Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств

Подождите немного. Документ загружается.

гоприятных условий дневного освещения производственных цехов, проведе-

нии противошумовых мероприятий.

Рис.1.4. Схема выпадения дымовых частиц при наличии зеленых защитных

насаждений между застройкой и источником задымления и при отсутствии их:

а, в в условиях ветра; б, г в условиях безветрия

При организации территории санитарно-защитной зоны необходимо

учитывать степень загрязнения и характер распределения концентраций

вредных веществ на различных расстояниях от источников выброса. Выбро-

сы через высокие трубы повышают общий фон загрязнений на больших рас-

стояниях: так, зона максимального загрязнения при высоких и горячих вы-

бросах находится в пределах расстояния, равного 10 40-кратной высоте тру-

бы. При холодных низких выбросах, а также при неорганизованных выбро-

сах, которые можно отнести к низким, зона максимального загрязнения на-

ходится в пределах расстояния равного 5 20-кратной высоте трубы (рис. 1,4;

рис. 1,5).

Рис. 1.5. Совмещенная схема движения загрязненных

нижнего и верхнего потоков

Сеть железнодорожных путей на заводской территории, поддельное ин-

женерно-сетевое хозяйство и ливнестоки требуют площадок со спокойным

рельефом, но не горизонтальных. Благоприятны площадки с уклоном около

10%. Выбор площадок должен быть подтвержден технико-экономическим

обоснованием принятых решений путем сравнения различных вариантов

размещения предприятий на разных площадках в данном районе.

1.4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Проектирование предприятий, зданий и сооружений химической про-

мышленности имеет специфические особенности. К ним относятся: наличие

агрессивных сред с различным характером воздействия на работающих,

строительные конструкции и материалы, наличие токсичных выделений ло-

кального и общего характера, высокая пожаро- и взрывоопасность и т. п.

Все эти особенности в разной степени влияют на объемно-

планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений предпри-

ятия. Недооценка или игнорирование указанных особенностей приводит в

конечном итоге к аварийному состоянию отдельных строительных конструк-

ций или преждевременному выходу из строя зданий и сооружений в целом.

Химические производства основаны на широкой внутри- и межотрасле-

вой кооперации. Их размещение тесным образом связано с сырьевой и энер-

гетической базами. К таким производствам относится большинство нефтехи-

мических производств, вырабатывающих полимерные материалы, производ-

ства красителей и неорганических химикатов. К самостоятельным специали-

зированным предприятиям, которые могут строиться практически повсеме-

стно, относят предприятия, производящие фосфорные, азотные, сложные

удобрения, простейшие виды пластических масс и краски, некоторые произ-

водства резиновой промышленности. Химические производства можно объе-

динять с нехимическими отраслями промышленности в единый промышлен-

ный узел. При объединении нескольких предприятий в комбинат отводимая

для них площадь уменьшается примерно на 15 30 %, протяженность автомо-

бильных дорог сокращается на 20 40 %, количество административных зда-

ний в 2 2,5 раза. Капитальные затраты при этом оказываются на

5 20 % ниже аналогичных затрат на предприятия, строящиеся раздельно.

Размещение химических, нефтехимических предприятий в составе про-

мышленных узлов наиболее полно удовлетворяет требованиям кооперации

основных и вспомогательных производств, экономики, унификации строи-

тельных параметров и конструкций, архитектурной композиции комплексов.

Наиболее перспективно размещение предприятий, обеспечивающих безот-

ходность производств и позволяющих решить защиту окружающей среды,

сокращение энергоемкости, уменьшение объема внешних перевозок, сокра-

щение численности трудящихся и улучшение условий труда.

Комплексная технологическая схема в таких узлах позволяет использо-

вать отходы производств в качестве исходного сырья для получения допол-

нительных полезных продуктов, сократить вредные выбросы, транспортные

перевозки и потребление воды.

Примером промышленного узла с малоотходной технологией служит

комплекс производств горно-химического профиля в составе горного цеха

(карьеры с соответствующими объектами), обогатительной фабрики, хими-

ческого завода и общеузловых объектов, в том числе ТЭЦ, которые размеще-

ны с учетом характера и степени выделения вредностей.

Специализированные промышленные узлы могут состоять из ряда пред-

приятий смежных отраслей и подотраслей химической и нефтехимической

промышленности. В таких узлах предприятия связаны общей технологиче-

ской схемой, предусматривающей комплексную переработку и использова-

ние сырья, побочных продуктов и отходов. Предприятия имеют близкие ха-

рактеристики производственной среды (ее токсичности, взрыво- и пожаро-

опасности и др.), и их соседство не осложняется ведомственными противоре-

чиями, что имеет место в многоотраслевых промышленных узлах.

Промышленные узлы, которые включают химические и нефтехимиче-

ские предприятия, формируются на основе единых архитектурно-

планировочных приемов, основные из которых:

функциональное зонирование территории;

блочная схема организации застройки;

оптимальная схема аэрации промышленных площадок;

систематизированная трассировка людских и грузовых потоков;

централизованное размещение объектов культурно-бытового обслу-

живания.

1.5. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

1.5.1. Экологическое прогнозирование

Экологическое прогнозирование выполняется с целью предвидения ре-

зультатов (последствий) взаимодействия намечаемой хозяйственной дея-

тельности, в данном случае строительстве и эксплуатации проектируемого

объекта, с компонентами окружающей среды.

Процесс экологического прогнозирования выполняется в следующей

последовательности.

1. Проведение анализов параметров окружающей среды. Он включает

оценку природных условий, рабочее расположение проектируемого объекта

и существующие технологические нагрузки от других видов хозяйственной

деятельности.

2. Определение характера воздействия проектируемого объекта на ок-

ружающую среду с учетом данных об его назначении и специфике эксплуа-

тации, вида и интенсивности сброса загрязняющих веществ, параметров

предполагаемого нарушения природных условий района строительства и т. п.

3. Установление параметров и границ экологической системы и ее ком-

понентов, попадающих под воздействие объекта (выполняется при оценке

воздействия на каждый компонент среды).

4. Определение значимости отдельных природных компонентов, взаи-

модействующих с проектируемым объектом (зависит от влияния среды на

объект, формирующий внешние воздействия).

5. Разработка прогноза взаимодействия проектируемого объекта с окру-

жающей средой.

6. Верификация, т. е. проверка достоверности, разработанного прогноза.

В процессе строительства и эксплуатации промышленные объекты воз-

действуют на различные компоненты среды. К их числу относят:

а) нарушение территории и почвенного слоя на участке, отведенном для

строительства, вырубка леса и кустарников;

б) нарушение водного режима территории при рытье котлованов и водо-

отлива, изменение условий поверхностного стока, а также обезвоживание

территории за счет утечек из водонесущих коммуникаций;

в) использование поверхностных и подземных вод для водоснабжения

объекта;

г) загрязнение воздушного бассейна, территории, водной среды атмо-

сферными выбросами предприятия, а также взвешенными веществами (пы-

лью), поднимаемыми ветром с поверхности нарушенных земель, карьеров,

золоотвалов, хвостохранилищ;

д) загрязнение водных объектов сбросом сточных вода;

е) радиационное загрязнение окружающей среды;

ж) выбросы тепла, приводящие к повышению температуры воздуха, вод,

изменению сроков ледостава, режима паводков, образование туманов и т. п.;

з) воздействие шума, вибрации, света, электромагнитных и других видов

физического воздействия на прилегающую территорию;

и) активизация опасных геологических процессов под воздействием на-

грузок от сооружений, изменений гидрогеологического режима и условий

поверхностного стока территории;

нарушение растительности и условий обитания животного мира.

Основными факторами, снижающими достоверность экологических прогно-

зов, являются:

отсутствие точных данных о воздействии проектируемого объекта на

среду и ее ответная реакция;

несоответствие объемов приводимых инженерно-экологических изы-

сканий видам воздействия и параметрам затрагиваемой среды;

кратковременность экологических наблюдений прогнозных оценок

последствий намечаемой деятельности.

1.5.2. Разработка прогноза загрязнения воздуха

Загрязнение воздушного бассейна при строительстве и эксплуатации

промышленного объекта является одним из основных факторов воздействия

на окружающую среду.

Загрязнение воздушного бассейна определяется по концентрации за-

грязняющих веществ в приземном слое воздуха мощностью 50 100 м.

Разработка прогноза загрязнения воздуха основывается на результатах

расчетов загрязняющих веществ (пыли и газов) от источника выброса объек-

та с учетом перспектив изменения шифра структуры района и условий вы-

броса загрязняющих веществ другими промышленными и жилищно-

гражданскими объектами.

Для подготовки прогноза загрязнения воздушного бассейна района

строительства должны быть определены:

1. Характеристики физико-географических, природно-климатических

условий района строительства (местоположения, климатические и иные па-

раметры), которые составляются по форме табл. 1.1.

2. Данные о проектируемом объекте (мощность предприятия, перечень

основных производств, технологические параметры и характеристики), себе-

стоимость основных видов продукции, численность работающих. Наимено-

вание выпускаемой продукции, виды энергоносителей.

3. Величина фонового загрязнения воздушного бассейна (перечень кон-

тролируемых веществ, их концентрация, данные о существующих источни-

ках загрязнения воздушного бассейна и т. п.). Составляются по данным мест-

ных органов Росгидромета.

4. Характеристики источников выброса загрязняющих веществ проекти-

руемого объекта. Составляются в форме таблицы.

5. Данные о составе и количестве выбросов загрязняющих веществ, по-

ступающих в атмосферу после газоочистного оборудования и от неорганизо-

ванных источников объекта.

Таблица 1.1 Климатические характеристики района расположения объекта

Наименование показателя

Еди-

ница

Величина

показате-

ля

1. Климатические характеристики

Тип климата

Температурный режим:

средняя температура воздуха по месяцам

средняя температура воздуха наиболее холодного месяца

средняя максимальная температура воздуха самого жарко-

го месяца

продолжительность периода с положительными темпера-

турами воздуха

среднее количество осадков за год

распределение осадков по месяцам

Дни

мм

Ветровой режим:

повторяемость направлений ветра

средняя скорость ветра по направлению (роза ветров)

максимальная скорость ветра

наибольшая скорость ветра, превышение которой в году

составляет для данного района 5%

м/с

Туманы:

2. Аэроклиматические характеристики

3. Комплексные характеристики

застойные ситуации

ситуации, благоприятные для образования смога

6. Данные о составе и количестве выбросов загрязняющих веществ, по-

ступающих в атмосферу от других объектов инфраструктуры района в пер-

спективе. Составляются по данным местных органов Росгидромета.

Расчеты выполняются в соответствии с требованиями «Методики расчета

концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в вы-

бросах предприятий», ОНД 86.

1.5.3. Прогнозирование состояния поверхностных

и подземных вод

Для разработки прогноза воздействия объекта на состояние поверхност-

ных и подземных вод района должны быть определены:

гидрологические, гидрогеологические и гидравлические характери-

стики водных объектов, используемых для водоснабжения или водоотведе-

ния проектируемого объекта;

существующий уровень загрязнения поверхностных и подземных вод;

объем водопотребления и водоотведения проектируемого объекта;

расположение водозаборов и выпуска сточных вод объекта;

объем водопотребления других водопользователей района в заданном

интервале времени;

количество, состав и характеристики сбрасываемых сточных вод с

указанием основных загрязняющих веществ, их концентрации и класса опас-

ности;

расположение и технические характеристики показателей сточных вод

других сооружений объекта, воздействующих на состояние водной среды;

изменение параметров поверхностного стока территории, находящейся

под воздействием проектируемого объекта;

данные о количестве и составе сточных вод, сбрасываемых в реки и

водоемы другими объектами района в заданном интервале времени или пер-

спективный уровень фонового загрязнения водных объектов;

требования органов водного надзора к режиму водопользования в рас-

сматриваемом регионе;

требования органов рыбоохраны к водопользователям водных объек-

тов, имеющих рыбохозяйственное значение.

Для разработки прогноза составляют водохозяйственный баланс (ВХБ),

перспективные потребности в воде в заданном интервале времени при изме-

нении режима водопользования, связанное с эксплуатацией объекта и изме-

нением инфраструктуры района.

1.5.4. Прогноз воздействия объекта при возможных авариях

Основными причинами возникновения аварийных ситуаций на объектах

различного назначения являются нарушения технологических процессов на

промышленных предприятиях, технические ошибки обслуживающего персо-

нала, нарушения противопожарных правил и условий техники безопасности,

отключение систем энергоснабжения, водоснабжения и водоотведения, сти-

хийные бедствия, террористические акты и т. п. Различают проектные и за-

проектные аварии.

Проектные аварии подразделяются на три класса:

максимальная экологическая авария – авария с катастрофическими,

необратимыми последствиями значительного масштаба, наносящими боль-

шой ущерб населенным пунктам и природной среде (например, разрушение

плотин гидроэнергетического узла, авария реактора на АЭС с выбросом ра-

диоактивных веществ и т. п.);

крупная экологическая авария – авария с серьезными последствиями

для природной среды и населения, причиной которой, как правило, является

разрушение элементов производства (оборудования), неправильные действия

обслуживающего персонала (например, авария систем очистки сточных вод

промышленного объекта с большой утечкой стоков);

технологическая экологическая авария – авария элементов технологи-

ческой схемы, характеризующаяся кратковременностью воздействия и отсут-

ствием необратимых последствий для среды (например, авария электро-

фильтра на ТЭС, приводящая к выбросу загрязняющих веществ в атмосфе-

ру).

Запроектные аварии отличаются от проектных только исходным собы-

тием, как правило исключительным, которое не может быть учтено без спе-

циально поставленных в техническом задании на проектирование условий.

Запроектные аварии характеризуются разрушением тех же объектов и теми

же экологическими последствиями, что и проектные аварии.

Вероятность возникновения запроектных аварий определяется величи-

нами, связанными с воздействием внешних сил и событий (землетрясения,

смерчи, ураганы, террористические акты бомбардировка объектов в резуль-

тате военных действий и т. п.).

Определение класса аварий следует выполнять по результатам анализа

причин аварийности на конкретных объектах – аналогах примерно равной

мощности с близкими характеристиками технологических процессов на ос-

новных производствах. Для этого на объекте-аналоге проводят:

отбор наблюдавшихся аварийных ситуаций, имеющих экологические

последствия;

классификацию аварийных ситуаций в соответствии с вышеприведен-

ными признаками;

описание сценариев выбранных аварийных ситуаций, а также наблю-

даемых негативных последствий от них для окружающей среды;

определение размеров зон аварийных ситуаций и интенсивность их

воздействия на окружающую среду;

оценку вероятности возникновения каждой аварийной ситуации.

Аварийность на объектах-аналогах следует оценивать по показателям

риска их неблагоприятного воздействия на окружающую среду или инфра-

структуру – население.

Снижение аварийности и повышение уровня надежности предприятий и

производств повышенной опасности должны обеспечиваться сейсмостойко-

стью, взрыво- и пожаробезопасностью проектируемых установок, агрегатов и

сооружений.

Системы регулирования опасных технологических процессов на таких

предприятиях должны отличаться постоянством параметров работы техноло-

гических установок – оборудования (температура, давление, скорость про-

цесса и т. д.) – более жесткими требованиями к качеству и составу исходного

сырья.

Принципиальные технологические схемы опасных производств должны

обеспечивать плавное регулирование технологических режимов, автоматиче-

ское отключение оборудования при авариях и пожарах.

1.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КАК ОСНОВА

ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Промышленные здания и сооружения должны быть запроектированы с

точным учетом требований наиболее эффективного технологического про-

цесса.

При составлении проекта промышленного предприятия необходимо оп-

ределить типы и размеры зданий, их требуемые площади, численность рабо-

чих, количество и типы оборудования, требуемое для предприятия количест-

во сырья, материалов, энергии и топлива. Необходимо также разработать

план предприятия и внутреннюю планировку цехов. Все эти задачи решают-

ся на основе данных принятого технологического процесса производства.

Поэтому, приступая к проектированию промышленного здания, необходимо

прежде всего изучить технологический процесс данного производства.

Основой для архитектурно-строительной разработки проекта служит

технологическая производственная схема, которая представляет собой гра-

фическое изображение функциональной зависимости между отдельными

производственными процессами, осуществляемыми в данном цехе. Напри-

мер, на рис. 1.6 представлена схема производства серной кислоты контакт-

ным способом, который включает три стадии после обжига колчедана:

очистку газа от вредных для катализатора примесей;

контактное окисление сернистого ангидрида в серный;

абсорбцию серного ангидрида серной кислотой.

Рис. 1.6. Схема производства серной кислоты контактным способом:

1,2 промывные башни; 3 электрофильтр; 4 сушильная башня;

5 компрессор; 6 теплообменник; 7 контактный аппарат; 8 холодильник; 9 олеумный

абсорбер; 10 моногидратный абсорбер; 11 воздушный холодильник; 12 сборник;

13 насос

Внимательное изучение технологической схемы функциональной связи

помещений дает возможность установить рациональную последовательность

расположения отделений и помещений цеха, и эта схема является исходной

базой для проектирования плана здания. Процесс очистки газов и получения

кислоты на заводах протекает в промывном и сушильно-абсорбционном от-

делениях. Основное оборудование этих отделений (электрофильтры, про-

мывные и сушильно-абсорбционные башни) устанавливают на отметке 7 8 м

над уровнем пола.

Электрофильтры, промывные и сушильно-абсорбционные башни име-

ют вертикальный технологический процесс и обслуживаются с площадок на

разных уровнях. Оборудование размещают обычно на открытом воздухе. Для

укрепления технологического оборудования устраивают железобетонные по-

стаменты (этажерки). Сетка колонн постаментов – 6x6 м.

Оборудование можно устанавливать на отдельные постаменты для не-

зависимой осадки фундаментов. Пространство под постаментами используют

для установки насосов, сборников кислоты, для подсобных помещений,

трансформаторных подстанций, ремонтных мастерских, бытовых помещений

(рис. 1.7).

Предприятия химической и нефтехимической промышленности применяют

химическую технологию и выпускают продукцию следующих классов:

продукцию неорганической химии и горно-химическое сырье;

полимеры, пластические массы, химические волокна;

лакокрасочные материалы;

синтетические красители и органические продукты;

продукты органического синтеза (нефтехимия, коксохимия, лесохи-

мия);

химические реактивы и особо чистые вещества;

медикаменты и химико-фармацевтические изделия;

резинотехнические и асбестовые изделия.

Технологическое оборудование – определяющий элемент застройки

большинства химических и нефтехимических предприятий. Его можно раз-

делить на 5 групп (рис. 1.8):

машинное оборудование (насосы, компрессоры, воздуходувки, холо-

дильные машины и др.);

аппараты, в которых осуществляются химические процессы (реакто-

ры);

аппараты, в которых осуществляются массообменные процессы – ко-

лонны;

емкости;

теплообменники.

Машинное оборудование размещается, как правило, в отапливаемых

зданиях, в то время как условия эксплуатации колонного оборудования по-

зволяют устанавливать его на открытых площадках, на этажерках, специаль-

ных постаментах, а особо крупное – на собственных фундаментах; только в

редких случаях в суровых климатических условиях часть такого оборудова-

ния нуждается в укрытиях.