DE3908823C1 - Steam curtain system - Google Patents

Abstract

Steam curtain systems for reducing damage in the case of heavy gases liberated in the course of a major accident contain a nozzle pipe (8) which surrounds the hazardous area, a heavy-gas detector system and a steam source, from which, in the case of a major accident, steam is injected under pressure into the nozzle pipe. In order to shorten the interval between the steam supply being switched on and the formation of a complete steam curtain, it is provided that the nozzle pipe (8) either consist in its entirety of pressure-proof plastic having a low thermal conductivity, or of a metal pipe (10) which on its inner wall is provided with a thermal insulating layer (11). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfvorhanganlage zur Schadensminderung bei störfallfreigesetzten schweren Gasen - insbesondere bei toxischen Gasen -, welche aus einem den Gefahrenbereich umgebenden Düsenrohr, einer Schwergas-Detektoreinrichtung und einer Dampfquelle besteht, von der im detektierten Störfall Dampf unter Druck in das Düsenrohr eingeleitet wird.The invention relates to a steam curtain system for damage reduction in the case of heavy gases released from accidents - in particular with toxic gases - which comprises a nozzle pipe surrounding the danger zone, a heavy gas detector device and a steam source, from which steam is introduced under pressure into the nozzle pipe in the detected accident.

Dampfvorhanganlagen werden als Sicherheitsmaßnahme vornehmlich bei Chemieanlagen vorgesehen, wo ihnen die Aufgabe zukommt, bei Eintritt eines Störfalles mit Schwergasfreisetzung die Bildung und Ausbreitung von Schwergaswolken zu verhindern, um die Entstehung einer Intoxikation bzw. eines zündfähigen Gemisches zu vermeiden. Darüberhinaus kann durch eine dem Dampf zugesetzte Chemikalie das Schadgas durch Reaktionen in ungefährlichere Produkte umgewandelt werden. Dazu wird der Dampfvorhang zwischen der Gefahrenquelle und dem zu schützenden Areal positioniert. Bei den bekannten Dampfvorhanganlagen ist ein stählernes Düsenrohr mit für die Dampffreisetzung geeignet ausgeformten Austrittsöffnungen verwendet, bei denen es sich um Bohrungen im Düsenrohr oder auf das Düsenrohr aufgeschweißte Stutzen mit darauf aufgeschraubten Düsen handeln kann. Bei eingeschalteter Dampfzufuhr strömen aus jeder einzelnen Austritts­ öffnung Dampfstrahlen aus, und der eigentliche Dampfvorhang bildet sich dann als Kollektiv der in geringem Abstand hinter den Austrittsöffnungen sich bereits überlappenden einzelnen Dampfstrahlen aus. Von der leckzugewandten Seite saugt der Dampfvorhang das Schwergas und von der leckabgewandten Seite Luft ein. Oberhalb der Schwergasschicht wird Luft von beiden Seiten des Vorhanges eingemischt. Das innerhalb des Dampfvorhanges entstehende Gemisch aus Dampf, Schwergas und Luft wird dann vertikal nach oben transportiert. Als Dampf wird überwiegend Wasserdampf von hohem Druck oder Dampf mit Beimischungen eingesetzt, wobei üblicherweise bei den Dampfnetzen der Betriebe Betriebsdrücke im Bereich bis zu einigen 10 bar ü zur Verfügung stehen.Steam curtain systems are used as a safety measure primarily intended for chemical plants, where the Task comes up when an accident occurs Heavy gas release the formation and spread of Prevent heavy gas clouds from forming Intoxication or an ignitable mixture avoid. In addition, the steam added chemical the harmful gas through reactions in non-hazardous products are converted. This will the steam curtain between the source of danger and the positioned to be protected area. With the known Steam curtain systems is a steel nozzle tube with  suitably shaped for the release of steam Exits used, which are Bores in the nozzle tube or on the nozzle tube welded socket with screwed on Nozzles can act. When switched on Steam supply flows from each individual outlet opening steam jets off, and the real one The steam curtain then forms as a collective of the a short distance behind the outlet openings already overlapping individual steam jets. From the steam curtain sucks this on the side facing the leak Heavy gas and air from the side facing away from the leak. Air is released from both above the heavy gas layer Mixed in sides of the curtain. That within the Resulting steam curtain mixture, Heavy gas and air then go up vertically transported. Steam is predominantly water vapor of high pressure or steam with admixtures used, usually in the steam networks the plants operating pressures in the range up to a few 10 bar g are available.

Ein Nachteil der bekannten Dampfvorhanganlagen besteht allerdings darin, daß im Störfall eine verhältnismäßig lange Zeitspanne vergeht, ehe ein vollwirksamer Dampf­ vorhang ausgebildet ist. Wie praktische Erfahrungen und experimentelle Erprobungen gezeigt haben, kann eine Zeitspanne von bis zu etwa zehn Minuten ver­ streichen und gerade zu Beginn dieser Zeitspanne kann Schwergas in erheblicher Menge über die sich noch aufbauende Dampfbarriere hinweg in das zu schützende Areal gelangen und dort zu einer schädigenden Wirkung führen. A disadvantage of the known steam curtain systems however, that in the event of a malfunction a proportionate long time passes before a fully effective steam curtain is formed. Like practical experience and have shown experimental trials a period of up to about ten minutes can delete and just at the beginning of this period Heavy gas in significant quantities over the still build-up vapor barrier into the one to be protected Reach the area and there have a damaging effect to lead.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Dampfvorhanganlage die Zeitspanne zwischen Eintritt des Störfalles und Ausbildung des vollen Dampfvorhanges auf einen unkritischen Wert zu verringern.The invention has for its object in a generic steam curtain system the time span between occurrence of the accident and training of the full steam curtain to an uncritical value reduce.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß entweder ein druckfestes Kunststoff- Düsenrohr geringer Wärmeleitfähigkeit oder ein metallisches Düsenrohr vorgesehen wird, das an seiner Innenwandung mit einer thermischen Dämmschicht ver­ sehen ist. Überraschenderweise wird durch diese Maß­ nahme die Ausbildung des Dampfvorhanges im Störfall ganz erheblich beschleunigt, da jetzt bereits kurz nach Einschalten der Dampfzufuhr Dampf mit Sattdampf­ temperatur aus den Düsenöffnungen austritt. Dagegen ist bei einem Arbeiten mit Stahldüsenrohren zu beob­ achten, daß der Heißdampf zunächst einen großen Teil seiner Wärme an das Düsenrohr abgibt, was solange andauert, bis das Düsenrohr auf Sattdampftemperatur aufgeheizt ist. Bis Erreichen dieses Zustandes erfolgt innerhalb des Düsenrohres in einem erheblichen Umfang eine Kondensation des Dampfes, was eine der Ursachen für die bisher beobachtete starke Verzögerung bei der Ausbildung des Dampfvorhanges ist.This object is achieved according to the invention achieved that either a pressure-resistant plastic Nozzle tube of low thermal conductivity or a metallic nozzle tube is provided, which at its Ver interior wall with a thermal insulation layer see is. Surprisingly, by this measure took the formation of the steam curtain in the event of an accident accelerated considerably, since it is already short After switching on the steam supply, steam with saturated steam temperature emerges from the nozzle openings. On the other hand can be observed when working with steel nozzle pipes make sure that the superheated steam is initially a large part gives off its heat to the nozzle tube, which lasts continues until the nozzle tube reaches saturated steam temperature is heated up. Until this state is reached to a considerable extent within the nozzle tube a condensation of the steam, which is one of the causes for the strong delay in the Training of the steam curtain is.

Die Erfindung läßt sich auf verschiedene Arten realisieren. Beispielsweise kann das Düsenrohr aus einem mit einer Kunststoffinnenlackierung versehenen Stahlrohr bestehen. Alternativ ist auch möglich, als Düsenrohr ein Stahlrohr mit eingeschobenem Kunst­ stoffrohr zu verwenden. The invention can be done in various ways realize. For example, the nozzle tube can be made from one with a plastic interior finish Steel pipe exist. Alternatively, it is also possible as Nozzle pipe a steel pipe with inserted art to use fabric tube.  

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß die thermische Dämmschicht mit einer dünnen, stark wärmeleitenden Schicht versehen ist, wobei die wärme­ leitende Schicht aus einer aufgedampften Metall­ schicht, beispielsweise aus Kupfer, bestehen kann.In a further development of the invention, it can be provided that that the thermal insulation layer with a thin, strong is provided heat-conducting layer, the heat conductive layer of an evaporated metal Layer, for example made of copper.

Ferner kann vorgesehen werden, daß die Düsen aus Kunststoff oder aus mit Kunststoffauskleidung versehenen Metallteilen bestehen.It can also be provided that the nozzles Plastic or with a plastic liner provided metal parts exist.

Durch diese Maßnahmen wird eine Vergleichmäßigung bei der Temperaturentwicklung innerhalb des gesamten Düsenrohres sichergestellt.These measures will help to even out the temperature development within the whole Nozzle tube ensured.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß die betriebs­ mäßige Dampfzuleitung bis zu einer nahe vor dem Düsenrohr angeordneten, schlagartig freigebbaren Sperre ständig dampfführend ist, wobei die Sperre aus einer Berstscheibe bestehen kann, die mittels eines abhängig von den Detektoren gesteuerten Schlagbolzen­ antriebs zerstörbar ist. Durch diese Maßnahmen wird die Einleitung von Dampf in das Düsenrohr und damit die Ausbildung des Dampfvorhanges noch erheblich beschleunigt. Um nach einem Störfall oder zu Wartungszwecken die Dampfzufuhr absperren zu können, ist zweckmäßigerweise der Berstscheibe auf der Seite der Dampfzuleitung ein Absperrventil vorgeschaltet.According to a very advantageous development of Invention can be provided that the operational moderate steam supply to a close to the Nozzle tube arranged, suddenly released Lock is constantly in contact with steam, with the lock off a rupture disc can exist, which by means of a firing pin controlled depending on the detectors drive is destructible. Through these measures the introduction of steam into the nozzle tube and thus the formation of the steam curtain accelerated considerably. To the after an accident or for maintenance purposes To be able to shut off the steam supply is expedient the rupture disc on the side of the steam supply line Shut-off valve upstream.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigtThe invention is described below with reference to the drawing explained in more detail in the shows

Fig. 1 eine durch einen Dampfvorhang geschützte Chemieanlage, Fig. 1 is a protected by a steam curtain chemical plant,

Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung der Wirkung des Dampfvorhanges, Fig. 2 is a sketch for explaining the operation of the vapor curtain,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zum Verlauf des Wirkungsgrades beim Einschalten des Dampfvorhanges, Fig. 3 is a schematic representation of the curve of the efficiency at power of the vapor curtain,

Fig. 4 einen Abschnitt einer Dampfvorhanganlage mit Düsenrohr, Fig. 4 shows a portion of a steam curtain system with nozzle pipe,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 5 shows a section according to line VV in Fig. 4,

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch ein Düsenrohr nach der Erfindung, Fig. 6 in an enlarged scale a cross section through a nozzle tube according to the invention,

Fig. 7 in vergrößertem Maßstab im Querschnitt eine zweite Ausführungsform des Düsen­ rohres nach der Erfindung und Fig. 7 on an enlarged scale in cross section a second embodiment of the nozzle tube according to the invention and

Fig. 8 eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 8 shows a third embodiment according to the invention.

Fig. 1 veranschaulicht eine Chemieanlage 1, die von einer Dampfvorhanganlage 2 an der Seite des zu schützenden Geländes, z.B. zum Werkzaun 3 hin, umgeben ist. Wenn austretendes Schwergas 4 detektiert wird, wird automatisch die Dampfzufuhr zur Dampfvorhang­ anlage 2 eingeschaltet und ein Dampfvorhang 5 ausge­ bildet, der aus einem Dampf-Schwergas-Luft-Gemisch besteht, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, wobei der Dampf entweder nur aus Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und zugesetzten speziellen Chemikalien bestehen kann. Fig. 1 illustrates a chemical plant 1, which is surrounded by a steam curtain system 2 on the side of the protected area, for example, to the work towards fence 3. If emerging heavy gas 4 is detected, the steam supply to the steam curtain system 2 is automatically switched on and forms a steam curtain 5 , which consists of a steam-heavy gas-air mixture, as illustrated in FIG. 2, the steam either only from water or a mixture of water and added special chemicals.

In Fig. 3 ist mit der ausgezogenen Kurve 6 der zeit­ liche Verlauf der Konzentrationsentwicklung C des Schwergases im Bereich der Dampfvorhanganlage wieder­ gegeben, und die gestrichelte Kurve 7 zeigt die Ent­ wicklung des Wirkungsfaktors W. Wenn zum Zeitpunkt t ₁ die Dampfzufuhr zum Düsenrohr 2 eingeschaltet wird, dauert es eine gewisse Zeitspanne bis zum Zeitpunkt t ₂, ehe die Konzentration ausreichend herabgesetzt ist, und diese Zeitspanne soll so kurz wie möglich gehalten werden.In Fig. 3 with the solid curve 6, the time course of the concentration development C of the heavy gas in the area of the steam curtain system is given again, and the dashed curve 7 shows the development of the effect factor W. If the steam supply to the nozzle pipe 2 is switched on at the time t ₁ , it takes a certain period of time until the time t ₂ before the concentration is reduced sufficiently, and this time period should be kept as short as possible.

Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Abschnitt der Dampfvorhanganlage mit Düsenrohr 8, das hier mit einer Vielzahl von aufgesetzten Düsen 9 ver­ sehen ist. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, besteht das Düsenrohr aus einem äußeren Stahlmantel 10, das an seiner Innenwandung mit einer thermischen Dämmschicht 11 versehen ist, die beim Einschaltvorgang eine Dampf­ kondensation im Düsenrohr weitestgehend ausschließt und sicherstellt, daß schon nach kürzester Zeit aus den Düsen 9 Heißdampfstrahlen unter hohem Druck aus­ treten und also in kürzester Zeit die Ausbildung des Dampfvorhanges eingeleitet und durchgeführt wird. Fig. 4 shows a perspective view of a portion of the steam curtain system with nozzle tube 8 , which is seen here with a plurality of attached nozzles 9 ver. As can be seen from Fig. 6, the nozzle tube consists of an outer steel jacket 10 , which is provided on its inner wall with a thermal insulation layer 11 , which largely excludes steam condensation in the nozzle tube when switching on and ensures that after a very short time from the Nozzles 9 hot steam jets under high pressure and so the formation of the steam curtain is initiated and carried out in the shortest possible time.

Alternativ kann das Düsenrohr auch aus einem druck­ festen Kunststoffrohr 12 bestehen, vgl. Fig. 7.Alternatively, the nozzle tube can also consist of a pressure-resistant plastic tube 12 , cf. Fig. 7.

In Fig. 8 ist noch eine Weiterentwicklung veran­ schaulicht, bei der das mit einer thermischen Innen­ auskleidung versehene Düsenrohr innen nochmals mit einer stark wärmeleitenden dünnen Metallschicht 13 versehen ist, bei der es sich beispielsweise um eine aufgedampfte Kupferschicht handeln kann. A further development is illustrated in FIG. 8, in which the nozzle tube provided with a thermal inner lining is again provided on the inside with a highly thermally conductive thin metal layer 13 , which can be, for example, an evaporated copper layer.

Die betriebsmäßige Dampfzufuhrleitung 14 ist bis an eine nahe dem Düsenrohr 8 angeordnete Sperre 15 dampf­ führend. Die Sperre 15 besteht aus einer Berstscheibe 16, die mittels eines auslösbaren Schlagbolzens 17 zerstörbar ist. Der Sperre ist ein Absperrventil 18 vorgeschaltet.The operational steam supply line 14 is steam leading up to a lock 15 arranged near the nozzle tube 8 . The lock 15 consists of a rupture disk 16 , which can be destroyed by means of a firing pin 17 which can be triggered. A shut-off valve 18 is connected upstream of the lock.

Claims (9)

1. Dampfvorhanganlage zur Schadensminderung bei störfallfreigesetzten schweren Gasen - insbesondere toxischen Gasen -, bestehend aus einem den Gefahrenbereich umgebenden Düsenrohr, einer Schwergas-Detektoranlage und aus einer Dampfquelle, von der im detektierten Störfall Dampf unter Druck in das Düsenrohr eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (8) entweder vollständig aus druckfestem Kunststoff geringer Wärmeleitfähigkeit oder aus einem Metallrohr (10) besteht, das an seiner Innenwandung mit einer thermischen Dämmschicht (11) versehen ist.1. Steam curtain system for damage reduction in the case of heavy gases released from accidents - in particular toxic gases - consisting of a nozzle pipe surrounding the danger zone, a heavy gas detector system and a steam source from which steam is introduced into the nozzle pipe under pressure in the detected accident, characterized in that the nozzle tube ( 8 ) either consists entirely of pressure-resistant plastic with low thermal conductivity or consists of a metal tube ( 10 ) which is provided on its inner wall with a thermal insulation layer ( 11 ). 2. Dampfvorhanganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (8) aus einem Stahlrohr (10) besteht, auf dessen Innenwandung eine Kunststofflackschicht als Dämmschicht (11) aufgetragen ist.2. Steam curtain system according to claim 1, characterized in that the nozzle tube ( 8 ) consists of a steel tube ( 10 ), on the inner wall of which a plastic lacquer layer is applied as an insulation layer ( 11 ). 3. Dampfvorhanganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (8) aus einem Stahlrohr (10) mit eingeschobenem, die Dämm­ schicht (11) bildenden Rohr aus wärmedämmendem Material, z. B. Kunststoff, besteht.3. Steam curtain system according to claim 1, characterized in that the nozzle tube ( 8 ) from a steel tube ( 10 ) with inserted, the insulation layer ( 11 ) forming tube made of heat-insulating material, for. B. plastic. 4. Dampfvorhanganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Dämmschicht (11) mit einer dünnen, stark wärmeleitenden Schicht (13) versehen ist. 4. Steam curtain system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thermal insulation layer ( 11 ) is provided with a thin, highly thermally conductive layer ( 13 ). 5. Dampfvorhanganlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Schicht (13) aus einer aufgedampften Metallschicht, beispielsweise aus Kupfer, besteht.5. Steam curtain system according to claim 4, characterized in that the heat-conducting layer ( 13 ) consists of a vapor-deposited metal layer, for example made of copper. 6. Dampfvorhanganlage nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (9) aus Kunststoff oder aus mit Kunst­ auskleidung versehenen Metallteilen bestehen.6. Steam curtain system according to claim 1 and one of claims 2 to 5, characterized in that the nozzles ( 9 ) consist of plastic or metal parts provided with art lining. 7. Dampfvorhanganlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die betriebsmäßige Dampfzuleitung (14) bis zu einer nahe vor dem Düsenrohr (8) angeordneten, schlagartig freigebbaren Sperre (15) ständig dampfführend ist.7. Steam curtain system according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the operational steam feed line ( 14 ) up to a close in front of the nozzle pipe ( 8 ) arranged, suddenly releasable lock ( 15 ) is constantly steam-carrying. 8. Dampfvorhanganlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (15) aus einer Berstscheibe (16) besteht, die mittels eines abhängig von Detektoren gesteuerten Schlag­ bolzenantriebes zerstörbar ist.8. Steam curtain system according to claim 7, characterized in that the lock ( 15 ) consists of a rupture disc ( 16 ) which is destructible by means of a controlled by detectors percussion bolt drive. 9. Dampfvorhanganlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Berstscheibe (16) auf der Seite der Dampfzuleitung (14) ein Absperrventil (18) vorgeschaltet ist.9. Steam curtain system according to claim 8, characterized in that the rupture disc ( 16 ) on the side of the steam feed line ( 14 ) is preceded by a shut-off valve ( 18 ).