DE10249126B4

DE10249126B4 - Verfahren und Anlage zum Erzeugen einer sauerstoffarmen Atmosphäre

Info

Publication number: DE10249126B4
Application number: DE2002149126
Authority: DE
Inventors: Chrysafis Dipl.-Ing. Zlatintsis
Original assignee: Minimax GmbH and Co KG; Preussag AG Minimax
Current assignee: Minimax GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: DE10249126A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer sauerstofffreien Atmosphäre in einem Raum, vorzugsweise einem brandgefährdeten Raum, aus dem die sauerstoffhaltige Luft abgepumpt und durch ein sauerstoffarmes Gas ersetzt wird, gekennzeichnet dadurch, dass
– aus der aus dem Raum abgepumpten Luft oder der Umgebungsluft der Sauerstoffanteil herausgefiltert und in die Atmosphäre abgegeben wird und die gefilterte, weitestgehend sauerstofffreie Luft mit einem Sauerstoffgehalt < 14% in einem Vorratsbehälter zwischengespeichert und in den zu inertisierenden Raum gepumpt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer sauerstoffarmen Atmosphäre entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches und eine Anlage zum Erzeugen einer sauerstoffarmen Atmosphäre entsprechend dem Oberbegriff des zweiten Patentanspruchs.
Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo eine sauerstoffarme Atmosphäre benötigt wird. Das ist insbesondere in abgegrenzten Räumen der Fall, die üblicherweise mit Inertgas versorgt werden. Das kann der Fall sein bei Anlagen, in denen aus Brandschutzgründen ein Inertgas in einen Raum gepumpt wird, um den Sauerstoffanteil in diesem zu senken. Diese Räume werden in der Weise inertisiert, dass ein inertes Gas, wie Argon, eingefüllt wird oder mittels Stickstoffgeneratoren Stickstoff produziert oder aus der Umgebungsluft gefiltert und in den zu inertisierenden Raum zugeführt wird. Durch die Stickstoffzugabe zu der Raumluft, entsteht im Raum ein Überdruck. Dieser Raumüberdruck wird dann durch Entlastungsöffnungen ausgeglichen. Die gewünschte Inertgasatmosphäre entsteht dann in dem Raum durch diesen Misch- und Abfuhrvorgang, wobei die Sauerstoffkonzentration des Raumes brandunbedenklich wird. Durch die Überdruckkompensation weicht aus dem Raum ein Teil des Gasgemisches. Die Stickstoffanreicherung tritt nur verhältnismäßig langsam ein. Die bekannten handelsüblichen Stickstoffgeneratoren haben einen geringen Wirkungsgrad bezogen auf die Sauerstoffausbeute, was nur ein langsames Füllen des Raumes zur Folge hat, wodurch hohe Betriebskosten entstehen. Eine andere Möglichkeit, den inertisierten Raum sauerstofffrei zu machen besteht darin, ihn mit Stickstoff zu füllen.

So ist aus DE 35 26 879 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterbinden von Bränden bzw. Explosionen des Ablaufes unerwünschter Reaktionen beim Luftzutritt von in einem abgegrenzten Volumen befindlichen Gütern, insbesondere von in Tanksattel, – bzw. Silozügen transportiertem Treibstoff bzw. zu transportierenden chemischen Produkten bekannt, bei dem zum Unterbinden von Bränden oder Explosionen eine Schutzgasatmosphäre erzeugt oder aufrechterhalten wird, indem im betreffenden Tank ein Polster von Stickstoff erzeugt wird, mit dem das zu transportierende Gut gegen die Luft abgeschirmt wird. Auch in dieser Vorrichtung muss Stickstoff als Schutzgas zur Verfügung gestellt werden, welches die vorhandene Luft im Behälter verdrängt.

Aus DE 44 33 901 A1 ist eine Anlage und ein Verfahren zum Einschweißen eines Inertisierungsgases in einem Behälter bekannt, bei dem in einem Sicherheitsbehälter von Kraftwerken ein verflüssigtes Inertisierungsgas unter einem Vielfachen des atmosphärischen Druckes eingeführt wird, wobei als Inertisierungsgas Kohlendioxid zur Anwendung gelangt.

Ein weiteres Verfahren ist aus DE 36 14 802 A1 bekannt, bei dem zum Verhindern von Bränden und Explosionen an ölbetriebenen Untertagemaschinen die Ölfüllung unter Verdrängung des Sauerstoffes kontinuierlich mit einem Inertgas aufgefüllt wird.

Aus JP 11-226 343 A geht ein Verfahren zum Erzeugen einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre in einem brandgefährdeten Raum hervor, aus dem die sauerstoffhaltige Luft abgepumpt und durch ein sauerstoffarmes Gas ersetzt wird, wobei ein Sauerstoffgehalt nicht angegeben ist und auch kein Zwischenspeichern in einem Vorratsbehälter erfolgt. Aus JP 09-276248 A ist zwar eine Anlage gezeigt, bei der die Sauerstoffgehalte auf verschiedene Niveaus abgesenkt werden, wobei auch ein Sauerstoffgehalt von 14 % genannt wird, allerdings wird die sauerstoffreie Luft nicht in einem Vorratsbehälter zwischengespeichert, um in den zu inertisierenden Raum gepumpt zu werden. Aus US 2002-0083736 A1 geht eine mobiles Feuerbekämpfungssystem hervor, bei dem auch Vorratsbehälter für ein Gas angeordnet sind. Dabei handelt es sich allerdings um kein System, welches fest an den zu inertisierenden Räumen stationiert ist und laufend zu Erzeugen einer sauerstoffarmen Atmosphäre zur Verfügung steht.

All diese Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass als Inertgas entweder Stickstoff mit einem handelsüblichen Stickstoffgenerator gewonnen wird oder ein Edelgas Verwendung findet, wobei das Arbeiten mit handelsüblichen Stickstoffgeneratoren den Inertisierungsvorgang nur sehr langsam und bei hohen Betriebskosten zur Verfügung stellt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu finden, den Inertisierungsvorgang ohne die handelsüblichen Stickstoffgeneratoren durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches und eine Anlage mit den Merkmalen des zweiten Patentanspruches gelöst.

Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass Luft aus dem zu inertisierenden Raum oder aus der Umgebung des zu inertisierenden Raumes abgepumpt wird und der Sauerstoffanteil aus der Luft bzw. aus dieser Atmosphäre entfernt wird, wozu ein Sauerstoffgenerator dient. Der durch den Sauerstoffgenerator gewonnene Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben. Die gefilterte und weitestgehend sauerstofffreie Luft wird in den zu inertisierenden Raum gepumpt oder zurückgepumpt. Dazu ist es vorteilhaft, den Sauerstoffgehalt in dem zu inertisierenden Raum, sofern die Inertisierung zu Brandschutzzwecken stattfindet, unter einen Anteil von 14 %, beispielsweise auf 12 % zu senken. Das kann durch geeignete Sensoren im zu inertisierende_n Raum festgestellt werden. Sobald der Sauerstoffanteil im zu inertisierenden Raum auf das vorgegebene Maß eingestellt wurde, kann der Sauerstoffgenerator abgeschaltet werden.

Vorteilhafterweise kann aber ein Vorratsbehälter angeordnet sein, der danach durch den Sauerstoffgenerator mit O₂armem oder -freiem Gas gefüllt wird. Dies kann bedarfsweise in den zu inertisierenden Raum zugeführt werden. Das ist dann der Fall, wenn eine Person den Raum betreten hat und sauerstoffhaltige Luft in den Raum gelangt ist. Der Sauerstoffgenerator kann sowohl im inertisierten Raum als auch außerhalb des Raumes angeordnet sein.

Es ist vorteilhaft, zwischen dem inertisierten Raum und dem Sauerstoffgenerator Leitungen mit Regelventilen anzuordnen. Das Absaugen der Luft erfolgt mit einem Kompressor.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass zu inertisierende Räume schnell und kostengünstig mit einem sauerstofffreien Gas zu versorgen sind, welches auf einfache Weise und direkt zur Verfügung steht.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und einer Figur näher erläutert. Die Figur zeigt einen Sauerstoffgenerator 1 in einem zu inertisierenden Raum 2. Der Sauerstoffgenerator 1 saugt die Luft aus dem zu inertisierenden Raum 2 durch die Leitung 3 an, in der ein Regelventil 4 angeordnet ist. Das Ansaugen der Luft aus dem inertisierten Raum 2 erfolgt mit Hilfe eines Kompressors 5, dem ein Regelventil 6 nachgeschaltet ist. Über eine weitere Leitung 14 besteht auch die Möglichkeit, Umgebungsluft 19 in den Sauerstoffgenerator 1 einzusaugen, wobei auch in der Saugleitung 14 für die Umgebungsluft 19 ein Regelventil 15 angeordnet ist. Der Sauerstoffgenerator 1 entfernt den Sauerstoff 18 aus der Luft und gibt ihn als O₂-Filtrat 18 über die Leitung 7 in die Umgebungsluft ab. Das gewonnene sauerstoffarme Gas 20 wird in den zu inertisierenden Raum 2 durch die Abfallgasleitung 8 gegeben, wobei in dieser Leitung 8 ein Regelventil 9 angeordnet ist. Vor dem Regelventil 9 zweigt von der Leitung 8 eine Leitung zu einem Vorratsbehälter 10 ab. Durch den beschriebenen Kreislauf wird solange sauerstofffreies Gas 20 in den zu inertisierenden Raum 2 gefördert, bis ein geringer Sauerstoffgehalt im vorliegenden Beispiel von 12 %, erreicht ist. Zum Messen des vorhandenen Sauerstoffgehaltes im zu inertisierenden Raum 2 sind geeignete Sensoren zu verwenden, die dem technischen Fachmann bekannt sind. Sobald der vorgesehene O₂-Anteil erreicht ist, wird das Regelventil 9' geschlossen, so dass das sauerstofffreie Gas 20 über die Leitung 8 und den Kompressor 5 sowie die indessen geöffneten Regelventile 16 und 17 in den Vorratsbehälter 10 gepumpt wird. Das Druckventil 13 in der Leitung 11 bleibt dabei geschlossen. Das Vorratsgefäß 10 wird solange mit sauerstofffreiem Gas 20 gefüllt, bis ein vorgegebener Druck erreicht wird. Danach kann der Sauerstoffgenerator 1 abgeschaltet werden. In dem Betriebszustand, in dem das Vorratsgefäß 10 mit sauerstofffreiem Gas 20 gefüllt wird, bleiben die Ventile 4 und 6 geschlossen, so dass ausschließlich Umgebungsluft 19 durch das geöffnete Ventil 15 zum Sauerstoffgenerator 1 gelangt. Der Sauerstoffgenerator 1 wird solange betrieben, bis am Druckregler 12 ein bestimmter Druck erreicht ist. Danach wird der Sauerstoffgenerator 1 abgeschaltet. Sobald der O₂-Gehalt im Raum 2 eine bestimmte Grenze überschreitet, was durch Betreten des Raumes 2 einer Person und das damit verbundene Öffnen der Türen ausgelöst werden kann, wird automatisch das Druckventil 13 geöffnet, so dass sauerstofffreies Gas 20 aus dem Vorratsgefäß 10 durch die Leitung 11 in den zu inertisierenden Raum 2 nachfließen kann, bis der vorgesehene Zustand erreicht ist.

1: Sauerstoffgenerator
2: Inertisierter Raum
3: Leitungen
4: Regelventil
5: Kompressor
6: Regelventil
7: Leitungen
8: Abfallgasleitung
9: Regelventil
10: Vorratsgefäß, -behälter
11: Zuführleitung
12: Druckregler
13: Druckventil
14: Saugleitung
15: Regelventil
16: Regelventil
17: Regelventil
18: Sauerstoff
19: Umgebungsluft
20: Sauerstofffreies Gas

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer sauerstofffreien Atmosphäre in einem Raum, vorzugsweise einem brandgefährdeten Raum, aus dem die sauerstoffhaltige Luft abgepumpt und durch ein sauerstoffarmes Gas ersetzt wird, gekennzeichnet dadurch, dass – aus der aus dem Raum abgepumpten Luft oder der Umgebungsluft der Sauerstoffanteil herausgefiltert und in die Atmosphäre abgegeben wird und die gefilterte, weitestgehend sauerstofffreie Luft mit einem Sauerstoffgehalt < 14% in einem Vorratsbehälter zwischengespeichert und in den zu inertisierenden Raum gepumpt wird.
Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch – einen Sauerstoffgenerator (1 ), dessen ansaugende Leitungen (3, 14) in die Umgebung (19) und den zu inertisierenden Raum (2) münden – dessen Sauerstoff (18) abgebende Leitung (7) in die Umgebung (19) und einen O₂-Behälter und – die das gereinigte Gas (20) abgebende Leitung (9) in den zu inertisierenden Raum (2) und einen Vorratsbehälter (10) mündet.
Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Sauerstoffgenerator (1) im zu inertisierenden Raum (2) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Sauerstoffgenerator (1) außerhalb des zu inertisierenden Raums (2) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, dass vor- und nach dem Sauerstoffgenerator (1) Regelventile (4, 6, 9, 15) angeordnet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass in der Leitung (11) zwischen Vorratsbehälter (10) und inertisiertem Raum (2) ein Druckregler (12) und ein Regelventil (13) angeordnet sind.
Anlage nach einem oder mehreren Ansprüchen 2 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen dem zu inertisierenden Raum (2) und dem Sauerstoffgenerator (1) und zwischen dem Sauerstoffgenerator (1) und dem Vorratsgefäß (10) ein Kompressor (5) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen Kompressor (5) und Vorratsbehälter (10) ein Rückschlagventil (17) angeordnet ist.