуха помещений с агрессивной и взрывоопасной средой при аварийном длительном отсутствии электроэнергии в объекте в период полной изоляции от внешней среды. Система вентиляции помещения с агрессивной и взрывопожароопасной средой содержит воздуховод и газовый эжектор, кроме того источник агрессивного и взрывопожароопасного газа, например блок генераторов кислорода, соединен трубопроводом, снабженным вентилем с газовым эжектором, выполненным из антикоррозионного материала, к которому подключен другим трубопроводом коллектор рампы баллонов со сжатым азотом, а выход эжектора соединен патрубком, на котором установлен трехходовой кран, с воздуховодом системы вентиляции. Технический результат - создание системы вентиляции (в дальнейшем - системы) помещения с агрессивной и взрывопожароопасной средой, которая при аварийном длительном отключении электроэнергии способна обеспечить необходимый уровень взрывопожаробезопасности объекта в период его полной изоляции от внешней среды. 1 ил.

 

Изобретение относится к области вентиляции воздуха помещений с агрессивной и взрывопожароопасной средой при аварийном длительном отсутствии электроэнергии в объекте, находящемся в полной изоляции от внешней среды.

Известна система вентиляции, приведенная в «Справочнике проектировщика» (автор Староверов И.Г.), ч.II, Вентиляция и кондиционирование воздуха, М., издательство литературы по строительству, 1969 г., с.342). Эта система содержит сообщенный с помещением приточный воздуховод и вытяжную шахту, центробежный вентилятор с заборником наружного воздуха и напорным патрубком, подключенным к шахте с образованием эжектора.

Приведенная в упомянутом справочнике система не обеспечивает взрывопожаробезопасность помещения с агрессивной средой в случае аварийного длительного отключения электроэнергии в период полной изоляции от внешней среды.

Известна приточно-вытяжная система вентиляции помещения с агрессивной и взрывоопасной средой (а.с. СССР №1513328, 1989 г.) - ближайший аналог, содержащая сообщенные с помещением приточный воздуховод и вытяжную шахту, центробежный вентилятор с заборником наружного воздуха и напорный патрубок, подключенный к шахте с образованием воздушного эжектора, приточный воздуховод присоединен к напорному патрубку вентилятора перед эжектором по ходу воздуха и снабжен обратным клапаном, на приточном воздуховоде установлен калорифер.

Такая система не обеспечивает взрывопожаробезопасность помещения при аварийном длительном отключении электроэнергии в период полной изоляции от внешней среды.

Целью предлагаемого изобретения является создание системы вентиляции (в дальнейшем - системы) помещения с агрессивной и взрывопожароопасной средой, которая при аварийном длительном отключении электроэнергии способна обеспечить необходимый уровень взрывопожаробезопасности объекта в период его полной изоляции от внешней среды.

Поставленная цель достигается за счет того, что источник агрессивного взрывопожароопасного газа, например блок генераторов кислорода, соединен трубопроводом, снабженным вентилем с газовым эжектором, выполненным из антикоррозионного материала, к которому подключен другим трубопроводом коллектор рампы баллонов со сжатым азотом, а выход эжектора соединен патрубком, на котором установлен трехходовой кран, с воздуховодом системы вентиляции.

Такая система позволяет обеспечивать взрывопожаробезопасность помещения, в котором установлен блок генераторов кислорода, выделение которого происходит после подачи на генератор электрического импульса, запускающего химическую реакцию находящихся в генераторе веществ, сопровождающуюся выделением кислорода и большого количества тепла (температура кислорода достигает 150°С). При этом остановить химическую реакцию невозможно. Поэтому при аварийном длительном отключении электроэнергии система вентиляции, в которой воздух перемещается за счет работы электровентилятора, не работает и поступающий от генератора кислород может создать в воздуховодах системы вентиляции и в помещениях, где имеются выходы воздуховодов, взрывопожароопасную концентрацию. Опасность представляет концентрация кислорода в воздухе 23 и более объемных процента. Такие генераторы кислорода, служащие для пополнения недостатка кислорода в воздухе помещений, предназначенного для дыхания людей, могут использоваться, например, в сооружениях гражданской обороны в режиме полной изоляции от внешней среды с регенерацией воздуха по кислороду и диоксиду углерода.

Режимы работы этих сооружений приведены, например, в книге В.С.Гусева «Методы теплотехнических расчетов для обеспечения микроклимата в сооружениях гражданской обороны», Москва, Стройиздат, 1975, с.9, 10. Кроме того, режимы работы сооружений гражданской обороны приведены в книге Ю.Ю.Каммерера, А.К.Кутырева, А.Е.Харкевича «Защитные сооружения гражданской обороны», М.: Энергоатомиздат, 1985, с.34. (Регенерация воздуха по диоксиду углерода предметом данного изобретения не является и поэтому далее не рассматривается.)

Предлагаемая система позволяет при аварийном длительном отсутствии электроэнергии понизить концентрацию кислорода в воздухе до безопасного уровня, при этом происходит одновременно охлаждение кислорода при его смешивании с охлажденным азотом, прошедшим через редуцирующее устройство баллонов. При смешивании азота из баллонов с кислородом в пропорции 80 и 20 объемных процентов соответственно создается, по сути, обычный воздух. Так как масса кислорода, поступающего из генератора на эжектор, в несколько раз меньше массы азота, поступающего на этот же эжектор из баллонов, то с выхода эжектора поступает обычный охлажденный воздух, который подается либо в воздуховод системы вентиляции, либо в помещение, где установлен генератор кислорода, что обеспечивается с помощью трехходового крана, установленного на патрубке, соединяющем выход эжектора с воздуховодом.

Таким образом, при реализации данного технического решения достигается технический результат, заключающийся в обеспечении взрывопожаробезопасности помещений при аварийном длительном отсутствии электроэнергии за счет использования газового эжектора, на который подается кислород от генератора и азот от рампы баллонов со сжатым азотом, а с выхода эжектора поступает газовая охлажденная смесь азота с кислородом в пропорциях, не представляющих взрывопожароопасности, причем процесс происходит в отсутствие электроэнергии.

Анализ аналогов показал, что заявляемая система является новой. Новизна решения заключается в том, что система может работать при аварийном длительном отключении электроэнергии за счет использования газового эжектора, выполненного из антикоррозионного материала, на вход которого подаются кислород и азот, при этом происходит эжектирование кислорода азотом, а с выхода эжектора поступает газовая смесь в пропорциях, представляющих, по сути, обычный охлажденный воздух.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект и обладающих признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».

На чертеже приведена предлагаемая система. В помещении 1 расположен блок генераторов кислорода (блок ГК) 2, в комплект которого входит дублирующий фильтр 3. Основной фильтр размещен вместе с генераторами в блоке ГК в одном шкафу 4 и на чертеже не показан. Охлаждение блока ГК осуществляется циркулирующей через шкаф 4 водой, подающейся от водопроводной сети объекта, что препятствует срабатыванию генераторов от теплового воздействия одного из работающих генераторов, но на температуру выделяемого кислорода охлажденная вода не влияет. От фильтра 3 отходит трубопровод 5 кислорода с вентилем 6 к устройству охлаждения кислорода, от которого кислород, при наличии электроэнергии, поступает в систему вентиляции. (Устройство охлаждения кислорода и эта система вентиляции в предмет изобретения не входят и на чертеже не показаны.) На трубопроводе 5 установлен термометр 7. К трубопроводу 5 присоединен трубопровод 8, на котором установлен вентиль 9. Трубопровод 8 присоединен к входу 10 газового эжектора 11, выполненного из антикоррозионного материала. К входу 10 эжектора присоединен также другой трубопровод 12, соединяющий коллектор 13 рампы 14 баллонов 15 со сжатым азотом. Коллектор 13 снабжен на выходе редуцирующим вентилем 16 и манометром 17, а каждый из баллонов 15 снабжен вентилем 18. Выход 19 газового эжектора 11 соединен патрубком 20, на котором установлен трехходовой кран 21, с воздуховодом 22 системы вентиляции. Вентили 6, 15, 16 и 18, а также термометр 7 и манометр 17 в предмет изобретения не входят.

Система работает следующим образом. При наличии электроэнергии кислород от блока ГК 2 через вентиль 6 поступает к устройству охлаждения и далее в систему вентиляции, в которой перемещение воздуха обеспечивается электровентилятором. (Устройство охлаждения и эта система вентиляции в предмет изобретения не входят.) При аварийном длительном отключении электроэнергии обычная система вентиляции и устройство охлаждения кислорода не могут работать. Работает лишь аварийная система освещения от аккумуляторов. В таком случае генератор кислорода продолжает вырабатывать кислород, так как остановить химическую реакцию невозможно, но подачу кислорода в неработающую систему вентиляции необходимо прекратить во избежание накопления кислорода до предельно допустимой концентрации в воздухе (23% объемных). Но в то же время необходимо обеспечить нормальное содержание кислорода в воздухе для дыхания людей (примерно 19,5-22,5% объемных). Чтобы это обеспечить (не перекрывать подачу кислорода) закрывают вентиль 6 и открывают вентили 9, 18 и 15. При этом на вход 10 газового эжектора 11 поступает газообразный низкотемпературный азот по трубопроводу 12 от коллектора 13, который подсасывает (эжектирует) кислород, поступающий по трубопроводу 8. На выходе 19 эжектора 11 образуется охлажденная газовая смесь азота с кислородом, которая по патрубку 20 через трехходовой кран 21 поступает либо в воздуховод системы вентиляции, либо в помещение 1, в зависимости от количества кислорода, оставшегося в работающем генераторе. О прекращении поступления кислорода можно судить по снижению показаний термометра 7. После этого вентили 9, 18 и 18 закрывают. Следует отметить, что при работе описанной системы в объекте создается небольшое избыточное давление (подпор), препятствующее затеканию наружного воздуха через неплотности.

Каждый последующий патрон генератора кислорода срабатывает только при подаче на него электрического импульса, так что при аварийном отключении электроэнергии срабатывание других патронов (кроме того, в котором уже началась химическая реакция) исключено. Расчитать необходимое количество баллонов с азотом можно исходя из следующих данных:

- патрон генератора кислорода должен обеспечивать выделение 10000 л кислорода (в течение ≈0,5 часа);

- один баллон содержит 40 л сжатого азота при давлении 150 кг/см².

При открывании вентиля баллон выделяет 40 л×150=6000 л=6 м³ газообразного азота.

Для того чтобы 10000 л кислорода, выделяемого патроном ГК, составляли 20% от объема газообразного азота нужно, чтобы последний составлял 10000/0,2=50000 л=50 м³. Тогда необходимое количество баллонов со сжатым воздухом составит: 50:6=8,333≈9 баллонов.

Таким образом, такое количество баллонов со сжатым азотом (по 40 л при давлении 150 кг/см²) обеспечат при выделении одним патроном ГК 10000 л кислорода его содержание (по отношению к азоту) 20% объемных, что соответствует нормальному воздуху, а следовательно, не представляет никакой взрывопожароопасности. Если кислород в генераторе частично выработан (ко времени отключения электроэнергии), то для обеспечения необходимых пропорций смеси азота и кислорода используется только часть баллонов с азотом.

Предлагаемая система является промышленно применимой, так как содержит в себе изделия, выпускаемые промышленностью, а конструкция газового эжектора не представляет трудностей при изготовлении.

Предлагаемая система по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет обеспечить взрывопожаробезопасность помещений при работе генератора кислорода в условиях аварийного длительного отключения электроэнергии.

Система вентиляции помещения с агрессивной и взрывопожароопасной средой, содержащая воздуховод и газовый эжектор, отличающаяся тем, что источник агрессивного и взрывопожароопасного газа, например блок генераторов кислорода, соединен трубопроводом, снабженным вентилем с газовым эжектором, выполненным из антикоррозионного материала, к которому подключен другим трубопроводом коллектор рампы баллонов со сжатым азотом, а выход эжектора соединен патрубком, на котором установлен трехходовой кран, с воздуховодом системы вентиляции.