ES2638315T3 - Prevención de incendios en silos de almacenamiento - Google Patents
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Abstract
Un método de supresión de incendios dentro de silos de almacenamiento para almacenar materiales inflamables, comprendiendo el método: proporcionar un silo de almacenamiento (10) e introducir un gas retardante del fuego en el silo de almacenamiento (10) que comprende una base (15), caracterizado por que la base (15) comprende una pluralidad de puertos de entrada de gas (20); y por que el gas se introduce en el silo de almacenamiento mediante los puertos de entrada, en el que el gas retardante del fuego se introduce en el silo de almacenamiento (10) según un protocolo de inyección de gas en el que solo una porción de los puertos de entrada (20) están en uso en cualquier momento.
Description
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DESCRIPCION
Prevencion de incendios en silos de almacenamiento
La presente invencion se refiere a un metodo de prevencion de incendios en silos para almacenar materiales inflamables. En particular, la invencion se refiere a la prevencion de incendios en silos de almacenamiento de biomasa.
La combustion de biomasa como combustible en centrales electricas ha llegado a ser mas frecuente en los ultimos anos y el volumen de biomasa usada y almacenada en las centrales electricas ha aumentado correspondientemente. En terminos generales, la biomasa comprende materia de planta que es triturada y compactada en pellets. Los pellets se almacenan en grandes silos antes de ser transportados para su uso en las calderas. Tales silos pueden oscilar de cientos de metros cubicos en volumen a miles de metros cubicos. Una fuente tfpica de materia de planta de biomasa es la madera y la siguiente descripcion se da en el contexto de la biomasa de madera. Sin embargo, la invencion se aplica igualmente a otros tipos de biomasa y a otros tipos de materiales inflamables.
No solo estan los pellets de biomasa almacenados en silos grandes, sino que tambien esta el polvo de biomasa que se genera a partir de los pellets durante el almacenamiento y la manipulacion. El polvo se extrae en una corriente de aire que es filtrada para eliminar el polvo. El polvo es entonces neumaticamente transportado a silos de polvo donde se almacena antes de ser quemado en las calderas.
Pueden producirse incendios en tanto silos de almacenamiento de pellets de biomasa como silos de almacenamiento de polvo, y los factores que producen los incendios en ambos casos son en lmeas generales los mismos. Los incendios en silos de almacenamiento de biomasa pueden producirse como resultado de la actividad bacteriana y fungica que generan calor y producen metano, monoxido de carbono y dioxido de carbono. El calor se acumula a mas de 50 °C, conduciendo a la oxidacion termica de la madera. A medida que la temperatura continua aumentando, se pierde materia seca, se deteriora la calidad del combustible y eventualmente se prende la biomasa. Las reacciones son alimentadas por agua, oxfgeno y dioxido de carbono.
Aunque el agua es el mejor medio para eliminar el calor de los incendios que arden lentamente, el uso de rociadores de agua producina dano a los silos y hana que se posara el polvo de madera, produciendo grandes costes y tiempo de parada. Se sabe en la tecnica que los incendios que arden lentamente pueden controlarse y extinguirse proporcionando una atmosfera inerte dentro del silo. Esto se logra comunmente proporcionando una atmosfera de dioxido de carbono o de nitrogeno dentro del silo.
El documento DE 44 32 346 desvela un metodo de inertizacion del espacio por encima de una pila de material inflamable almacenado en un silo que comprende alterar la composicion del gas inertizante para mejorar la infiltracion del gas inertizante en la pila de material.
La presente invencion proporciona un metodo de supresion de incendios dentro de los silos de almacenamiento para almacenar materiales inflamables, comprendiendo el metodo: proporcionar un silo de almacenamiento e introducir un gas retardante del fuego en el silo de almacenamiento que comprende una base, caracterizado por que la base comprende una pluralidad de puertos de entrada de gas; y por que el gas se introduce en el silo de almacenamiento mediante los puertos de entrada, en el que el gas retardante del fuego se introduce en el silo de almacenamiento segun un protocolo de inyeccion de gas en el que solo una porcion de los puertos de entrada estan en uso en cualquier momento. Esto permite introducir el gas retardante del fuego a traves de algunos, pero no todos, los puertos de entrada de gas, ahorrando asf en coste y reduciendo los residuos.
El protocolo de inyeccion de gas es preferentemente automaticamente controlado por un procesador de manera que no hay necesidad de intervencion manual durante la operacion. El procesador es preferentemente programable para permitir que se tengan en cuenta diferentes condiciones dentro del silo. En una realizacion preferida, el procesador esta en comunicacion con sensores dentro del silo para permitir el control automatico de los gases que se introducen en el silo dependiendo de las condiciones dentro del silo, por ejemplo, operacion normal (no se detecta evento de incendio), evento de incendio detectado, evento de incendio detectado intensificado, o evento de incendio detectado cntico (vease mas adelante).
El gas retardante del fuego preferentemente comprende nitrogeno y mas preferentemente comprende nitrogeno de pureza superior o igual al 90 %. Alternativamente o adicionalmente, el gas retardante del fuego puede comprender dioxido de carbono.
Los puertos de entrada de gas pueden ser operados en una secuencia aleatoria, pero son mas preferentemente operados en una secuencia predeterminada para asegurar incluso la distribucion del gas retardante del fuego durante la operacion normal.
El metodo comprende preferentemente ademas: detectar una condicion dentro del silo indicativa de un evento de incendio; determinar la localizacion del evento de incendio dentro del silo y usar esta informacion para definir un area de tratamiento; e introducir el gas retardante del fuego en el silo de almacenamiento segun un protocolo de inyeccion de gas en el que sustancialmente todo el gas retardante del fuego se introduce en el silo en la proximidad del area
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de tratamiento. Esto permite que el gas retardante del fuego se centre en un area problema dentro del silo en caso de que se detecte un incendio o en caso de que las condiciones indicativas de un incendio que empieza se detecten dentro del silo.
En una realizacion preferida, el detectar una condicion indicativa de un evento de incendio comprende detectar un cambio en la concentracion de monoxido de carbono. El detectar el monoxido de carbono es ventajoso ya que un aumento de la concentracion de monoxido de carbono es un indicador temprano util de un incendio que empieza.
El detectar una condicion indicativa de un evento de incendio puede preferentemente tambien comprender, o comprender ademas, detectar calor. La deteccion de puntos calientes dentro de la pila de material almacenado es un indicador temprano util de un incendio que empieza.
En una realizacion preferida, el metodo comprende ademas: detectar un evento de incendio intensificado dentro del silo de almacenamiento; e introducir dioxido de carbono en un espacio de cabeza del silo. La introduccion de dioxido de carbono al espacio de cabeza del silo cubre la mayor area superficial de la pila de material dentro del silo con una densa capa de dioxido de carbono para suprimir el humo y extinguir los incendios de superficie. El dioxido de carbono tambien permea a traves de la pila, siendo atrafdo hacia el incendio ya que consume oxfgeno y crea un vado.
En una realizacion preferida, tras la deteccion del evento de incendio intensificado, el gas retardante del fuego introducido en el silo mediante los puertos de inyeccion de gas comprende sustancialmente dioxido de carbono. Debido a que la densidad de dioxido de carbono es mayor que la del nitrogeno, una vez se ha detectado un evento de incendio, puede desearse parar o reducir sustancialmente cualquier flujo de nitrogeno e introducir sustancialmente solo dioxido de carbono en el silo mediante los puertos de inyeccion de gas.
Como ultimo recurso, en caso de un evento de incendio cntico en el que se detectan llamas o cantidades significativas de humo, el metodo comprende preferentemente ademas: detectar un evento de incendio cntico dentro del silo de almacenamiento; e introducir agua en el silo. Como se ha mencionado anteriormente, el agua es el mejor medio para eliminar el calor de los incendios, pero el agua causa dano a los silos, produciendo grandes costes y tiempo de parada.
Un ejemplo de la invencion se describira ahora con referencia a los siguientes dibujos en los que:
La Figura 1 muestra un diagrama esquematico de un aparato en condiciones de operacion normales;
la Figura 2 muestra un diagrama esquematico del aparato de la Figura 1 en caso de que se haya detectado un evento de incendio;
la Figura 3 muestra un diagrama esquematico del aparato de la Figura 1 en caso de que se haya detectado un evento de incendio intensificado; y
la Figura 4 muestra un diagrama esquematico de los flujos de gas dentro del silo en caso de que se haya detectado un evento de incendio intensificado.
Como se ha mencionado anteriormente, los silos de almacenamiento de biomasa pueden oscilar de cientos de metros cubicos en volumen a miles de metros cubicos en volumen. En un ejemplo, un silo de almacenamiento de biomasa 1 tiene una forma generalmente cilmdrica que comprende una base sustancialmente circular 15, paredes laterales sustancialmente verticales 10 y un techo abovedado 16. En este ejemplo, el silo de biomasa 1 tiene un diametro de 60 m, una altura de las paredes laterales de 20 m y una altura global de 50 m. Sin embargo, esto es solo un ejemplo y se contempla otro tamano, forma o configuracion del silo de almacenamiento dependiendo de las necesidades de las localizaciones y aplicaciones particulares.
El silo 1 contiene una pila de biomasa de pellets de madera 11 (u otra biomasa) que tiene un diametro promedio de 6 mm y una longitud promedio entre 8 mm y 15 mm. El silo 1 esta dispuesto para un sistema de uso primero en entrar, primero en salir, para que los pellets de biomasa reduzcan el tiempo de residencia y asf reduzcan el riesgo de factores que se acumulan que producen incendios (vease anteriormente). En condiciones de uso normal, cuando no se detecta incendio y no se detectan condiciones que sean indicativas de un conato de incendio, se introduce gas nitrogeno de entre el 90 % y el 99 % de pureza en la base del silo mediante puertos de entrada de gas 20 que estan separados en la base 15 del silo 1. Los puertos de entrada 20 estan generalmente uniformemente separados en un patron de rejilla sobre la base 15. Algunos o todos de los puertos de entrada de gas 20 pueden opcionalmente estar cubiertos por una cubierta protectora (no mostrada) para prevenir el dano y bloqueos de los puertos de inyeccion de gas. La cubierta esta hecha de un material permeable al gas (que incluye, pero no se limita a, un material sustancialmente solido/ngido que tiene suficientes orificios para permitir que el gas retardante del fuego pase a su traves).
Con el fin de mantener una atmosfera de retardante del fuego suficiente dentro del silo, la introduccion del gas nitrogeno en el silo esta controlada de manera que solo una porcion de los puertos de entrada de gas 20 esten en uso en cualquier momento. Este proceso esta controlado por un procesador (no mostrado) que se programa segun
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las necesidades de operacion del silo (por ejemplo, el nivel de llenado, tiempo desde la ultima inyeccion, cantidad de material que se recupera y desde donde, y la edad de la biomasa en el silo). El procesador puede ser reprogramable si se desea. El procesador puede programarse para operar los puertos de entrada de gas 20 en secuencia de forma que cada conjunto de puertos opere durante un periodo de tiempo seleccionado (por ejemplo, de 1 a 10 horas) y/o para administrar una cantidad seleccionada de gas nitrogeno en el silo antes de ser apagado y el siguiente conjunto de puertos de entrada de gas 20 en la secuencia que se activa. Alternativamente, el procesador puede programarse para activar los puertos de entrada de gas 20 aleatoriamente.
El gas nitrogeno introducido en el silo 1 asciende a traves de la pila de biomasa 11 segun los principios bien conocidos del flujo de fluidos a traves de lechos rellenos. A medida que sube el gas, recoge productos de reaccion tales como agua, metano, dioxido de carbono y monoxido de carbono que son generados en la pila de biomasa durante el almacenamiento (vease anteriormente). El nitrogeno y los productos de reaccion recogidos alcanzan eventualmente el espacio de cabeza 12 del silo 1 y se descargan a la atmosfera.
Una pluralidad de sensores de monoxido de carbono (no mostrados) y sensores de calor (no mostrados) estan distribuidos en todo el espacio de almacenamiento dentro del silo 1. Alternativamente o adicionalmente, puede localizarse una pluralidad de sensores de monoxido de carbono por encima del material almacenado. Los sensores pueden localizarse sobre estructuras de soporte (no mostradas) localizadas dentro del silo 1 si fuera necesario. Los sensores estan en comunicacion con el procesador y la informacion de retroalimentacion referente a las condiciones dentro del silo al procesador. En caso de que se detecten calor y/o monoxido de carbono a niveles indicativos de un evento de incendio 13 (es decir, un incendio, o condiciones que indican que es probable que empiece un incendio), el procesador se programa para activar solo aquellos puertos de entrada de gas 20 en la region de la base 15 por debajo del evento de incendio 13. Esto se ilustra en la Figura 2 por el flujo de gas nitrogeno 21. Centrando el flujo de gas nitrogeno que entra en el silo en la region por debajo del evento de incendio, el gas nitrogeno que suprime el incendio se concentra en el area problema, ayudando a suprimir mas efectivamente y eficientemente el evento de incendio. La concentracion de oxfgeno se reduce enormemente y tambien hay alguna refrigeracion asociada al flujo centrado de gas nitrogeno 21.
Si el evento de incendio no puede controlarse por el flujo centrado de gas nitrogeno 21, puede desarrollarse un evento de incendio intensificado 14 dentro del silo 1. En esta situacion, un flujo de dioxido de carbono 22 se dirige (por el procesador o por activacion manual) al espacio de cabeza del silo mediante los puertos de entrada de dioxido de carbono (no mostrados). Esto tiene el efecto de crear una atmosfera densa de dioxido de carbono sobre la mayor parte del area superficial de la pila de biomasa para suprimir el humo y extinguir los incendios de superficie. Ademas, como se ilustra en la Figura 4, el flujo de dioxido de carbono 22 y el flujo de nitrogeno 21 son atrafdos hacia el evento de incendio intensificado 14 por el vacfo creado a medida que el incendio consume el suministro de oxfgeno local.
El gas dioxido de carbono introducido en el espacio de cabeza del silo puede introducirse en forma gaseosa o forma lfquida. En caso de que se use dioxido de carbono lfquido, el dioxido de carbono se evapora dando un solido al entrar en el espacio de cabeza y entonces sublima a gas.
En algunos casos puede desearse sustituir el flujo de nitrogeno a traves de los puertos de entrada de gas 20 con dioxido de carbono cuando se ha detectado un evento de incendio. En este caso, el dioxido de carbono es introducido en la base del silo mediante los puertos de inyeccion de gas 20 y en el espacio de cabeza. El dioxido de carbono tiene mayor densidad y capacidad termica que el nitrogeno y es, por tanto, capaz de formar una cubierta de retardante del fuego sustancialmente mas estable. Sin embargo, el dioxido de carbono es mas caro y no esta tan facilmente disponible como el nitrogeno. Es, por tanto, preferible usar nitrogeno en condiciones de operacion normales, y solo cambiar al dioxido de carbono una vez se ha detectado un evento de incendio, o evento de incendio intensificado.
Como ultimo recurso, si el evento de incendio intensificado 14 no se extingue, la pila de biomasa puede ser inundada con agua. Sin embargo, esto no es deseable ya que la inundacion con agua causa dano a los silos y hace que se pose el polvo de madera y los pellets se expandan sustancialmente, causando dano al silo y produciendo grandes costes y tiempo de parada.
El suministro de gas nitrogeno a los puertos de entrada de gas 20 puede proporcionarse de un deposito de gas nitrogeno lfquido, una unidad de adsorcion por cambio de presion (PSA), una unidad de filtracion de membrana, o cualquier otra fuente adecuada. La pureza del nitrogeno disponible de una unidad de filtracion de membrana es inferior a la disponible de tanto una fuente de nitrogeno lfquido como una unidad de PSA, sin embargo, es posible que una unidad de filtracion de membrana suministre gas nitrogeno del 90 al 99 % de pureza segun se requiera para la operacion del sistema. En otro ejemplo, pueden proporcionarse una o mas de estas fuentes de gas nitrogeno. Por ejemplo, puede proporcionarse un deposito de nitrogeno lfquido como reserva.
El dioxido de carbono normalmente se suministra de un deposito de dioxido de carbono lfquido.
preferible usar nitrogeno en condiciones de operacion normales, y solo cambiar a dioxido de carbono una vez se ha detectado un evento de incendio, o evento de incendio escalado.
Como ultimo recurso, si el evento de incendio intensificado 14 no se extingue, la pila de biomasa puede ser inundada con agua. Sin embargo, esto no es deseable ya que la inundacion con agua causa dano a los silos y hace que se pose el polvo de madera y los pellets se expandan sustancialmente causando dano al silo y produciendo grandes costes y tiempo de parada.
5 El suministro de gas nitrogeno a los puertos de entrada de gas 20 puede proporcionarse de un deposito de gas nitrogeno lfquido, una unidad de adsorcion por cambio de presion (PSA), una unidad de filtracion de membrana, o cualquier otra fuente adecuada. La pureza del nitrogeno disponible de una unidad de filtracion de membrana es inferior a la disponible de tanto una fuente de nitrogeno lfquido como una unidad de PSA, sin embargo, es posible que una unidad de filtracion de membrana suministre gas nitrogeno del 90 al 99 % de pureza segun se requiera para 10 la operacion del sistema. En otro ejemplo, pueden proporcionarse una o mas de estas fuentes de gas nitrogeno. Por ejemplo, puede proporcionarse un deposito de nitrogeno lfquido como reserva.
El dioxido de carbono normalmente se suministra de un deposito de dioxido de carbono lfquido.
Claims (10)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Un metodo de supresion de incendios dentro de silos de almacenamiento para almacenar materiales inflamables, comprendiendo el metodo:proporcionar un silo de almacenamiento (10) e introducir un gas retardante del fuego en el silo de almacenamiento (10) que comprende una base (15), caracterizado por que la base (15) comprende una pluralidad de puertos de entrada de gas (20); y por que el gas se introduce en el silo de almacenamiento mediante los puertos de entrada, en el que el gas retardante del fuego se introduce en el silo de almacenamiento (10) segun un protocolo de inyeccion de gas en el que solo una porcion de los puertos de entrada (20) estan en uso en cualquier momento.
- 2. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el protocolo de inyeccion de gas es automaticamente controlado por un procesador.
- 3. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el gas retardante del fuego comprende nitrogeno o dioxido de carbono.
- 4. Un metodo as segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los puertos de entrada de gas (20) son operados en una secuencia predeterminada.
- 5. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende ademas:detectar una condicion dentro del silo (10) indicativa de un evento de incendio (13);determinar la localizacion del evento de incendio (13) dentro del silo (10) y usar esta informacion para definir un area de tratamiento; eintroducir el gas retardante del fuego (21) en el silo de almacenamiento (10) segun un protocolo de inyeccion de gas en el que sustancialmente todo el gas retardante del fuego (21) se introduce en el silo (10) en la proximidad del area de tratamiento.
- 6. Un metodo segun la reivindicacion 5, en el que la deteccion de una condicion indicativa de un evento de incendio (13) comprende detectar un cambio en la concentracion de monoxido de carbono.
- 7. Un metodo segun la reivindicacion 5 o 6, en el que la deteccion de una condicion indicativa de un evento de incendio (13) comprende, o comprende ademas, detectar calor.
- 8. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende ademas:detectar un evento de incendio intensificado (14) dentro del silo de almacenamiento (10); e introducir dioxido de carbono (22) en un espacio de cabeza (12) del silo (10).
- 9. Un metodo segun la reivindicacion 8, en el que tras la deteccion del evento de incendio intensificado (14), el gas retardante del fuego (21) introducido en el silo mediante los puertos de inyeccion de gas (20) comprende sustancialmente dioxido de carbono.
- 10. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 que comprende ademas:detectar un evento de incendio cntico dentro del silo de almacenamiento (10); e introducir agua en el silo (10).
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