Способ инертизации и система для снижения содержания кислорода

Способ инертизации и система для снижения содержания кислорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу инертизации, в котором устанавливается и поддерживается в атмосфере закрытого помещения определенное заранее и сниженное в сравнении с обычным воздухом окружающей среды содержание кислорода, и в котором содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения можно быстро снизить дополнительно, если возникнет необходимость.

Дополнительно изобретение относится к соответствующей системе для снижения содержания кислорода.

Способ инертизации согласно изобретению или система инертизации согласно изобретению соответственно служит, например, для минимизации риска и для тушения пожаров в защищенном помещении, подлежащим мониторингу, при этом защищенное помещение непрерывно приводится в инертное состояние до различных сниженных уровней с целью предотвращения пожара или управления пожаром.

Примеры использования способа инертизации согласно изобретению включают в себя наличие режима гипоксической тренировки. В закрытом помещении, в котором содержание кислорода снижено. Такое помещение позволяет проводить тренировку в искусственно имитированных условиях большой высоты, также именуемых «нормобарическая гипоксическая тренировка». Другим примером использования является хранение продовольствия, предпочтительно семечковых фруктов, в регулируемой атмосфере (СА), в которой регулируется пропорциональное процентное содержание атмосферного кислорода, чтобы, среди прочего, замедлять процесс старения, воздействующий на скоропортящиеся товары.

Основной принцип технологии инертизации по предотвращению пожаров базируется на знании того, что в закрытых помещениях, в которые только случайно входят люди или животные, и в которых размещенное оборудование реагирует на действие воды, опасности пожара можно противостоять путем снижения концентрации кислорода на соответствующем участке до среднего значения, например, приблизительно, 15% по объему. При такой (сниженной) концентрации кислорода большинство огнеопасных материалов не могут больше воспламеняться. Соответственно, основными сферами применения технологии инертизации являются, в частности, IT сферы, помещения для коммутации и распределения электрической энергии, закрытые производственные помещения, а также складские помещения, в которых хранятся ценные промышленные товары. Превентивное действие, вытекающее из данного способа, основано на принципе замещения кислорода. Как известно, обычный воздух окружающей среды состоит из 21% по объему кислорода, 7 8% по объему азота и 1% по объему других газов. С целью предотвращения пожара, содержание кислорода в атмосфере окружающей среды в закрытом помещении снижается вводом газа, заменяющего кислород, например, азота. Известно, что превентивное действие начинается, как только процентное содержание кислорода снизится до 15% по объему. В зависимости от огнеопасных веществ, хранящихся в защищенном помещении, может возникнуть необходимость дополнительного снижения процентного содержания кислорода до, например, 12% по объему.

В принципе такой тип системы инертизации известен в предшествующем уровне техники. Например, в опубликованном документе DE 198 11 851 А1 описывается система инертизации, выполненная с возможностью снижения содержания кислорода в закрытом помещении (далее также именуется «защищенным помещением») до конкретного основного уровня инертизации и, в случае пожара, быстрого понижения содержания кислорода дополнительно до конкретного полного уровня инертизации.

Термин «основной уровень инертизации», используемый здесь, следует понимать, как уровень, относящийся к сниженному содержанию кислорода по сравнению с содержанием кислорода в обычном воздухе окружающей среды, при этом, однако, это сниженное содержание кислорода не представляет опасности для людей или животных, так что они все еще могут войти в защищенное помещение без всяких проблем (т.е., без специальных защитных средств, например, кислородной маски). Основной уровень инертизации соответствует содержанию кислорода в защищенном помещении, например, приблизительно от 15% до 17% по объему.

С другой стороны, термин «полный уровень инертизации» следует понимать, как уровень кислорода, который был дополнительно снижен по сравнению с содержанием кислорода основного уровня инертизации, чтобы воспламеняемость большинства материалов была уже снижена до уровня, при котором материалы не могут больше воспламеняться. В зависимости от пожарной нагрузки внутри соответствующего защищенного помещения полный уровень инертизации, в основном, составляет от 12% до 14% концентрации кислорода по объему.

В многоэтапном способе инертизации, известном из публикации DE 198 11 851 А1, в котором содержание кислорода постепенно снижается, следовательно, применяется технология инертизации для предотвращения пожара, при которой содержание кислорода в закрытом помещении сначала снижается до конкретного сниженного уровня (основной уровень инертизации), например, 17% по объему, при этом в случае пожара или если требуется по другим причинам, содержание кислорода дополнительно снижается до конкретного полного уровня, например, 13,8% по объему или меньше. Если генератор инертного газа, например, азотный генератор, используется в качестве источника инертного газа в таком двухэтапном способе инертизации для снижения содержания кислорода до первого пониженного уровня (основной уровень инертизации), можно сохранять низким количество газгольдеров высокого давления необходимое для полной инертизации, в которых газ, замещающий кислород, или газовая смесь (далее именуемая просто «инертный газ») хранится в сжатом виде.

Однако, требуются значительные капиталовложения, чтобы реализовать описанный выше и, по сути, известный двухэтапный способ инертизации, поскольку двухэтапный способ инертизации предъявляет конкретные требования к источникам инертного газа, необходимым для подачи инертного газа. Конкретно, обычные двухэтапные системы инертизации без исключения предусматривают два отдельных источника инертного газа, поскольку различие следует сделать при установке конкретного уровня инертизации (сниженного уровня), следует ли установить основной уровень инертизации или полный уровень инертизации в атмосфере помещения. При этом следует учитывать, что - начиная с предварительно установленного основного уровня инертизации снижение до полного уровня инертизации может произойти в соответствии с заданной последовательностью событий и, в частности, в течение заданного периода времени после подачи тревожного сигнала. В противоположность, нет необходимости устанавливать основной уровень инертизации в соответствии с заданной кривой инертизации.

Под используемым здесь термином «кривая инертизации» следует понимать временной градиент содержания кислорода, когда газ, замещающий кислород, вводится в атмосферу защищенного помещения.

Так как следует сделать различие при установке конкретного уровня инертизации (сниженного уровня), следует ли установить основной уровень инертизации или полный уровень инертизации в атмосфере помещения, к источникам инертного газа, необходимым для подачи соответствующего инертного газа для установки основного/полного уровня инертизации, предъявляются различные требования. В случае снижения до полного уровня инертизации используемые источники инертного газа должны обеспечивать соответственно достаточно большое количество инертного газа в единицу времени, чтобы установить полный уровень инертизации в атмосфере защищенного помещения в течение заданного периода времени. Соответственно, используемый источник инертного газа для снижения до полного уровня инертизации должен иметь соответствующую мощность.

Однако, к источнику инертного газа не предъявляется такое требование, если надо установить только основной уровень инертизации. Как уже объяснялось выше, при этом обычно необязательно следовать заданной кривой инертизации и, в частности, выдерживать заданный период времени при снижении до основного уровня инертизации. Соответственно, источник инертного газа, используемый для снижения до основного уровня инертизации, может иметь соответственно меньшие размеры с точки зрения его выходной мощности.

По этим причинам при практическом применении двухэтапного способа инертизации обычно используются два отдельных источника инертного газа: азотный генератор, поставляющий только сравнительно небольшое количество инертного газа (здесь: воздух, обогащенный азотом) в единицу времени и используемый для установки и поддержания основного уровня инертизации; и газгольдер высокого давления, в котором хранится в сжатом виде газ, заменяющий кислород, или газовая смесь с целью быстрого установления полного уровня инертизации в атмосфере закрытого помещения при необходимости.

Использование двух отдельных источников инертного газа для реализации двухэтапного способа инертизации связано с недостатком относительно высоких первоначальных капитальных затрат. В дополнение пространство, которое следует предусмотреть для хранения двух отдельных источников инертного газа (азотный генератор с одной стороны и газгольдер высокого давления с другой стороны) невозможно предоставить в некоторых сферах применения, не предприняв значительных конструктивных мер.

На основании этой изложенной проблемы настоящее изобретение ставит задачу уточнения способа инертизации или системы инертизации соответственно, при которых текущие эксплуатационные расходы и начальные инвестиции можно снизить в сравнении с обычными решениями, при этом не оказывается воздействие на эффективность системы.

Эта задача выполняется в отношении способа сущностью независимого пункта 1 и в отношении устройства (система для снижения содержания кислорода) сущностью дополнительного независимого пункта 10.

В отношении способа согласно изобретению предпочтительные дополнительные разработки конкретизированы в пунктах 2-10. Предпочтительные дополнительные разработки системы инертизации согласно изобретению конкретизированы в независимых пунктах 12-13.

Соответственно, в частности, предлагается система для снижения содержания кислорода, с помощью которой содержание кислорода, которое является определяемым заранее и сниженным по сравнению с обычным воздухом окружающей среды, устанавливается и поддерживается в атмосфере закрытого помещения. Система содержит систему компрессоров для сжатия исходной газовой смеси и систему газоразделения, соединенную с системой компрессоров, в которой отделяется, по меньшей мере, часть кислорода в сжатой исходной газовой смеси. Газоразделительная система выполнена с возможностью работы либо в режиме VPSA, либо в режиме PSA.

Используемый термин «исходная газовая смесь» относится в основном к смеси газов, которая в дополнение к содержащемуся кислороду, в частности, также содержит азот и дополнительные газы, применяемые как благородные газы, т.е., смесь газов, состоящая из 21% по объему кислорода, 78% по объему азота и 1% по объему других газов. Однако, также возможно использование части воздуха в закрытом помещении в качестве исходной газовой смеси, при этом свежий воздух предпочтительно добавляется к содержанию воздуха этого помещения.

В основном, под газоразделительной системой, работающей в режиме VPSA, понимается система для вырабатывания воздуха, обогащенного азотом, которая работает по принципу адсорбции с переменным вакуумметрическим давлением (VPSA). Такая система VPSA используется в качестве газоразделительной системы в системе инертизации согласно изобретению, хотя при необходимости система также может работать в режиме PSA. «PSA» - это аббревиатура адсорбции с переменным давлением, обычно именуемой технологией адсорбции с переменным давлением.

Чтобы переключить рабочий режим газоразделительной системы в решении согласно изобретению с VPSA на PSA, способ согласно изобретению соответственно предусматривает степень, до которой исходная газовая смесь сжимается системой компрессоров. В отношении способа инертизации согласно изобретению конкретно предусматривается первоначально предоставить исходную газовую смесь, содержащую кислород, азот и другие элементы, если это уместно. Поданная исходная газовая смесь последовательно соответствующим образом сжимается в системе компрессоров и затем подается в газоразделительную систему, в которой, по меньшей мере, часть кислорода, содержащаяся в сжатой исходной газовой смеси, отделяется, чтобы газовая смесь, обогащенная азотом, была подана на выходе газоразделительной системы. Упомянутая газовая смесь, обогащенная азотом, поданная на выходе газоразделительной системы, затем вводится в атмосферу закрытого помещения, чтобы установить и/или поддерживать содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения, которое является определенным заранее и имеет сниженное содержание кислорода по сравнению с обычным воздухом окружающей среды.

Согласно изобретению, в частности, предусматривается увеличение степени сжатия системой компрессоров, если количество газовой смеси, обогащенной азотом, подаваемой в единицу времени на выходе газоразделительной системой, требуется увеличить, в частности, до величины, зависимой от количества газовой смеси, обогащенной азотом, предусмотренной в единицу времени. При этом рабочий режим газоразделительной системы можно изменить таким образом, чтобы объем газовой смеси, обогащенной азотом, в действительности предусмотренной на выходе газоразделительной системы в единицу времени, соответствовал количеству газовой смеси, обогащенной азотом, которую требуется подавать в единицу времени.

Повышение сжатия исходной газовой смеси системой компрессоров происходит, в частности, в случае пожара; т.е., например, когда характеристика пожарной опасности обнаруживается в атмосфере закрытого помещения, или когда содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения должно быть быстро снижено дополнительно по сравнению с предварительно установленным или поддерживаемым содержанием кислорода по другой причине.

Дополнительная особенность настоящего изобретения предусматривает увеличение степени сжатия исходной газовой смеси системой компрессора, если требуется увеличение количества газовой смеси, обогащенной азотом, предусмотренной в единицу времени на выходе газоразделительной системы в силу повышенного воздухообмена. Согласно дополнительной особенности настоящего изобретения степень сжатия исходной газовой смеси системой компрессоров повышается, если, в силу отсутствия дополнительного источника инертного газа, предназначенного для закрытого помещения, в частности, в силу отсутствия дополнительной газораспределительной системы, предназначенной для закрытого помещения, требуется увеличение количества газовой смеси, обогащенной азотом, которое должно быть предусмотрено на выходе газоразделительной системы в единицу времени.

В частности, в случае пожара или по другой причине содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения требуется быстро дополнительно снизить, степень, до которой система компрессоров сжимает исходную газовую смесь, повышается до величины, которая зависит от количества газовой смеси, обогащенной азотом, подаваемой в единицу времени. В связи с этим возможно в одном примерном варианте повысить степень сжатия с первоначальных 1,5-2 бар до 7,0-9,0 бар. В других вариантах возможно повышение сжатия до 25,0 бар. Изобретение, в частности, не ограничивается установленными выше примерными величинами.

Решение согласно изобретению основано на знании того, что газоразделительная система, работающая в режиме PSA, может обеспечивать достаточно высокое количество газа, обогащенного азотом, в единицу времени, чтобы осуществлять снижение содержания кислорода в закрытом помещении с предварительно установленного основного уровня инертизации до полного уровня инертизации в течение наикратчайшего возможного времени при необходимости. С другой стороны, если газоразделительная система работает в режиме VPSA, предусматривается значительно меньшее количество газа, обогащенного азотом, на выходе

газоразделительной системы в единицу времени, чем, если бы газоразделительная система работала в режиме PSA. Однако, количество газа, обогащенного азотом, предусмотренное на выходе газоразделительной системы в единицу времени в режиме VPSA, в принципе достаточно, чтобы установить или соответственно поддержать основной уровень инертизации в закрытом помещении.

Следовательно, газоразделительная система, используемая в решении согласно изобретению, выполняет двойную функцию: если газоразделительная система работает в режиме VPSA, эта система выполняет функцию первого источника инертного газа в обычных системах для вырабатывания инертного газа, необходимого для установления и/или поддержания основного уровня инертизации. Однако, в режиме PSA выходная мощность газоразделительной системы соответствует выходной мощности газгольдера высокого давления, используемого в обычных двухэтапных системах инертизации, в качестве второго источника инертного газа для вырабатывания инертного газа, необходимого для установления полного уровня инертизации.

Чтобы избирательно повышать степень сжатия исходной газовой смеси, выполняемого системой компрессоров, система компрессоров может содержать первый компрессор и, по меньшей мере, один второй компрессор, при этом второй компрессор избирательно подсоединяется к первому компрессору, чтобы повысить полное достигаемое сжатие. В частности, в этом контексте первый компрессор и второй компрессор можно регулировать независимо друг от друга, при этом первый компрессор подсоединяется последовательно ко второму компрессору, чтобы активизация второго компрессора повышала степень сжатия исходной газовой смеси. Однако, также возможны другие варианты избирательно повышающейся степени сжатия.

Варианты способа инертизации согласно изобретению предусматривают предпочтительно постепенное повышение степени сжатия, выполняемого системой компрессоров, при необходимости, пока количество газовой смеси, обогащенной азотом, поданной на выходе газоразделительной системы в единицу времени, не будет соответствовать количеству газовой смеси, обогащенной азотом, подаваемой в единицу времени. Таким образом, такой вариант предусматривает регулирование, которое гарантирует, что газоразделительная система все время будет точно подавать то количество газовой смеси, обогащенной азотом, которое фактически требуется.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предусматривается, что система компрессоров выполнена таким образом, чтобы сжимать подаваемую исходную газовую смесь до различных, предпочтительно определенных заранее или определяемых заранее, диапазонов давления, если необходимо. Следовательно, преимуществом является сжатие исходной газовой смеси предпочтительно автоматически, и даже более предпочтительно, избирательно автоматически, до одного из определенных заранее или определяемых заранее диапазонов давления в зависимости от причины и/или из-за необходимого увеличения газовой смеси, обогащенной азотом, которую требуется подать на выход газоразделительной системы.

Решение согласно изобретению имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными двухэтапными системами инертизации, известными из предшествующего уровня техники. Потому что только один источник инертного газа, выполненный в виде газоразделительной системы, способной переключать рабочие режимы, используется для установления/поддержания и основного уровня инертизации, а также и для установления/поддержания полного уровня инертизации, при этом начальные инвестиционные затраты явно снижаются по сравнению с обычными решениями, поскольку больше нет необходимости в наличии двух отдельных источников инертного газа. Требуемое пространство также уменьшается по тем же причинам, поскольку, из перспективы системной техники требуется предусмотреть только систему компрессоров и газоразделительную систему для подачи газовой смеси, обогащенной азотом, в соответствии с решением согласно изобретению.

С другой стороны, решение согласно изобретению, в частности, также отличается тем, что газоразделительная система, способная переключать рабочие режимы, является особенно энергосберегающей и, следовательно, экономичной с точки зрения текущих расходов. Газоразделительная система легко устанавливается, особенно в тесных пространствах, надежно работает, автоматически и без мониторинга на местах, что делает решение согласно изобретению особенно удобным для пользования. Эффективность использования энергии внедрена в газоразделительную систему, работающую с высокой эффективностью только с низкими энергетическими затратами в режиме VPSA, поскольку система компрессоров требует предусмотреть только относительно низкую степень сжатия. Только в исключительном случае, в частности, в случае пожара, или когда по другой причине требуется быстро дополнительно снизить содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения с заданного и поддерживаемого основного уровня инертизации до полного уровня инертизации, происходит переключение, выполняемое с энергосберегающего рабочего режима VPSA на рабочий режим PSA, в котором выход газоразделительной системы значительно повышается по сравнению с режимом VPSA.

Чтобы подать исходную газовую смесь, при одном предпочтительном осуществлении решении согласно изобретению предусматривается извлечение части воздуха закрытого помещения регулированным образом, при этом свежий воздух подается в упомянутую часть, извлеченную из воздуха помещения также предпочтительно регулированным образом. С этой целью предпочтительно, чтобы смесительная камера была предусмотрена перед системой компрессоров, при этом свежий воздух добавляется к извлеченной из помещения части воздуха в упомянутой камере. Таким образом, свежий воздух предпочтительно подается к извлеченной из помещения части воздуха регулированным образом.

В настоящем контексте «регулированным образом» означает, что только вот столько свежего воздуха подается к извлеченной из помещения части воздуха в смесительную камеру, что количество газа, обогащенного азотом, поданное на выходе газоразделительной системы в единицу времени будет предпочтительно находиться в соотношении с количеством воздуха, извлекаемого из закрытого помещения в единицу времени. При этом, таким образом, можно достигнуть постоянное давление в закрытом помещении и, в частности, избежать потерь из-за утечек или слишком большого количества газа, обогащенного азотом, подаваемого на выход газоразделительной системы, и подаваемого, соответственно, в помещение, что было бы неблагоприятно с точки зрения эффективности использования энергии.

При технической реализации газоразделительной системы, используемой в решении согласно изобретению, можно нанести сепарационный материал на наружные поверхности половолоконных мембран, через которые водяной пар и кислород могут очень легко диффундировать, в то время как азот имеет очень низкую скорость диффузии относительно этого сепарационного материала. Когда исходная газовая смесь проходит внутри полых волокон, приготовленных как таковых, водяной пар и кислород очень быстро диффундируют наружу через стенку полого волокна, в то время как азот по большей части улавливается внутри волокна, так что возникает высокая концентрация азота при упомянутом прохождении через полое волокно. Эффективность такого процесса разделения по существу зависит от скорости потока через волокно и разности давления на стенке полого волокна.

Возможны различные варианты в отношении газоразделительной системы, используемой в настоящем решении. При одном особенно простом осуществлении газоразделительная система выполнена в виде так называемой однослойной системы, в которой газоразделительная система содержит один адсорбер, содержащий адсорбирующее вещество. Адсорбирующим веществом (также иногда именуемым «слоем адсорбирующего вещества») предпочтительно является синтетический цеолит или углеродное молекулярное сито. При этом используются знание того, что различные газы диффундируют через материалы с различными скоростями. В предлагаемой газоразделительной системе различные скорости диффузии основных элементов исходной газовой смеси, т.е., азота, кислорода и водяного пара, при необходимости, в частности, технически используются для получения газовой смеси, обогащенной азотом.

При технической реализации газоразделительной системы, используемой в решении согласно изобретению, можно нанести сепарационный материал на наружные поверхности половолоконных мембран, через которые водяной пар и кислород могут очень легко диффундировать, в то время как азот имеет только одну скорость диффузии относительно этого сепарационного материала. Когда исходная газовая смесь проходит внутри полых волокон, приготовленных как таковых, водяной пар и кислород очень быстро диффундируют наружу через стенку полого волокна, в то время как азот по большей части улавливается внутри волокна, так что возникает высокая концентрация азота при упомянутом прохождении через полое волокно. Эффективность такого процесса разделения по существу зависит от скорости потока через волокно и разности давления на стенке полого волокна.

Как отмечено выше, одно простое осуществление предусматривает, чтобы газоразделительная система была выполнена в виде однослойной системы, при этом систему компрессоров можно присоединить к выходу (единственного) адсорбера, чтобы подавать сжатую исходную газовую смесь к адсорберу в фазе адсорбции упомянутого адсорбера, чтобы адсорбирующее вещество адсорбировало кислород из исходной газовой смеси, и на входе адсорбера подавалась газовая смесь, обогащенная азотом, которая затем подавалась в закрытое помещение. В этом случае адсорбирующее вещество можно регенерировать понижением давления до давления окружающей среды, чтобы кислород, ограниченный в адсорбирующем веществе, выходил в окружающую атмосферу. Поскольку воздух, обогащенный азотом, не будет подаваться на выходе газоразделительной системы во время регенерации; т.е., во время цикла десорбции адсорбирующего вещества, предпочтительно, чтобы был дополнительно предусмотрен уравнительный резервуар низкого давления, если газоразделительная система выполнена в виде однослойной системы, этот резервуар также позволяет непрерывную подачу газа, обогащенного азотом, в закрытое помещение.

Альтернативно этому, однако, можно использовать отрицательное давление для регенерации абсорбирующего вещества, если газоразделительная система выполнена в виде однослойной системы. В этом случае для регенерации используется вакуумный цикл, в котором источник сжатого воздуха присоединен к выходу адсорбера, чтобы удалить, по меньшей мере, часть предварительно поглощенного адсорбирующим веществом кислорода через вход адсорбера с целью регенерации и, при этом, регенерировать адсорбирующее вещество.

Чтобы непрерывно снабжать закрытое помещение газом, обогащенным азотом (инертным газом), без уравнительного резервуара низкого давления, альтернативный вариант решения согласно изобретению предусматривает газоразделительную систему, выполненную в виде двухслойной системы. В этом случае газоразделительная система содержит первый и второй адсорберы, каждый адсорбер снабжен адсорбирующим слоем или адсорбирующим веществом, соответственно. По меньшей мере, во время обычной работы системы инертизации; т.е., когда пожар вспыхивает в закрытом помещении, предпочтительно, два адсорбера работают в противофазе, чтобы один из двух адсорберов находился в фазе адсорбции, во время которой адсорбирующее вещество соответствующего адсорбера поглощало, по меньшей мере, часть кислорода из подаваемой исходной газовой смеси. При этом другой из двух адсорберов находится в фазе регенерации, во время которой регенерируется адсорбирующее вещество другого адсорбера. Благодаря последовательно чередующимся стадиям процесса, один из двух адсорберов всегда поглощает кислород, в то время как другой адсорбер прочищается десорбцией. Газ, обогащенный азотом, под фактически постоянным давлением и фактически постоянной чистоты, таким образом, имеется на выходе газоразделительной системы.

Как подтверждается выше, газоразделительная система, обычно работающая в режиме VPSA, является предпочтительной в отношении эффективности использования энергии и наименьших текущих эксплуатационных расходов, при этом газоразделительная система должна работать в режиме PSA только в случае пожара или, если по другой причине содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения необходимо быстро дополнительно снизить по сравнению с установленным заранее или поддерживаемым содержанием кислорода.

При этом, в частности, возможно, чтобы в рабочем режиме VPSA газоразделительная система управляла системой компрессоров, чтобы исходная газовая смесь сжималась до атмосферного положительного давления от 1,5 до 2,0 бар. Согласно принципу VPSA разделение газов возможно при относительно низком атмосферном положительном давлении. В этом случае цикл адсорбции и цикл десорбции предпочтительно используются, если газоразделительная система выполнена в виде двухслойной системы, при этом два адсорбера поочередно работают в цикле адсорбции и десорбции посредством технологии переменного давления между атмосферным положительным давлением от 1,5 до 2,0 бар и атмосферным отрицательным давлением от 0,2 до 0,85 бар.

Чтобы быстро увеличить количество газа, обогащенного азотом, подаваемого в единицу времени на выходе газоразделительной системы в случае - пожара или по другой причине, газоразделительная система переключается с рабочего режима VPSA на рабочий режим PSA, это делается подачей исходной газовой смеси на выходе газоразделительной системы при атмосферном положительном давлении от 7,0 до 9,0 бар.

Однако, конечно, также возможно, чтобы один из двух адсорберов работал в цикле десорбции, в то время как другой из двух адсорберов одновременно работал в цикле адсорбции, также, если газоразделительная система работает в рабочем режиме PSA.

Чтобы оптимизировать эффективность газоразделительной системы, предпочтительно умерить температуру исходной газовой смеси до 10°С - 30°С и более предпочтительно до 15°С - 25°С. Чтобы реализовать, в частности, энергосберегающее ослабление температуры исходной газовой смеси, одна предпочтительная дополнительная разработка решения согласно изобретению предусматривает систему теплообменника, выполненную с возможностью передачи, по меньшей мере, части тепловой энергии (потеря тепла), освобождаемой в газоразделительной системе и/или системе компрессоров во время работы, к исходной газовой смеси.

Дополнительно или альтернативно этому, одна дополнительная разработка решения согласно изобретению предусматривает также нагревание газовой смеси, поданной на выходе газоразделительной системы и обогащенной азотом, по меньшей мере, частью тепловой энергии, освобождаемой в газоразделительной системе и/или системе компрессоров во время работы. В частности, можно предусмотреть дополнительную систему теплообменника. Нагревание газовой смеси, поданной на выходе газоразделительной системы, и обогащение азотом перед вводом ее в атмосферу закрытого помещения возможно для достижения относительно быстрого распределения газовой смеси, обогащенной азотом, в атмосфере закрытого помещения в силу тепловой конвекции, чтобы можно было реализовать абсолютно однородный уровень вытяжки. В частности, нет необходимости вводить газовую смесь, обогащенную азотом, в закрытое помещение при относительно высоком давлении, чтобы обеспечить тщательное смешивание в атмосфере закрытого помещения. Введение газа под высоким давлением является недостатком с точки зрения эффективности использования энергии и может быть потенциально связано с другими недостатками, в частности, в отношении предполагаемого сброса давления.

Чтобы полный уровень инертизации можно было установить быстрее в закрытом помещении при необходимости, одно предпочтительное осуществление решения согласно изобретению предусматривает систему катализатора в дополнение к газоразделительной системе. Упомянутая система катализатора выполнена с возможностью вырабатывания смеси инертных газов путем химической конверсии восстановителя. При этом, в частности, возможно, чтобы, по меньшей мере, часть газовой смеси, поданной на выходе газоразделительной системы, и обогащенной азотом, и/или часть воздуха окружающей среды в закрытом помещении подавалась, при необходимости, в систему катализатора, чтобы вырабатывать смесь инертных газов в системе катализатора путем химической конверсии восстановителя. Затем упомянутая смесь вводится атмосферу закрытого помещения.

В одном предпочтительном осуществлении последнего варианта, в котором используется система катализатора в дополнение к газоразделительной системе для вырабатывания инертного газа, при необходимости, огнеопасное вещество, в частности, горючий газ, предпочтительно, окись углерода, используется в качестве восстановителя для химической конверсии в системе катализатора.

При описании различных вариантов решения согласно изобретению будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 схематичный вид первого примерного варианта системы инертизации согласно изобретению;

Фиг. 2 схематичный вид второго примерного варианта системы инертизации согласно изобретению;

Фиг. 3 схематичный вид третьего примерного варианта системы инертизации согласно изобретению;

Фиг. 4 схематичный вид четвертого примерного варианта системы инертизации согласно изобретению;

Фиг. 5 схематичный вид дополнительного примерного варианта системы инертизации согласно изобретению;

На фиг. 1 показан первый примерный вариант системы 1 инертизации согласно настоящему изобретению в схематическом изображении. Представленная система 1 инертизации служит для установления и поддержания определяемого заранее уровня вытяжки (уровня инертизации) в атмосфере закрытого помещения 2. Закрытым помещением 2 может быть, например, склад, в котором содержание кислорода в окружающем воздухе помещения снижено и поддерживается на определенном (основном) уровне инертизации, например, 15% по объему, например, в качестве предупредительной меры защиты от пожара.

Система 1 инертизации в варианте, показанном на фиг. 1, содержит систему 3 компрессоров, вход За присоединен к закрытому помещению 2 по текучей среде, чтобы систему 3 компрессоров можно было использовать для вытягивания воздуха из внутренней части закрытого помещения 2. Выход 3b системы 3 компрессоров должен быть и может быть присоединен к входу 10а газоразделительной системы 10 по текучей среде. При этом система 3 компрессоров может содействовать подаче воздуха, предварительно выпущенного из закрытого помещения 2 в газоразделительную систему 10 в сжатом виде.

Однако, конечно, также возможно, что газовой смесью, подаваемой на вход За системы 3 компрессоров, является исключительно свежий воздух, чтобы не было необходимости в системе обратного трубопровода между закрытым помещением и входом За системы 3 компрессоров. Обеспечение сброса давления в закрытом помещении, например, в виде одного или более створок сброса давления, является преимуществом данного варианта.

Чтобы внутреннее давление закрытого помещения 2 не изменялось, когда воздух удаляется из помещения,

пространственный каркас 2а закрытого помещения предпочтительно снабжен вентиляционными отверстиями (не показаны на фиг. 1). Вентиляционные отверстия естественно могут быть причиной утечек в пространственном каркасе 2а закрытого помещения, но также соответственно расположенные вентиляционные отверстия для сброса давления.

Газоразделительная система