Основная терминология определяется в межгосударственном стандарте «ГОСТ 30772-2001 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения»
Переработка и утилизация отходов во всем мире является сегодня одной из важнейших проблем. В России в рамках нацпроекта «Экология» осуществляется федеральный проект «Комплексная система по обращению с твёрдыми коммунальными отходами».
В «Стратегии развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления на период до 2030 года» [1] предусматривается формирование и перспективное развитие промышленности по обработке, утилизации и минимизации количества отходов, не подлежащих дальнейшей утилизации, с применением мирового принципа 3R (предотвращение образования отходов, повторное использование, переработка во вторичные ресурсы). Минпромторг РФ объявил, что к 2024 году в России планируется построить 210 комплексов по обработке и утилизации твердых коммунальных отходов.
Важным элементом обеспечения экологической безопасности является раннее обнаружение возгораний на объектах обработки и переработки отходов. Неоднородный состав отходов, в большинстве случаев вызванный недостаточно развитой в России технологией раздельного сбора, является фактором, значительно увеличивающим риск возникновения пожаров.
Рассматриваемые объекты обладают специфическими характеристиками, а обычное оборудование мониторинга пожарной обстановки на них не всегда эффективно. Некоторые современные решения обладают повышенной стоимостью, поэтому не всегда владельцы предприятий обработки отходов принимают решения об их закупке, предпочитая более дешевые. Между тем, экономия средств может стать причиной огромных финансовых и экологических потерь, которые вызывают пожары.
В настоящее время вопросы раннего и сверхраннего обнаружения пожарной опасности на объектах обработки и переработки отходов освещены в недостаточной мере. Практически отсутствует понимание процессов, происходящих на этих объектах, а, следовательно, корректного выбора необходимой техники.
Основные участки технологической схемы мусоросжигательного завода, г. Вюрт, Германия
Мы рассмотрим мусоросжигательные заводы (МСЗ), комплексные мусороперерабатывающие и специальные предприятия, – в интегральной оценке они имеют много сходных особенностей с точки зрения пожароопасности.
Каждое предприятие мусоропереработки имеет собственную структуру, которая зависит от типа выполняемых задач. В качестве примера приведена иллюстрация завода в г. Вюрт
В настоящее время в мире работает более 2500 МСЗ, утилизирующих около 200 млн. т ТбО в год и вырабатывающих 130 ТВт-ч электроэнергии. В Европе более 400 мусоросжигательных заводов [10]. В исследовании IFC [14] подробно рассмотрены вопросы, связанные с отраслью в России.
Согласно данным Росприроднадзора в 2016 г. в РФ образовалось 5,4 млрд тонн промышленных и бытовых обходов. Это рекордный за последние годы показатель, в полтора раза превышающий уровень десятилетней давности и на 7% – уровень 2015 г. [7]. К началу 2018 года в России было накоплено 38 млрд 73 млн т промышленных и бытовых отходов. При этом в течение 2017 года образовалось 6 млрд 220,6 млн т (на 12,5% больше, чем в 2016 году).
Утилизировано для повторного применения в 2018 году 2 млрд 53,9 млн т отходов. По состоянию на январь 2019 года в государственный реестр были включены 5 тыс. 526 объектов размещения отходов. Их общая остаточная вместимость превышает 1,7 млрд т. Ежегодно площадь свалок в России увеличивается на 0,4 млн га [8].
По данным экспертов Высшей школы экономики уровень полезного использования отходов вырос с 40% в 2006 г. до 60% в 2016 г. Однако, это относится в основном к промышленным отходам, относящиеся к V классу опасности: вскрышные и вмещающие породы, а также отходы обогащения (включая песок, глины, скальные породы, шламы и т.д.).
Ситуация с отходами потребления принципиально иная: анализ показывает, что утилизируется не более 10–30% отходов в зависимости от ценности фракции для рынка [7]. По состоянию на начало 2018 г. в России насчитывалось 15,4 тысяч компаний, имеющих лицензию на деятельность по сбору, транспортировке, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов I–IV классов опасности.
Количество мусоросортировочных комплексов (МСК) на территории России оценивается в 60 единиц (средних и крупных предприятий). Количество предприятий, занимающихся переработкой отходов с получением вторсырья, в РФ более 200 (в госреестр объектов утилизации отходов по состоянию на начало 2018 г. включены 211 предприятий различной специализации) [7]. На 2012 г. насчитывалось 10 мусоросжигательных заводов [10].
Процесс переработки отходов содержит множество факторов риска, которые могут привести к пожару на его самой начальной стадии. Большинство материалов легко воспламеняются, при этом они на конвейерных лентах перемещаются по территории предприятия в различных направлениях.
При воспламенении огонь может распространяться подобно лесному пожару. Большое количество органического и неорганического материала в отходах подвержены процессам ферментации. В последние годы увеличилось количество батареек и контейнеров с легковоспламеняющимися жидкостями, которые не были полностью опорожнены, аэрозольных баллончиков, все это приводит к существенному риску воспламенения вторичного сырья. Его транспортировка к месту обработки создает проблемы противопожарной защиты (например, роликовые подшипники конвейерной ленты могут нагреваться и воспламеняться).
Число пожаров на предприятиях США и Канады, перерабатывающих отходы, в 2018 году выросло на 26% по сравнению с 2017 годом – всего 371, что по ориентировочным подсчетам составляет 1800 с лишним объектов – 40% отрасли [15].
По данным Европейской ассоциации переработчиков продуктов электроники (EERA) 80% компаний-участников сообщают о существенных пожарах на своих производствах (апрель 2019 г.). При этом 60% пожаров произошло во время разгрузки или хранения отходов, 11% - во время перевозки, и треть – в процессе переработки [16].
Пожары происходят не только на мусоросортировочных предприятиях и на перевалочных станциях, но и при переработке металлолома, в ходе строительных работ и сноса зданий, переработки бумаги, пластика, химических и органических веществ. Среди источников возникновения огня: литий-ионные аккумуляторы, герметичные резервуары / контейнеры, топливо, удобрения, пропановые баллоны, баллончики с аэрозолями.
Противопожарная защита на предприятиях по обработке отходов затруднена из-за большого объема легковоспламеняющихся материалов и их распределения на значительной площади. Однако именно этот фактор является определяющим для обоснования установки систем раннего предупреждения о пожаре.
Отходы часто размещаются на полу под очень высоким потолком. Это значительно отличается от традиционного склада, где аккуратно упакованные товары хранятся в штабелях или на стеллажах с определенными пространствами для дымохода, проходами, а максимальная высота потолков соответствует определенной в нормативных документах. Как правило, не существует обычно встречающейся структуры в виде опор-столбов, свай, стеллажей и проходов, поэтому использование традиционных систем пожарной защиты с применением спринклеров затруднено.
Большая пористая масса отходов создает опасность пожара внутри нее. Стационарные системы противопожарной защиты, такие как автоматические разбрызгиватели, могут контролировать огонь на поверхности сыпучей массы, однако, они не будут влиять на распространение огня внутри этой массы, поскольку вода не проходит через нее. Из-за этого пожары могут продолжаться в течение нескольких дней.
Высокая распространенность пыли и изменения окружающей среды, которые вызывают увеличение ложных срабатываний, требуют аппаратных решений с высокими производительностью и стабильностью. Ложные тревоги приводят к незапланированным простоям длительностью не менее 30 минут и привлечению ресурсов для расследования по каждому событию, а также увеличивают потребности в обслуживании. В целях экономии многие операторы и владельцы принимают решения по противопожарному оборудованию, которые соответствуют только минимальным требованиям.
Одной из важных характеристик рассматриваемых производств является их непрерывность. При возникновении пожара предприятие не может прекратить переработку. Поэтому отходы должны храниться в специально отведенном месте, что влечет дополнительные расходы на транспортировку и доставку непосредственно к устройствам переработки. В идеальном случае необходимо складировать отходы на удалении от любого механического оборудования и выхлопных труб транспортных средств.
Объем хранящихся отходов должен быть сопоставим с производительностью предприятия. Но зачастую это требование не может быть реализовано, что негативно сказывается на планировании и приводит к увеличению расходов на противопожарное оборудование
Характеристики опасных отходов: воспламеняемость, коррозионная активность, реакционная способность и токсичность
AVIOTEC IP starlight 8000 – извещатель видеообнаружения пожара, который использует Инновационные алгоритмы обнаружения возгораний, встроенные в камеру.
Эти алгоритмы основаны на физике поведения возгорания и анализируют распространение огня и/или дыма в поле зрения камеры.
Благодаря этой технологии извещатель AVIOTEC способен отличать сторонние помехи от реальных возгораний, что дает оператору уверенность в достоверной работе всей системы.
Видеообнаружение пожара определяет возгорание в самом источнике. Дым или пламя могут быть обнаружены, как только они появляются в поле зрения камеры. По сравнению со стандартными пожарными извещателями это позволяет принять меры по борьбе с возгоранием в самом начале его возникновения и снизить возможный ущерб. Видеопоток от AVIOTEC может быть использован для получения дополнительной информации о том, что именно горит, есть ли поблизости персонал или опасные предметы.
Это поможет диспетчеру верифицировать возгорание и правильно спланировать мероприятия по борьбе с огнем. Если вместе с камерой используется записывающее оборудование, то видеозаписи впоследствии могут использоваться для анализа причин возникновения пожара.
Интеллектуальная программная обработка изображения, встроенная в аппаратную платформу камеры, дает возможность постоянно улучшать существующие алгоритмы и внедрять новые. Это позволяет более эффективно реагировать на новые угрозы и повышать пожарную безопасность путем простого обновления программного обеспечения камеры даже на объектах, уже сданных в эксплуатацию.
Для предприятий по переработке отходов AVIOTEC предоставляет дополнительные преимущества. Имея в своем распоряжении извещатели видеообнаружения пожара, оператор может использовать те же камеры и для видеонаблюдения.
Существует множество причин для наблюдения за цехами по переработке мусора, наиболее очевидными являются нарушение регламента работ или проникновение на территорию нарушителя. Точно так же, как одни интеллектуальные алгоритмы могут идентифицировать дым или пламя, другие способны обнаруживать необычные движения, а также заблокированные проходы или аварийные выходы, что повышает безопасность и эффективность работы. Некоторые пожары на предприятиях бывают вызваны преднамеренным поджогом, и здесь видеонаблюдение может быть очень эффективным средством их предотвращения.
Решающим преимуществом системы AVIOTEC IP starlight 8000 является высокая оперативность обнаружения пожара. Камера визуально обнаруживает сам источник возгорания, независимо от направления движения дыма. Кроме того, для видеокамер высокого разрешения возможно обнаружение пожара на значительном расстоянии, что особенно актуально для помещений с высокими потолками.
Извещатель AVIOTEC надежно защищен от ложных тревог, что особенно важно на предприятиях по переработке мусора из-за повышенной запыленности помещений.
Алгоритмы обнаружения пожара, разработанные на основе модели физического дыма и пламени, точно определяют специфические для огня свойства и четко отличают их от возможных помех.
Таким образом, AVIOTEC предлагает не только очень быстрое, но и надежное решение видеообнаружения пожаров.
Большинство пожаров происходит на объектах переработки металлов, общих отходов, органических веществ. Пожары на подобных объектах возникают быстро и также быстро развиваются.
Журнал International Fire Protection (июль 2018) приводит следующие данныепо источникам пожаров на рассматриваемых объектах
Раннее обнаружение является единственным способом гарантировать, что небольшие источники пожара могут быть потушены с использованием ограниченного количества огнетушащих веществ на начальной стадии.
Среди основных причин возникновения пожаров на объектах переработки отходов можно назвать:
Основными источниками воспламенения являются:
Анализ, произведенный компанией Insurance Office of America [20], показывает, что в 2018-2019 гг. резко возросло число пожаров, вызванных нарушением технологии работ на шредерах обработки отходов металлов и возгоранием ионно-литиевых батарей.
Как отмечалось выше, предприятия по переработке отходов должны иметь стационарную систему противопожарной защиты, которая активируется в минимально короткие сроки – в течение нескольких секунд. Она должна удовлетворять следующим требованиям:
Рассмотрим некоторые особенности ключевых положений и решений, которые необходимо учитывать при выборе системы раннего обнаружения пожара на предприятиях по переработке отходов.
При использовании этих систем происходит задержка обнаружения. Кроме того, они не имеют возможности различать пыль и дым, часто вызывая ложные срабатывания. Поэтому такие системы не очень хорошо подходят для мониторинга пожара утилизируемого материала и процессов, которые образуют большое количество пыли.
Отлично подходят для защиты ключевых зон риска. Сенсор прочный, позволяет быстро обнаружить тепло и идеально подходит для многих применений пожарной сигнализации при переработке отходов, особенно в защите оборудования. Примеры включают в себя: конвейеры, бункеры для отходов и ключевые элементы машин.
Преимуществами этих систем также являются их большая дальность действия (несколько километров с блоком оценки) и высокая степень гибкости, а также то, что они предотвращают ложные тревоги и не подвержены помехам, вызванным электрическими полями. Однако в больших залах очистных сооружений линейные датчики тепла устанавливаются на потолке, и они будут реагировать на изменение температуры только после того, как на высоте накапливается достаточное количество тепла.
Ведь для срабатывания извещателей необходимо, чтобы пламя было существенным и большим. Обычные детекторы дыма не подходят для сред переработки отходов. Пыль будет собираться в камере обнаружения и вызывать ложные срабатывания.
Подходят для зданий высотой менее 7,5 м (что редко встречается при утилизации отходов) или 9,5 м для тепловых извещателей со скоростью роста.
Высокочувствительная система обнаружения дыма (HSSD) отлично подходит для раннего обнаружения пожара. Тем не менее, она часто не работает при обнаружении пожара при утилизации отходов из-за накопления пыли в трубопроводах и фильтрах. Это может привести к сокращению срока службы системы, ложным срабатываниям и более высоким затратам на техническое обслуживание.
При установке HSSD требуются специальные фильтры для работы в экстремальных условиях и система очистки воздуха. Это защитит блок детектирования, а также позволит убрать пыль из трубопровода.
Являются одним из самых надежных и популярных решений для обнаружения пожара на предприятиях по переработке отходов. Они быстро реагируют на огонь (хотя вообще не обнаруживают дыма) в пределах 25-метрового поля зрения.
Необходимо выбрать детектор, подходящий для конкретного предприятия. ИК-детекторы являются наиболее подходящими для пыльных областей, поскольку они могут «видеть» сквозь пыль. Ультрафиолетовые детекторы не имеют этой способности, и затенение пылью может помешать им обнаружить огонь. Тем не менее, ультрафиолетовые детекторы отлично подходят для наружных зон транспортировки отходов. Это место, где они менее подвержены ложным тревогам из-за солнечного света.
Видеообнаружение дыма (VSD) эффективно для приложений пожарной сигнализации при переработке отходов. VSD использует программное обеспечение для видеоаналитики в сети камер, которое помогает обнаружить следы дыма – предшественника пожара во многих применениях.
Одно из самых эффективных решений для защиты накопленных материалов при переработке отходов. Обладает возможностью обнаружения огня, возникшего глубоко в хранилище отходов, задолго до того, как он перерастет в пожар на поверхности. Позволяет ликвидировать потенциальный инцидент еще до того, как будет нанесен какой-либо ущерб. Тепловидение хорошо работает на открытом воздухе, где визуальные системы (такие как VSD) не достаточно эффективны.
«Гибридное» комбинированное тепловое видеообнаружение пожара объединяет лучшие функции видео- и теплового обнаружения в одной камере, предоставляя надежное универсальное решение с отличной ситуационной осведомленностью в случае чрезвычайной ситуации.
Все объекты излучают электромагнитные волны, в основном, в инфракрасном диапазоне. Точное спектральное распределение этого инфракрасного излучения зависит от температуры объекта.
Измерение инфракрасного излучения позволяет проводить очень точное измерение температуры. С современными инфракрасными камерами возможно просматривать детальное инфракрасное изображение выбранной области – так называемое тепловое изображение. Технология обычно используется в строительстве для выявления на рушений теплоизоляции здания; для диагностики машин и поврежденных, например, в результате чрезмерного нагрева, шарикоподшипников. Что касается противопожарной защиты, инфракрасная технология позволяет обнаруживать пожары очень рано, когда температурный порог гораздониже температуры воспламенения.
Аспирационная система активно отбирает пробы воздуха из зоны мониторинга и анализирует наличие в нем частиц дыма. Такие системы имеют высокий уровень защиты от ложных срабатываний, небольшое время простоя и низкую стоимость обслуживания.
Типичная система состоит из корпуса детектора и одной или двух сетей пробоотборных труб. Трубы имеют несколько отверстий для отбора проб, размеры которых сконструированы таким образом, чтобы в каждое забиралось одинаковое количество воздуха. Трубы для отбора проб могут быть I-, U-, T-, H- или E-образны. Система постоянно контролирует состояние на обрыв трубы и на предмет загрязнения отверстий забора.
Высокопроизводительный вентилятор засасывает воздух, или же объект контролируется через линию отбора проб в блок процессора оценки для контроля датчиками дыма.
Важной особенностью данного решения является то, что датчики дыма не поставляются в серийном исполнении системы, они подбираются для каждого конкретного проекта.
Блоки аспирационной системы обеспечивают сверхраннее предупреждение для обнаружения продуктов сгорания в начальной стадии роста огня. Система имеет три существенных преимущества по сравнению с традиционной точечной системой обнаружения дыма:
Рассмотрим некоторые вопросы, которые необходимо учитывать для корректного выбора системы раннего и сверхраннего обнаружения пожара для рассматриваемых объектов.
Прежде всего, перед тем как осуществить выбор технологии и конкретных устройств, следует провести анализ рисков.
Среди них: вероятные причины возникновения критичных событий; используемые на объекте отходы, сырьевые материалы, побочные и окончательные продукты.
Полученные результаты анализа и вариантов минимизации последствий служат основой для разработки требований к всеобъемлющей системе раннего и сверхраннего обнаружения пожара. При этом следует иметь ввиду необходимость регулярного обновления и пересмотра вариантов минимизации последствий. Все элементы оптимальной системы раннего и сверхраннего обнаружения пожара должны быть взаимоувязаны.
Рекомендуется использование следующего оборудования:
Для наглядности – диаграмма использования систем обнаружения пожара в цехах обработки отходов.
Извещатель пожарный тепловой линейный оптоволоконный ИП 132-2-Р «Елань» выпускается в упрощенном исполнении под торговой маркой «ВЬЮНА» и предназначен для обнаружения локального повышения температуры окружающей среды и передачи в шлейф пожарной сигнализации тревожного сигнала «Пожар» при превышении установленной температуры срабатывания и/или установленной скорости нагрева.
Функционал и технические характеристики устройства полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к средствам и системам пожарной безопасности на предприятиях по сбору и переработке отходов производства и потребления.
Предприятия по обработке отходов обладают большой потенциальной опасностью. Мы рассмотрели основные характеристики этих объектов, причины и возможное развитие аварийных ситуаций – все элементы, необходимые для грамотного решения задач проектирования систем пожарной безопасности.
Предложения, приведенные в настоящем обзоре, могут послужить основой для дальнейшего планирования работы по совершенствованию существующих и созданию новых систем раннего обнаружения аварийных ситуаций на рассматриваемых объектах в целом и пожаров, в частности.
.png)
