Анализ промышленной безопасности при эксплуатации аммиачных холодильных установок предприятий пищевой промышленности

Предприятия пищевой промышленности (мясная, молочная, рыбная, кондитерская, пивоваренная) применяют системы холодоснабжения в основном на базе аммиачных холодильных установок (далее – АХУ).

Известны преимущества АХУ с непосредственным кипением аммиака в камерных охлаждающих устройствах:
- Аммиак не входит в число веществ, регулируемых Монреальским протоколом и поправками к нему, а также Киотским протоколом.
- Как рабочее вещество холодильных машин аммиак энергетически высокоэффективен в диапазоне используемых температур кипения и конденсации.
- За годы применения аммиака накоплен большой практический опыт – хорошо изучены его теплофизические, энергофизические и гидродинамические характеристики, результат воздействия на живые организмы, определены основные компенсирующие мероприятия, обеспечивающие практически безопасное его использование.
- Разработаны Нормы и Правила безопасной эксплуатации АХУ (ПБ 09-595-03).

Вместе с тем известно, что аммиак – токсичное вещество 4-го класса опасности. Предприятия, эксплуатирующие АХУ, попадают под действие Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 21.07.97 г. (далее – Ф.з. № 116-ФЗ) в первую очередь потому, что аммиак имеет среднюю величину смертельной концентрации в воздухе, соответствующую указанной в Законе (от 0,5 мг/л до 2,0 мг/л включительно), приводящей к гибели живых организмов. Кроме того, АХУ потенциально взрыво- и пожароопасны. Поэтому, кроме лицензии на эксплуатацию химически опасного производственного объекта организации, эксплуатирующей АХУ, необходимо оформление лицензии на эксплуатацию взрывоопасного производственного объекта.

На предприятиях пищевой промышленности УР используются холодильные установки холодопроизводительностью 30…2500 кВт, обеспечивающие температуры охлаждающей среды – 45…+15 град. С. Масса аммиака в системах составляет 1…12 т.
Основные изменения в составе и конструктивном использовании холодильных установок, направленные на повышение уровня их безопасности, произошли за период с 80-х годов ХХ в. По настоящее время их можно обобщенно свести к следующему:
- На базе поздних АХУ стали применяться более безопасные насосно-циркуляционные системы вместо безнасосных.
- На ряде предприятий поршневые компрессоры заменены винтовыми, для которых неопасно попадание жидкого аммика в полость сжатия.
- В машинных отделениях предприятий начали устанавливать сигнализаторы концентрации паров аммика с порогами срабатывания на 2 (в основном) на 3 (редко) уровнях.
- На всех предприятиях установлены системы противоаварийной защиты (система ПАЗ), предусматривающие защиту компрессоров от гидравлического удара, защиту промышленных агрегатов от работы с повышенными давлением и температурой нагнетания, защиту компрессоров по системе смазки и др.
- На ряде предприятий стали применять малоаммиакоемкие холодильные машины с пластинчатыми конденсаторами, испарителями и промежуточным хладоносителем (как правило, пропиленгликолем), охлаждающим камерные устройства.
Вместе с тем фактически в исполнительных технических решениях АХУ предприятий, а также в режимах их эксплуатаций по-прежнему имеются отклонения от требований ПБ 09-593-03.
Результаты обследований организаций, расположенных на территории Удмуртской Республики, позволили выявить основные особенности систем холодоснабжения большинства действующих предприятий, а именно:
- Количество аммиака практически на всех предприятиях остается высоким (2…12 т). В связи с изменившимися условиями хозяйствования часть камер остается без охлаждения, тепловая нагрузка на систему холодоснабжения снижена. По ПБ 09-595-03 и ФЗ № 116-ФЗ охлаждающие устройства этих камер должны быть либо законсервированы, либо демонтированы, причем количество аммиака в системе должно быть уменьшено. На самом деле такая работа на предприятиях не проводится, лишь перекрывается подача аммиака в охлаждающие устройства;
- Наиболее опасным технологическим блоком является линейный или дренажные ресивер вместимостью 1,5…3,5 м3 с массой аммикак соответственно 1,2…2,7 т в блоке;
- Обычно суммарная емкость установленных в машинном отделении или на наружной площадке линейных ресиверов значительно превосходит требуемую по ПБ 09-595-03, так как ресиверы по-прежнему используются для хранения запасов аммиака.
- На большей части обследованных предприятий линейные ресиверы размещены на наружных площадках (до 2-4 шт. на площадке). Причем иногда ресиверы объединены по пару и жидкости, работая как сообщающиеся сосуды, что превращает их в единый технологический блок.
- Согласно расчетам по нормативной методике Госкомгидромета и ГО ЧС России, при аварии с полным разрушением ресивера 5 РД, установленного без поддона на наружной площадке, при наиболее неблагоприятных атмосферных условиях глубина зоны химического заражения может достигать приблизительно 1,2 км.
- Из-за близости расположения мест массового проживания людей наружные площадки предприятия с аммиачными блоками представляют особую опасность. Некоторые предприятия находятся от мест массового пребывания людей (жилые массивы, торговые точки и др.) на расстоянии много меньше, чем глубина зоны заражения при аварии на наружной площадке.
- На предприятиях отсутствует система контроля утечек аммиака (если она установлена) не имеет автоматической блокировки с системой аварийной вентиляции, лишь дает сигнал на ручное включение вентиляции. Также отсутствуют акты с результатами испытаний, подтверждающих требуемую производительность системы вентиляции.
- Систему подавления паров аммиака в машинном отделении нет ни у одного из обследованных предприятий.
- В соответствии с ПБ 09-595 и ПБ 03-576-03 «Правилами устройств и безопасной эксплуатацией сосудов, работающих под давлением» предприятия проводят периодическое освидетельствование и экспертизу промышленной безопасности аммиачных аппаратов и сосудов, работающих под давлением. Однако при этом уделяется недостаточно внимания стороне низкого давления холодильных систем за пределами машинного отделения, которая охватывает большую часть производственных цехов (иногда и территории предприятия). На подавляющем числе предприятий не проводится освидетельствование и экспертиза промышленной безопасности камерных охлаждающих устройств и подводящих трубопроводов. Результатом этого по России являются аварии именно на воздухоохладителях, батареях и трубопроводах стороны низкого давления (от камерных охлаждающих устройств до циркуляционных ресиверов). В Удмуртской Республике на Ижевской птицефабрике 04.10.06 г. зарегистрирован инцидент с нарушением целостности арматуры аммиачного трубопровода.
- Большое количество аммиака в системах холодоснабжения хладокомбинатов в первую очередь связано с использованием батареи в качестве камерных охлаждающих устройств.
- На подавляющей части обследованных предприятий отсутствует заключение экспертных организаций о состоянии строительных конструкций машинного отделения и холодильника.
- На некоторых предприятиях отсутствует автоматическая сигнализация о пожаре в машинном отделении, а также блокировка автоматической пожарной сигнализации с системой вентиляции.
В плане организационно-техническом выявленные при проверках отклонения от ПБ 09-595-03 заключаются в следующем:
- Не везде проводится своевременно проверка средств противоаварийной защиты.
- На некоторых предприятиях отсутствуют учебно-тренировочные занятия по ликвидации аварий.
- В связи с широким использованием арендных отношений (ИП Сташков) на холодильниках сложилась ситуация двойного подчинения систем охлаждения камер: оборудование размещено в камерах, формально (на текущий момент) принадлежащих арендатору. Это создает трудности в доступе к данному оборудованию специалистов, обеспечивающих фактическую эксплуатацию холодильной установки.
Завышенная аммиакоемкость обследованных предприятий по сравнению с ожидаемыми расчетно-нормативными значениями обусловлена в первую очередь:
- Использованием батарей вместо воздухоохладителей.
- Повсеместным применением линейных ресиверов завышенной вместимости (или дополнительно установленных линейных ресиверов) для хранения запасов аммиака.
- Наличием протяженных аммиачных трубопроводов между машинным отделением и потребителями холода.
- Завышенными значениями кратности циркуляции аммиака в воздухоохладителях (батареях) и технологических аппаратах.
При анализе промышленной безопасности при эксплуатации АХУ необходимо отметить: основное требование к системам холодоснабжения – их безопасность для населения. Систему можно считать практически безопасной, если в случае аварии с разрушением единичного самого опасного блока системы не происходит поражение людей за границей территории предприятия. Поскольку безопасность объекта в большей степени зависит от массы заправленного в систему аммиака, то принципиально речь идет о создании новых систем с малой массой аммиака в единичной системе.
Техническое перевооружение систем холодоснабжения с обеспечением безопасности должно предусматривать использование одного из приведенных ниже вариантов, выбор которого определяется на основании предпроектной проработки и ТЭО (технико-экономического обоснования):
- Переход на охлаждение камер воздухоохлаждающими установками.
- Переход на аммиачные системы холодоснабжения с промежуточным хладоносителем.
- Разделение централизованной системы хладоснабжения на несколько автономных систем, обслуживающих каждое ограниченное число потребителей холода (при уменьшенной емкости отдельных аммиачных блоков).
- Применение каскадных установок с СО2 в нижней ветви каскада и аммиаком в верхней.

В заключение необходимо сказать, что анализ аварийности по России показывает, что наибольшее число аварий и инцидентов связано с невыполнением обслуживающим персоналом требований ПБ 09-595-03, т.е. с «человеческим фактором» (до 75 %). Для его исключения необходимо, чтобы все функции по противоаварийной защите выполнялись средствами автоматизации при обязательном периодическом контроле их работоспособности, фиксируемом в соответствующих документах. Особое внимание следует уделить периодическим тренировкам машинистов (согласно графику) по правильной эксплуатации холодильных установок.

Руководство предприятий должно обеспечивать в полном объеме проведение экспертизы промышленной безопасности и технического освидетельствования оборудования аммиачных установок, а также устройства ПАЗ (периодически, в соответствии с установленным графиком и требованиями соответствующих Правил).

P.S. В последние годы многие предприятия перешли на фреоновые установки. Хотелось бы обратить внимание руководителей на некоторые особенности при изменении хладагента для получения холода. У фреонов высокие значения предельно допустимой концентрации в воздухе (ПДК) и величина практического предела, что делает их фактически безвредными для населения.

Реконструкцию с использованием фреоновых воздухоохлаждающих установок можно проводить поэтапно в соответствии с финансовыми возможностями предприятия.

Фреоновые автономные холодильные машины полной заводской готовности имеют высокий уровень надежности и позволяют существенно снизить затраты на монтаж и наладку систем холодоснабжения. Использование централей из нескольких компрессоров, обслуживающих несколько камер с фреоновыми воздухоохладителями, а также высокий уровень автоматизации таких установок, в том числе процесса оттаивания воздухоохладителей, обеспечивают достаточно высокую их эффективность.

Однако широкий перевод холодильных установок предприятий пищевой промышленности на фреоновое охлаждение нецелесообразен по следующим причинам:
- ни один из фреонов (кроме R22, производство которого будет полностью прекращено после 2010 г.), предлагаемых в качестве хладагентов (R404A, R407C, R410A – 3-, 4-композиционные, при частичной разгерметизации и уменьшении концентрации одной из фракций, полностью теряется хладопроизводительность, что требует полной замены хладагента), а также холодильные масла к ним в России не производятся. При переходе на эти хладагенты отечественные потребители окажутся в полной зависимости от зарубежных производителей фреонов; а стоимость импортных фреонов в 60-120 раз выше, чем аммиака;
- в диапазоне температур, используемых на предприятиях переработки и хранения пищевых продуктов, энергетическая эффективность фреоновых установок примерно на 10-15 % ниже, чем аммиачных, особенно это влияет на потребителей низкотемпературного холода;
- фреоны не безвредны, в связи с чем необходимо соблюдать особые требования, предъявляемые к размещению холодильных установок, в которых они используются, особенно в части противопожарных требований, так как в результате экзотермической реакции фреон преобразуется в фосген и дифосген, а это высокотоксичные вещества. В результате курения и пожаров известны тяжелые и трагичные случаи поражения персонала, в том числе групповые;
- фреоновые установки по-прежнему относятся к опасным производственным объектам, на них действуют «Правила устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем» (ПБ 09-592-03), утвержденные Постановлением Госгортехнадзора от 05.05.03 г. и зарегистрированные в Министерстве юстиции от 15.05.03 г. под №4537.

В связи с этим переход на фреоновое охлаждение целесообразен лишь для объектов, находящихся в густонаселенных районах плотной застройки в случае малой величины санитарно-защитной зоны вокруг опасного производственного объекта,  использующего  аммиачную установку.