W 2014 roku jedna ze spółek EDF Polska rozpoczęła inwestycję polegającą na doposażeniu młynów węglowych w układy tzw. parogaszenia – systemy, które mają za zadanie zwiększyć bezpieczeństwo wybuchowe i pożarowe w tej części instalacji. Za realizację prac w systemie pod klucz odpowiedzialne było konsorcjum GRUPY WOLFF oraz BCE Systems.
W młynach węgla, ze względu na charakter pracy tych urządzeń (wysoka temperatura pracy, możliwość wystąpienia iskier pochodzenia mechanicznego oraz obecność tlenu i paliwa w postaci pyłu węglowego i biomasy), może dochodzić do zapłonu mieszaniny pyłowo-powietrznej, a w konsekwencji wybuchu i/lub pożaru.
W praktyce istnieje kilka możliwych podejść do ochrony młynów przed negatywnymi skutkami tego typu wypadków. W przypadku opisywanych instalacji inwestor zdecydował się na zastosowanie dwustopniowego mechanizmu ochrony, który został zbudowany w oparciu o układy tłumienia i odsprzęgania wybuchu typu HRD oraz wspomniane układy parogaszenia. Oba układy uzupełniają się, tworząc tym samym efekt synergii.
I etap prac – tłumienie wybuchu
Pierwszy etap prac polegał na zaprojektowaniu i dostawie układów tłumienia wybuchu dla zakładów EDF Polska. Wykonała go GRUPA WOLFF na przestrzeni lat 2012–2014. Była to wtedy największa tego typu inwestycja w branży energetycznej w Europie.
Zadaniem wdrożonych systemów jest rozpoznanie zarzewia wybuchu, a następnie jego natychmiastowe stłumienie poprzez wtrysk do wnętrza młyna proszku gaszącego. W tym przypadku do detekcji wybuchu zastosowano czujniki ciśnienia z dwiema celkami pomiarowymi. Rozwiązanie to pozwala uniknąć błędnego zadziałania systemu, np. w wyniku uderzenia produktu w jedną z membran (obie membrany w tym samym czasie muszą odczytać identyczną zmianę ciśnienia w czasie, która dodatkowo jest charakterystyczna dla wybuchu konkretnego produktu – w tym przypadku pyłu węglowego i biomasy).
Newralgiczne etapy pracy młyna
Newralgiczne punkty pracy układu młynowego to jego rozruch i odstawienie. To właśnie na tych etapach najczęściej dochodzi do wybuchu lub pożaru.
W pierwszej fazie rozruchu do układu młynowego podawane jest gorące powietrze o temperaturze rzędu 300–350°C. Następnie młyn zasypywany jest produktem, który stopniowo powoduje obniżenie temperatury pracy układu. W chwili gdy praca młyna się ustabilizuje, temperatura w jego wnętrzu wynosi około 100°C. Do tego czasu, szczególnie w początkowej fazie rozruchu, mamy do czynienia z wysoką temperaturą oraz wystarczającą ilością produktu, co stanowi idealne warunki do zapłonu i pożaru, a w konsekwencji wybuchu mieszaniny pyłowo-powietrznej.
Z kolei w przypadku procesu odstawiania instalacji w pierwszej kolejności następuje odcięcie dopływu świeżego produktu. Jednocześnie nadal podawane jest gorące powietrze, co prowadzi do wzrostu temperatury w młynie, a tym samym wzrostu zagrożenia pożarowo-wybuchowego.
Dodatkowo w odstawionej instalacji nadal może zalegać wysuszony produkt, który przy kolejnym rozruchu w zetknięciu z gorącym powietrzem może ulec zapłonowi.
II etap prac – parogaszenie
Jednym z podstawowych zadań układu parogaszenia jest ochrona przed wyżej opisanymi zagrożeniami. W tym celu przed rozpoczęciem procesu rozruchowego i odstawiania młyna do jego wnętrza, poprzez specjalnie zaprojektowane dysze, podawana jest para wodna o odpowiednich parametrach. W ten sposób wewnątrz młyna zachodzą dwa zasadnicze zjawiska:
- para działa jako czynnik inertyzujący, który obniża stężenie tlenu w młynie,
- rozprężająca się para obniża temperaturę wewnątrz młyna.
Podczas odstawiania młyna odpowiednio skierowane dysze czyszczą młyn z produktu, dzięki czemu praktycznie cały produkt jest usuwany z jego wnętrza. W ten sposób niwelujemy zagrożenie zapłonu resztek produktu podczas ponownego uruchomienia instalacji.
Parogaszenie odgrywa również ważną rolę podczas normalnej pracy instalacji młynowych. Dzięki zastosowaniu czujników temperatury oraz stężenia CO para jest podawana także wtedy, gdy w młynie dojdzie do nadmiernego wzrostu temperatury lub wystąpi żarzenie produktu.
Zastosowane układy bezpieczeństwa a wymogi prawne
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, zaleca, aby zapobiegać wybuchom i zapewniać ochronę przed ich skutkami poprzez:
- zapobieganie tworzeniu się atmosfery wybuchowej,
- zapobieganie wystąpieniu zapłonu atmosfery wybuchowej,
- ograniczenie szkodliwego efektu wybuchu, w celu zapewnienia ochrony zdrowia i bezpieczeństwa osób pracujących.
Połączenie systemu HRD oraz parogaszenia pozwala spełnić wszystkie z wyżej wymienionych wymogów:
inertyzacja zapobiega tworzeniu się atmosfer wybuchowych, wpływ rozprężającej się pary zapobiega zapłonowi atmosfery od gorących powierzchni oraz żarzącego się produktu, system HRD ogranicza skutki niekontrolowanego wybuchu do bezpiecznego poziomu.
Synergia, czyli współdziałanie obu systemów
Co ważne, w chwili wybuchu aktywowane są oba systemy, co dodatkowo zwiększa skuteczność ich działania. Przykładowo wprowadzona do układu para dogasza ewentualne ogniska zapalne chwilę po tym, jak system HRD stłumił wybuch, a wewnątrz młyna nadal panuje wysoka temperatura.
Zakres realizowanych prac
Zakres prac obejmuje wykonanie niezbędnych projektów w branży mechanicznej, elektrycznej i AKPiA oraz późniejszy montaż i uruchomienie systemu. Co ciekawe, połączenie obu systemów stanowi unikalne rozwiązanie w skali światowej.
Z uwagi na parametry pary – 320°C i 1,8 MPa – bardzo ważnym elementem prac mechanicznych na obiekcie była jakość wykonanych spawów. Z tego względu zostały one objęte badaniami typu VT, PT i RT. Każda spoina musiała zostać opisana i sprawdzona przez zespół inżynierów o odpowiednich kwalifikacjach.
Szczególnie trudnym zadaniem okazało się badanie RT, co w głównej mierze wynikało z utrudnionego dostępu do spoin, jak również ograniczeń czasowych – prace mogły być realizowane jedynie na zmianie nocnej, w godzinach między 2 a 6 rano. Każde opóźnienie mogło spowodować przesunięcie zadania o kolejne 24 godziny. Ostatecznie wszystkie prace zostały wykonane zgodnie z harmonogramem.
Prace mechaniczne obejmowały również:
- montaż specjalistycznych dysz parowych na zespołach młynowych,
- rozprowadzenie rurociągów parowych,
- wykonanie izolacji rurociągów.
W marcu 2015 roku GRUPA WOLFF zakończyła inwestycję na 12 układach młynowych. Następnie realizowano prace na 6 kolejnych instalacjach.
