Ventilatie van tijdelijke vluchtkamers:

Transcriptie

1 Ventilatie van tijdelijke vluchtkamers: filtratiebescherming of isolatiebescherming? D In de olie- en gasindustrie roept de planning van een tijdelijke vluchtkamer bij veiligheidskundigen een aantal vragen op. Hoe kan worden gewaarborgd dat voldoende ademlucht beschikbaar is, zelfs voor een langere gebruiksduur en een groot aantal personen? Welk systeem levert de beste en veiligste oplossing voor de specifieke eisen van de situatie? En hoe zit het met de kosteneffectiviteit? Ons artikel biedt basisinformatie om tot een veilig besluit te komen. Drägerwerk AG & Co. KGaA 1

2 Als binnen een productiefaciliteit of raffi naderij een alarm wordt geactiveerd, moeten de werknemers snel kunnen vluchten. Maar wat als dat niet mogelijk is? Onbegaanbaar terrein aan de buitenkant, omheiningen, of in geval van offshore faciliteiten het feit dat het platform wordt omgeven door water en op grote afstand ligt van de kust, kan ertoe leiden dat een veilige evacuatie uit het risicogebied niet mogelijk is. Een tijdelijke vluchtkamer wordt gedefi nieerd als een plaats of plaatsen waar het personeel op adequate wijze wordt beschermd tegen relevante risico s terwijl zij na het optreden van een groot incident op een installatie blijven, en waar zij toegang hebben tot communicatie-, monitorings- en controle-apparatuur die noodzakelijk is om persoonlijke veiligheid te waarborgen, en van waaruit, indien vereist, een veilige en volledige evacuatie gerealiseerd kan worden. De vraag aan welke vereisten een dergelijke adequate tijdelijke vluchtkamer moet voldoen en waar deze zich moet bevinden, dient te allen tijde beantwoord te worden op basis van een specifi ek aan de faciliteit gerelateerde analyse. De verschillende nationale en internationale regels doen helaas slechts enkele uitspraken over de specifi eke implementatie. In API 753 van het American Petroleum Institute is bijvoorbeeld informatie opgenomen over de locatie van tijdelijke vluchtkamers binnen faciliteiten. Deze informatie heeft echter alleen betrekking op faciliteiten op het vaste land. Voor de olie- en gasindustrie is geen norm beschikbaar die duidelijke instructies geeft over het ontwerp van een tijdelijke vluchtkamer in relatie tot bescherming tegen gas, stelt Frank Pietrowski, Business Development Manager bij Dräger Engineered Solutions. Tot op heden kunnen veiligheidskundigen niet eens specifi eke richtlijnen vinden voor basale aspecten zoals bouw en apparatuur. Een van de vragen is hoe personen in de tijdelijke vluchtkamer tegen giftige gassen in de externe omgevingslucht worden beschermd en hoe zij gedurende langere tijd van ademlucht worden voorzien. verontreinigde lucht en tevens beschermd worden tegen externe invloeden zoals explosies of brand. Er bestaan duidelijke richtlijnen voor het gebruik van ademluchttoestellen buiten de faciliteit. Echter, de vraag welk beschermingsprincipe voor een specifi ek scenario de beste oplossing is voor een tijdelijke vluchtkamer, dient in het algemeen geheel zelfstandig door de planner beantwoord te worden, stelt Frank Pietrowski. Het is daarom belangrijk om een basaal begrip te hebben van de verschillende technische benaderingen en hun voor- en nadelen. Uiteindelijk is dat een vraag over de veiligheidsfilosofie die bij de betreffende faciliteit wordt aangehangen. Frank Pietrowski, Business Development Manager Petro and Chemical Industry bij Dräger Engineered Solutions en werkzaam bij Breathing Gas Systems Met name op zure gas- en olievelden, waar als gevolg van lekkages of andere incidenten in een aantal gevallen gas met waterstofsulfi de in uiterst hoge concentraties van honderden ppm tot veel meer dan ppm of meer kan ontsnappen, dient gewaarborgd te worden dat werknemers op een locatie bescherming kunnen vinden, waar zij op een betrouwbare manier volledig afgesloten zijn van de Drägerwerk AG & Co. KGaA 2

3 Filtratiebescherming: een klassieker met complexe vereisten Ervaringen met fi ltersystemen bestaan al vele jaren: een van de eerste voorlopers voor ventilatie van installaties voor de bescherming van burgers werd al in het begin van de 19e eeuw ontwikkeld. Nu functioneren fi ltersystemen voor tijdelijke vluchtkamers in de olieen gasindustrie meestal in combinatie met airconditioningsystemen (HVAC). Het beschermingsprincipe is gebaseerd op het feit dat Bescherming door fi ltratie: afhankelijk van de omgevingslucht externe concentraties bijv ppm H 2 S Ex-, Tox- of vlamdetectie Circulatie met gesloten afdichtingsklep max. filterefficiëntie 99% = ppm 100 ppm H 2 S HVAC en filter Pover = overdruk PI = interne druk PN = normaaldruk GEVAAR Met gesloten afdichtingsklep Filter HVAC Ventilatiklep Afdichtings- GEVAAR Filterdoorbraak geopende afdichtingsklep gesloten afdichtingsklep Drägerwerk AG & Co. KGaA 3

4 in de tijdelijke vluchtkamer overdruk wordt gegenereerd, waardoor gewaarborgd wordt dat de externe verontreiniging daadwerkelijk buiten de vluchtkamer blijft. Tijdens deze procedure wordt buitenlucht vanuit een niet-verontreinigd gebied van de faciliteit aangevoerd en vervolgens via een leidingfilter zo goed mogelijk gereinigd, waarna het in de tijdelijke vluchtkamer wordt gestuwd. In het geval van verontreiniging met H 2S wordt getracht nietverontreinigde lucht vanuit hoger gelegen gebieden aan te voeren, bijvoorbeeld via verticale luchtinlaatopeningen. Voor deze procedure is een filtersysteem vereist dat geschikt is voor de betreffende gevaarlijke stof evenals een gasmeetsysteem dat vóór en na het filter is geplaatst om in een zo vroeg mogelijk stadium te kunnen controleren wat de concentratie is en of er mogelijk sprake is van beschadigde filters. Een filtratiebeschermingssysteem vereist een onafgebroken stroomtoevoer om overdruk tegen giftige gassen vanuit de buitenlucht te kunnen opbouwen, zowel tijdens normale activiteiten als in noodsituaties. Dit kan in een aantal gevallen voor problemen zorgen, met name als de faciliteit zich in een explosiegevaarlijke omgeving bevindt. Het technologische basisprincipe is eenvoudig. In de praktijk blijken filtersystemen tijdens de planningsfase evenals tijdens de werking echter een veeleisende oplossing te zijn, omdat met vele verschillende factoren rekening moet worden gehouden: 1. De gevaarlijke stoffen moeten bekend zijn Veiligheidskundigen moeten exact weten welk gevaarlijke stoffen verwacht worden en in welke concentraties deze stoffen kunnen voorkomen, zodat het juiste filter kan worden gekozen en zij de afmetingen van het filterbed kunnen bepalen. Hoe hoger de verontreinigingen potentieel kunnen zijn, hoe hoger de eisen die gesteld worden aan de filterbescherming, met daaraan gerelateerde stijgende kosten. 2. Actiefkoolfilters bieden geen 100% bescherming Filters vormen een afgebakende lekkage : De tijdelijke vluchtkamer is niet volledig dicht, omdat de verontreinigde lucht opzettelijk wordt toegevoerd zodat deze gefiltreerd kan worden. Op basis van fysischchemische condities zijn actiefkoolfilters onderhevig aan bepaalde efficiëntieproblemen, afhankelijk van de compositie en afmeting van het materiaal. Vanuit technisch oogpunt hebben actiefkoolfilters slechts een filterefficiëntie van 20 tot 60 procent. Dat wil zeggen dat zelfs bij een voldoende afmeting van het filterbed of meerdere filtercycli, de gevaarlijke stof niet 100% uitgefilterd kan worden. Vanuit technisch oogpunt kan een optimalisatie nooit 100 procent efficiëntie realiseren. Omdat filters tijdens de werking onderhevig zijn aan verzadiging, kan het filter doorbreken bij hoge concentraties van gevaarlijke stoffen. Drägerwerk AG & Co. KGaA 4

5 3. Veel onderhoud vereist in stand-bymodus Om te zorgen dat het filter gereed is om op elk moment te functioneren, dient de beschermende verpakking verwijderd te worden. Zo vereisen actiefkoolfilters bijvoorbeeld een bepaald vochtigheidsniveau op het oppervlak om reactief te kunnen zijn. Als het oppervlak te droog wordt, heeft dit invloed op de efficiëntie. Het is daarom van groot belang dat de conditie van de filters voortdurend wordt gecontroleerd. 4. Complexiteit van het systeem in geval van een alarm In een noodsituatie dienen de gebruikers van de tijdelijke vluchtkamer de in te ademen lucht voortdurend te controleren. Na een bepaalde periode zal het filter verzadigd raken. Dit is afhankelijk van de geabsorbeerde gevaarlijke stoffen en de duur van de blootstelling hieraan. Het is daarom essentieel om redundanties te installeren, bijvoorbeeld een tweede filtersysteem of ademluchttoestellen. 5. Overige risico s die moeilijk te beheersen zijn Een zwakke plek van het filtersysteem is de afhankelijkheid van het airconditioningsysteem en de stroomtoevoer: Als deze niet functioneert, is naast de koeling en de ventilatie ook het filtratiesysteem uitgeschakeld. Een ander gevaar in het geval van extreem hoge concentraties van waterstofsulfide van ca ppm, is het risico op zelfontbranding van de filters: de absorptie van de gevaarlijke stoffen is een exotherme reactie, waarbij energie wordt vrijgegeven. Dit kan ertoe leiden dat het filter warm wordt en in het ergste geval smeulend kan gaan branden. Bij dit proces kan koolmonoxide (CO) vrijkomen en bij een te late detectie in de tijdelijke vluchtkamer kan dit tot dodelijke ongevallen leiden. Kostprijstechnisch lijkt filtratiebescherming de meest voor hand liggende oplossing, want het airconditioningsysteem is toch noodzakelijk. Daarom zal het gebruik van filters alleen redelijke extra inspanningen kosten. Maar snijdt dit mes wel aan twee kanten? Nee, zegt Frank Pietrowski: Allereerst moeten filters in het algemeen verschillende gevaarlijke stoffen aankunnen en dat moet het stationaire gasmeetsysteem ook. Echter, hoe meer technologie vereist is, hoe gevoeliger het systeem is voor fouten. En hoe hoger de complexiteit van het circuit, hoe meer back-up en redundantie beschikbaar moet zijn. In het geval van specifieke eisen, bijvoorbeeld op het gebied van brand en gas (bijv. een hoger SIL- of ATEX-niveau), moeten de systemen binnen en buiten de vluchtkamer hierop worden ontworpen. Dat kan de kosten voor een dergelijk systeem verhogen. Drägerwerk AG & Co. KGaA 5

6 Isolatiebescherming: een allesomvattende oplossing, zelfs voor de hoogste normen Het principe van het beschermen van een afgesloten ruimte tegen inkomende gevaarlijke gassen of deeltjes op basis van overdruk werd voor tijdelijke vluchtruimtes in de mijnindustrie ongeveer twintig jaar geleden ontwikkeld. Een luchtsluis bij de ingang waarborgt dat de druk in de vluchtkamer wordt behouden, zelfs als andere werknemers de vluchtkamer binnentreden. Het belangrijkste voordeel van dit systeem is dat de bescherming van personen onafhankelijk is van de externe lucht: de geïsoleerde tijdelijke vluchtkamer wordt onder druk gezet op basis van opgeslagen ademlucht, en er is geen sprake van uitwisseling met verontreinigde lucht. In een noodsituatie vereist de isolatie-oplossing geen externe stroomtoevoer. Hierdoor worden overige risicofactoren (explosiegevaar, stroomuitval) voorkomen en kan het gehele systeem volledig onafhankelijk van externe omstandigheden functioneren. Bescherming op basis van isolatie: onafhankelijk van omgevingslucht (behoud van overdruk op basis van de luchtspoeltechniek ) Ex-, Tox- of vlamdetectie Ademlucht HD bar Drägerwerk AG & Co. KGaA 6

7 1. Bescherming tegen alle gevaarlijke stoffen In de olie- en gasindustrie kan bij een incident een aantal gevaarlijke stoffen voorkomen; hierbij kan methaan en waterstofsulfide worden gevormd, evenals gevaarlijke stoffen die het gevolg zijn van brand. Terwijl bij filteroplossingen altijd het risico aanwezig is dat onbekend of veronachtzaamd gas door het filter heen kan komen, is isolatiebescherming een allesomvattende oplossing waarbij geen enkele gevaarlijke stof de tijdelijke vluchtkamer kan binnendringen. 2. Stabiele omstandigheden in de vluchtkamer De kwaliteit van ademlucht kan voor de gehele verblijfsduur in de tijdelijke vluchtkamer worden gewaarborgd, omdat er geen sprake is van uitwisseling met externe lucht. Het zuurstofgehalte van de lucht is constant op een niveau van 19 tot 22 vol. %; het koolstofdioxidegehalte blijft onder de 1 vol. %. 3. Weinig onderhoud vereist Het systeem vereist bijna geen verbruiksproducten en er is bijna geen afval (gebruikte filters dienen bijvoorbeeld als speciaal afval afgevoerd te worden). Alleen de ademluchtcilinders vereisen onderhoud en moeten opnieuw worden gevuld, indien van toepassing. 4. Redundantie in het systeem De isolatiebescherming beschikt over een ingebouwde redundantie, puur en alleen op basis van de krachtige afdichting van de kamer: In uitzonderlijke gevallen zal alleen al het thermische effect van de personen in de kamer een druk realiseren, die voorkomt dat gevaarlijke stoffen binnenkomen. De afdichting van de kamer maakt een relatief lange verblijfsduur mogelijk, omdat de hoeveelheid CO 2 in de lucht als gevolg van het ademen van de personen in de kamer slechts geleidelijk zal toenemen. Drägerwerk AG & Co. KGaA 7

8 Het economische alternatief: regeneratie van ademlucht Voor de isolatie-oplossing kan de toevoer van ademlucht ofwel met behulp van ademluchtcilinders worden gerealiseerd, ofwel op basis van de installatie van een ademlucht-regeneratiesysteem dat gebruik maakt van natriumkalk om de in de tijdelijke vluchtkamer uitgeademde CO 2 te absorberen en verse zuurstof via een hogedrukcilinder toe te voeren. Op deze manier maakt isolatiebescherming in combinatie met een regeneratiesysteem een langer verblijf mogelijk, zelfs voor een groot aantal personen, aldus Frank Pietrowsky. Deze techniek wordt met name geadviseerd als het veiligheidsconcept bedoeld is voor een gemiddeld tot groot aantal personen en een langere verblijfsduur in de tijdelijke vluchtkamer. Dit alternatief is niet alleen een aantrekkelijke oplossing wat betreft veiligheid, maar ook qua kosten. Terwijl de kosten voor fi ltratiebescherming en isolatiebescherming met toevoer van lucht via ademluchtcilinders exponentieel stijgen, zullen de kosten voor regeneratielucht lineair stijgen op basis van het aantal op te vangen personen in de vluchtkamer en de duur van het verblijf. Bescherming op basis van isolatie: onafhankelijk van de omgevingslucht (garantie van overdruk via het toevoeren en regenereren van ademlucht) Ex-, Tox- of vlamdetectie Ademluchtopslag = Pover (overdruk wordt gegenereerd door de ademluchttoevoer) CO 2 -absorber + O 2 -voorraad= ademluchtregeneratie Ademlucht CO 2 -absorber Zuurstof Drägerwerk AG & Co. KGaA 8

9 VERGELIJKING VAN DE KOSTEN VAN DE VERSCHILLENDE OPLOSSINGEN Systeemindeling op basis van het maximum aantal personen dat voorzien moet worden en de duur van een mogelijke noodsituatie (= planning voor het worst case scenario ) Prijs Filtratie Ademluchtvoorraad Ademluchtregeneratie Personen Als de verblijfsduur en/of het aantal personen dat in de tijdelijke vluchtkamer verblijft hoger is, zal een systeem met regeneratielucht efficiënter zijn. Duur Conclusie: Het kiezen van de juiste techniek is van het grootste belang. Dit geldt eens te meer omdat er geen universele aanbevelingen zijn, noch voor het ene noch voor het andere systeem. Gezien de toenemende uitdagingen die extreem hoge concentraties van H 2S vormen voor veiligheidsconcepten, pleit een groot aantal factoren voor een omgevingslucht-onafhankelijke oplossing. De conclusie van Frank Pietrowski: Uiteindelijk is het allemaal afhankelijk van de veiligheidsfi losofi e van de organisatie. DRUK DUITSLAND Dräger Safety AG & Co. KGaA Revalstraße Lübeck Drägerwerk AG & Co. KGaA 9