Предложения по снижению экологического риска при эксплуатации котельной поселка "Мирный"

Размещено на http://www.allbest.ru

68

Размещено на http://www.allbest.ru

Курсовая работа

Предложения по снижению экологического риска при эксплуатации котельной поселка «Мирный»

1. Введение

экологический риск теплоснабжение

Экологический риск - совокупность рисков, угрожающих состоянию среды обитания и общественному благосостоянию.

Природопользование, не выходящее за пределы допустимого экологического риска, позволяет обеспечить и экологическое и экономическое качество жизни.

Уровень допустимого экологического риска зависит от уровня научно-технического прогресса, который может рассматриваться и как ресурс, и как условие.

Разработка природоохранных мероприятий невозможна без оценки экологического риска. Оценка риска - это научный анализ его генезиса и развития, включая его выявления, определение степени опасности в конкретной ситуации.

Целью данной работы является:

определение уровня экологического риска от теплоснабжения поселка Мирный котельной малой мощности, работающей на твердом топливе;

o оценить экологический риск; выполнив расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

o при необходимости, разработать и провести ряд технических решений по снижению экологического риска.

Для осуществления поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Произвести расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, рассеивание этих веществ.

В России основным показателем, используемым для контроля качества воздуха, являются предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе (ПДК).

ПДК - это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия, и не оказывает вредного влияния на окружающую среду в целом.

Во многих случаях содержание вредных веществ на выходе из трубы превышает величины ПДК, но вследствие турбулентности атмосферы происходит перемешивание и рассеивание примесей, и их содержание на уровне земли может оказаться ниже ПДК. Поэтому для управления качеством воздуха используется норматив, называемый предельно допустимым выбросом (ПДВ) и устанавливаемый с таким расчетом, чтобы концентрация загрязняющих веществ в приземном слое воздуха не превышала нормативов качества воздуха для населения, а также для растений и животных.

2. Произвести расчет минимальной высоты трубы котельной, при которой обеспечивается концентрация ЗВ в приземном слое не выше ПДК для населенных пунктов, и сравнить ее с фактической высотой трубы.

3. Сделать выводы о правильности заложения трубы при строительстве.

4. Определить класс опасности котельной и в соответствии с ним построить санитарно-защитную зону.

5. Выявить загрязняющее вещество, определяющее класс опасности предприятия и, рассчитав экологический ущерб, разработать мероприятия по защите воздушной среды.

Основными природоохранными мероприятиями являются технические, поскольку именно они позволяют наиболее эффективно снижать или даже устранять ЗВ.

6. Разработав комплекс мероприятий и применив его в эксплуатации котельной, произвести расчет предотвращенного ущерба как экономического, так и экологического.

2. Источники тепловой и электрической энергии

экологический риск теплоснабжение

Электроэнергия на ТЭС вырабатывается на традиционных видах топлива (угле, газе, мазуте, торфе, горючих сланцах) при помощи мощных паровых турбин, приводящих в действие электрогенераторы. По особенностям технологического процесса ТЭС подразделяется на два вида.

Конденсаторные (КЭС), в которых прошедший через турбину отработанный пар охлаждается, конденсируется и вновь поступает в котел. Тяготея к источникам топлива и к регионам наибольшего потребления электроэнергии, они широко распространены в мире.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), особенностью которых является то, что отработанный в турбине пар или горячая вода затем используются для отопления и горячего водоснабжения промышленной и коммунальной сферы. ТЭЦ строятся преимущественно в крупных городах, поскольку эффективная передача пара или горячей воды из-за высоких тепловых потерь в трубах возможна на расстоянии не более 20 - 25 км. Кроме того, чтобы уменьшить потери тепла, ТЭЦ необходимо дополнять небольшими подстанциями, которые должны размещаться вблизи от потребителя.

При всех указанных недостатках ТЭЦ представляют собой установки по комбинированному производству электроэнергии и тепла, в связи с чем суммарный коэффициент полезного использования топлива повышается до 70% против типовых значений 30 - 35% на КЭС. При этом, как правило, максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

Преимущества тепловых станций по сравнению с другими типами электростанций заключается в следующем.

1. В относительно свободном территориальном размещении, связанном с широким распространением топливных ресурсов.

2. В способности (в отличие от ГЭС) вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний мощности.

3. В том, что площадь отчуждения и вывода из хозяйственного оборота земли под сооружение и эксплуатацию ТЭС, как правило, значительно меньше, чем необходимо для АЭС и тем более для ГЭС.

4. ТЭС в связи с массовым освоением технологий их строительства сооружаются гораздо быстрее, чем ГЭС или АЭС, и их стоимость на единицу установленной электрической мощности значительно ниже по сравнению с АЭС и ГЭС.

В то же время ТЭС обладают и крупными, в большинстве случаев неустранимыми недостатками.

1. Для эксплуатации ТЭС обычно требуется гораздо больший персонал, чем для ГЭС и АЭС сопоставимой мощности, связанной с обслуживанием очень масштабного по объему топливного цикла.

2. ТЭС постоянно зависят от поставок невозобновляемых (и нередко привозных) топливных ресурсов (уголь, мазут, газ, реже торф и горючие сланцы).

3. ТЭС весьма критичны к многократным запускам и остановкам; смены режима их работы резко снижаются эффективность, повышают расход топлива и приводят к повышенному износу основного оборудования.

4. ТЭС характеризуются сравнительно низким КПД (как правило, до 40%).

5. Именно ТЭС оказывают прямое и крайне неблагоприятное влияние на экологическую обстановку и являются самыми «грязными» источниками электроэнергии. Наибольший ущерб экологии окружающих регионов приносят станции на угле, особенно высокозольном. Среди ТЭС самыми экологически «чистыми» оказываются станции, использующие в своем технологическом процессе природный газ.

По оценкам экспертов, ТЭС всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно около 200 - 250 млн. т. Золы, более 60 млн. т. Сернистого ангидрида и большое количества углекислого газа (вызывающего так называемый парниковый эффект и приводящего к долгосрочным глобальным климатическим изменениям), при этом поглощая огромное количество кислорода. Кроме того, к настоящему времени установлено, что избыточной радиационный фон вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем в мире в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран, торий и радиоактивный изотоп углерода).

Тем не менее, хорошо отработанные технологии строительства, оборудования и эксплуатации ТЭС, а также относительная дешевизна их сооружения приводят к тому, что доля ТЭС в мировых энергобалансах в целом повышается, причем эксперты считают, что такая тенденция в обозримом будущем сохранится. По указанной причине совершенствованию технологий ТЭС и снижению влияния их недостатков во всем мире уделяются большое внимание.

В снабжении топливом основным направлением последних лет в наиболее развитых и богатых странах является перевод угольных и мазутных ТЭС на природный газ (прежде всего, для снижения экологической нагрузки на окружающую среду). В Европе это в последние годы закреплено соответствующими директивами ЕС. Кроме того, новые стандарты экологической безопасности для ТЭС в развитых странах предусматривают обязательное оборудование станций многоступенчатыми системами улавливания и утилизации вредных пылевых выбросов (фильтры, катализаторные каскады и пр.)

В последнее время на ТЭС появляются и получают широкое распространение установки принципиально новых типов.

1. Газотурбинные установки (ГТУ), где вместо паровых турбин действуют газовые турбины на жидком или газообразном топливе, что в основном снимает крайне острую проблему водоснабжения ТЭС и тем самым позволяет размещать их в дефицитных по воде районах.

2. Парогазотурбинные установки (ПГУ), в которых тепло отработавших газов используется для подогрева воды с целью получения пара низкого давления в парогенераторах, за счет чего возможно существенно повысить коэффициент полезного использования топлива.

3. Магнитогидродинамические генераторы (МГДГ) для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую.

Принцип работы МГДГ такой же, что и обычного электрогенератора: в проводнике, движущемся поперек магнитного поля, возникает электрический ток. При этом роль проводника в МГДГ играет так называемая низкотемпературная (2000 - 3000єС) плазма, возникающая в результате насыщения газообразных продуктов сгорания топлива легко ионизируемыми добавками.

3. Виды топлива

Все существующие виды топлива разделяются на твердые, жидкие и газообразные. Для нагрева используется также тепловое действие электрического тока и пылевидное топливо. Некоторые группы топлива, в свою очередь, делятся на две подгруппы, из которых одна представляет собой топливо в том виде, в каком оно добывается, и это топливо называется естественным; другая подгруппа -- топливо, которое получается путем переработки естественного топлива; это топливо называется искусственным.

Твердое топливо: а) естественное -- дрова, каменный уголь, антрацит, торф; б) искусственное -- древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей.

Жидкое топливо: а) естественное -- нефть; б) искусственное -- бензин, керосин, мазут, смола.

Газообразное топливо: а) естественное -- природный газ; б) искусственное -- генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.

Все виды топлива состоят из одних и тех же элементов. Разница между видами топлива заключается в том, что эти элементы содержатся в топливе в различных количествах. Элементы, из которых состоит топливо, делятся на две группы. К первой группе относятся те элементы, которые горят сами или поддерживают горение. К таким элементам относятся углерод, водород и кислород. Ко второй группе элементов принадлежат те, которые сами не горят и не способствуют горению; к ним относятся азот и вода. Особо от названных элементов стоит сера. Она является горючим веществом и при горении выделяет тепло, но ее присутствие в топливе нежелательно, так как при горении серы выделяется сернистый газ, который переходит в нагреваемый металл и ухудшает его механические свойства.

Выше было сказано, что количество тепла, выделяемое топливом при сгорании, измеряется калориями. Каждое топливо при горении выделяет неодинаковое количество тепла. Количество тепла (калорий), которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1 м газообразного, называется теплотворной способностью. Теплотворная способность различных видов топлива имеет широкие пределы. Например, для мазута теплотворная способность составляет около 10000 ккал/кг, для качественного каменного угля -- 7000 ккал/кг и т. д. Чем выше теплотворная способность топлива, тем оно ценнее, так как для получения одного и того же количества тепла его потребуется меньше. Для сравнения тепловой ценности топлива применяется общая единица измерения. В качестве такой единицы принято топливо, имеющее теплотворную способность 7000 ккал/кг. Эта единица называется условным топливом.

Наибольшее распространение для сжигания в кузнечных печах находят следующие виды естественного топлива: бурый уголь, каменный уголь и газообразное топливо. Дрова и торф, обладая низкой теплотворной способностью, почти не пригодны для нагрева металла.

В соответствие с государственным стандартом ископаемые угли делятся на бурые, каменные и антрациты.

Бурые угли. Бурые угли представляют собой наиболее молодые сорта каменных углей. Золы в бурых углях содержится от 9 до 45%. Теплотворная способность от 2500 до 5000 ккал/кг. Только что добытый бурый уголь отличается большим содержанием влаги (до 60%). На воздухе бурый уголь теряет влагу, и содержание ее понижается до 30%. Под влиянием атмосферных условий эти угли быстро выветриваются и превращаются в мелочь. При длительном хранении бурые угли самозагораются. В чистом виде бурые угли лишь некоторых месторождений (карагандинское и др.) используются для кузнечных печей с полугазовыми топками, так как они не могут нагревать металл до необходимой температуры. По содержанию рабочей влаги угли разделяются на три группы: Б1 - с рабочей влагой более 40,0%; Б2 - от 30,0 до 40,0%; Б3 - менее 30,0%. Зольность бурых углей колеблется от 5 - 10 до 30 - 40% и зависит от условий образования и способа добычи.

Каменный уголь. Каменный уголь--один из основных видов топлива для кузнечных печей. Образуется каменный уголь отложением растений в течение длительного времени. Образующиеся отложения со временем покрываются толстым слоем земли. Под большим давлением, при полном отсутствии воздуха, происходит разложение древесины и образование каменного угля.

Процесс образования угля идет очень медленно и длится тысячелетия. В зависимости от длительности образования получаются разные сорта каменного угля с различной теплотворной способностью. Для кузнечных печей наиболее приемлемым является уголь с большим содержанием летучих, т. е. длиннопламенный и газовый. При длинном пламени создается возможность получения более равномерного нагрева металла в печи. Марка и сорт углей приведены в таблице №1

Антрациты. Антрациты - угли, имеющие выход летучих веществ V менее 9%. Антрациты подразделяются на две марки: полуантрациты ПА (переходные между углями марки Т и антрацитами) и собственно антрациты А. Угли ПА и А отличаются по объему выходу летучих V:полуантрациты - от 220 до 330 см/г, антрациты - менее 220 см/г. Полуантрациты имеют также более высокую теплоту сгорания, чем антрациты Q более 8350 ккал/кг. Антрациты отличаются высокой механической плотностью.

Бурые, каменные угли и антрациты по размеру кусков разделяются на классы в соответствии с ГОСТ 19242-73 таблица №2.

Газообразное топливо. Единственным естественным (природным) газом является «горючий газ», который выделяется из земли через естественные выходы или буровые скважины. Теплотворная способность нефтяного (природного) газа около 8000-- 8500 ккал/м3 и может доходить до 15000 ккал/м3.

В настоящее время естественный газ находит широкое применение в промышленности и в быту, особенно в районах его образования.

Среди искусственных видов топлива особое значение для кузнечного производства имеют кокс, древесный уголь, жидкое, газообразное и пылевидное топливо.

Кокс. Кокс получается из каменного угля обработкой в специальных коксовых печах без доступа воздуха. При этом выделяются летучие, образуя богатый по калорийности газ, называемый коксовым, который, в свою очередь, является хорошим топливом.

Кокс содержит 87% углерода, 4% летучих веществ, 8% золы и 1--2% серы. Теплотворная способность кокса 5600--7000 ккал/кг. В кузнечном производстве кокс употребляется главным образом в горнах.

Древесный уголь. Древесный уголь выжигается из дров в специальных углевыжигательных печах и является лучшим топливом для кузнечных горнов. В древесном угле содержится очень мало золы и практически совсем не содержится серы. Однако ввиду дороговизны он употребляется редко. Древесный уголь содержит 84 % углерода, 14 % летучих и 2% золы. Теплотворная способность его 7000--8000 ккал/кг.

Жидкое топливо. Единственным жидким топливом естественного происхождения, имеющим промышленное значение, является нефть. Сырую нефть как топливо в печах не применяют, а применяют продукт ее переработки -- мазут, т. е. остатки, получаемые после отгонки из нефти керосина и бензина. Мазут по составу не постоянен, чаще всего содержит углерода 84--86%, водорода 12,4%, кислорода + азота + серы 1,3%, золы 0,3 %, воды 1--2%. Теплотворная способность мазута 9500--10000 ккал/кг. Марка мазута соответствует его условной вязкости при определенной температуре. Вязкость является важнейшей физико-химичесокй характеристикой мазута, определяющей условия его транспортирования и хранения. Кроме вязкости качество жидкого топлива определяется температурами застывания и вспышки, плотностью, зольностью и содержанием серы. Нормы качества топочных мазутов по ГОСТ 10585-75 приводятся в таблице №3.

Газообразное топливо. Искусственное газообразное топливо получается путем газификации топлива в газогенераторах или как побочный продукт при других процессах, например, при коксовании -- коксовальный газ, в доменном процессе--доменный газ. На металлургических заводах в специальных коксовальных печах вырабатывается кокс, который служит топливом для доменных печей. При этом как побочный продукт получается газ, который называется коксовальным. Теплотворная способность этого газа изменяется в пределах от 4000 до 5000 ккал/м3.

Для лучшего и более удобного использования твердого топлива его превращают в газ в специальных устройствах, которые называются газогенераторами. Например, из торфа получают торфяной генераторный газ, из каменного угля -- каменноугольный генераторный газ и т. д.

Теплотворная способность генераторного газа зависит от вида топлива, из которого получен газ, и от способа газификации. Например, торфяной генераторный газ имеет теплотворную способность от 1500 до 1600 ккал/м3, каменноугольный генераторный газ -- от 1200 до 1400 ккал/м3.

Пылеугольное топливо. Уголь для сжигания в нагревательных печах в виде пыли предварительно размалывается в специальных мельницах до частиц 0,07--0,05 мм. Сжиганием угольной пыли в печах достигается высокая температура нагрева металла. Для пылевидного сжигания используются следующие угли по марке и сорту: бурые - отсевы и рядовой; неспекающиеся и спекающиеся каменные - отходы углеобогащения, отсевы и рядовой; тощие - рядовой; полуантрациты и антрациты - штыб и АСШ; шламы и промпродукт. Качество углей различных месторождений или бассейнов, поставляемых для пылевидного сжигания, регламентируется ГОСТ, при этом номируются зольность А, содержание влаги W, содержание минеральных примесей и класс крупности. Кроме того, угли для пылевидного сжигания характеризуется коэффициентом размолоспособности топлива К и температурной плавкости золы t.

Торф. В зависимости от способа добычи торф подразделяется на кусковой и фрезерный. Для слоевого сжигания поставляется кусковой торф, для пылевидного - фрезерный, получивший наибольшее распространение в качестве энергетического топлива. Параметры, определяющие товарность торфа как топлива: влажность, зольность, содержание мелочи (для кускового торфа) и примесь древесных остатков. Нормы качества торфа указаны в таблице №4. Низкая теплота сгорания и малые плотности торфа затрудняют его доставку в котельную и подачу к котлоагрегатам. Особенность условий использования торфа котельными связана с сезонностью его добычи и относительно небольшими запасами месторождений; максимальное расстояние перевозки 200 км.

Горючие сланцы. Горючие сланцы отличаются высоким выходом летучих веществ на горючую массу V=80ч90%; большой зольностью на сухую массу А=61ч74%, включая углекислоту карбонатов. Низшая теплота сгорания без учета отрицательного теплового эффекта разложения карбонатов Q=1380ч2760 ккал/кг. Особенностью золы сланцев является высокое содержание карбонатов, разлагающихся с образованием СО в количестве до 10 - 15% массы исходного сланца. Сланцы в основном сжигаются в виде пыли под крупными котлами вблизи мест добычи. Сортовые сланцы (с размером кусков 30 - 100, 25 - 125 и более125 мм) сжигаются в слоевых топках, под котлами малой мощности, в котельных сланцевых шахт.

Древесные отходы. Номенклатура древесных отходов осень разнообразна. Различают первичные отходы, получаемые при обработке сырья, и вторичные - при обработке первичных отходов. Основная характеристика древесных отходов - влажность: высоковлажные - с влажностью выше 50%; влажные - от 25 до 50% и сухие - менее 25%. Древесные отходы отличаются незначительной и стабильной зольностью - около 1 - 2%.

4. Размещение источника теплоснабжения

Котельная -- комплекс зданий и сооружений, здание или помещения с котлом (теплогенератором) и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенным для выработки теплоты в целях теплоснабжения. Котельные по назначению подразделяются на:

1. отопительные - для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;

2. отопительно-производственные - для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжении;

3. производственные -- для технологического теплоснабжения.

Правильный выбор площадки для сооружения котельной в большой мере предопределяет стоимость ее сооружения и экономичность работы. Размещение котельной должно соответствовать перспективной схеме теплоснабжения промышленного района или населенного пункта. При выборе площадки для строительства котельной должны учитываться условия теплоснабжения и близость потребителей теплоты. Площадка для сооружения котельной, как правило, должна располагаться в центре тепловых нагрузок района с учетом перспектив их развития. Особое внимание следует уделять выбору размещения площадки котельной, рассчитанной на сжигание твердого и высокосернистого топлива. Для таких котельных, если шлак и золу не используют строительные организации, шлакозолоотвалы должны располагаться на непригодных или малопригодных для других целей земельных участках, а для устранения заноса летучей золы, сернистых и других токсичных дымовых газов в близлежащие жилые районы или промышленные объекты площадки котельных нужно располагать с учетом преимущественного направления ветра.

При проектировании котельных на территории промышленных предприятий или вблизи от них нужно объединять здания и сооружения материальных складов, центральных ремонтных мастерских, водозаборных устройств и насосных станций водоснабжения, железнодорожные пути, автодороги, инженерные сети, разгрузочные устройства и склады топлива, предварительные водоподготовительные установки, трансформаторные подстанции и очистные сооружения.

Санитарно-защитные зоны котельных, в зависимости от расхода топлива и его зольности, надлежит устанавливать согласно СНиП II-М.1-71. Размещение площадок котельных вблизи аэродромов должно в каждом отдельном случае согласовываться с управлениями, в ведении которых находятся данные объекты.

Площадка должна быть выбрана на конечную мощность котельной и с достаточными размерами для рационального размещения на ней всех необходимых зданий, сооружений и дорог. Кроме зданий котельной, на площадке обычно размещают склад топлива и устройство топливоподачи, дымовую трубу и золоулавливающие установки, склад материалов и реагентов для ВПУ, установку золошлакоудаления, очистные устройства различных стоков и насосные станции для них. Размещение зданий и сооружений на площадке котельной должно обеспечивать возможность их расширения и надежную эксплуатацию при минимальных затратах на строительство.

Территория, на которой намечено разместить котельную, должна иметь надежный грунт, могущий служить естественным основанием зданию и сооружениям. Земляные и другие работы по планировке должны быть минимальными. Территория котельной, если котельная размещается вне промышленного предприятия и имеет открытые площадки с находящимися на них оборудованием, складами, трансформаторными подстанциями, должна быть благоустроена и отделена оградой. Между зданиями, сооружениями, складом топлива и другими устройствами должны быть предусмотрены соответствующие строительным нормам и правилам расстояния и дороги, обеспечивающие возможность транспортных и противопожарных операций. Присоединение территории котельной к железным дорогам общего пользования проектируется по согласованию с местным управлением дороги.

Отвод воды с территории и из здания котельной должен быть осуществлен и увязан с сетью промышленной, ливневой и хозяйственной канализации всей площадки предприятия или территории, отведенной для строительств котельной. Стоки должны быть нейтрализованы, очищены от загрязнений твердыми частями, нефтепродуктами и другими токсичными веществами, охлаждены до температуры ниже 40єС и, если они вторично не могут быть использованы, лишь после этого выпущены в канализацию.

Основным показателем использования территории является коэффициент застройки, т. е. отношение площади, занятой зданиями и сооружениями, к общей площади комплекса. Для временных котельных коэффициент застройки должен находится в пределах: на твердом топливе - 0,4 - 0,5, на жидком топливе и газе - 0,5 - 0,6.

5. Склад топлива

Склады должны обеспечить работу котлов в периоды неравномерной подачи топлива. Емкость угольных складов выбирается при доставке железнодорожным или автомобильным транспортом из условия обеспечения работы котельной с полной производительностью в течение двух недель.

Для устройства складов должны выбираться горизонтальные сухие площадки в непосредственной близости от котельной. Для отвода дождевых и талых поверхностных вод планировка территории склада выполняется с небольшим уклоном в сторону отводящих лотков.

Поверхность грунта покрывается слоем шлака и глины толщиной примерно 10--15 см с послойной укаткой.

Если склад топлива располагается на плотных суглинистых почвах, основанием для расположения штабелей может являться спланированный и уплотненный естественный грунт. Все угли могут быть подразделены на четыре группы по склонности их к самовозгоранию.

Группы углей, а также длина и ширина штабелей устанавливаются в соответствии с «Типовой инструкцией по хранению каменноугольного топлива на электростанциях, предприятиях промышленности и транспорта», утвержденной Госпланом России. Повышенная влажность и зольность угля способствует самовозгоранию. Высота штабелей угля первой группы условиями хранения не ограничивается и зависит лишь от технических возможностей формирования штабелей. Высота штабелей для других групп углей принимается согласно.

Для расходных штабелей, не предназначенных для длительного (более 15 дней) хранения, можно не предусматривать каких-либо мероприятий против самовозгорания; При длительном хранении угля наиболее надежным средством против самовозгорания является укатка, препятствующая проникновению воздуха внутрь штабеля и его увлажнению.

Угли второй группы при хранении более 2 мес. должны укладываться в штабель послойно с толщиной слоя 1,5--2,0 м и последующей укаткой каждого слоя.

Вся поверхность штабеля, включая боковые откосы, тщательно укатывается. Наилучшая укатка штабеля достигается специальными катками. Для укатки боковых откосов необходимо применение прицепных катков.

В процессе хранения угля должен вестись систематический контроль за поведением топлива в штабеле. Для измерения внутренней температуры в штабелях угля устанавливаются железные трубы диаметром не менее 25 мм. Трубы устанавливают по верхнему основанию штабеля, у откосов штабеля и по средней линии откосов. Расстояние между трубами зависит от марки угля и принимается для антрацитов не менее 25 м и для бурых углей не более 4--6 м.

Опасным очагом самовозгорания считается участок штабеля с температурой +60°С и выше. При появлении очагов нагревания угля следует тщательно уплотнить поверхность над очагом нагревания. В качестве изолирующего покрытия целесообразнее применять мелочь того же угля, который заложен в штабель. Если температура топлива после принятых мер все . же будет превышать +60°С, очаг нагретого угля необходимо из штабеля изъять, заложив уголь той же марки с утрамбовкой.

Кусковой и фрезерный торф по условиям пожарной безопасности укладывают в отдельные караваны длиной не более 125 м, шириной не более 30 м и высотой не более 7 м. Расстояние между караванами не менее 5 м.

При хранении на складе топливо подвергается физико-химическим изменениям: увеличивается его влажность, уменьшается теплота сгорания. Основной потерей (до 0,5--3,5%) является снижение теплоты сгорания из-за самонагревания и самовозгорания топлива.

Для приема и укладки топлива в штабели, а также его выдачи склады . оборудуются различными механизмами, которые определяют схему склада.

Тип и количество складских механизмов принимают, исходя из вида и марки топлива, часового расхода топлива, требуемой емкости склада. На всех складах, оборудованных кранами, целесообразно в качестве вспомогательных механизмов предусматривать бульдозеры. При подаче угля на склад и со склада автомобильным транспортом с помощью самосвалов схема склада упрощается, так как погрузка и разгрузка автомобилей могут осуществляться в любой точке склада. При оборудовании склада бульдозерами уголь, как и при канатных скреперных установках, из приемного устройства подается в первичный штабель, из которого бульдозерами распределяется по основному штабелю. В последнее время бульдозеры на складах топлива почти полностью вытеснили канатные скреперные установки. Бульдозеры могут также применяться и для непосредственной подачи угля от разгрузочной эстакады в штабель.

6. Здания котельных

Компоновку технологического оборудования котельной осуществляют, пользуясь указаниями.

Рациональная компоновка котельной должна:

o обеспечить надежную работу, удобное и безопасное обслуживание установленного оборудования;

o дать минимальную протяженность трубопроводов и других коммуникаций, а также кабельных линий;

o приводить к наименьшим габаритам помещений для размещения оборудования, лабораторий и ремонтных служб котельных, чтобы сократить затраты на строительные конструкции, здания и вспомогательные сооружения;

o обеспечить минимально потребное количество обслуживающего персонала путем использования в экономически оправдываемых пределах средств автоматизации технологических процессов;

o допускать поочередную установку оборудования, а также расширение в условиях действующей первой очереди котельной с минимальными переделками коммуникаций;

o создавать условия для механизированного производства ремонтных работ, ревизий и чистки оборудования и арматуры, используя для этих целей специальные приспособления, грузоподъемные механизмы и ремонтные площадки.

Здание котельной, как правило, состоит из помещения, в котором размещены котельные агрегаты с их вспомогательным оборудованием, бункерного отделения - этажерки топливоподачи, части здания или пристройки для установки золоуловителей, водоподготовительной установки, трансформаторной подстанции, электрических щитов, щитов контрольно-измерительных приборов и автоматика, а также помещений для лабораторий и служебно-бытовых помещений и ремонтного пункта.

Водоподготовительные установки для котельных допускается проектировать в отдельно стоящих зданиях. В котельных, сжигающих газообразное или жидкое топливо, бункерное отделение, топливоподача, пылеприготовление и золоудаление отсутствуют, так что компоновочные решения таких котельных существенно упрощаются.

При проектировании котельных собственно котлы и их вспомогательное оборудование желательно принимать в заводской или типовой компоновке, которая обычно выполняется по агрегатной схеме. Установка котлов в котельной осуществляется однорядной, с фронтом, расположенным в одну линию и обращенным к окнам котельного зала.

Компоновку оборудования котельной при размещении его полностью внутри помещений называют закрытой.

При благоприятных климатических условиях (теплый климат, отсутствие пыльных и песчаных бурь и т. д.) котлы и вспомогательное оборудование могут быть размещены вне здания. Такая компоновка оборудования называется открытой. При ее осуществлении, однако, щиты управления и распределенные устройства располагаются в закрытых помещениях.

Полуоткрытой называется компоновка, при которой часть вспомогательного оборудования, деаэраторы, вентиляторы, дымососы или золоуловители, находятся вне здания, или компоновка, при которой только нижняя часть котлов с горелками, арматурой и трубопроводами в пределах котлов с горелками, арматурой и трубопроводами в пределах котлов расположена внутри здания, а верхняя часть котлов находится вне здания. Полуоткрытая компоновка оборудования допускается только для районов с расчетной температурой наружного воздуха не ниже - 30єС.

Здания котельных должны проектироваться с учетом требований индустриальных методов строительства и монтажа.

Наиболее дорогими элементами зданий являются этажерки бункерная, поэтому котельные, как правило, следует проектировать одноэтажными павильонного типа с минимальным количеством встроенных этажерок. В настоящее время для зданий из железобетонных конструкций принят шаг колонн 6 или 12 м. Размеры пролетов зданий (глубина) следует принимать равными 6, 9, 12, 18, 24 или 30 м.

Выбор того или иного пролета определяется размерами и компоновкой устанавливаемого оборудования. Иногда в качестве монтажных проемов могут быть использованы дверные и оконные проемы. Из всех этажей здания котельной, а также с площадок и этажерок необходимо предусмотреть два выхода: один через лестничную клетку в постоянном торце здания, другой на площадки наружных пожарных лестниц в торце расширения котельной.

Надбункерные галереи топливоподачи, как правило, должны быть отделены от котельных залов несгораемыми перегородками.

Для предотвращения скопления пыли на трактах топливоподачи проектируют установку пневмоуборки или гидросмыва. Наклонная и надбункерная галереи транспортеров топливоподачи оборудуются системами отопления и вентиляции. В местах пересыпки топлива предусматриваются местные отсосы запыленного воздуха (аспирация). Чтобы не утяжелять строительные конструкции за счет восприятия динамических нагрузок от оборудования, а также не передавать вибраций на них, наносы, углеразмольные мельницы, дымососы и вентиляторы, как правило, должны устанавливаться на нулевой отметке котельной на фундаментах, не связанных со строительными элементами здания котельной.

Для обслуживания и ремонта оборудования предусматривается свободные проходы не менее 0,8м от выступающих частей, а также устройства и площадки, необходимые для выемки деталей и узлов.

Практика проектирования котельных показывает, что минимально возможная протяженность трубопроводных коммуникаций получается при установке сетевых и питательных насосов вдоль фронта котлов. Насосы размещаются обычно под встроенной этажеркой для установки щитов КИП или теплообменников.

Помещение для установки фильтров водоподготовительной установки, как правило, не отделяется перегородкой от котельного зала.

Золоуловители, а иногда и тягодутьевые установки монтируется на открытом воздухе - между зданием котельной и дымовой трубой. Только в тех случаях, когда такое размещение не допускается санитарными нормами или климатическими условиями данного района, их устанавливают внутри здания.

Дымовые трубы сооружаются за пределами зданий котельных на расстоянии, которое определяется компоновкой устанавливаемых вне здания золоуловителей и дымососов, а также габаритами фундамента под дымовую трубу и конструкцией газоходов. При наличии высоких уровней грунтовых вод газоходы выполняются наземными.

В котельной, со стороны постоянного торца, предусматриваются помещения для механической мастерской, лабораторий, водоподготовительных установок (ВПУ) и КИП, а также для служебно-бытовых нужд обслуживающего и ремонтного персонала.

В полу котельной размещаются каналы для трубопроводов и электрических кабелей. При компоновке оборудования необходимо учитывать возможность удобной трассировки каналов.

Для уменьшения общих капиталовложений строительство корпуса котельной часто осуществляется на окончательную мощность, а оборудование в нем часто устанавливают по мере роста тепловых нагрузок. Первоначальные тепловые нагрузки промышленного или жилого района обычно значительно ниже максимальной расчетной производительности котельной. Возможность пуска и эксплуатации устанавливаемого оборудования в таком режиме должна учитываться при выборе и компоновке оборудования. Для выполнения монтажных и ремонтных работ оборудования или отдельных узлов и деталей с массой более 50 кг должны быть предусмотрены соответствующие грузоподъемные механизмы передвижения.

В качестве подъемного устройства для ремонта дымососов и вентиляторов, устанавливаемых вне помещения котельной, допускается использовать автомобильный кран. Для этого в компоновочных решениях необходимо предусмотреть возможность подъезда автомобильного транспорта к месту установки оборудования.

В проектах котельных следует применять конструкции зданий и сооружений из готовых унифицированных железобетонных строительных узлов и деталей при наименьшем числе типоразмеров; здания из облегченных металлоконструкций, стеновое заполнение из облегченных материалов, основное и вспомогательное оборудование в виде комплектных транспортабельных агрегатов или монтажных блоков, подготовленных к сборке на месте установки, в том числе блоки трубопроводов и пыле-, воздухопроводов заводского изготовления.

Пример выполнения здания котельной на 35 МВт (30 Гкал/ч) из сборного железобетона показан на рис. 1. Несущие конструкции выполнены в виде каркаса с колоннами, перекрытия из плит, фермы железобетонные, покрытия из плит с утеплением и гидроизоляцией и закрытием рулонным материалом.

Подача твердого топлива производится ленточными транспортерами, расположенными в наклонной галерее и над бункерами. Удаление шлака и золы механизировано.

7. Общие сведения о топочных устройствах

Топочные устройства в соответствии с принятым методом сжигания подразделяются на камерные и слоевые. Топки с пневмомеханическими забрасывателями, в которых значительное количество мелких частиц топлива сгорает в топочной камере над слоем, занимают промежуточное положение и классифицируются как факельно-слоевые.

Выбор способа сжигания и типа топочного устройства определяется видом топлива, его реакционными свойствами и физико-химическими свойствами золы, а также производительностью и конструкцией котлоагрегата. Схема и оборудование топливоприготовления выбираются в соответствии с принятым типом топочного устройства. Выбор топочного устройства производится из условий экономической работы на основном виде топлива.

Топочное устройство должно быть органически связано с котлоагрегатом и обеспечивать экономичность его работы в необходимых пределах регулирования нагрузки, бесшлаковочную работу поверхностей нагрева, отсутствие газовой коррозии экранных труб, минимальное содержание окислов азота и сернистых соединений в уходящих газах.

В камерных топках сжигаются все энергетические топлива, в слоевых топках - грохоченные и рядовые угли. Для сжигания древесных отходов, кускового и фрезерного торфа применяются специальные топочные устройства слоевого и камерного сжигания.

Основные положения, которые следует учитывать при выборе способа сжигания в зависимости от производительности котлоагрегата:

o сжигание жидкого и газообразного топлива осуществляется в камерных топках котлоагрегатов любой производительности;

o камерное сжигание твердых топлив производится в котлоагрегатах паропроизводительностью не менее 25 т/ч, при этом антрацитовые штыбы, полуантрациты и тощие угли в топках котлоагрегатов паропроизводительностью менее 75 т/ч сжигать не рекомендуется; в тех случаях, когда качество топлива исключает применение слоевого сжигания, камерное сжигание твердого топлива может быть рекомендовано для котлоагрегатов производительностью от 16 т/ч;

o слоевое сжигание твердых топлив производится в котлоагрегатах производительностью не более 35 т/ч; по мере усовершенствования конструкций механических топок применение слоевого сжигания распространяются на котлы производительностью до 75 т/ч;

o слоевое сжигание заштыбленных антрацитов АРШ и АСШ, рядовых антрацитов, рядовых тощих углей Т, бурых углей с W>45%? Отходов углеобогащения и спекающихся углей с легкоплавкой золой из-за высоких топочных потерь и сложности в эксплуатации не рекомендуется.

При выборе типа слоевых топок следует учитывать необходимость комплексной механизации всех процессов топливосжигания. В действующих котельных в целях повышения производительности и степени автоматизации котлоагрегатов рекомендуется замена полумеханических и механических топок старых конструкций (ПМК-РПК, ПМЗ-ЛЦР, ПМЗ-ЧЦР) на топки новых конструкций.

Область применения топок слоевого сжигания приведены в табл. №5, камерных топок с твердым шлакоудалением при сжигании пылевидного топлива - в табл. №6.

При выборе способа сжигания для котлоагрегатов паропроизводительностью от 25 до 35 т/ч, когда может быть применено слоевое и камерное сжигание, следует учитывать, что з при камерном сжигании выше, чем при слоевом, а з ниже, чем при слоевом, за счет повышенных расходов электроэнергии и тепла на собственные нужды, поэтому выбор способа сжигания должен производится на основании технико-экономических расчетов с учетом з и затрат на сооружение топливоподготовительных и пылесжигающих устройств.

Преимущества камерного сжигания: малая инерционность топок, возможность совместного сжигания различных видов топлива и перехода с одного вида топлива на другой, механизация всех топочных процессов и возможность их автоматизации. Недостаток - неустойчивость работы при снижении нагрузки, вызывающая необходимость подсвечивания топки мазутом.

Преимущества слоевого сжигания: возможность работы топок в широком диапазоне нагрузок, невысокий расход электроэнергии на собственные нужды и простота эксплуатации механических топок. Перечисленные преимущества слоевых механических топок создают предпочтенье применению их в котельных, работающих с невысоким числом часов использования установленной мощности (отопительные) или по резко переменному графику (промышленно-отопительные котельные).

Недостаток слоевого сжигания - избирательность механических топок по топливу.

В проектах котельных установок производится выбор способа сжигания топлива и типа топочных устройств с учетом заводской комплектации котлоагрегатов топками, а также поверочный тепловой расчет топки для заданного топлива и режима работы. Выбор типа камерных топок производится в увязке с системой пылеприготовления в зависимости от характеристики топлива (коэффициента размолоспособности и выхода летучих), производительности котлоагрегата и удельного расхода электроэнергии на разлом и транспорт пыли.

Компоновка котлоагрегата с топочным устройством выполняется котлостроительными заводами, при модернизации котлоагрегатов - в проекте котельной. Конструирование горелочных устройств и механической части топок выполняется заводами - изготовителями оборудования или специальными конструкторскими бюро. Объем автоматизации топочных процессов в зависимости от конструкции топок и производительности котлоагрегатов устанавливается заводами-изготовителями. Схема автоматизации разрабатывается в проекте котельной.

8. Элементы котельной установки

Для превращения химической энергии топлива в тепловую служит комплекс устройств, называемых котельной установкой.

При сжигании топлива, представляющего собой углеродистые и углеводородистые соединения преимущественно растительного происхождения, элементы, входящие в состав топлива, соединяются с кислородом воздуха, выделяют теплоту и нагревают продукты сгорания. От продуктов сгорания тепловая энергия передается рабочему телу, которым обычно служит вода, сжатая до давления выше атмосферного.

Таким образом, в котельной установке необходимо подать некоторое количество топлива и окислителя (воздуха); обеспечить сжигание топлива и отдачу теплоты от продуктов сгорания топлива рабочему телу и удаление продуктов сгорания топлива; подать рабочее тело -- воду, сжатую до необходимого давления, нагреть эту воду до требуемой температуры или превратить ее в пар, отделить влагу из пара, а иногда и перегреть пар, обеспечив надежную работу всех элементов установки.

Устройство, имеющее топку для сжигания топлива, обогреваемое продуктами горения топлива, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного и используемого вне самого устройства, называют паровым котлом.

Такое же устройство, служащее для получения горячей воды при давлении, большем атмосферного, называют водогрейным котлом.

Теплообменные устройства, служащие для:

o подогрева воды продуктами сгорания топлива или другими газами перед поступлением воды в котел, называют водяным экономайзером;

o нагрева пара, выходящего из котлоагрегата, до температуры, превышающей температуру насыщения при давлении в котле, называют пароперегревателем;

o подогрева воздуха, подаваемого в топку котла, продуктами сгорания топлива, уходящими из котла (или из водяного экономайзера), называют воздухоподогревателем.

o Комплекс всех этих теплообменных устройств называют котельным агрегатом (парогенератором).

Для осуществления перечисленных процессов котельная установка включает:

o собственно котёл или котельный агрегат;

o устройства для подачи и подготовки топлива к сжиганию -- топливоподачу и топливоприготовление;

o установку для нагнетания необходимого для горения воздуха -- дутьевой вентилятор;

o оборудование для удаления очаговых остатков топлива -- шлако- и золоудаление;

o установку для отсоса продуктов сгорания топлива из установки -- дымосос, перед которым иногда устанавливают приспособления, отделяющие золу из дымовых газов;

o сооружения для отвода дымовых газов -- дымовую трубу;

o устройства для подготовки воды путем освобождения ее от вредных примесей -- оборудование для химической очистки и деаэрации;

o насосы для увеличения давления воды до большего, чем давление в котле, и подачи ее в котлоагрегат -- питательные насосы.

Все эти устройства размещаются в специальном здании, называемом котельной, включающем в себя помещения для различных вспомогательных производственных служб, мастерских и бытовых помещений.

Котельная обычно представляет собой промышленное здание, в котором имеются:

o устройства для хранения некоторого запаса топлива, механизмы для его подготовки к сжиганию и подачи в топку;

o оборудование для очистки, хранения, подогрева и перекачки воды для питания котлоагрегата -- теплообменников, водоочистки, деаэраторов, баков, питательных, сетевых и других насосов -- при установке паровых и водогрейных котлоагрегатов;

o различные вспомогательные машины и устройства, предназначенные для обеспечения длительной и надежной работы котельных агрегатов, и в том числе приборов, позволяющих контролировать ход процессов в котлоагрегате и вспомогательном оборудовании.

Кроме указанного, вне здания котельной обычно располагаются:

o устройства для разгрузки и перемещения твердого топлива по складу, а также его сортировки, дробления и подачи в емкости котельной;

o устройства для приемки, разгрузки и подачи жидкого топлива по емкостям, аппаратам для подогрева, фильтрации и транспорта в котельную;

o трубопроводы, подводящие газ к котельной, и газорегулировочные пункты (ГРП) для приема, очистки и снижения давления газа перед котлами;

o сооружения для удаления шлака и золы из котельной и с ее территории;

o склады для хранения материалов (в том числе горючих и смазочных) и запасных частей, необходимых при эксплуатации и ремонтах оборудования котельной установки;

o устройства для приемки и преобразования электрической энергии, потребляемой котельной установкой. Иногда на территории устанавливают баки-аккумуляторы с горячей водой.

9. Устройство топок

Слоевые топочные устройства для сжигания твердого топлива. Ручная решетка с поворотными колосниками типа РПК (рис 2) выпускается четырех типоразмеров и предназначена для установки в малых паровых и водогрейных котлах для слоевого сжигания каменных, бурых углей и антрацитов марок AM и АС. Основными частями топки являются колосниковая решетка и фронтовая плита с дверцами.

Колосники набираются на колосниковых балках, связанных тягой с рычажным механизмом поворота колосников, привод которого располагается на фронте. Решетка по длине разделена на две группы с самостоятельными приводами для облегчения очистки от шлака.

В конце решетки на поперечной балке устанавливаются неподвижные, колосники, предотвращающие налипание шлака на обмуровку задней стенки топки. Передняя часть решетки перекрыта неподвижными чугунными плитами с отверстиями для прохода воздуха. Живое сечение колосникового полотна составляет 4--5%. Топливо загружается на решетку периодически вручную через загрузочную дверцу. Шлак удаляется поочередно с передней и задней секций поворотом колосников, после чего горящий уголь разравнивается и загружается свежее топливо.

Полумеханические топки с забрасывателями имеют особое устройство, предназначенное для непрерывного механизированного заброса топлива в топку и распределения его по всей площади колосниковой решетки. Забрасыватели могут быть механическими, когда топливо вводится в топку ударами вращающихся лопастей забрасывающего механизма, пневматическими, при которых топливо подается в топку струей воздуха или пара, и пневмомеханическими, в которых объединены оба названных принципа. Механические и пневматические забрасыватели обладают существенными недостатками. Так, при применении механических забрасывателей крупные куски топлива падают дальше, чем мелкие, а при пневматических забрасывателях, наоборот, крупные куски выпадают из струи раньше мелких. При пневмомеханических забрасывателях удается достигнуть значительно более равномерного распределения различных фракций топлива по длине решетки.

В настоящее время в СССР выпускаются топки с пневмомеханическими забрасывателями.

Полумеханические топки ЗП-РПК выпускаются трех типоразмеров и предназначены для установки в небольших паровых котлах. В топках могут сжигаться грохоченные и рядовые каменные и бурые угли различных марок, а также антрациты марок AM и АС.

Эксплуатация решетки сильно усложняется, если приведенная зольность используемого топлива превышает следующие значения: для каменных углей Лп=3,2 %, для бурых Ап=4,2%. Для обеспечения надежного зажигания не рекомендуется применение топлива с приведенной влажностью более 8,8 %. Содержание мелочи (0--6 мм) в угле не должно превышать 60%, максимальный размер куска -- 50 мм.