Produkují dieselové generátory oxid uhelnatý? Fakta o CO a základy bezpečnosti

Záložní souprava o výkonu 400 kVA je umístěna ve zděném servisním dvoře mezi kancelářským blokem a nakládací rampou. V pátek večer napájecí zdroj poklesne, souprava se zapálí a běží šest hodin. Zvenčí nic nevypadá špatně. Čeho si nikdo nevšimne, je rozdělený měch ve výfukovém potrubí pod akustickým krytem a střešní vzduchotechnická jednotka, která nasává čerstvý vzduch přesně z rohu budovy, kde se vlečky unášejí. U dvou zaměstnanců, kteří pracují pozdě o patro níže, se během hodiny objeví bolesti hlavy a nevolnost a odcházejí domů brzy a obviňují počasí.

Dieselové generátory produkují oxid uhelnatý. Tato část není sporná a nikdy nebyla. Otázkou, kterou stojí za to zodpovědět, je, kolik produkují, které provozní podmínky tlačí číslo nahoru a co se musí stát mezi výfukem a lidskými plícemi, aby se ovladatelné emise staly lékařskou pohotovostí. Při vyšetřování v terénu se téměř každý vážný incident vrací ke třetí položce, nikoli k první.

Přímá odpověď: Ano a o výsledku rozhoduje koncentrace

Každý dieselový generátor produkuje oxid uhelnatý, protože CO je nevyhnutelný meziprodukt spalování uhlovodíkového paliva. Neexistuje žádný spalovací motor, žádný typ paliva a žádný balíček následné úpravy, který zcela odstraňuje plyn. To, co se liší mezi dobře nainstalovanou a nebezpečnou sadou, je koncentrace v místě, kde člověk dýchá, a to je funkcí ředění, nikoli konstrukce motoru.

Hrubá čísla pomáhají rámcově problém. Neředěné výfukové plyny nafty obvykle obsahují CO v množství zhruba 0,05 % až 0,5 % objemu, což je 500 až 5 000 dílů na milion. Limit pracovní expozice pro osmihodinovou směnu je 50 ppm. To znamená, že surová koncentrace 1 000 ppm potřebuje asi 20 objemů čistého vzduchu přimíchat do ní, než směs klesne na limit; proud 5 000 ppm potřebuje zhruba 100 svazků. Na otevřeném dvoře s větrem dochází během několika metrů ke stonásobnému zředění. V uzavřené továrně, suterénu nebo v závětří budovy, kde se vlečka stočí zpět na sebe, se to vůbec nemusí stát.

To je důvod, proč může být stejný model generátoru na jednom místě zcela bezpečný a na jiném smrtelný. Motor se nezměnil. Vzduch kolem ano.

Proč vznětový motor stále tvoří CO

Dieselové motory jsou od přírody stroje spalující chudou směs. Vzduch je nasáván bez přiškrcení, stlačený na poměr zhruba 14:1 až 18:1 a zahřátý do bodu, kdy se vstřikované palivo při kontaktu vznítí. Na většině provozní mapy je přítomno mnohem více kyslíku, než může palivo spotřebovat, s hodnotami lambda od 1,3 při plném zatížení až po 5 nebo 6 při nízkém zatížení. V prostředí bohatém na kyslík při vysoké teplotě CO snadno oxiduje na CO2, což je hlavní důvod, proč jsou výfukové plyny nafty srovnatelně chudé na CO.

Háček je v tom, že spalování není rovnoměrné. Palivo je vstřikováno jako sprej a uvnitř každého oblaku spreje je krátkodobé jádro bohaté na palivo, kde je nedostatek kyslíku a místní směs zdaleka není chudá. V tomto jádru se rodí CO a saze. Většina CO shoří po proudu, když se mísí s okolním vzduchem, ale část unikne z cyklu, zvláště když je proces míchání narušen.

Štíhlý provoz udržuje nízkou úroveň CO ve srovnání se zážehovými motory

Benzínový nebo plynový motor běžící na stechiometrii s obohacením výkonu může vytlačit CO na 1 %–3 % surového výfukového plynu a více než 5 %, když je zapnutá sytič nebo je ucpaný vzduchový filtr. Nafta málokdy překročí půl procenta. Zveřejněné údaje o emisích a testy zásobníku důsledně umisťují naftu v této metrice řádově pod benzín. Praktickým důsledkem je, že diesel získává reputaci jako „ten bezpečný“, a tato pověst je částečně zasloužená na konci výfuku a zcela zavádějící v místě expozice.

Podmínky, které tlačí CO nahoru

Výstup CO není pevnou vlastností motoru; pohybuje se s provozním stavem. Podmínky, které ji spolehlivě zvyšují, jsou dobře zdokumentovány v servisní literatuře:

• Studený start, kdy jsou stěny válců studené, atomizace je špatná a vynechávání zapalování vytváří během prvních minut provozu výbuch CO a nespálených uhlovodíků.
• Velmi nízká zátěž, pod zhruba 30 % jmenovitého výkonu, kdy teploty spalování klesají a motor přechází do režimu mokrého stohování.
• Omezený nasávaný vzduch z ucpaného filtru, zborcené hadice nebo ucpané žaluzie vrchlíku, což účinně obohacuje směs.
• Opotřebované nebo znečištěné vstřikovače, které poskytují špatný tvar stříkání a velké kapky, které se nemohou zcela spálit.
• Úniky plnicího vzduchu z přeplňovaných jednotek, což způsobuje přeplnění paliva vzhledem k dostupnému kyslíku.
• Nadměrný protitlak výfuku z rozdrceného potrubí, zablokovaného tlumiče nebo poddimenzovaného komínu.

Dodatečná úprava Snižuje CO, ale nenahrazuje ventilaci

Oxidační katalyzátor umístěný ve výfukovém proudu může snížit CO o 70 % až 90 %, jakmile dosáhne provozní teploty, a nedělá nic během okna studeného startu, kdy jsou koncentrace nejvyšší. Filtry pevných částic a systémy selektivní katalytické redukce se zaměřují na saze a oxidy dusíku; nejsou to bezpečnostní zařízení CO. Zacházení s následnou úpravou jako náhradou za správné vedení výfukových plynů je běžný a nebezpečný předpoklad, protože katalyzátor, který selhal, byl odstraněn nebo nikdy nedosáhl světla, zanechává plnou koncentraci surového produktu v potrubí.

Typické koncentrace CO: Diesel ve srovnání s jinými palivy

Kupující často požadují jednu cifru. Upřímnou odpovědí je rozsah, protože zatížení, ladění a následná úprava toto číslo značně posouvají. Níže uvedená tabulka uvádí orientační koncentrace surového výfukového plynu na výfuku pro paliva, s nimiž se nejčastěji setkáváme v aplikacích s pohotovostním režimem a primárním napájením.

Z tabulky plynou dva závěry. Za prvé, diesel je skutečně variantou s nižšími emisemi CO mezi pístovými motory, což je jeden z důvodů, proč dominuje datovým centrům a průmyslovému pohotovostnímu režimu. Za druhé, „nižší“ není „nízké“. Proud 5 000 ppm je stonásobek pracovního limitu před zředěním a uzavřený prostor nabízí velmi malé ředění.

Ředění, odvětrávání a geometrie vlečky výfuku

Oxid uhelnatý má hustotu asi 0,97 vzhledem ke vzduchu, díky čemuž je téměř neutrální. Neklesá do sklepů jako propan a nestoupá ze střechy jako horké spaliny z kotle. Cestuje s jakoukoli vzduchovou hmotou, která ji nese. Tento jediný fyzikální fakt vysvětluje většinu poruch na místě pozorovaných v terénu: vlečka jde tam, kam ji posílá vítr a tvar budovy, a koncový bod zvolený pro pohodlí spíše než pro aerodynamiku nakonec dodá výfuk někam, kam by neměl.

Hlavním viníkem jsou stavební brázdy. Když vítr narazí na konstrukci, vytvoří na závětrné straně nízkotlakou recirkulační zónu a veškeré výfukové plyny vypouštěné do této zóny jsou taženy zpět směrem k budově, často přímo do střešních přívodů vzduchu, žaluzií nebo otevřených oken. Stoh, který převyšuje střechu o půl metru, může být celý uvnitř recirkulační zóny, a proto horší než zbytečný.

Výška zásobníku a koncové body

Obecná inženýrská praxe, která se odráží v instalačních manuálech výrobců a mechanických předpisech, ukazuje na několik konzistentních pravidel. Výfuk vyveďte nad linií střechy a nad recirkulační zónou, což v praxi často znamená minimálně 3 m nad povrchem střechy a výše než jakákoli blízká konstrukce nebo sání. Udržujte vodorovnou vzdálenost od dveří, ovladatelných oken a přívodů čerstvého vzduchu, přičemž 10 m je běžně používaný údaj, kde místní předpisy mlčí. Udržujte rychlost výboje dostatečně vysokou, aby vlečka měla vzestupnou hybnost, obvykle v rozsahu 10–20 m/s na výstupu komína, spíše než ji nechat kapat ven nízkou rychlostí. A vždy před přidáním délky nebo kolen, aby frézování fungovalo, zkontrolujte minimální přípustnou hodnotu protitlaku výrobce.

Skříň Průtok vzduchu a recirkulační sifon

Akusticky uzavřené a kontejnerové sady představují druhou vrstvu složitosti. Kryt potřebuje dvě samostatné vzduchové cesty: spalovací vzduch pro motor a chladicí vzduch pro chladič. Pokud jsou výstup výfukových plynů a nasávání chladicího vzduchu blízko u sebe, horké výfukové plyny jsou nasávány zpět do skříně, čímž se zvyšuje teplota nasávaného vzduchu a snižuje se hustota kyslíku. Motor pak přeplňuje palivo vzhledem k dostupnému kyslíku a CO stoupá, zatímco výkon klesá. Dobrý design vrchlíku udržuje dvě cesty na protilehlých plochách, používá oddělené prostupy a utěsňuje prostup výfuku pomocí vysokoteplotní botky spíše než volné desky.

Kontejnerové obaly si zaslouží zvláštní pozornost, protože koncentrují každé nebezpečí na malou plochu. U projektů, kde samostatný obal chráněný proti povětrnostním vlivům vyhovuje uspořádání staveniště, je mnohem snazší správně specifikovat účelový kryt s definovanými vzduchovými cestami než upravený přepravní kontejner.

Soupravy kontejnerových dieselových generátorů, řada kontejnerových typů Účelový kontejnerový výkon od 1 000 do 4 000 kVA s kryty vyhovujícími CSC, akustickým designem proudění vzduchu a možnostmi přepravy chráněnými proti povětrnostním vlivům pro místa vyžadující definované cesty vzduchu. Zobrazit produkt →

Recirkulační pasti, které se objevují na skutečných stránkách

Fotografie z uvedení do provozu opakovaně ukazují stejnou hrstku problémů. Provizorní plachta omotaná kolem sady pro ochranu před povětrnostními vlivy během stavby, zakrývající výstup výfuku. Po instalaci generátoru byla přidána parapetní stěna, která nyní zachycuje vlečku na úrovni střechy. Stoh rozšířený o flexibilní hadici, která se prověšuje a směřuje do stran. Dodávkové vozy zaparkované u výsypné žaluzie. Hromadění sněhu snižuje efektivní výšku stohu. Žádná z nich není závadou motoru a všechny mohou během jednoho zkušebního běhu proměnit vyhovující instalaci v událost expozice.

Zatížení, údržba a podmínky na místě, které mění emise

Záložní generátory tráví většinu svého života při nulovém zatížení a většinu provozních hodin při částečném zatížení, což je přesně místo, kde kvalita spalování klesá. Níže uvedené faktory jsou faktory, které nejčastěji posouvají CO od základní linie uvádění do provozu.

Load banking je nejúčinnějším jediným protiopatřením. Roční provoz po dobu dvou hodin při 80% zatížení nebo vyšším spálí nahromaděné usazeniny, obnoví kvalitu spalování a poskytne stabilní referenční bod pro analýzu výfukových plynů. Sestavy, které se cvičí pouze naprázdno, mají tendenci rok co rok stoupat CO, aniž by si toho někdo všiml, protože nic hlasitě neselže.

Co vlastně znamenají expoziční limity na místě

Čísla se stanou užitečnými pouze tehdy, když se připojí k rozhodnutí. Níže uvedená tabulka uvádí limity nejčastěji uváděné ve specifikacích, bezpečnostních případech a pojistných průzkumech.

Mezera mezi 50 ppm a 1 200 ppm vypadá uklidňující, dokud nezvážíte, jak rychle může unikající výfuk zaplnit malou místnost. Provozovna o velikosti 20 m² s 2,5 m stropy pojme 50 m³ vzduchu. Nepatrná netěsnost, která propustí část výfukového proudu do tohoto prostoru, může během několika minut vytlačit koncentrace do stovek ppm a místnost je nedýchatelná dlouho předtím, než si někdo všimne zápachu, protože tam není žádný zápach, kterého bychom si všimli.

Symptomy při realistických koncentracích

Oxid uhelnatý se váže na hemoglobin s afinitou zhruba 200krát větší než je afinita kyslíku a posouvá křivku disociace kyslíku, což je důvod, proč se symptomy objevují v koncentracích hluboko pod těmi, které by snížily dodávku kyslíku jednoduchým vytěsněním. Rozpoznání postupu je důležité pro každého, kdo pracuje v blízkosti generátoru.

Klinický obraz je snadno špatně čitelný. Bolest hlavy, nevolnost a únava jsou běžně připisovány viróze, dlouhé směně nebo špatné klimatizaci a spojení s generátorem, který se spustil o dvě hodiny dříve, se nikdy nevytvoří. Ve sdílených budovách je nejsilnějším dostupným včasným signálem, že více obyvatel hlásí stejné příznaky ve stejném časovém okně.

Vysoce rizikové aplikace, které stojí za to důkladně prozkoumat

Některé profily služeb koncentrují riziko. Mají společný rys: generátor je blízko lidí a výfuk má věrohodnou cestu zpět do obsazeného prostoru.

Klasickým případem jsou datová centra a telekomunikační weby. Skupiny čtyř až osmi velkých sad jsou umístěny na střešním dvoře nebo v přízemí, často na stejné střeše jako vzduchem chlazené chladiče a vzduchotechnické jednotky. Měsíční testování podle požadavků NFPA 110 znamená, že závod běží, když je budova plně obsazena. Když se šest oblaků spojí v mírném bočním větru a unáší se přes chladicí blok, sání, které slouží bílému prostoru, vtáhne zředěné výfukové plyny. Studie větru při uvádění do provozu a testování stopovacích prvků po instalaci existují právě proto, že intuice o chování vlečky je nespolehlivá.

Kategorie sady dieselových generátorů podle motoru, výkonu a struktury Prohlédněte si kategorie dieselových, plynových a lodních generátorů od 8 do 4000 kVA, včetně typů otevřených, tichých, přívěsů a kontejnerů pro různé záložní a průmyslové zdroje. Zobrazit produkt →

Větší zařízení mají také tendenci distribuovat energii na delší vzdálenosti, což tlačí elektrický design směrem k vyšším generačním napětím a vyhrazeným navyšujícím uspořádáním spíše než vedení NN kabelů. To mění uspořádání zařízení a často i fyzickou polohu koncovky výfuku.

Soustrojí vysokonapěťových generátorů jsou specifikovány přesně pro tento druh distribuční architektury a návrh výfuku musí být přezkoumán současně s jednolinkovým diagramem, nikoli později.

Námořní instalace představují jinou geometrii. Kotevní loď provozuje svou pomocnou sadu pro hotelové zatížení a výfukové plyny vycházejí na stranu trupu nebo pod plaveckou plošinu. Vítr nad nástavbou vytváří na zádi oblast nízkého tlaku a výfukové plyny mohou být nasávány zpět do kabiny otevřenými otvory nebo sáním klimatizace, což je vzor dlouho známý v literatuře o bezpečnosti plavby. Rafting po boku jiného plavidla soustředí oba vlečky do stejného prostoru mezi trupy. Výfukové plyny z generátoru se podílejí na významném podílu incidentů CO na rekreačních plavbách.

Důlní a tunelovací práce umisťují dieselová zařízení do polouzavřených prostor, kde je větrání spíše umělé než přirozené. Plán větrání musí zohledňovat všechny výfukové plyny motoru v záhlaví, nejen největší jednotku, a CO je jedním z několika sledovaných plynů. Soupravy namontované na přívěsu používané pro stavební pohon vynášejí na povrch stejný problém: výstup výfuku končí několik metrů od dveří kabiny nebo sání čerstvého vzduchu, protože to bylo jediné dostupné rovné místo.

Návrh a specifikace opatření, která snižují riziko

O většině praktické ochrany se rozhoduje dlouho před objednáním motoru. Následující sekvence ukazuje, jak se problém obvykle řeší u projektů, které končí obhajitelnými instalacemi.

1. Nejprve opravte cestu výfuku. Rozhodněte, kde bude koncový bod, do čeho se bude vypouštět a co je po větru v převládajících směrech větru po celý rok, nejen v den návštěvy místa.
2. Nastavte velikost zásobníku podle rychlosti a výšky, nikoli podle pohodlí. Po započítání plného chodu, tlumiče a zatáček zkontrolujte protitlak oproti limitu výrobce motoru.
3. Oddělte spalovací vzduch od chladicího vzduchu a oba oddělte od výstupu výfukových plynů. Ověřte, že vrchlík nemůže pohltit vlastní výtok.
4. Určete detekci plynu pomocí alarmu a tam, kde to aplikace umožňuje, blokování vypnutí. Komerční snímače podle UL 2075 jsou vhodné pro provozní místnosti; bytové alarmy podle UL 2034 patří do obytných prostor, nikoli do strojovny.
5. Zajistěte dálkové hlášení teploty výfukových plynů, protitlaku a stavu detektoru tak, aby rozvíjející se porucha byla viditelná dříve, než se stane expozicí.
6. Standardně zahrňte připojení k zátěžové bance, aby bylo každoroční testování vysoké zátěže dostatečně jednoduché, aby se skutečně uskutečnilo.
7. Vyžadovat analýzu výfukových plynů při uvedení do provozu při zatížení 25 %, 50 %, 75 % a 100 %, přičemž výsledky se zaznamenají jako výchozí pro budoucí srovnání.
8. Stanovte požadavky O&M v předávací dokumentaci v jazyce, který provozní tým skutečně čte.

S těmito opatřeními často kolidují akustické požadavky, protože nejtišší stříška je ta s nejmenším počtem otvorů. Dobře navržený odhlučněný balíček řeší konflikt spíše pomocí rušivých cest než utěsněním krytu a specifikace by měla uvádět požadovaný průtok vzduchu a povolenou geometrii zakončení výfuku, nikoli pouze hladinu akustického tlaku na jeden metr.

Soupravy tichého dieselgenerátoru, 8–4000 kVA Pro místa citlivá na hluk tyto 8–4000kVA tlumené sady používají uzavřené kryty, materiály pohlcující zvuk a tlumiče pro snížení hluku při zachování výkonu. Zobrazit produkt →

Tam, kde je uspořádání webu neobvyklé, standardní katalogová jednotka nemusí vůbec pasovat a uspořádání specifické pro projekt je poctivější cestou. Vlastní konstrukce krytu, vedení výfuku a ovládacího rozhraní je často rozdílem mezi vyhovující instalací a kompromisem, který vyžaduje nápravné práce po uvedení do provozu.

Vlastní návrh generátoru je vhodná trasa, když nemůže konfigurace katalogu splnit omezení výšky stohu, půdorysu nebo cesty vzduchu.

Rutiny údržby a testování, které udržují CO pod kontrolou

Jakmile je instalace správná, její udržování je většinou otázkou inspekční disciplíny. Výfukové systémy selhávají v kloubech, měchách a těsnicích plochách a selhávají dostatečně pomalu, že prvním viditelným znakem je často pruh sazí.

Měsíční

• Projděte celou cestu výfuku a hledejte skvrny od sazí, uvolněné svorky, prasklé pružné části a zkorodované příruby.
• Potvrďte, že v koncovém bodě nejsou plachty, skladované materiály, vozidla, sníh nebo nová konstrukce.
• Spusťte soupravu při zatížení, ideálně na 30 % nebo více, a sledujte barvu výfuku a stabilitu na komíně.
• Bump test detektorů CO s kalibračním plynem a zaznamenejte výsledek.

Ročně

• Analyzujte složení výfukových plynů ve více bodech zatížení a porovnejte se základní linií uvádění do provozu. Rostoucí trend CO při stejném zatížení je časným indikátorem problémů se vstřikovačem, vzduchovým filtrem nebo turbodmychadlem.
• Změřte protitlak výfukových plynů na testovacím otvoru a porovnejte s maximem výrobce motoru.
• Zatížte banku po dobu nejméně dvou hodin při 80% zatížení nebo více, aby se vyčistily mokré stohování.
• Proveďte údržbu vstřikovačů, ověřte vůli ventilů a zkontrolujte integritu plnicího vzduchu u přeplňovaných jednotek.
• Vyměňte nebo překalibrujte snímače CO podle výrobcem uváděné životnosti snímače, obvykle dva až pět let.

Na záznamech záleží více, než většina operátorů očekává. Bez základní linie vám údaj 400 ppm v zásobníku nic neřekne; s tříletou historií na stejném místě zatížení vám stejná četba říká, že se něco změnilo a kde hledat.

Nouzová reakce, když zazní alarm

Sekvence odpovědí je krátká a měla by se spíše nacvičovat než improvizovat. Pokud se aktivuje detektor CO, považujte to za skutečnou událost, dokud se neprokáže opak. Přemístěte osoby z postižené oblasti na čerstvý vzduch, cestou otevřete dveře a okna zvenčí, pokud to lze provést bez prodlení. Nezapínejte ani nevypínejte elektrická zařízení uvnitř prostoru, protože jiskra v atmosféře nesoucí nespálené palivo je druhým nebezpečím. Zavolejte záchrannou službu, poznamenejte všechny, kdo byli v budově, a řekněte záchranářům, že běží generátor a kde končí jeho výfuk.

Každý, kdo vykazuje bolesti hlavy, závratě, zmatenost, nevolnost nebo ospalost, by měl být vyšetřen zdravotnickým personálem, i když se po dosažení čerstvého vzduchu cítí lépe. Oxid uhelnatý má poločas rozpadu zhruba čtyři až pět hodin na vzduchu v místnosti, asi hodinu na kyslíku s vysokým průtokem a podstatně kratší dobu při hyperbarické léčbě, takže symptomy se mohou opakovat, když se expozice obnoví nebo jak se pacient namáhá. Nevstupujte znovu do prostoru, dokud nebude nalezen zdroj, zkontrolována výfuková cesta a změřena atmosféra kalibrovaným přístrojem.

Resetování detektoru bez zjištění příčiny je jednou z nejčastějších chyb v důsledku incidentu. Alarm udělal svou práci; závada je stále v potrubí.

Dieselové generátory produkují oxid uhelnatý v koncentracích, které jsou ve srovnání s benzínovými motory skromné ​​a zcela schopné někoho zabít v omezeném prostoru. Obě poloviny této věty jsou pravdivé současně a většina zmatků na trhu pochází z citace pouze jedné z nich.

Pro každého, kdo specifikuje, instaluje nebo provozuje toto zařízení, je postup, který funguje, konzistentní: přijměte přítomnost CO, kvantifikujte jej na výfuku a poté navrhněte trasu z komína na otevřené nebe tak, aby zbytek udělal ředění. Souprava 20 kVA s komínem, který vytéká do okna, je nebezpečnější než souprava 2000 kVA se správně navrženým zakončením. Motor nastavuje míru emisí; instalace nastaví expozici.