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

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 =80÷90%; большой зольностью на сухую массу А =61÷74%, включая углекислоту карбонатов. Низшая теплота сгорания без учета отрицательного теплового эффекта разложения карбонатов Q =1380÷2760 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.