Obniżenie stężenia tlenu w magazynie

Obniżenie stężenia tlenu w magazynie polega na ciągłym doprowadzaniu powietrza wzbogaconego w azot. Celem systemu jest utrzymanie atmosfery, w której przechowywane materiały nie są zdolne do podtrzymywania płomienia.

Czy pożar zawsze trzeba ugasić? A może lepiej stworzyć takie warunki, w których ogień nie będzie mógł się rozwinąć?

W magazynach wysokiego składowania pożar oznacza nie tylko utratę towaru. To również ryzyko zalania regałów, uszkodzenia automatyki, zatrzymania logistyki oraz wielotygodniowego odtwarzania zapasów.

System redukcji tlenu działa inaczej niż klasyczna instalacja gaśnicza. Nie czeka na rozwój pożaru. Przez cały czas utrzymuje w magazynie obniżone stężenie tlenu, ograniczając możliwość powstania i rozwoju płomienia.

Nie oznacza to jednak, że w każdym magazynie wystarczy ustawić jedno, uniwersalne stężenie tlenu.

Nie sztuką jest sprzedać – sztuką jest dobrać.

Na czym polega ochrona przez obniżenie stężenia tlenu w magazynie?

System ochrony przeciwpożarowej wykorzystujący redukcję tlenu stale doprowadza do chronionej przestrzeni powietrze wzbogacone w azot.

W normalnym powietrzu znajduje się około 21% tlenu. Instalacja redukuje jego udział do poziomu określonego na podstawie właściwości pożarowych składowanych materiałów.

Przy odpowiednio niskim stężeniu tlenu materiał może nie być zdolny do podtrzymywania płomienia. Nie oznacza to całkowitego usunięcia tlenu z pomieszczenia. System utrzymuje jego kontrolowany, obniżony poziom.

Najważniejsze elementy takiej instalacji to:

źródło powietrza wzbogaconego w azot,
system dystrybucji gazu,
czujniki stężenia tlenu,
układ sterowania,
system alarmowania,
kontrola dostępu,
procedury bezpieczeństwa.

Czy 15% tlenu wystarczy w każdym magazynie?

Nie. Nie istnieje jedna wartość stężenia tlenu odpowiednia dla wszystkich materiałów i wszystkich magazynów.

Poziom projektowy zależy między innymi od:

rodzaju przechowywanych materiałów,
rodzaju opakowań,
sposobu składowania,
wysokości regałów,
właściwości pożarowych towarów,
szczelności chronionej przestrzeni,
częstotliwości otwierania bram.

Innego stężenia tlenu mogą wymagać papier, karton, drewno, tekstylia, tworzywa sztuczne, opony czy produkty zapakowane w folię.

W praktyce największe zagrożenie może stwarzać nie sam produkt, ale jego opakowanie, paleta lub folia stretch.

Dlatego wartość projektowa nie powinna wynikać wyłącznie z ogólnych tabel. Powinna zostać określona na podstawie badań materiałów i warunków pracy konkretnego magazynu.

Pięć warunków przed zastosowaniem systemu redukcji tlenu

Zanim system zostanie wpisany do projektu, należy sprawdzić pięć podstawowych obszarów.

1. Jakie materiały są przechowywane w magazynie?

Pierwszym krokiem jest dokładna identyfikacja towarów w każdej chronionej strefie.

Ogólne określenia, takie jak „towary przemysłowe”, „części” albo „produkty gotowe”, nie wystarczą do prawidłowego doboru instalacji.

Należy uwzględnić:

materiał produktu,
sposób pakowania,
opakowania zbiorcze,
folie zabezpieczające,
palety,
przekładki,
materiały pomocnicze.

W magazynie o zmiennym asortymencie trzeba również przewidzieć, jakie towary mogą pojawić się w przyszłości.

System musi być dobrany do materiału, który wymaga najniższego dopuszczalnego stężenia tlenu, a nie tylko do towaru najczęściej składowanego.

2. Przy jakim stężeniu tlenu materiały przestają podtrzymywać spalanie?

Wymagane stężenie tlenu powinno wynikać z badań właściwości pożarowych przechowywanych materiałów.

Zbyt wysokie stężenie może nie zapewnić odpowiedniej ochrony.

Zbyt niskie stężenie może natomiast spowodować:

przewymiarowanie generatora azotu,
większe zużycie energii,
wzrost kosztów inwestycyjnych,
wzrost kosztów serwisowych,
bardziej restrykcyjne zasady przebywania ludzi w strefie.

Niska cena bywa bardzo droga. Tak samo drogie może być przyjęcie nadmiernego zapasu bez technicznego uzasadnienia.

Prawidłowy poziom tlenu powinien uwzględniać właściwości materiałów oraz wymagany margines bezpieczeństwa.

3. Jak szczelny jest magazyn?

Szczelność chronionej przestrzeni ma bezpośredni wpływ na wielkość instalacji oraz koszty jej pracy.

Do magazynu dostaje się powietrze atmosferyczne zawierające około 21% tlenu. Napływa ono między innymi przez:

otwierane bramy,
drzwi,
śluzy,
nieszczelności przegród,
przepusty instalacyjne,
połączenia konstrukcyjne,
systemy wentylacyjne.

Im większy dopływ powietrza zewnętrznego, tym więcej powietrza wzbogaconego w azot trzeba dostarczyć, aby utrzymać wymagane stężenie tlenu.

Przed doborem źródła azotu należy więc wykonać pomiar szczelności strefy i przeanalizować rzeczywistą pracę bram.

Dobór wyłącznie na podstawie kubatury magazynu jest niewystarczający.

4. Jak często ludzie przebywają w chronionej przestrzeni?

Obniżone stężenie tlenu ogranicza ryzyko rozwoju pożaru, ale wpływa również na warunki przebywania ludzi.

Dlatego projekt musi określać:

kto może wejść do strefy,
na jakich zasadach odbywa się wejście,
jak długo można przebywać w magazynie,
jakie alarmy obowiązują,
jak kontrolowany jest dostęp,
jakie szkolenia muszą przejść pracownicy,
jakie procedury stosuje się w sytuacji awaryjnej.

Należy też rozróżnić magazyny automatyczne, do których pracownicy wchodzą sporadycznie, od obiektów wymagających stałej obsługi.

System ochrony przeciwpożarowej nie może tworzyć niekontrolowanego zagrożenia dla personelu.

5. Co wydarzy się po awarii systemu?

Instalacja redukcji tlenu musi być przygotowana na awarię urządzeń, czujników, sterowania albo zasilania.

W analizie należy uwzględnić awarię:

generatora azotu,
sprężarki,
osuszacza,
zaworu,
czujnika tlenu,
systemu sterowania,
transmisji alarmów,
zasilania elektrycznego.

Projekt powinien określać, jak długo magazyn utrzyma wymagane stężenie tlenu po zatrzymaniu produkcji azotu i w jaki sposób obsługa zostanie poinformowana o problemie.

W zależności od znaczenia obiektu można zastosować:

rezerwowe urządzenia,
redundantne czujniki,
zbiorniki buforowe,
zasilanie awaryjne,
alarmowanie lokalne i zdalne,
automatyczne ograniczenie dostępu.

Nie wystarczy osiągnąć wymagane stężenie tlenu. Trzeba jeszcze utrzymywać je stabilnie i wiarygodnie mierzyć.

Jaki jest najczęstszy błąd przy doborze instalacji?

Najczęstszym błędem jest dobór instalacji wyłącznie na podstawie kubatury magazynu.

Kubatura jest ważna, ale nie mówi:

jak dużo powietrza ucieka z obiektu,
jak często otwierane są bramy,
jakie towary są przechowywane,
jaki poziom tlenu jest wymagany,
jak szybko stężenie wzrasta po otwarciu strefy.

Skutkiem błędnego doboru może być przewymiarowana azotownia, wysoki pobór energii lub brak możliwości utrzymania wymaganego poziomu tlenu.

Rozwiązuję problemy w sprężarkowniach i regularnie spotykam instalacje, których rzeczywiste koszty nie wynikają z ceny zakupu urządzeń. Wynikają ze złych danych przyjętych na początku projektu.

Sprężone powietrze kosztuje. Produkcja powietrza wzbogaconego w azot również kosztuje.

Jak szczelność magazynu wpływa na zużycie energii?

Nieszczelny magazyn wymaga stałego uzupełniania większej ilości powietrza wzbogaconego w azot.

Oznacza to dłuższą pracę:

sprężarek,
osuszaczy,
filtrów,
generatorów azotu,
układów wentylacyjnych i sterujących.

Nieszczelności wpływają więc nie tylko na bezpieczeństwo, ale również na całkowity koszt eksploatacji instalacji.

Przed zakupem większego generatora azotu warto sprawdzić, czy tańszym rozwiązaniem nie będzie uszczelnienie bram, przepustów i przegród.

To często jeden z najprostszych sposobów ograniczenia zużycia energii.

Zrównoważony rozwój poprzez rzetelność oznacza tutaj dobór instalacji do rzeczywistych potrzeb, a nie kompensowanie błędów budowlanych większą mocą urządzeń.

Jakie urządzenia są potrzebne do wytwarzania azotu?

Typowy system może obejmować:

sprężarki powietrza,
zbiorniki sprężonego powietrza,
filtry,
osuszacze,
generator azotu,
zbiornik powietrza wzbogaconego w azot,
instalację dystrybucyjną,
analizatory tlenu,
automatykę sterującą.

Dobór poszczególnych urządzeń zależy od wymaganej wydajności, jakości powietrza, ciśnienia roboczego, szczelności magazynu i sposobu sterowania.

Sama wydajność generatora azotu nie wystarcza do oceny instalacji.

Trzeba również sprawdzić:

zużycie sprężonego powietrza,
wymagane ciśnienie zasilania,
czystość azotu,
punkt rosy,
warunki pracy sprężarek,
sprawność układu przy częściowym obciążeniu,
możliwość rozbudowy.

Co obejmuje norma ISO 20338?

Norma ISO 20338 dotyczy projektowania, instalacji oraz utrzymania stałych systemów ciągłej redukcji tlenu wykorzystujących powietrze wzbogacone w azot.

Stanowi ważny punkt odniesienia dla projektantów, wykonawców i użytkowników instalacji.

Nie zastępuje jednak analizy konkretnego obiektu.

Dwa magazyny o tej samej kubaturze mogą wymagać zupełnie innych instalacji, jeżeli różnią się:

szczelnością,
asortymentem,
liczbą otwarć bram,
sposobem użytkowania,
liczbą pracowników,
wymaganym stężeniem tlenu.

Jak przygotować magazyn do analizy?

Przed rozpoczęciem projektu warto zebrać podstawowe dane techniczne i eksploatacyjne.

Lista danych do przygotowania

Kubatura każdej chronionej strefy.
Lista przechowywanych materiałów i opakowań.
Wyniki badań właściwości pożarowych.
Wymagane stężenie tlenu.
Wyniki pomiaru szczelności.
Liczba i wymiary bram.
Liczba otwarć bram w ciągu godziny.
Średni i maksymalny czas otwarcia.
Liczba pracowników przebywających w strefie.
Dostępne źródło sprężonego powietrza.
Wymagania dotyczące rezerwy i redundancji.
Sposób alarmowania i kontroli dostępu.

Im lepsze dane wejściowe, tym dokładniejszy dobór urządzeń i bardziej przewidywalne koszty eksploatacji.

Co zrobić jutro rano?

Nie zaczynaj od pytania o cenę generatora azotu.

Najpierw wykonaj pięć kroków:

Sporządź listę pięciu najbardziej palnych grup towarów.
Policz, ile razy w ciągu godziny otwierają się bramy.
Sprawdź średni czas otwarcia każdej bramy.
Zleć pomiar szczelności chronionej strefy.
Ustal wymagane stężenie tlenu na podstawie badań materiałów.

Dopiero później dobieraj sprężarki, osuszacze, zbiorniki i generator azotu.

Zalety systemu redukcji tlenu

Do najważniejszych zalet należą:

ograniczenie ryzyka rozwoju pożaru,
ochrona towarów przed wodą gaśniczą,
możliwość stosowania w magazynach wysokiego składowania,
ciągła ochrona całej strefy,
ograniczenie ryzyka długiego przestoju,
możliwość integracji z automatyką magazynową.

System jest szczególnie interesujący w obiektach, w których uszkodzenie towaru przez wodę może powodować bardzo duże straty.

Ograniczenia systemu redukcji tlenu

System nie jest rozwiązaniem odpowiednim dla każdego obiektu.

Jego zastosowanie może być utrudnione, gdy:

magazyn jest bardzo nieszczelny,
bramy są często i długo otwierane,
pracownicy stale przebywają w chronionej przestrzeni,
rodzaj towarów często się zmienia,
nie wykonano badań materiałów,
nie ma możliwości skutecznego kontrolowania dostępu.

Każdy z tych problemów można przeanalizować. Nie zawsze jednak najlepszą odpowiedzią będzie większy generator azotu.

Czasem bardziej opłaca się zmienić organizację pracy, wykonać śluzę albo poprawić szczelność obiektu.

Najczęściej zadawane pytania

Czy obniżenie stężenia tlenu gasi pożar?

System redukcji tlenu jest przede wszystkim systemem prewencyjnym. Jego zadaniem jest stworzenie atmosfery ograniczającej możliwość zapłonu i podtrzymywania płomienia, a nie gaszenie rozwiniętego pożaru w taki sposób jak klasyczny system gaśniczy.

Czy system redukcji tlenu zastępuje tryskacze?

Możliwość zastąpienia lub uzupełnienia innych zabezpieczeń zależy od projektu, wymagań formalnych, charakterystyki obiektu i zastosowanych rozwiązań przeciwpożarowych. Decyzji nie należy podejmować wyłącznie na podstawie informacji katalogowych dostawcy systemu.

Czy w magazynie z obniżonym stężeniem tlenu mogą pracować ludzie?

Może to być możliwe, ale wymaga odpowiedniej oceny ryzyka, kontroli dostępu, monitoringu stężenia tlenu, procedur BHP i przeszkolenia pracowników. Warunki przebywania ludzi muszą zostać określone indywidualnie.

Czy każdy magazyn wymaga takiego samego poziomu tlenu?

Nie. Wymagany poziom zależy od właściwości przechowywanych materiałów, sposobu pakowania, warunków składowania i przyjętego marginesu bezpieczeństwa.

Od czego zależy wielkość generatora azotu?

Wielkość generatora zależy przede wszystkim od kubatury strefy, wymaganego stężenia tlenu, szczelności magazynu, liczby otwarć bram i oczekiwanego czasu osiągnięcia wartości projektowej.

Dlaczego trzeba mierzyć szczelność magazynu?

Pomiar szczelności pozwala określić, jak dużo powietrza atmosferycznego napływa do chronionej przestrzeni. Bez tej informacji trudno prawidłowo dobrać wydajność źródła azotu i oszacować koszty energii.

Co się stanie po awarii generatora azotu?

Stężenie tlenu zacznie stopniowo wzrastać wskutek nieszczelności i otwierania magazynu. Tempo wzrostu zależy od szczelności obiektu. Dlatego system powinien posiadać alarmy, procedury awaryjne oraz odpowiednią rezerwę techniczną.

Czy instalacja redukcji tlenu zużywa dużo energii?

Zużycie energii zależy od wymaganej wydajności, szczelności obiektu, jakości urządzeń oraz sposobu sterowania. Największe straty mogą wynikać z nieszczelności i częstego dopływu powietrza atmosferycznego.

Podsumowanie

Obniżenie stężenia tlenu może skutecznie ograniczać ryzyko powstania i rozwoju pożaru w magazynie.

Warunkiem jest jednak prawidłowe rozpoznanie:

przechowywanych materiałów,
wymaganego stężenia tlenu,
szczelności obiektu,
sposobu pracy bram,
obecności ludzi,
scenariuszy awaryjnych.

Największym błędem jest dobór instalacji wyłącznie na podstawie kubatury magazynu.