Mesterséges hűtőrendszerek tartják működésben az ipart, és sok ilyen rendszer vízmentes ammóniát használ hűtőközegként. Hogyan működnek ezek a rendszerek? Milyen veszélyeket rejt az ammóniás hűtés, és mit lehet tenni a dolgozók biztonsága érdekében?
Ammóniás hűtés 101
A hűtőrendszerek az alapvető fizika segítségével hőenergiát mozgatnak ki egy területről egy másikba, így az első terület hűvösebb marad, mint előtte volt. A hűtőszekrény a konyhában ezt teszi, hogy a tej ne romoljon meg. A fedett jégkorongpályák és az élelmiszerboltok fagyasztó részlegei ugyanezt a folyamatot alkalmazzák nagyobb léptékben. Az olyan hatalmas ipari létesítmények, mint a petrolkémiai finomítók és az élelmiszer-feldolgozó üzemek nagyméretű hűtőrendszerekre támaszkodnak napi működésük során.
A hűtőrendszerek legelterjedtebb típusa a gőzkompressziós hűtőszekrény. Ez a megközelítés egy hűtőközegnek nevezett folyadékot használ a hő mozgatására. A hűtőközeg legtöbbször gőz. A rendszer egy pontján összenyomják, hogy folyadékká váljon; később hagyják, hogy kitáguljon és ismét elpárologjon. A folyamat körkörösen ismétlődik. Minden egyes alkalommal, amikor a hűtőközeg elpárolog, hőenergiát vesz fel a környezetéből, és minden egyes alkalommal, amikor lecsapódik, ezt a hőt új helyére adja le.
A hűtőközeg fizikai tulajdonságai határozzák meg a rendszer nyomás- és hőmérséklettartományait, valamint az adott hűtési hatás eléréséhez szükséges ciklusok sebességét. Ezek a részletek viszont meghatározzák a hűtőrendszer egészének hatékonyságát. A hűtőközeg kiválasztása fontos, és számos szintetikus anyagot hoztak létre erre a célra. Híresen sok klórfluor-szénhidrogént (CFC), például a Freon-12-t fejlesztették ki és használták széles körben a 20. században, amíg fel nem fedezték a környezetre gyakorolt pusztító hatásukat.
Miért az ammónia hűtés?
A nagyon nagy hűtőrendszerekben, például az élelmiszer-feldolgozó létesítményekben, az ammónia az egyik leggyakrabban választott hűtőközeg. Az ammónia hűtőközegként való választásának három fő oka van:
- Az ammónia fizikai tulajdonságai miatt hatékony és eredményes a nagy rendszerek esetében.
- A környezetben gyorsan lebomlik, így minimálisra csökkenti a lehetséges környezeti hatásokat.
- Az ammónia erős szaga miatt gyorsan azonosítható minden kiömlés vagy véletlen kibocsátás.
A Nemzetközi Ammónia Hűtőipari Intézet (IIAR) szerint az ammónia termodinamikailag 3-10%-kal hatékonyabb, mint a konkurens hűtőközegek. Ez lehetővé teszi, hogy egy ammóniaalapú hűtőrendszer ugyanazt a hűtési hatást érje el, miközben kevesebb energiát használ. Ennek eredményeképpen, ahol az ammóniás hűtés megfelelő, alacsonyabb hosszú távú üzemeltetési költségeket kínálhat.
Az ammónia a környezetben nagyon gyorsan lebomlik (a levegőben kevesebb mint egy hétig tart). A szintetikus hűtőközegekkel, például a CFC-kkel ellentétben nem károsítja az ózonréteget. Az ammónia károsító potenciáljának nagy része azon múlik, hogy túl sok van belőle egy helyen, nem pedig azon, hogy kiszivárog és szétszóródik a környezetbe. Valójában az ammóniát gyakran permetezik a földekre műtrágyaként az ipari mezőgazdaságban.
Végezetül, a legtöbb ember akkor veszi észre az ammónia szúrós szagát, amikor csak kb. 20 ppm (parts per million) van a levegőben. Míg néhány hűtőközegnek nincs észrevehető szaga, így a kis szivárgások észrevétlenek maradnak, az ammónia esetében ez nem így van. Még egy kis mennyiség is nyilvánvalóvá válik a levegőben. Fontos, hogy a kimutatható koncentráció sokkal alacsonyabb, mint az a koncentráció, amely azonnali kárt okoz.
Az ammóniás hűtés veszélyei
Mivel az ammónia tulajdonságai leginkább a nagy hűtőrendszerekhez illeszkednek, minden olyan rendszerben, amelyben ammóniát használnak, valószínűleg nagy mennyiségű ammónia található. A rendszerben lévő víz megfagyna és elzárná a csővezetékeket, ezért az ammóniás hűtőrendszerekben vízmentes (víz és egyéb szennyeződések nélküli) ammóniát kell használni. A gőzkompressziós hűtés fizikája megköveteli, hogy a rendszer elegendő nyomást használjon ahhoz, hogy a gázt folyadékká sűrítse. Ez együttesen azt jelenti, hogy a hűtőrendszer nagy mennyiségű tiszta ammóniát használ nagy nyomás alatt.
Az eredmény az, hogy minden ammóniaalapú hűtőrendszerben fennáll a magas ammóniakoncentrációnak való véletlen expozíció veszélye. Egy ilyen baleset súlyos egészségkárosodást okozhat.
Az OSHA a vízmentes ammóniát 300 ppm (parts per million), azaz 0,03%-os koncentrációnál “életre és egészségre közvetlenül veszélyesnek” tekinti. Az ammónia maró hatású a bőrre, a szemre és a tüdőre, és már rövid ideig tartó expozíció is súlyos kémiai égési sérüléseket okozhat. Szélsőséges esetben az áldozat akár meg is halhat. Egy 2006-os baleset során egy élelmiszer-feldolgozó üzemben karbantartás közben eltörött egy csőszerelvény, és a közelben dolgozókat rövid távolságra permetezte. Egy munkás meghalt, egy másik pedig kórházba került. További ammónia biztonsági és egészségügyi információk az OSHA-tól.
Az ammóniaszivárgás megelőzése
Az OSHA többek között a folyamatveszélyelemzés (PHA) elvégzését ajánlja, ha a munkahelyen ammónia-hűtőberendezés van jelen. A PHA a lehetséges problémák – például egy ammóniaszivárgás – gondos áttekintéséből áll, és abból, hogy milyen lépéseket kell tenni az ilyen kimenetel megelőzése érdekében. Az elemzés elvégzése növelheti a munkavállalók tudatosságát, elősegítheti a biztonsággal kapcsolatos figyelmes hozzáállást, és proaktív megközelítést alakíthat ki a veszély- és kockázatértékeléshez.
A PHA-kra vonatkozó követelmények a 29 CFR 1910-ben találhatók.119, az OSHA-nak a fokozottan veszélyes vegyi anyagok folyamatbiztonsági irányítására vonatkozó szabványa.
A PHA-nak a következőket kell tartalmaznia:
- A folyamat veszélyeinek azonosítása.
- A korábbi események azonosítása, amelyek potenciálisan katasztrofális következményekkel járhattak volna a munkahelyen.
- Vázolja fel azokat a műszaki és adminisztratív ellenőrzéseket, amelyekkel a veszélyhez kapcsolódó kockázatok csökkenthetők.
- Bontja fel a következményeket, ha a műszaki és/vagy adminisztratív ellenőrzések kudarcot vallanak.
- Térjen ki a hiba esetén a munkavállalókra gyakorolt lehetséges biztonsági és egészségügyi hatásokra.
A PHA elvégzése a szélesebb körű folyamatbiztonsági irányítási erőfeszítések kulcsfontosságú eleme. Olvasson többet a folyamatbiztonsági irányításról.
Az ammóniás hűtés biztonsága
Az ammóniás hűtéssel kapcsolatos kockázatok gondos irányítással és karbantartással jelentősen csökkenthetők. Ennek a folyamatnak része a használt csövek és berendezések egyértelmű címkézése. Az IIAR, mint az iparág elismert szakértője ezen a területen, ajánlási kódexet tart fenn a hűtőberendezések címkézésére vonatkozóan.
A legutóbb 2014 áprilisában frissített IIAR 114. számú közleménye meghatározza az ammóniacsövek és alkatrészek címkézésének méreteit, színeit és elrendezését. Ez az egységes rendszer egyszerűsíti a karbantartást és elősegíti a biztonságot, és kompatibilis az ANSI/ASME A13.1-gyel, az általános létesítményi csőjelölés legszélesebb körben használt ipari szabványával.
Öt elemet tartalmaz egy tipikus ammóniacső-jelölés:
- Cső rövidítése, például “LTRS” az alacsony hőmérsékletű recirkulált folyadékra, a rendszer azon részének azonosítására, amelyet a cső képvisel
- A cső tartalmának fizikai állapota, amelyet egy színes sávon betűkkel jelölnek: “LIQ” sárga színnel a folyadékra; “VAP” égszínkék színnel a gőzre; vagy mindkettőre, ha a cső mindkét fázist tartalmazhatja
- A cső tartalma, egyszerűen és egyértelműen az “Ammónia” szóval jelölve
- Nyomásszint, színes sávon betűkkel feltüntetve: “LOW” zöld színnel, ha a tartalom 70 psig vagy annál kisebb; vagy “HIGH” piros színnel, ha a tartalom 70 psig felett van
- Áramlási irány, a cső mentén a megfelelő irányba mutató nyíllal jelezve
Ammónia hűtőberendezések címke követelményei
A cső rövidítése, a cső tartalma és az áramlási irány fekete betűkkel lenne feltüntetve narancssárga háttéren. A népszerű ANSI/ASME A13.1 csőjelölési szabvány szerint ez az előnyben részesített megjelenítési forma a mérgező tartalmú csövek, például az ammónia esetében. Ennek eredményeképpen az IIAR 114. számú közleményének megfelelő csőjelölés a szélesebb körű szabványnak is megfelel.
Ezt az átfogó, iparágspecifikus jelölési rendszert következetesen kell alkalmazni a legjobb eredmények eléréséhez. A Graphic Products kínál egy ammóniacsőjelölési referenciatáblázatot, amely leírja az IIAR rendszerét. Ennek a táblázatnak a használatával maximalizálhatja létesítménye biztonságát és hatékonyságát, miközben kihasználhatja az ammóniás hűtés előnyeit. Kezdje el a veszélyek kezelését az IIAR szabványokkal az ingyenes csőjelölési táblázatunkkal.