Сборник докладов Энергетика, надежность, безопасность

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Список литературы:

1. Шибаева Т.А., Гельфандт В.И. и др. Электропередача 1150 Кв Сибирь-Урал (ТЭО). Том 1.

Обоснование примыкания электропередачи к ОЭС Сибири. Новосибирск:

Сибэнергосетьпроект, 1996. 200 с.

Хахалкин В.В. Экологическое обоснование электропередачи УВН Сибирь-Урал в зоне ОЭС

«Сибэнерго» //Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и

перспективы. Материалы международной конференции. Том 1. Томск, 2000. С. 53-55.

Хахалкин В.В., Хахалкина Т.В. Геоэкологические ограничения при проектировании

электрических сетей //Энергетика: экология, надёжность, безопасность. Материалы докладов

восьмой всероссийской научно-технической конференции. Том II. Томск, 2002. С. 74-78.

УДК 621.31:502.5

Оценка почвенно-растительного покрова на просеках ВЛ

В.В. Хахалкин, А.В. Захарченко

Томский государственный архитектурно-строительный университет, г. Томск

Югорский государственный университет, г. Ханты-Мансийск

При строительстве линий электропередачи в лесных районах наиболее заметные

изменения происходят в почвенно-растительном покрове. В результате строительства ВЛ в

пределах лесных ландшафтов создаются просеки - антропогенно модифицированные геосистемы,

для которых характерно: изъятие из их пространства биогенных химических элементов

биогеоценоза (древесно-кустарникового яруса); перераспределение в пространстве биогенных

химических элементов (складирование пней

и порубочных остатков по краям просеки);

присутствие в пределах просеки остатков сучьев и листьев, активно вступающих в круговорот

веществ в начальные 10-12 лет при формировании биогеоценоза просеки; наличие слабо

измененных участков (бывших лесных опушек), являющихся источником расселения флоры и

фауны на участки разной степени нарушения.

В пределах просеки ВЛ, прежде всего класса

СВН и УВН, изменяются практически все

компоненты ландшафта (микрорельеф, микроклимат, почвы, растительность, животный мир) и

активизируются многие природные процессы (эрозионные, регенерации почв, гидроморфизма и

пр.).

Растительный покров просеки имеет, как правило, мозаичный характер, определяемый

комплексом микроценозов, имеющих как антропогенное, так и естественное (исходное)

происхождение. Отмечаются изменения структуры исходных растительных сообществ на тех

участках просек, где снятие древесного яруса не сопровождалось нарушением напочвенного

растительного покрова. Так, на слабонарушенных строительством участках просеки уменьшается

обилие видов лесного разнотравья и

увеличивается участие лесолуговых и луговых видов.

Особенно увеличивается обилие луговых видов, что фиксируется повышением величины их

проективного покрытия и высоты их вегетативных побегов. У таких видов как ежа сборная,

вейник, луговик дернистый образуется большое количество генеративных побегов. Такие

изменения фитоценоза объясняются изменением светового режима и нарастанием гидроморфизма

на плакорных участках

просеки. Усиление гидроморфизма на просеке объясняется ликвидацией

древесного яруса и деструкцией травостоя, которые через транспирацию существенно “осушают”

территорию, а также уплотнением почв, снижающим их фильтрующую способность, и

образованием рытвин, ям, что приводит к застою влаги и переувлажнению почв.

На тех участках просеки, где полностью уничтожен исходный растительный покров и

нарушения почв

глубокие, в первый-второй годы после её создания происходит интенсивное

заселение просеки сорными растениями (ярутка полевая, щетинник, жабрей и др.), что вызывает

длительную интродукцию сорной растительности. Степень участия этих растений в фитоценозе

свидетельствует о степени нарушения почвенного покрова.

Для оценки состояния отдельных участков просек с позиции их антропогенной

изменённости была

выполнена специальная картографическая съёмка. Эти работы

осуществлялись на просеках ВЛ-500 кВ Назарово-Новоанжерка, построенных в 1966 г. и в 1986 г.

Масштаб съёмки почвенно-растительных нарушений составлял 1:1000. Оценка нарушений

определялась с учётом величины (в %) присутствия на участке почв разной степени усечения

естественного профиля, и почв, утерявших профиль и сложенных насыпным материалом.

191

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

В процессе съёмочных работ площадь просек делилась на квадратные выделы (40х40 м),

в пределах которых определялись формы и интенсивности воздействия строительного фактора и

характеризовалась степень их нарушенности: ненарушенные или слабо нарушенные, средне-,

сильно и очень сильно нарушенные выделы (1). В пределах площади каждого выдела

проводилось морфологическое обследование почв на каждом нарушенном участке

(определялся

тип почвы, состав антропогенно-трансформированных почв).

Слабо нарушенными считались нами такие выделы, в пределах которых отмечались

целостные почвенные нарушения размером менее 10 м

, а общая площадь нарушений составляла

не более 40% площади выдела.

Средне нарушенными принимались выделы со спорадически пятнистым почвенным

покровом (с общим нарушенным фоном почв и пятнами ненарушенного сложения), доля

нарушенных почв составляет 40-50 % от площади выдела, а размер целостных почвенных

нарушений не превышает 25 м

Для сильно нарушенных выделов почвенная структура имеет спорадически пятнистый

полосчатый тип, в пределах которой отдельными пятнами выделяются ненарушенные почвы.

Ширина линейно-вытянутых полос нарушенных почв варьирует от 6 до 20 м. В пределах этих

выделов доля нарушенных почв составляет 60-80 %, а размер нарушений - от 25 до 50 м

Очень сильно нарушенными считались выделы, в структуре почвенного покрова которых

нарушения составляют более 80% и в их составе отсутствуют участки естественных почв. В

пределах этих выделов площадные размеры отдельных нарушений превышают 50 м

, а также

отмечается присутствие почв с усеченными профилями, расположенными на фоне насыпных

почво-грунтов.

В результате

картографирования выявилось следующее:

Из-за строительства 1 км ВЛ-500 кВ на изучаемом участке просеки из 5 га её площади было

нарушено 3.1 га естественного почвенного покрова или 63.5 %, а потери естественного

почвенного профиля почв составили 3529 т/га.

При строительстве ВЛ-500 кВ доля сильно нарушенных почв в общей площади нарушенных

почв составляет 31%, а потери объема почвенного профиля имеют максимальное значение –

46%.

Наибольшие потери гумуса отмечаются у средне нарушенных почвенных выделов (41%).

В пределах слабо нарушенных выделов почвы за 3-4 года восстанавливают свое плодородие,

а в пределах средне и сильно нарушенных выделов почвам для этого требуется значительный

срок.

Наиболее заметные нарушения почвенно-растительного покрова связаны с раскорчевкой

пней древостоя. Характерными нарушениями при этом являются создаваемые ямы и срезанные

слои почв вокруг них. Срезанные слои почвы распределяются в пределах просеки ВЛ, но они

относительно исходного своего исходного состояния не выполняют биогеоценологических

функций.

Заметные нарушения связаны также с установкой опор и натяжением проводов, когда под

опорами полностью срезается естественная почва, и насыпаются грунты.

Для оценки объемов произведенных нарушений на просеке после строительства ВЛ

использовались морфологические свойства почв (мощность почвенных горизонтов, объемная

масса).

В пределах лесных ландшафтов с пересеченным холмистым рельефом проявляются

глубокие нарушения

почвенно-растительного покрова на склоновых участках при углах наклона

земной поверхности более 10°. Наибольшее же количество сильно- и средне нарушенных участков

отмечается на склонах, имеющих углы наклона 2-4°. Слабо нарушенные участки преобладают при

углах наклона поверхности от 0,5° до 1°.

Для восстановления нарушенного почвенно-растительного покрова на просеках ВЛ и

введения его в хозяйственный

оборот необходима его рекультивация, что в несколько раз ускоряет

процесс регенерации и восстановления естественного плодородия почв

Список литературы:

1. Захарченко А.В. Антропогенно-изменённые почвы просек линий электропередач. Автореф.

дис…. канд. биол. наук, Томск. 2000. 22 с.

Хахалкин В.В., Захарченко А.В. Экспериментальные работы по оценке влияния на лесные

ландшафты сооружения линий электропередачи //Энергетика: экология, надёжность,

безопасность. Материалы докладов восьмой всероссийской научно-технической конференции.

Том II. Томск, 2002. С. 146-150.

192

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 518.12:532.517.4:536.4

Вариант улучшения газоочистного оборудования ТЭЦ для снижения уровня

загрязнений окружающей среды

Ю.А. Чащина

Томский политехнический университет, г. Томск

chatshina_yulya@mail.ru

Защита воздушного бассейна от загрязнения тонкодисперсной пылью и летучей золой

является одним из важных вопросов охраны окружающей среды. Решению этой проблемы

уделяется большое внимание у нас в стране и за рубежом.

Индустриализация привела к росту потребления энергии и к бурному развитию

энергетики. К сожалению, оборудование и технологии, применяемые для улавливания и

обезвреживания выбросов вредных веществ в атмосферу, совершенствуются крайне медленно, в

связи с этим сегодня очень актуальной является проблема охраны атмосферного воздуха.[2]

Целью работы является выбор варианта улучшения газоочистного оборудования котла с

учетом материалов и данных, предоставленных экологической службой электростанции Березовская

ГРЭС.

В качестве объекта исследования для данной работы была выбрана золоулавливающая

установка Березовской ГРЭС. На станции используется двухярусный электрофильтр типа ЭГД-2-

128-9-6-4-200-5 в качестве газоочистного оборудования. На каждый котельный агрегат

установлено по три электрофильтра с горизонтальным ходом газа.[5]

Для того чтобы оценить работу существующего пылеуловителя - электрофильтра ЭГД-2-

128-9-6-4-200-5 с эффективностью пылеулавливания 98,51%, был

проведен анализ ведомостей по

испытанию электрофильтров за 2006 год.[6]

Таблица 1.

Результаты инструментальных замеров по выбросам загрязняющих веществ филиала

«Березовская ГРЭС» ОАО «ОГК-4» энергоблока №1

Объем

газовоздушной

смеси на

выходе из

источника,

нм

/час

Наименование

вредного

вещества

Концентрац

ия при

α=1,4 г/нм

Массовая

концентрация

загрязняющего

вещества при

α=1,4 г/нм

Выброшено в

атмосферу,

г/с

Норматив

ПДВ, г/с

Зола 0,036 0,100 9,849 171,80

0,539 0,370 93,085 971,10

0,093 2,000 21,723 943,10

884800

CO 0,011 0,400 2,587 112,04

Таблица 2.

Результаты инструментальных замеров по выбросам загрязняющих веществ филиала

«Березовская ГРЭС» ОАО «ОГК-4» энергоблока №2

Объем

газовоздушной

смеси на выход

из источника,

нм

/час

Наименование

вредного

вещества

Концентрация

при

α=1,4 г/нм

Массовая

концентрация

загрязняющег

о вещества

при

α=1,4 г/нм

Выброшено в

атмосферу,

г/с

Норматив

ПДВ, г/с

Зола 0,145 0,100 13,298 171,80

1,086 0,370 96,689 971,10

0,252 2,000 22,08 943,10

884800

CO 0,036 0,400 2,791 112,04

Был проведен дополнительный отбор проб уловленной пыли из последней пятой секции

электрофильтра. Посредством микроскопического анализа проб золы, проведенного в

лаборатории НИИ ПММ ТГУ, было установлено, что граничный размер эффективно

193

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

улавливаемых частиц не превышает 6 мкм. [3] По результатам исследований для повышения

эффективности работы существующей газоочистки предлагается заменить электрофильтр ЭГД-2-

128-9-6-4-200-5 с эффективностью пылеулавливания 98,51% на скруббер с трубой Вентури с

эффективностью пылеулавливания 99,9%.

Уголь Канско-Ачинского бассейна характеризуется повышенным содержанием свободной

окиси кальция. В связи с этим фактором, для повышения устойчивости работы мокрого

пылеуловителя

предлагается осуществлять газоочистку в две ступени.

С целью повышения устойчивости работы мокрого пылеуловителя предлагается

осуществить разгрузку потока от основной массы пыли в инерционном сухом пылеуловителе.

Наиболее распространенные в настоящее время аппараты сухого улавливания пыли — батарейные

циклоны – обладают эффективностью не превышающей 70-80%, что недостаточно для устойчивой

работы оборудования.[4] Предлагается в качестве первой разгрузочной ступени использовать

высокоэффективный инерционный пылеуловитель в блочном исполнении. Запыленные дымовые

газы поступают в кольцевой разгрузитель, где происходит разгрузка потока от крупных частиц.

Предварительно очищенный поток поступает в циклонный пылеконцентратор на

доочистку. Здесь происходит концентрация основной массы пыли в небольшом объеме,

окончательное выделение пыли из потока осуществляется в высокоэффективных одиночных

циклонах по типу ЦН-11.[6]

В соответствии с проведенными расчетами была принята компоновка пылеуловителя из

трех блок-секций, производительностью 6,6/3=2,2 млн. м

/час. В каждой блок-секции находится 2

секции пылеуловителя, расположенные симметрично, одна над другой. В каждой секции

пылеуловителя размещены 3 циклона типа ЦН-11 диаметром 3000 мм и 20 циклонных

пылеконцентраторов диаметром 2000 мм. Согласно проведенным расчетам, количество пыли,

поступающей в первую ступень газоочистки, составила 27225 кг/час или 5,23 г/м

, а на выходе –

2096,325 кг/час или 0,4 г/м

.[1]

В качестве второй ступени газоочистки, предназначенной для тонкой золы, выбираем

скруббер с трубой Вентури. Орошение жидкостью форсуночное с центральной форсункой со

скоростью запыленного потока газа до 150 м/с, так как форсуночное орошение обеспечивает более

тонкое диспергирование капель и более высокую степень пылеулавливания.[7] Анализируя

проведенные расчеты получаем, что количество пыли, выбрасываемой

в атмосферу, на порядок

меньше выбросов золы при работе электрофильтра (количество золы, выбрасываемой в

атмосферу, при работе электрофильтра составляет 405,6 кг/час, а при двухступенчатой очистке –

27,225 кг/час).[1]

Для проведения теплового расчёта были введены некоторые допущения: основную

роль в охлаждении дымовых газов отвели теплоотдаче от газов к каплям, а теплоотдачу от газов

к водяной плёнке в коагуляторе Вентури и скруббере не учитывали. Такое допущение

можно объяснить тем, что поверхность капель соизмерима с поверхностью коагулятора

Вентури при принятых в эксплуатации удельных расходов на его орошение, а коэффициент

теплоотдачи от газов к каплям а приблизительно в 10 раз больше коэффициента теплоотдачи от

газов к плёнке воды.[3] Охлаждение газов в скруббере невелико как вследствие небольших

значений, а так и вследствие значительного падения температурного напора. В результате расчета,

получили температуру охлажденных газов t

=131,6°С, что выше минимально допустимой t

г min

92°С, и гарантирует нормальные условия работы для газоходов, дымососов и дымовых труб.

Помимо теплового расчета был проведен расчет степени очистки газов от золы в установке

и расчет эффективности улавливания частиц золы в центробежном каплеуловителе. Результаты

расчета показали, что общая неполнота улавливания золы в трубе Вентури составляет

0,09

′

, а

общая неполнота улавливания золы в каплеуловителе –

0,053

′

.[8]

В результате исследования, установлено, что общая эффективность золоулавливания при

внедрении двухступенчатой газоочистки на Березовской ГРЭС увеличится с 98,5% до 99,35% при

номинальной нагрузке котла, что снизит выброс золовых частиц в атмосферу в 26,1 раза и

превышает эффективность пылеулавливания электрофильтра. Следовательно, газоочистка с

помощью высокоэффективного инерционного сухого пылеуловителя и скруббера с трубкой

Вентури уменьшает

негативное влияние выбросов в атмосферу на близлежащие населенные

пункты и, главным образом, уменьшает количество загрязнений в целом.

Список литературы:

1. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод). Под ред. Могана С.И.

Изд. 3-е. Л.: Энергия, 1997. - 256с.

194

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

2. Кропп Л.И., Акбрут А.И. «Золоуловители с трубами Вентури на тепловых электростанциях».

Л.: Энергия, 1977. - 160с.

Кропп Л.И., Харьковский М.С. «Мокрое золоулавливание в условиях оборотного

водоснабжения». Л.: Энергия, 1980. - 112с.

Жабо В.В. «Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС». Учебник для техникумов. М.:

Энергоатомиздат, 1992. - 240с.

Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. Биргер М.И., Вальдберг А.Ю., Мягков

Б.И. и др. Под общей ред. Русанова А.А. – 2 изд. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312с.

Технические материалы Березовской ГРЭС

Беспалова С.У., Галашов Н.Н. «Охрана воздушного бассейна от выбросов ТЭС». Учебное

пособие для дипломного проектирования, Томск: изд. ТПИ, 1985. - 76с.

УДК 66.047.545:614.841.41

Разработка исходных данных для проектирования процесса сушки в

производстве оксациллина

А.И. Сечин, А.А. Сечин, Д.А. Лаптев, Т.А. Задорожная

Томский политехнический университет, г. Томск

Известные проблемы представляет организация процесса сушки взрывоопасных

продуктов в химико-фармацевтической промышленности. На ОАО “Органика” в производстве

оксациллина на стадии сушки вместо полочной сушилки предложено использовать

аэрофонтанную сушилку, совмещенную с пневмотранспортом. Однако указанный процесс

предписывается вести в токе азота. Целью работы являлось: разработка рекомендаций по

пожаровзрывобезопасности при организации процесса сушки оксациллина в токе воздуха.

Во избежание случайного проявления опасного воздействия электростатических зарядов

необходимо было установить соответствие основным требованиям пожаровзрывобезопасности

процесса сушки оксациллина, которые следует соблюдать при эксплуатации сушильного

оборудования [1, 2].

После монтажа сушильного оборудования были рассмотрены особенности конструкции и

технологии, проведен анализ потенциальной опасности, проанализированы основные факторы

пожара и взрыва технологического оборудования, в котором присутствуют горючие пыли [3].

Сушилка аэрофонтанная: наличие взрывоопасной концентрации пыли в сушилке; выход

взрывоопасной пылевоздушной смеси вследствие взрыва пылевоздушной смеси; самовозгорание

слоя высушиваемого вещества в местах отложения; искры удара и трения; искры разрядов

статического электричества; искры тления от нагревания теплоносителем.

Циклон: наличие взрывоопасной концентрации

пыли в циклоне; самовозгорание пыли

осевшей в конической части циклона; искры удара при очистке циклонов и при ликвидации

зависаний.

Рукавный фильтр: образование взрывоопасной концентрации при встряхивании фильтра;

пыление в местах отвода пыли из нижней части фильтра при встряхивании; искры разрядов

статического электричества; самовозгорание пыли, отложившейся в рукавной части.

Участок пневмотранспорта: наличие

взрывоопасной концентрации пыли; выход

пылевоздушной смеси за пределы трубопровода вследствие не герметичности соединений или

взрыве пылевоздушной смеси; самовозгорание слоя пыли на горизонтальных участках

трубопровода, тупиках и коллекторах; искры разрядов статического электричества; искры ударов

и трения.

Бункер: образование взрывоопасной концентрации пыли при ссыпке в бункер; искры

разрядов статического электричества.

Был предложен

комплекс мероприятий, направленных на предотвращение пожаров и

взрывов.

Герметизация. Весь комплекс сушильного оборудования необходимо компоновать таким

образом, чтобы он находился под разряжением, т.е. вентилятор необходимо располагать на выходе

из сушилки, за рукавным фильтром.

Компоновка в помещении: загрузочный бункер, калорифер и сушилка располагаются на

стадии центрифугирования; высушенную смесь пневмотранспорт доставляет в

развесочное

помещение, где располагаются циклон и рукавный фильтр.

195

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Устранение разрядов статического электричества. Необходимо предусмотреть

соблюдение электростатической искробезопасности технологического оборудования [4]. Для

этого при проектировании разработан ряд мероприятий по нейтрализации зарядов статического

электричества в элементах оборудования имеющего большие линейные размеры, чем l

, с

применением нейтрализаторов.

Исключение застойных зон и опасных отложений пыли. При компоновке

технологической линии предусмотреть углы поворота пневмопровода не менее 120

, а время

сушки не более 1 часа.

С целью воспрепятствования конденсации паров и прилипанию пыли к стенкам

необходима теплоизоляция аппарата, а так же для обеспечения возможности досушки продукта в

системе пневмотранспорта. Поскольку зона сушки достаточно протяженная, и высокая скорость

перемещения потока, подавление взрыва в данной сушилке затруднено и в отечественной

практике

не используется.

Предохранительные мембраны наиболее эффективно применять на вершине

аэрофонтанной сушилки, в пневмотранспорте, у входа в циклон, бункере сухого продукта,

рукавном фильтре. Конструкция питателя должна обеспечивать задержку распространения взрыва

в загрузочное устройство.

Проведенный анализ организации процесса сушки позволяет сформулировать в общем

виде основные факторы, определяющие пожарную опасность процесса: перегрев высушиваемого

материала

, приводящий к самонагреванию высушиваемого продукта, тлению, термическому

разложению и самовоспламенению; воспламенение высушиваемого материала спонтанно

возникающими электростатическими источниками зажигания; нарушение технологического

регламента; неисправность оборудования; нестационарные процессы в период запуска и

остановки сушильного оборудования.

Для обеспечения безаварийности процесса сушки оксациллина предлагается следующее:

•

Температура сушки ограничена на уровне недостаточном для активизации экзотермических

реакций в высушиваемом веществе и составляет 130

С.

•

Учитывая высокие скорости прохождения теплоносителя через сушильную камеру,

предложен такой режим, при котором в трубе-сушилке будет поддерживаться концентрация

горючего и окислителя на безопасном уровне.

•

Концентрация пылевзвеси в технологическом оборудовании близкая к предельным условиям

распространения пламени. Технологическое оборудование необходимо конструктивно

оформить системой защиты от разрядов статического электричества, допускающей

возможность возникновение разрядов, но не способных воспламенить пылевоздушную смесь.

Список литературы:

1. Репринцева С.Н., Федорович Н.В. Новые методы термообработки и сушки химико-

фармацевтических препаратов. - Наука и техника, 1979, - 186 с.

Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность промышленной пыли. – М.: Химия, 1986. –

216 с.

Общие правила взрывобезопасности для взрывоопасных химических, нефтехимических и

нефтеперерабатывающих производств. М.: Металлургия, 1988. - 88 с.

Веревкин В.Н., Яйлиян Р.А. Инструкция по установлению соответствия изделий с

неметаллическими материалами требованиям электростатической искробезопасности. –

Балашиха, ВНИИПО МВД СССР, 1976. – 44 с.

УДК 66.047.545:614.841.41

Разработка исходных данных для проектирования стадии сушки в производстве

левомицетина

А.И. Сечин, А.А. Сечин, Г.Н. Фролова,

В.Д. Федосова

Томский политехнический университет, г. Томск

Северская государственная технологическая академия, г. Северск

Известно, что технологические процессы, перерабатывающие пылеобразующие

материалы сопровождаются образованием и накоплением зарядов статического электричества,

наличие же внутри оборудования горючих аэровзвесей обуславливает пожароопасность этих

процессов. Из большого перечня мероприятий призванных обеспечивать безопасность

технологического процесса, особое место занимает установление соответствия основным

требованиям пожаровзрывобезопасности, которые следует соблюдать

при эксплуатации

технологического оборудования перерабатывающего пылеобразующие материалы [1].

196

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

В практике промышленного использования процессов сушки зачастую возникают

противоречия между необходимостью повышать производительность сушильных аппаратов,

снижать стоимость сушки и требованиями безопасности. Принимаемые при этом инженерные

решения далеко не всегда обеспечивают нормативный уровень безопасности. Статистические

данные свидетельствуют о том, что процессы сушки являются одними из самых

пожаровзрывоопасных технологических процессов [2]. Причинами аварий являются

как ошибки

обслуживающего персонала, так и конструктивные особенности технологического оборудования,

близость технологических параметров к опасному уровню.

Целью данной работы было поиск возможности применения аэрофонтанной сушилки для

сушки пылеобразующего фармацевтического материала левомицетина.

Изучение исходных данных для проектирования технологического процесса сушки в

производстве левомицетина показало, что материал, высушиваемый в технологическом

оборудовании, взрывоопасен

и обладает рядом свойств, не рекомендующих использование для его

переработки в активных гидродинамических режимах и в частности аэрофонтанной сушилке.

Наиболее радикальным способом обеспечения безопасного процесса сушки могло бы

явиться предотвращение образования горючих сред внутри оборудования. Но реализовать этот

способ на большинстве типов сушилок без принятия специальных мер не удается. В практике

известно, что снижение горючести среды внутри работающего оборудования можно достигнуть

применением инертных теплоносителей, а так же добавлением инертных материалов.

Оценив невозможность и нецелесообразность по экономическим соображениям

флегматизацию среды внутри сушильного оборудования (необходимо было бы предусмотреть

флегматизацию воздушного технологического потока объемом до 2000 м

/час), был принят метод

достижения пожаровзрывобезопасности путем исключения источников зажигания.

Многофакторность их появления, в условиях переработки взрывоопасного продукта,

значительно усложняло принятие решения по обеспечению безопасности технологического

процесса, а вероятность появления их не исключалась. В результате анализа дерева аварий при

разработке технологического регламента, было установлено, что основная опасность аварийной

ситуации будет

возникать вследствие проявления статического электричества.

Известно, что аппараты или технологическое оборудование удовлетворяет требованиям

электростатической искробезопасности, если возникновение разрядов статического электричества

исключено, или если существуют разряды с воспламеняющей способностью в 2,5 раза меньше,

чем минимальная энергия зажигания горючих смесей, образующихся в производстве.

Основными электрическими показателями пожарной опасности аэровзвеси или

отложенной пыли, являются минимальная

энергия зажигания и соответствующие ей допустимые

значения зарядов в импульсных разрядах статического электричества.

Минимальная энергия зажигания, как и другие характеристики пожаровзрывоопасности

обращаемых в производстве веществ, определялась согласно действующему стандарту [3].

Исследования показали, что вещество категорируется по номенклатуре как взрывоопасное.

Установлено [4], что безопасный радиус кривизны электрода, как наибольший радиус

поверхности проводящего тела,

при котором в горючей пылевоздушной смеси вероятность

разряда статического электричества с зарядом в импульсе выше допустимого, не превышает 10

-6

В рассматриваемом случае вероятность проявления статического электричества равна 1.

На основе полученных экспериментальных данных по значениям минимальной энергии

зажигания левомицетина был определен характеристический размер l

соответствующий

электрическим показателям пожарной опасности веществ и материалов.

Допустимое значение l

определялось как наибольший линейный размер области

ионизации, образующейся при разряде на электроде с безопасным радиусом кривизны

поверхности.

Значение минимальной энергии зажигания левомицетина оказалась равной 1,6 мДж, а

характеристический размер l

составил 0,22 м.

Определенный характеристический размер показывает, что технологическое

оборудование, предназначенное для организации процесса сушки левомицетина, должно иметь

линейные размеры с учетом полученного результата.

Полученный результат был использован при проектировании технологического

оборудования на Новокузнецком ОАО “Органика”. Разработан ряд мероприятий по

нейтрализации зарядов статического электричества в элементах оборудования имеющего большие

линейные размеры,

чем l

, предложено применение игольчатых и струнных нейтрализаторов.

197

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Технологический процесс рекомендовано вести в аэрофонтанной сушилке, используя в качестве

теплоносителя атмосферный воздух без применения нейтральных газов.

Список литературы:

1. Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность промышленной пыли. – М.: Химия, 1986. –

216 с.

Бесчастнов М.В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-технологических

процессов. – М.: Химия, 1983. – 427 с.

ССБТ. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура

показателей и методы их определения. Издательство стандартов, 1990, 144 с.

Веревкин В.Н., Яйлиян Р.А. Инструкция по установлению соответствия изделий с

неметаллическими материалами требованиям электростатической искробезопасности. –

Балашиха, ВНИИПО МВД СССР, 1976. – 44 с.

УДК 66.047.545:614.841.41

Установление опасности технологического процесса при организации сушки

левомицетина от ЛВЖ

А.И. Сечин, А.А. Сечин, Д.А. Лаптев, Т.А. Задорожная

Томский политехнический университет, г. Томск

Анализ аварий, происходящих в химической промышленности, показывает, что

необходимы более детальные исследования параметров технологических процессов с точки

зрения пожаровзрывоопасности [1-2]. Известно, что в действующем производстве постоянно

обращаются сложные по химическому составу смеси, к тому же находящиеся в различных

фазовых состояниях, в связи с этим видится необходимость

рассмотрения вопросов

характеризующих критические условия горения этих смесей.

С целью разработки соответствующего методологического подхода к повышению

безопасности технологических процессов и проведения обследования по вопросам

пожаровзрывобезопасности, были проанализированы ранее проведенные исследования [3-4].

Исследованиями было установлено, что принцип аддитивности, реализуемый формулой

Ле-Шателье и относящийся к критическим условиям горения смесей горючих газовых систем,

наблюдается

так же и в парогазовых системах. Более того, было установлено, что эта

закономерность сохраняется и в дисперсных системах [3]. Легкость и простота графического

определения опасной и безопасной зоны по отношению к воспламенению модельной системы и

позволяет применять его в инженерных расчетах технологических процессов и аппаратов.

Принято считать, что в состав гибридных

систем входят газовые, паровые и дисперсные

компоненты. Эти системы представляют собой одно из основных состояний перерабатываемого

материала в химической технологии. Оценка опасности подобных систем практически не решена,

о чем свидетельствуют литературные источники.

Проводя расчет гибридной системы по принципу аддитивности, реализуемого формулой

Ле-Шателье, мы сталкиваемся с задачей установления размерности, как исходных

компонентов

рассчитываемой системы, так и получаемого результата. Критические условия распространения

пламени (КУР) могут выражаться в % об. или в г/м

. Перевод этих значений из объемных в

массовые и наоборот производится по формулам:

()

(

)

T24,2

.об%КУРM15,273

м/гКУР

⋅

⋅⋅

;

()

(

)

М15,273

м/гКУРT24,2

.об%КУР

⋅

⋅⋅

;

где М – молярная масса горючего; Т – температура,

К.

На представленной в [4] экспериментальной установке, были проведены исследования на

модельной системе образующейся в технологическом аппарате при сушке левомицетина от

изопропилового спирта. Результаты проведенных исследований представлены на рис. 1.

С целью определения опасной области концентраций компонентов модельной системы,

обращающейся в технологическом оборудовании, вводится критерий опасности Д

(КУР

, КУР

который зависит от концентрации горючей компоненты в смеси, изменение которых может

привести к опасным ситуациям.

198

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Тогда уравнение, описывающее пограничное

состояние гибридной системы представленной на рис. 1

будет иметь вид

=3,57х + 0,5у, (1)

если Д

≥1 система содержит опасную

концентрацию одного из компонентов горючей смеси,

если Д

<1 система содержит неопасные

концентрации всех компонентов горючей смеси.

Рис. 1. Критические условия распространения пламени в

системе левомицетин-изопропиловый спирт-воздух;

КУР

– концентрация изопропилового спирта, КУР

–

концентрация левомицетина

Проведя анализ организации процесса сушки

левомицетина, можно сделать следующие выводы:

Выражение (1) представляет собой результат

определения критерия опасности для данной гибридной системы.

Так как в системе имеется дисперсная фаза, представленная левомицетином, верхний

предел критических условий распространения пламени не рассматривается, ввиду отсутствия

этого понятия для подобных систем.

Организация технологического

процесса сушки левомицетина от изопропилового спирта,

без использования нейтральных теплоносителей возможна только в области Д

<1.

Список литературы:

1. Бесчастнов М.В., Соколов В.М. Предупреждение аварий в химических производствах. - М.:

Химия. 1979. – 390 с.

Бесчастнов М.В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-технологических

процессов. – М.: Химия, 1983. – 427 с.

3. Сечин А.И. Безопасность систем перерабатывающих пылеобразующие материалы.// Химия и

технология лекарственных препаратов и полупродуктов: Материалы научно-практической

конференции: Томск: Изд-во ТПУ, 2002, С. 5-34.

Сечин А.И., Сечин А.А. Экспериментальная установка для исследования горения

пылевоздушных смесей при пониженных давлениях//7-я Всероссийская научно-техническая

конференция “Энергетика: экология, надежность, безопасность”. Материалы докладов: -

Томск: Изд. ТПУ, 2001. 5-7 дек. – Т.1. – С. 214-219.

УДК 66:614.841

Разработка метода секционирования технологического объема угольных шахт

И.Л. Морозова, А.И. Сечин

Томский политехнический университет, г. Томск

Актуальность обеспечения безопасности шахтных производств говорят многие решения

государственных органов. В данной работе предлагается рассмотреть некоторые

методологические подходы к решению задачи секционирования технологического объема

угольных шахт, с целью определения путей повышения пожаровзрывобезопасности

производственного процесса.

С помощью Методики оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных

смесей (с изменениями и дополнениями) РД 03-409-01 [5] были рассчитаны

различные

количественные характеристики ударной волны в зависимости от расстояния до центра облака, в

том числе величина избыточного давления, равная ∆Р = 2,634 · 10

Па, что не намного меньше

изб

= 10

Па, величины, определяющей пограничное состояние критического влияния на жизнь

человека.

Основываясь на данных результатах, а также на совокупности анализа литературных

данных и опыта экспертных организаций, можно предложить, что расстояние от места взрыва,

обозначаемое как безопасное расстояние до места, где нахождение человека не будет носить для

него тяжелых последствий, определяемой как S

опорное (S

оп

), составит 50 м.

199

Секция 4

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

оп

= 50 м.

Этой величиной предлагается руководствоваться при дроблении шахтного объема на

секции.

Представим некоторый шахтный объем в некотором формализованном виде (Рис.1).

Рис.1 Формализованная схема участка добычи и транспортирования в шахте

1 – ствол шахты; 2 – лава; 3 – штрек

Ввиду особенности технологического процесса (данное производство классифицируется

как особо опасное) принимаем расстояние S от ствола шахты до первой границы секции с 50 %

коэффициентом запаса – 0,5 S

оп

, тогда

S = 1/2 S

оп

= 25 м.

На участке разветвления штрека принимаем расстояние от места разветвления до первой

границы секции с 30 % коэффициентом запаса – 0,3 S

оп

, тогда

S = 0,3 S

оп

= 10 м.

На участке изгиба штрека в зависимости от угла поворота принимаем:

•

если угол поворота 25

÷45

, то S = 0,3 S

оп

= 15м

•

если угол поворота 90

±40

, то S = 0,5 S

оп

= 25 м

На прямом участке принимаем

S = S

оп

= 50 м.

Секционирование участка забоя начинаем от начала участка, но S не более 50 м.

Постоянно действующие водяные завесы предлагается устанавливать на границе первой

секции на расстоянии не более 50 м и по штрекам на границе разветвления.

Внутри всего технологического объема шахты предлагается оставить имеющуюся

систему расположения водяных заслонов с периодичностью 75-250 м [1].

Рис.2. Водяной заслон с принудительным срабатыванием

1 – фотоэлектрический датчик; 2 – механизм опрокидывания; 3 – механизм спуска;

4 – продольная опорная рейка; 5 – трос с кулачками; 6 – опорная стойка; 7 – сосуды с водой

Для ликвидации скоплений в шахтной атмосфере выделяемого газа и пыли, к имеющейся

системе вентиляции предлагается установить специально разработанную установку,

обеспечивающую локальную очистку атмосферы от поступаемого

загрязнителя.

200