Transcript RCC NJ 2014 - RCC Koude en Luchtbehandeling

GUSTAV LORENTZEN
RCC Koude & luchtbehandeling
Tekst: Dr. Ir. Dennis van de Bor en MSc. Hongxia Zhou m.m.v. ing. Dick Havenaar
Gustav Lorentzen 2014:
Risico's van
natuurlijke
koudemiddelen
Tijdens de Gustav Lorentzen-conferentie werd uiteraard veel aandacht
besteed aan natuurlijke koudemiddelen in de foodretail in Noord-Amerika,
Europa, China en Japan. Een belangrijk aspect daarbij is het risico op ongevallen bij gebruik van ammoniak. In Zuid-Oost Azië is een aantal ernstige
ongelukken ten gevolge van lekkage gedocumenteerd.
marktkoeling het energiegebruik
verminderd met 21,9 procent,
waardoor de directe en indirecte
CO2-emissie is gereduceerd. Het
meest toegepaste primaire koudemiddel is R404A, terwijl CO2 als
secundair koudemiddel wordt
toegepast. Echter, bij het gebruik
van R404A/CO2- cascadesystemen
is de COP zes procent lager dan bij
toepassing van R404A in een
DX-systeem.
Ammoniak-ongevallen
Een plenaire sessie tijdens de Gustav
Lorentzen-conferentie.
I
n Europa is het aantal winkels en
supermarkten dat CO2-koeltechnologie toepast gestegen
van 1.330 in 2011 tot 2.885 in 2013. In
Japan zijn er sinds maart 2015 meer
dan 25 organisaties waarvan de
retailers CO2-technologie toepassen. En ook in China zijn er als
gevolg van het beleid van de
overheid steeds meer winkels die
gebruikmaken van CO2 in de food
retail.
Ammoniak als koudemiddel wordt
al meer dan 100 jaar toegepast. In
China gebruikt men vanaf 1951
ammoniak in 80 procent van de
koel-vrieshuizen. Is het gevaarlijk?
Ja en nee. Er hebben sindsdien drie
ernstige ongevallen plaatsgevonden
en er zijn 145 personen om het
leven gekomen. Hoe kunnen we dit
voorkomen en hoe moeten we
veilig omgaan met ammoniak als
koudemiddel in koelinstallaties?
Hoe is de veiligheid geregeld bij
CO2 als koudemiddel? Waarom was
dit koudemiddel gedurende lange
tijd kennelijk een vergeten koudemiddel?
Azië en de VS
In China is door het gebruik van
CO2 als koudemiddel in de super-
34
NOVEMBER 2014 107 e JAARGANG
Brand
Een grote brand veroorzaakte op 3
juni 2013 een ramp van grote
omvang bij Jilin Baoyuanfeng
gevogelte Co. Ltd., waarbij 121
mensen omkwamen en er 76
gewond raakten. De oorzaak
hiervan bleek kortsluiting te zijn in
de krachtstroomverdeelinrichting
van het bedrijf. Vlak daarnaast lagen
een kleedkamer voor het personeel
en een opslagruimte voor andere
brandbare stoffen, die door de
kortsluiting vlam hebben gevat.
Toen de brand zich uitbreidde naar
de ammoniakinstallatie en de met
ammoniak gevulde leidingen,
deden zich als gevolg van de door
de brand veroorzaakte hoge
temperatuur explosies voor. Een
grote hoeveelheid ammoniak
kwam daarbij vrij en veroorzaakte
een uitbreiding van de brand. De
brand werd ook verspreid via de
grote hoeveelheid PU-schuim en
PS-panelen en andere materialen
die bij de bouw van het pand zijn
gebruikt. Bovendien waren de
meeste plafonds van de diverse
koel-vries- en sociale ruimten met
elkaar verbonden en ook daardoor
kon de brand zich snel over het
gehele bedrijfspand uitbreiden. Het
grote aantal slachtoffers was het
gevolg van de ontstane giftige
dampen en de vrij gekomen
ammoniak, veroorzaakt door de
hoge temperatuur. De vluchtroutes
waren bovendien onbereikbaar,
daardoor was tijdige ontsnapping
onmogelijk. Er was geen brandalarmeringssysteem in het pand
aanwezig en er waren ook geen
GUSTAV LORENTZEN
Koude & luchtbehandeling RCC
brandbeveiligingsmaatregelen
getroffen, er waren slechte alarmsystemen en geen goede vluchtwegen.
De meest voorkomende oorzaken
van ongevallen zijn:
1. Fysieke explosie van ammoniak
2. Lekkage van ammoniak
3. Slecht werkende alarmsystemen
4. Geen of onvoldoende ontsnappingsmogelijkheden
5. Fouten in het ontwerp en in de
bediening van de installatie
In China zijn als gevolg van overheidsbeleid steeds meer winkels in de food retail te vinden die gebruikmaken van CO2 als
koudemiddel
veiligheidsmaatregelen getroffen.
Ammoniak-lekkages
Bij een lekkage in de ammoniakkoelinstallatie van Shanghai
Wengpai Refrigeration Co. Ltd.
vonden op 31 augustus 2013 vijftien
mensen de dood en raakten er 25
gewond.
De oorzaak van de lekkage was een
ernstige fout in de toegepaste
heetgasontdooiprocedure bij een
vriestunnel, waarbij door een
hydraulische schok (vloeistofslag)
met hoge druk de eindkap (die niet
goed was gelast) van de zuigleiding
van deze vriestunnel af werd
geblazen. Daardoor kon ammoniak
vrijkomen.
Bij Shandong Rushan Hehe Food
Co. Ltd. ontstond op 28 november
2013 een ammoniaklek waardoor
zeven doden en zes gewonden
vielen te betreuren.
Tijdens het ontdooiproces met heet
ammoniakgas waarbij een hydraulische schok (vloeistofslag) plaatsvond in het leidingsysteem, ontstond een lek met als oorzaak de
slechte kwaliteit van de lasverbindingen, bedieningsfouten en het
ontstaan van open vuur uit een
andere bron. De slachtoffers zijn
gevallen door de vrijgekomen
giftige gassen, door de brand en
door de vrij gekomen ammoniak.
Verder waren er geen of slechte
veiligheidsvoorzieningen en
Samenvatting
Er hebben zich 70 ongevallen
voorgedaan waarbij de veiligheid in
het geding was. Een specificatie van
de oorzaken wordt hieronder
aangegeven:
47,4 procent van de ongevallen
werd veroorzaakt door het vrijkomen (lekkage) van ammoniak
tijdens het onderhoud aan de
installaties. In 39,7 procent van de
ongevallen was het ontstaan van
brand door het overtreden van de
brandweervoorschriften of onei-
Vervuiling platenwarmtewisselaar
Tijdens de conferentie werd ook
stilgestaan bij de onderzoeksresultaten naar vervuiling in een
met chevron-patroon uitgevoerde platenwarmtewisselaar. Deze
vervuiling is onderzocht voor
chevron-hoeken van 30, 45 en 60
graden, met behulp van CaCO3
als vervuiling-medium. Het
resultaat was dat de vervuilingweerstand, als gevolg van de
hogere schuifspanning, afneemt
bij een toenemend getal van
Reynolds. Het vergroten van de
hoek in het chevronpatroon leidt
tot een lagere vervuilingweerstand en verhoogt het toegestane
drukverlies. Het verhogen van de
bedrijfstemperatuur van de
warmtewisselaar zorgt voor meer
vervuiling omdat de oplosbaarheid van CaCO3 afneemt met
toenemende temperatuur.
Gustav Lorentzen
De Noorse wetenschapper Gustav
Lorentzen (volledige naam:
Gustav Fredrik Lorentzen) leefde
van 1915 tot 1995 en is vooral
bekend als professor aan de
Noorse Universiteit voor Wetenschap en Techniek. Eind jaren '80
'herontdekte' Lorentzen de
mogelijkheid om CO2 toe te
passsen als koudemiddel. In dat
kader ontwikkelde hij de hedendaagse transkritische cyclus; een
doorbraak die heeft geleid tot een
hernieuwde interesse in, en
grootschalige toepassing van,
CO2 als koudemiddel.
genlijk gebruik van materialen de
oorzaak van het ongeval. Fysieke
explosies (chemische explosies
waren zeldzaam) waren in 7,8
procent van de gevallen de oorzaak
van een ongeval. Overige oorzaken
van ongevallen met als oorzaak het
nemen van risico’s betrof 5,1
procent.
De oorzaken van ongevallen met
ammoniak zijn het ontstaan van
brand waardoor er een calamiteit
van grote omvang kan ontstaan.
Brand veroorzaakt een hoge temperatuur, hoge druk in de koudeinstallatie en explosies. Ondeskundig handmatig ontdooien met
heetgas veroorzaakt hydraulische
schokken en vloeistofslag in de
koudemiddelleidingen waardoor de
leidingen open barsten. Ook
veroudering van apparatuur,
onvoldoende en slecht onderhoud
en beheer van de installaties maken
hier deel van uit.
Over de auteurs
Dr. Ir. Dennis van de Bor is onderzoeker. MSc. Hongxia Zhou is
onderzoeker en promovenda aan
de Technische Universiteit Delft,
Faculteit 3mE, Afdeling Proces &
Energie. Ing. Dick Havenaar is
redactioneel coördinator van de
KNVvK-beleidsgroep MarCom en
technisch adviseur van de redactie
van RCC K&L. RCC K&L
107 e JAARGANG NOVEMBER 2014
35