Размещено на http://www.allbest.ru/

Обеспечение безопасности труда при очистке котлов



1. Общие требования безопасности

Химическая очистка котлоагрегатов от накипи и нагара должна проводиться по наряду-допуску или письменному распоряжению, подписанному главным инженером предприятия, выполняющего котлоочистку. К распоряжению на химическую очистку прилагаются программа и схема проведения химической очистки, а также посменные списки работников, участвующих в ее проведении. В распоряжении должны быть определены лица, ответственные за организацию, исполнении работ и соблюдение правил техники безопасности.

Перед началом работ составляют двусторонний акт дополнительных мер, обеспечивающих безопасное проведение работ.

Химическую очистку производят с применением реагентов, находящихся в жидком, сыпучем, пастообразном и кристаллическом состояниях. Все используемые реагенты в той или иной степени ядовиты, взрыво- и огнеопасны и при работе могут вызвать химические ожоги, а за счет высоких температур - дополнительно тепловые ожоги.

Весь персонал, принимающий непосредственное участие в химической очистке, должен обеспечиваться той или иной защитной спецодеждой и защитными средствами: шерстяными, хлопчатобумажными костюмами, фартуками, резиновыми сапогами, рукавицами, резиновыми перчатками, противогазами, очками и пр. в зависимости от характера работы.

На период проведения химической очистки присутствие посторонних лиц у очищаемого оборудования запрещается.

При взаимодействии моющих растворов с отложениями и металлом оборудования выделяется водород, который в смеси с кислородом воздуха может привести к образованию легковоспламеняющейся и взрывоопасной гремучей смеси. В связи с этим при проведении промывки категорически запрещается производство на очищаемом оборудовании и промывочной схеме ремонтных работ с применением открытого огня и курение без предварительного определения посредством анализов отсутствия водорода. В местах наиболее вероятного скопления газа; на промывочном баке, у барабана котла, деаэратора, над баками хранения реагентов и нейтрализаторов, в местах сброса отработавших растворов, у воздушников и т. д. должны быть вывешены таблички «Огнеопасно! Не курить» [7].

Ремонтные работы, а также осмотры барабанов деаэраторов и коллекторов после промывки проводят только после тщательной вентиляции и определения отсутствия водорода. Вскрытие люков барабанов, реагентных баков и прочих емкостей, где возможно скопление газов, производят с соблюдением мероприятий, обеспечивающих отсутствие появления искры. При осмотре пользуются электроосвещением в 12 В [7].

Отбор проб для анализов проводят из исправных пробоотборников после проверки и разрешения на их использование ответственным представителем электростанции. К местам отбора проб должен быть обеспечен свободный доступ и хорошее освещение. Отбор проб раствора, имеющего температуру более 100 °С, осуществляют из пробоотборников, обеспеченных холодильными устройствами.

При подготовке и монтаже промывочной схемы особое внимание уделяют предупреждению выбивания прокладок, сальниковых набивок, появления свищей в сварных, фланцевых соединениях.

Арматуру, временные трубопроводы устанавливают на соответствующее давление; используют трубы хорошего качества, количество сварных соединений должно быть минимальным; сварку производят плотным усиленным швом качественными электродами.

Прокладку для фланцевых соединений, сальниковые набивки выполняют из соответствующего нового материала (паронит, прографиченный асбест, фторопласт) с обязательной проверкой лицами, ответственными за монтаж схемы промывки.

Опрессовка промывочной схемы проводится персоналом, производящим монтаж схемы.

Трубопроводы промывочной схемы должны прокладываться вдали от приборов, эксплуатационного оборудования, мест прохода.

Арматура устанавливается в местах, удобных для ее обслуживания. При установке арматуры на высоте должны устраиваться площадки, подмости с барьерами, ограждениями, которые изготавляют согласно правилам техники безопаности при работе на высоте.

Переключение, обслуживание арматуры, установленной на высоте, со случайных подставок, лестниц и подмостей, выполненных не по правилам, категорически запрещается.

Горячие поверхности трубопроводов должны быть изолированы или иметь ограждения для предупреждения от случайного с ними соприкосновения.

Промываемое оборудование, насосы, баки, места сброса растворов, хранения реагентов и другие опасные места, узлы ограждают, вывешивают предупредительные плакаты, запрещающие проход, применение открытого огня, курение. кислота безопасность котельная паровой

Заземление электродвигателей должно выполняться в соответствии с правилами техники безопасности. Работа с незаземленными или неправильно заземленными электродвигателями запрещается.

Категорически запрещается нахождение людей и размещение химических реагентов на металлической поверхности крышки промывочных и реагентных баков без устройства на них специальных настилов и ограждений.

Запрещается совместное хранение химических реагентов, способных к химическому взаимодействию друг с другом. Места временного нахождения химических реагентов должны огораживаться с вывешиванием предупреждающих плакатов «Огнеопасно».

На реагентном узле должны иметься в наличии противопожарные средства: ящики с песком, багры, лопаты, а также нейтрализующие реагенты, опилки, должны быть подведена техническая вода со шлангом.

На рабочем месте, в реагентном узле, в месте приготовления реагентов должны находиться: питьевая вода, 1%-й раствор борной кислоты, 3%-ный раствор уксусной кислоты, 0,5-2%-й раствор бикарбоната натрия, вазелин, раствор перманганата калия (или этиловый спирт), бинты, вата, йод, полотенце.

По окончании химической промывки проводят уборку рабочих мест и промывку водой всех мест, где возможно наличие кислотных щелочных реагентов, агрессивных растворов.

2. Безопасность работы с кислотами

Емкость для перевозки соляной ингибированной кислоты должна иметь воздушник для удаления возможно скопившегося газа - водорода в верхней части емкости.

Кислоты разрушают хлопчатобумажные и капроновые ткани, не действуют на шерсть и резину.

Одежду, залитую кислотой, сначала надо промыть обильно водой, а затем нейтрализовать 2-3%-м раствором соды (щелочи) и снова промыть водой.

При попадании на тело крепкой соляной и особенно, сернойкислот, необходимо немедленно удалить ее сухой тряпкой или ватой (не размазывая), а пораженное место обильно промыть водой и нейтрализовать 2%-м раствором соды или замылить мылом и снова промыть водой.

Попадание концентрированных кислот, особенно серной, в глаза грозит потерей зрения. При попадании брызг кислоты в глаза нужно немедленно промыть их большим количеством воды, затем 0,5%-м раствором соды и безотлогательно обратиться к врачу.

Кислотопроводы должны быть проложены в местах, удобных для обслуживания. Фланцевые соединение должны закрываться металлическим кожухом от возможного разбрызгивания кислотных растворов при нарушении герметичности соединения.

Запрещается лить воду в серную кислоту, так как при этом происходит вскипание жидкости и разбрызгивание, что огнеопасно. Надо кислоту лить в воду.

В случае проливания кислоты на пол необходимо ее нейтрализовать щелочью (содой), а затем смыть водой. То же сделать при попадании кислотных растворов на металлические поверхности.

Бутылки с кислотами должны быть плотно закрыты пробкой и переноситься в корзинах или решетках, внутри устланных стружкой или соломой. Недопустим перенос бутылей по временным лестницам.

Переносить бутыли «в обнимку» категорически запрещается.

При работе с фтористыми солями, плавиковой кислотой необходимо пользоваться защитной спецодеждой, как при работе с кислотами (см. выше), и иметь наготове противоипритный респиратор ШВ-1.

3. Безопасность работы с щелочами

Персонал, работающий с щелочами, должен быть проинструктирован на рабочем месте и обеспечен спецодеждой (см. выше). Брюки надевают поверх резиновых сапог, перчатки резиновые заправляют под рукава куртки, которые завязываются. Воротник куртки заправляют под противогазную маску или шлем.

При вскрытии барабанов с твердым каустиком необходимо пользоваться ключом типа консервного или ударником с удлиненной ручкой.

Запрещается вырубать крышки бочек, барабанов зубилом и молотком.

При раскалывании крупных кусков каустика его необходимо закрывать тряпкой или брезентом для предотвращения разлетания мелких кусков.

Вскрыв крышку барабана, его опрокидывают и устанавливают на опорах над люком бака, под отверстие барабана подводят паровую трубу, загнув конец трубы вверх, направляют ее на каустик, затем пускают пар слабой струей. Каустик, обладая большой гигроскопичностью, быстро растворяется и в виде концентрированного раствора стекает в промывочный бак.

При попадании брызг или кусочков каустика на тело, в глаза необходимо быстро и обильно промыть их водой, затем тело промыть 2%-м раствором борной или уксусной кислоты, а глаза - 0,5%-м раствором борной кислоты и обязательно обратиться в медпункт.

При вскрытии и высыпании кальцинированной соды или тринатрийфосфата из мешков в бак необходимо рот и нос защищать марлевой (в несколько слоев) повязкой. Лучше пользоваться респиратором. Для защиты глаз применяются закрытые с боков очки.

При работе с концентрированным аммиаком следует пользоваться противогазом марки К или М.

Работа с нитритом натрия выполняется в респираторе, очках, резиновых перчатках.

Особо внимательным необходимо быть при работе с твердым каустиком при его дроблении.

4. Подавление эрозионно-коррозионных процессов в котлоагрегатах

При сжигании твердого топлива присутствие в продуктах сгорания золы вызывает появление износа труб, стенок газоходов, стоек, опорных балок и подвесок поверхностей нагрева.

Износ происходит вследствие удара и трения твердых золовых частиц о поверхность, в результате чего имеет место истирание и уменьшение толщины стенки труб. Износ труб приводит к появлению свищей или разрывов, вызывающих остановку котла. Скорость износа определяется количеством золы в газовом потоке, ее скоростью и истирающими (абразивными) свойствами, износостойкостью металла труб, формой и размером золовых частиц, конструктивными характеристиками поверхности нагрева, равномерностью распределения золы и скорости газового потока по сечению газоходов и др.

Наибольшее влияние на износ оказывает скорость газового потока. При сжигании топлив с высокоабразивной золой (экибастузский и подмосковный уголь) скорость газов в поверхностях нагрева в зависимости от плотности пучка труб ограничивают величиной 6-8 м/с, в то время как для топлив с низкой абразивностью ее принимают 10,5-12 м/с. С увеличением присосов и избытков воздуха скорость газов и износ труб в газоходах возрастают. Обычно это происходит при отклонениях от рекомендаций, входящих в режимные карты.

Абразивные свойства золы в значительной степени определяются формой частиц. При сферической форме износ наименьший. Поэтому в качестве одного из методов борьбы с износом рассматривается переход на жидкое шлакоудаление, при котором золовые частицы оплавляются и приобретают сферическую форму. При этом повышается доля золы, удаляемая из топки в виде шлака, и уменьшаются концентрация золы в газовом потоке и износ труб.

Увеличение износа труб обычно наблюдается в области поворотов газового потока. При этом происходит перераспределение золы и газов по сечению газоходов, увеличивается неравномерность их скоростей и концентраций, а в зоне их повышенных значений резко возрастает износ труб. Поэтому целесообразно трубы в этой зоне защитить от износа.

В змеевиковых поверхностях нагрева при больших поперечных шагах между трубами или при больших зазорах между змеевиками и стенкой происходит разгон золовых частиц, особенно при опускном движении, и рост интенсивности износа труб. Уменьшение поперечных шагов между трубами и применение шахматного их расположения вызывает более частое соударение золовых частиц с трубами и замедление их движения, а следовательно, и снижение интенсивности износа.

Износ в определенной степени зависит также от работы пылесистем и метода сжигания топлива. Например, при увеличении крупности пыли (открытие створок сепараторов, увеличение доли сушильного агента при гравитационных сепараторах и др.) или ухудшении процесса горения возрастают недожог, размер золовых частиц и, как следствие, износ.

Коррозия - разрушение металла труб, стенок газоходов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды, наносящее большой вред работе котла. Коррозия протекает как со стороны рабочего тела, так и со стороны дымовых газов. В воде, паре могут находиться агрессивные газы - кислород и СО₂, а в продуктах сгорания - сернистый или серный ангидрид, соединения ванадия, сероводород и т. д.

Наиболее интенсивно коррозионные процессы протекают в котлах, работающих на сернистых мазутах, подмосковном угле и других серосодержащих топливах. Различают высокотемпературную и низкотемпературную коррозию. Высокотемпературная коррозия наблюдается в топках и пароперегревателях, она вызывается сульфидами, сероводородом Н₂S, сложными сульфатами щелочных металлов типа K₂Fe(SO₄)₂ или Na₃Fe(SO₄)₂, соединениями ванадия, характеризующимися низкими температурами плавления и высокой коррозионной активностью. Ванадиевая, сульфатная коррозия может быть уменьшена при отсутствии избыточного кислорода, что достигается, например, сжиганием мазута с малыми избытками воздуха. Вместе с тем уменьшение избытков воздуха может активизировать сульфидную или сероводородную коррозию, отмечавшуюся, например, при сжигании некоторых видов топлива (марка АШ, подмосковный уголь) в зоне соударения горящего факела с топочными экранами. Организация безударного (в экраны) горения, изменение распределения воздуха и топлива по горелкам позволяют машинисту уменьшить этот вид коррозии.

Низкотемпературная коррозия наблюдается преимущественно в воздухоподогревателях и вызвана конденсацией влаги на стенках труб. Наиболее интенсивно коррозия протекает при появлении конденсата серной кислоты (сернокислотная коррозия). Например, иногда при сжигании высокосернистых мазутов ресурс работы воздухоподогревателей (ВП) сокращается до 0,5-1 года. Появление неплотностей в трубах ВП увеличивает перетечку воздуха в уходящие газы, сокращает количество воздуха на горение и ведет к росту затрат на тягу и дутье; в ряде случаев из-за нехватки тяги или воздуха снижают нагрузку котла.

Температура, при которой на трубах наблюдается появление конденсированной жидкой пленки, называется температурой точки росы дымовых газов. В зависимости от содержания SО(SО) и водяных паров в дымовых газах температура точки росы может доходить до 160-170 °С, а низкотемпературная коррозия может наблюдаться при температурах газа 180-190°С. Наибольшая интенсивность низкотемпературной сернистой коррозии отмечается в диапазоне температур стенки труб 100-120 °С.

Образование серного ангидрида SO₃ происходит в результате доокисления сернистого ангидрида SO₂ по реакции [48]:

2SO₂+O₂ 2SO₃. (6.1)

В протекании этой реакции значительную роль играют катализаторы, в качестве которых могут быть оксиды ванадия, железа, в значительных количествах присутствующие в золе, отложениях и поверхностной пленке труб. Образование SО₃ уменьшается при работе котла с малыми избытками воздуха, что используется в качестве метода борьбы с низкотемпературной коррозией.

Низкотемпературная коррозия и ее последствия могут быть также ослаблены в случае применения рециркуляции воздуха, коррозионно-стойких материалов (стекло, керамика, эмалированные покрытия и др.), различных присадок, увеличения температуры стенок. Для снижения затрат на ремонт воздухоподогревателей первые (по воздуху) наиболее холодные и коррозируемые секции выполняют в виде отдельной легкозаменяемой поверхности.

Наиболее доступным для машинистов средством снижения коррозии воздухоподогревателей является подогрев воздуха (до 60-100 °С) на входе путем рециркуляции части горячего воздуха. При этом повышается температура стенки труб. На высокосернистых топливах предварительный подогрев производят иногда до 90-110 °С, а при сжигании природного газа подогрев можно не производить [8].

5. Обеспечение экологической безопасности работы паровых и водогрейных котлов

Горение топлива в котлах и его виды

Горение - это реакция, при которой происходит превращение химической энергии топлива в тепловую. Горение бывает полное и неполное. При полном горении вся химическая энергия топлива превращается в тепловую.

Чтобы горение в топке парового или водогрейного котла было полным, требуется постоянное поступление в топку достаточного количества воздуха и его хорошее перемешивание с топливом. Кроме того, для полного горения необходимы достаточный объем топочного пространства и высокая температура в топке (не ниже 1000 С).

При полном горении твердого или жидкого топлива цвет пламени в топке должен быть соломенно-желтым, а при горении газообразного топлива - прозрачно-голубоватым, без желтых языков. Если же цвет пламени красный или желтый с дымными полосами, то, следовательно, горение неполное. Причинами этого могут быть нехватка воздуха для полного горения, плохое перемешивание воздуха с топливом, малый топочный объем или низкая температура в топке.

При неполном горении цвет пламени красный с дымными полосами, а из трубы идет черный дым, так как не весь углерод, имеющийся в топливе, сгорает, т. е. соединяется с кислородом воздуха. В горячих отходящих газах остается много несгоревших, но разогретых докрасна частиц углерода, которые и придают пламени такой цвет.

Теоретически для сгорания 1 кг топлива требуется воздуха, м³:

а) бурого угля 4,8;

б) каменного угля 8,4;

в) полуантрацита и антрацита 8,74;

г) мазута 11;

д) природного газа 9,85.

Практически для обеспечения полного сгорания топлива в топку следует подавать воздуха немного больше теоретически необходимого количества, потому что только теоретически необходимого количества воздуха для перемешивания с летучими горючими веществами недостаточно. Число, показывающее, насколько действительное количество воздуха больше теоретически необходимого, называется коэффициентом избытка воздуха (отношение действительного количества воздуха, практически подаваемого в топку, к теоретически необходимому количеству), т. е. = V_ф/V_о [7].

Машинисты паровых и водогрейных котлов должны помнить: чем меньше коэффициент избытка воздуха, тем котел работает эффективнее, потому что чрезмерный избыток воздуха нарушает процесс горения и сопровождается рядом тепловых потерь в котельной установке. Избыточный воздух в топке следует поддерживать на нужном уровне, благодаря чему котел будет работать с меньшими потерями теплоты, а значит, с высоким кпд.

На практике целесообразно применять при сжигании топлива следующие коэффициенты избытка воздуха для различных видов топлива:

а) бурого угля - 1,5;

б) каменного угля - 1,4;

в) полуантрацитов - 1,3;

г) антрацитов - 1,3;

д) мазута - 1,15-1,2;

е) природного газа - 1,05-1,1.

Состав продуктов сгорания и характеристика вредных веществ

В состав продуктов сгорания топлива входят: углекислый газ СО₂; оксиды азота и серы NO₂, SO₂; оксид углерода СО; водяные пары Н₂О; азот N₂, содержащийся в топливе и атмосферном воздухе; избыточный кислород О₂, который содержится в продуктах сгорания топлива, так как само горение протекает неидеально, поэтому приходится подавать в топку воздуха больше, чем необходимо теоретически.

Оксиды азота, образующиеся вследствие окисления азота в ядре факела пламени всех видов топлива, являются очень токсичными соединениями. Основной фактор, влияющий на количество образующихся в топке оксидов азота, - температура в ядре факела. При температурах 1800-1900 С и наличии свободного кислорода концентрация оксидов азота, образующихся в факеле, превышает допустимую в свежем воздухе в 1-20 тыс. раз. Кроме отравляющего действия на организм человека, оксиды азота вызывают интенсивную коррозию металлических поверхностей. Очистка продуктов сгорания от оксидов азота способами улавливания технически сложна и в большинстве случаев экономически нерентабельна.

Весьма вредным является выброс в атмосферу сернистого газа. Он обладает резким запахом, но не имеет цвета. Содержание оксидов серы в продуктах сгорания практически не зависит от качества организации топочного процесса и определяется в основном содержанием серы в топливе. Сернистый газ гибельно воздействует на зеленые насаждения, особенно на плодовые и хвойные деревья, а также на посевы. Кроме вредного воздействия на все живое, сернистый газ вызывает усиленную коррозию металлических поверхностей и порчу различных веществ и материалов. При наличии сернистого газа снижается также прозрачность атмосферы. Содержание серного ангидрида в продуктах сгорания котельного топлива не превышает 3 % содержания сернистого газа, однако при выходе из дымовой трубы под действием солнечной радиации сернистый ангидрид окисляется в серный, а затем, соединяясь с водой, может образовывать серную кислоту.

Токсичным веществом является также оксид углерода СО. Это соединение образуется в случае неполного сгорания углерода при сжигании практически всех видов топлива. Количество оксида углерода может составлять при сжигании твердых топлив до 2 % массы сжигаемого топлива, при сжигании газа и мазута - 0,05 %. Оксид углерода не имеет запаха и цвета, что затрудняет его обнаружение.

Формальдегид - газ с резким неприятным запахом, обладающий высокой токсичностью. Содержание формальдегида в продуктах сгорания наблюдается в малых отопительных котельных при сжигании мазута в условиях, когда имеется общий или местный недостаток воздуха.

В продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу, находятся также канцерогенные вещества. Наиболее распространенным и сильнодействующим из них является так называемый 3,4-бензапирен (С₂₀Н₁₂ - продукт гидролиза угля и углеводородных газов). На количество 3,4-бензапирена влияет режим работы топки, особенно величина температуры в ядре факела и количество имеющегося там кислорода. Бенз(а)пирен образуется при высокой температуре в случае недостатка воздуха для полного сгорания топлива. Частицы твердого углерода сгорают медленнее всего. При догорании они раскаляются, поглощают другие вещества и придают пламени характерную желтую окраску. Наличие желтой окраски пламени свидетельствует о том, что в продуктах сгорания имеются канцерогенные вещества. Много канцерогенных веществ образуется при режимах горения с сажеобразованием.

Вредное воздействие золовых частиц на организм человека зависит от размеров частиц, их концентрации в воздухе, дисперсности и твердости. Количество выбрасываемых золовых частиц зависит от состава твердых топлив, конструкции топочных устройств и эффективности работы золоуловителей. Золовые частицы вредно воздействуют на живые организмы, загрязняют атмосферу, что приводит к снижению видимости и солнечной освещенности, загрязнению поверхностей зданий и сооружений и их разрушению, уменьшению фотосинтеза, осуществляемого растениями. Степень вредного влияния основных вредных веществ (токсогенов) на человеческий организм различна (табл. 4).

Таблица 4. Содержание в воздухе и вредное влияние токсичных веществ на организм человека

Длительность и характер действия токсичных веществ	Содержание в воздухе веществ (по объему), %
	SO2	NO2	CO
Несколько часов без защитногодействия	0,0025	0,0008	0,01
Признаки легкого отравления	0,005	0,001	0,01-0,05
Значительное отравление,через 30 мин	0,008-0,005	0,005	0,2-0,3
Опасно для жизни прикратковременном действии	0,06	0,015	0,5-0,8

В последние десятилетия на всем земном шаре стало заметно ощущаться значительное загрязнение окружающей среды. Ежегодно в океан попадает около 10 млн т нефтепродуктов, промышленные предприятия и транспорт выбрасывают в атмосферу около 1 млрд т аэрозолей и столько же сажи, в водоемы поступает свыше 500 млрд т промышленных отходов. В связи с этим возникли обоснованные опасения возможности неблагоприятного изменения свойств атмосферы и климата планеты из-за колоссальных количеств поступающих в воздух теплоты и оксида углерода при ежегодном сжигании 10 млрд т условного топлива [11, 16, 18, 21, 30].

Критериями оценки санитарного состояния среды и качества атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации токсичных веществ в воздухе или воде водоемов. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний. Различают среднесуточные и максимально разовые предельно допустимые концентрации. Среднесуточные ПДК предназначены для исключения возможности воздействия токсичных веществ на организм человека в течение длительного времени. Максимально разовые ПДК установлены для веществ, обладающих раздражающими воздействиями или резкими запахами, в дополнение к среднесуточным.

В табл. 5 приведены ПДК вредных веществ, находящихся в воздухе, утвержденные главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава РФ.

Расчеты ведутся по каждому вредному веществу в отдельности с тем, чтобы концентрация любого из них не превышала значений, приведенных в табл. 5. Для котельных установок эти условия ужесточены решением Минздрава РФ о введении дополнительных требований необходимости суммирования воздействия оксидов серы и азота, которое определяется из уравнения

, (7.1)

где и - фактические концентрации соответствующих веществ в уходящих газах, мг/м³. Их ПДК приведены в табл. 5.

Таблица 5. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе для населенных мест

Загрязняющее вещество	Величина ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3
	Максимально разовая	Среднесуточная
Диоксид азота	0,085	0,04
Сернистый ангидрид	0,5	0,05
Оксид углерода	5,0	1,0
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Сажа (копоть)	0,15	0,15
Бенз(а)пирен	-	0,000001
Формальдегид	0,035	0,012

Санитарные нормы предотвращают прямое вредное воздействие на здоровье людей, но не исключают возможности неблагоприятного влияния на окружающую среду. В связи с этим разрабатывают нормы ограничений выброса абсолютных количеств веществ в окружающую среду для всех промышленных предприятий, включая котельные и тепловые станции. Такие ограничения называют нормами предельно допустимых выбросов. Утверждают их в законодательном порядке.

Практические методы сокращения вредных выбросов из котлов

Снизить выбросы вредных веществ котельными установками можно путем уменьшения содержания их в топливе, снижения количества вредных веществ, образующихся в процессе горения топлива, очистки продуктов сгорания от вредных примесей перед выбросом в атмосферу.

Уменьшение содержания токсичных веществ в топливе связано с большими трудностями. Очистка твердых топлив от примесей практически не осуществима, а жидких и газообразных (очистка мазута от серы на нефтеперерабатывающих заводах, получение малосернистого газа) требует значительных капитальных затрат и увеличивает эксплуатационные расходы. В этой связи очистка топлив от токсичных примесей в настоящее время применяется редко и не может быть рекомендована для действующих теплоэнергетических предприятий. Для котельных установок рекомендуется производить очистку продуктов сгорания перед выбросом их в атмосферу и принимать меры по уменьшению количества токсичных веществ, образующихся в процессе горения топлива. Однако наиболее радикальным методом уменьшения выброса вредных веществ является переход на сжигание газообразного топлива. Практика показала, что перевод котельных установок средней мощности с твердого топлива на газообразное обеспечивает снижение токсичности в 1-1,3 раза, малой мощности - в 4-5 раз. Поэтому в котельных установках малой мощности рациональнее применять только жидкие и газообразные топлива [9, 10, 17, 27].

При сжигании твердых и жидких топлив для улавливания летучей золы, частичек несгоревшего топлива и сажи применяют золоуловители и фильтры, серийно выпускаемые нашей промышленностью. Если происходит полное сгорание твердого или жидкого топлива, то практически вся сера сгорает, и в продуктах сгорания находится в основном малореакционный сернистый ангидрид. Очистку продуктов сгорания от серного и сернистого ангидридов осуществляют в мокрых скрубберах. Вода улавливает серный ангидрид хорошо, сернистый ангидрид - плохо. Поэтому для увеличения доли его улавливания применяют поглотители. При орошении потока продуктов сгорания известковым молоком можно добиться улавливания до 90 % сернистого ангидрида, причем стоимость очистки составляет всего около 12 % стоимости топлива. Однако при применении известковых суспензий в газоочистной аппаратуре образуются карбонатные отложения, затрудняется работа распылителей и жидкостных трактов системы газоочистки. Для устранения этих недостатков применяют известково-щелочной метод улавливания сернистого ангидрида, при котором оксиды серы улавливают с помощью щелочного раствора, а известь используют для подщелачивания жидкости. Этот метод рекомендуется применять только на технологическом оборудовании, выпускаемом серийно [11].

Очистка продуктов сгорания от оксидов азота технологически сложна и экономически не рентабельна, поэтому необходимо принимать все меры к снижению образования оксидов азота в топках, внедряя наиболее рациональные режимы горения. Основными методами снижения выхода оксидов азота и уменьшения их выброса в атмосферу являются следующие: снижение температуры в ядре факела; дробление крупного факела на несколько мелких; замена смесительных горелок подовыми; организация двухстадийного сжигания топлива. Температуру в ядре факела уменьшают отводом некоторого количества теплоты от ядра зоны горения при сжигании газа и мазута. Отвод теплоты осуществляют увеличением угла раскрытия и уменьшением длины амбразуры приточной водой или воздухом. В обоих случаях снижается температура в ядре факела и уменьшается выход оксидов азота. Имеются другие способы снижения температуры в ядре факела, однако для котельных установок малой и средней мощности они практически не приемлемы [11, 17, 18, 48].

При дроблении крупного факела на несколько мелких повышается отношение площади поверхности факела к объему, уменьшается время пребывания реагирующих веществ в зоне высоких температур и увеличивается периметр корня факела пламени, что вызывает повышение подсасывания продуктов сгорания в факел за счет внутритопочной рециркуляции. Все это приводит к снижению максимальной температуры в факеле и уменьшению выхода оксидов азота [8]. Дробление факела можно осуществить установкой двухсветных экранов, как это выполнено в котлах типа ТВГ [9]. Разделение факела на 6-8 отдельных частей снижает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания на 20-30 %. Замена смесительных горелок подовыми позволяет «растянуть» фронт факела пламени и снизить удельные тепловые нагрузки, а в котельных установках малой и средней мощности снизить концентрацию оксидов азота на 35-45 % [10].

Организация двухстадийного сжигания топлива заключается в том, что область горения разделяется на две зоны. В первую зону подают воздуха меньше, чем теоретически необходимо. Коэффициент избытка воздуха в этой зоне поддерживают равным 0,8-0,95. Это приводит к неполному сгоранию топлива при пониженной температуре, вследствие чего количество оксидов азота резко уменьшается. Для дожигания топлива во вторую зону горения подают воздух в количестве, обеспечивающем полное сгорание ( = 1,25-1,35) [11, 20, 36, 43, 44].

Отвод теплоты топочными экранами снижает температуру газов в первой зоне настолько, что второй этап сгорания топлива протекает при пониженных температурах и практически без образования оксидов азота. При двухстадийном сжигании газа количество образующихся оксидов азота уменьшается на 90 %, при сжигании мазута - на 70-75 % [11, 16].

Снизить содержание оксида углерода в продуктах сгорания топлива можно обеспечением правильного топочного процесса. Так, при сжигании газа и мазута выброс СО не превышает 0,05 %, а при тщательном регулировании процесса горения - 0,01 %. При работе котельных установок на мазуте необходимыми условиями полного сгорания являются: применение жидких присадок; достаточный подогрев и тонкость распыления; обеспечение правильного топочного процесса. Переход на газообразное топливо улучшает полноту сжигания и уменьшает количество образующихся канцерогенных веществ. Установлено, что при сжигании газообразного топлива с коэффициентом избытка воздуха в топке 1,05 в продуктах сгорания бенз(а)пирена оказывается не больше, чем в воздухе атмосферы. Вместе с тем при неправильном ведении процесса горения количество бенз(а)пирена может значительно увеличиться (до 50 раз при сжигании мазута и до 10 раз при сжигании природного газа). Таким образом, основным средством борьбы с загрязнением воздуха канцерогенными веществами является обеспечение максимальной полноты сгорания топлива [17, 21, 33, 34].

Для дальнейшего уменьшения концентрации токсичных продуктов сгорания в зоне выброса производится рассеивание их через дымовые трубы в атмосферу. Однако само по себе рассеивание не решает проблемы загрязнения окружающей среды. Поэтому необходимо прежде всего принимать все указанные меры к уменьшению выбросов токсичных веществ [35, 36, 43].



6. Разработка методики подготовки и проведения противоаварийных тренировок в производственно-отопительных котельных

Общие положения

Основным оборудованием, вырабатывающим тепловую энергию в производственных и отопительных котельных установках, являются паровые и водогрейные котлы, надежность и экономичность работы которых в значительной мере зависит от культуры эксплуатации оборудования. Повышение культуры эксплуатации теплоэнергетического оборудования прежде всего обусловлено квалификацией обслуживающего персонала. Качество подготовки оперативного инженерно-технического персонала и рабочих определяется не только уровнем теоретических знаний, но и умением самостоятельно, быстро и правильно ориентироваться и действовать при эксплуатации оборудования в возможных различных аварийных ситуациях.

В настоящем разделе разработаны и показаны теоретические и практические ситуационные упражнения для противоаварийных тренировок. Они предназначены для лучшего усвоения действующих правил Ростехнадзора, приобретения конкретных практических навыков эксплуатации оборудования производственно-отопительных котельных предприятий железнодорожного транспорта и других промышленных объектов.

Авторами использован опыт эксплуатации производственно-отопительных котельных, результаты многочисленных испытаний, выполненных специализированными наладочными организациями, а также опубликованные материалы о рациональной эксплуатации оборудования, включая экологическую безопасность.

Противоаварийные тренировочные учения (в дальнейшем - тренировки) - одна из обязательных форм производственно-технического обучения и повышения квалификации оперативного персонала. В процессе тренировки проверяется способность персонала самостоятельно решать задачи, связанные с ликвидацией аварий, ведется его обучение наилучшим способам их предупреждения и ликвидации, выявляются мероприятия, направленные на повышение надежности работы оборудования и его эксплуатации.

Нередко тренировки проводятся без использования положительного опыта отдельных предприятий. В некоторых случаях при проведении тренировок не выполняются требования Руководящих указаний по организации работы с персоналом на теплоэнергоустановках и в сетях о выставлении индивидуальных оценок всем, участвующим в тренировке, и доведении программ и результатов тренировки до сведения персонала.

Разработанная авторами методика подготовки и проведения противоаварийных тренировок составлена с учетом устранения существующих недостатков в их организации и с использованием положительного опыта ряда энергетических предприятий.

Отметим, что методика соответствует требованиям действующих Правил технической эксплуатации теплоэнергоустановок и Руководящих указаний по организации работы с персоналом на теплоэнергоустановках и в сетях.

Виды противоаварийных тренировок и методика их проведения

В производственных и отопительных котельных должны применяться следующие формы обязательного обучения и повышения квалификации персонала:

а) обучение на курсах повышения квалификации эксплуатационного персонала по специально разработанным программам, проводимое один раз в год, для изучения оборудования, оптимальных режимов и лучших приемов работы;

б) индивидуальный производственный инструктаж по безопасным и рациональным методам работы на эксплуатируемом оборудовании, проводимый не реже одного раза в три месяца;

в) противоаварийные тренировки, проводимые для проверки умения оперативного персонала самостоятельно, быстро и правильно ориентироваться в различных ситуациях, возникающих при эксплуатации оборудования;

г) изучение правил Ростехнадзора, правил техники безопасности, должностных и эксплуатационных инструкций, относящихся к работе оборудования котельных цехов.

Противоаварийные тренировки рекомендуется проводить с таким расчетом, чтобы каждый оперативный работник участвовал в них не реже одного раза в квартал. Лучше всего организовать тренировки на специальных тренажерах, мнемонических схемах, компьютерах и т. д. Можно проводить тренировки на резервном или работающем оборудовании, используя для этого специальные плакаты, которые персонал вывешивает на оборудовании. Руководитель тренировки должен проинструктировать персонал, подчеркнув при этом, что на резервном или работающем оборудовании категорически запрещается изменять положение задвижек, вентилей, кнопок управления и т. д. По окончании тренировки руководитель должен лично убедиться, что все плакаты, применявшиеся для тренировки, убраны с оборудования.

Тренировки с оперативным персоналом и их классификация. С оперативным персоналом должны проводиться следующие виды тренировок:

а) межсистемные и диспетчерские - в объединенных диспетчерских управлениях (ОДУ).

Межсистемной тренировкой считается тренировка, в теме которой аварийные ситуации являются общими для оборудования нескольких энергосистем и в которой вместе с диспетчером ОДУ участвует непосредственно подчиненный ему персонал не менее трех объектов.

В диспетчерской тренировке участвуют только диспетчеры ОДУ (энергосистемы, сетевого предприятия, района сетей);

б) общесистемные и диспетчерские - в районных энергетических управлениях (РЭУ).

Общесистемной тренировкой считается тренировка, тема которой включает аварийные ситуации для оборудования определенного участка энергосистемы с расположенными в нем электростанциями, сетевыми предприятиями (районами), подстанциями и другими объектами и в которой вместе с диспетчером энергосистемы участвует непосредственно подчиненный ему персонал не менее четырех объектов;

в) общестанционные, блочные и цеховые - на электростанциях.

Общестанционной тренировкой считается тренировка, тема которой включает аварийный ситуации для оборудования не менее половины имеющихся на электростанции цехов, связанных единым технологическим процессом производства тепловой и электрической энергии (топливно-транспортный, котлотурбинный цехи, электроцех и др., и в которой вместе с дежурным инженером электростанции участвует оперативный персонал этих цехов.

Блочной тренировкой считается тренировка, тема которой включает аварийные ситуации для оборудования только одного блока (мощностью 150 МВт и выше) и в которой участвует весь оперативный персонал блока. Эти тренировки проводятся вместо общестанционных с персоналом блоков, не принимавшим участие в их проведении.

Цеховая тренировка проводится с оперативным персоналом одного цеха. Цеховые тренировки могут проводиться одновременно с персоналом всей смены цеха или поочередно с персоналом отдельных рабочих мест.

К цеховым тренировкам могут привлекаться лица оперативного персонала другого цеха, оборудование которого связано с оборудованием данного цеха;

г) общесетевые, диспетчерские, районные, участковые и подстанционные - в сетях.

Общесетевой (районной) тренировкой считается тренировка, тема которой включает аварийные ситуации для оборудования определенного участка сети с расположенными в нем районами (или частью их), подстанциями и другими энергообъектами и в которой вместе с диспетчером сети (района) участвует оперативный персонал не менее четырех объектов или участков.

Участковой тренировкой считается тренировка, тема которой включает аварийные ситуации только для оборудования участка и в которой задействованы оперативный персонал, обслуживающий данный участок сети.

Подстанционной тренировкой считается тренировка, тема которой включает аварийные ситуации для оборудования одной подстанции.

С лицами, впервые допускаемыми к самостоятельной работе, должны проводиться индивидуальные тренировки в соответствии с Руководящими указаниями по организации работы с персоналом на теплостанции и в сетях.

С лицами, которые по какой-либо причине не приняли участие в тренировке вместе со сменой, также проводятся индивидуальные тренировки.

Тренировки по схеме - без обозначения действия на рабочих местах и оборудовании, вне жесткого масштаба времени. В таких тренировках персоналом отрабатываются навыки быстрого принятия правильных решений и отдачи необходимых распоряжений. По такому методу следует проводить тренировки с руководящим дежурным персоналом для усвоения им особенностей схемы, ее гибкости и возможностей использования при ликвидации аварий с сохранением при этом правильности действия защитных и автоматических устройств и необходимого запаса устойчивости и надежности схемы.

Тренировки по схеме позволяют выявить уровень знания персоналом схемы, ее особенностей и возможностей, а также установить сработанность персонала смены в части распределения обязанностей, обмена получаемой информацией и отдачи распоряжений.

Тренировки с условными действиями персонала на работающем оборудовании. Такие тренировки проводятся с реальным временем и обязательным выходом участников к местам производства операций. По этому методу должны проводиться тренировки с оперативным персоналом, непосредственно обслуживающим производственные участки.

Тренировки с реальными действиями персонала на оборудовании, выведенном из работы (находящемся в ремонте или резерве).Задачей таких тренировок является отработка и закрепление у персонала навыков, необходимых для выполнения операций, требующих определенных профессиональных приемов.

Периодичность проведения тренировок и подготовка к ним

В соответствии с Руководящими указаниями по организации работы с персоналом на теплоэнергоустановках каждый работник из числа оперативного персонала должен участвовать в тренировках один раз в квартал.

Периодичность проведения всех видов тренировок указана в прил. 1.

С инженерно-техническими работниками котельных и сетей, не относящимися к оперативному персоналу, но привлекаемыми к производству тренировок в качестве контролирующих лиц, должны периодически проводиться тренировки. Такие тренировки рекомендуется проводить каждый раз после проверки знаний вышеуказанными работниками правил техники безопасности (или одновременно с проверкой знаний правил эксплуатации теплоэнергоустановок).

На каждом энергопредприятии (а также в ОДУ) должен быть составлен годовой график проведения тренировок и в качестве приложения к нему - список рекомендуемых тем. График утверждается главным инженером предприятия (в ОДУ - главным диспетчером). В графиках указывается, в каком месяце, с какой сменой и какого вида тренировки должны проводиться, а также руководители, ответственные за их подготовку, проведение и организацию разбора (прил. 1).

Подготовка тренировки начинается с выбора темы. Тема должна быть реальной по своему содержанию и не должна основываться на схемах и режимах, включающих в себя много условностей и наложений случайностей.

В качестве исходной схемы и режима работы оборудования рекомендуется принимать схему и режим, которые должны быть на рабочих местах к моменту начала тренировки.

При выборе темы тренировки следует учитывать:

- вынужденное изменение в схемах и режимах работы оборудования, вызванное производством ремонтных работ;

- имеющиеся дефекты оборудования, которые могут явиться причиной возникновения аварии;

- наличие персонала на местах;

- состояние связи (ее наличие и качество) между объектами;

- конструктивные особенности оборудования, отдельных установок и устройств;

- аварии и случаи брака в работе, имевшие место на котельных и в сетях;

- требования типовых инструкций и директивных указаний по предупреждению и ликвидации аварий;

- ввод в работу нового, не освоенного в эксплуатации оборудования, новых электрических, тепловых схем и режимов;

- метеорологические условия и сезонные явления (при необходимости), наиболее характерные для данного географического района (ливень, гололед, сильный ветер и т. д.);

По выбранной теме тренировки составляется подробная программа ее организации и проведения, в которой должны быть предусмотрены:

- режим работы оборудования до возникновения аварии; причины аварии, ее развитие и последствия;

- возможные варианты ликвидации аварии и их сравнительная характеристика;

- состав участников тренировки, назначение и расстановка контролирующих лиц;

- назначение руководителей тренировки на участках;

- метод проведения тренировки;

- порядок пользования связью участниками тренировки;

- способ передачи вводной части тренировки, условных сигналов и сообщений по ходу тренировки.

Выбор темы тренировки производится ее руководителем, а составление программы руководитель тренировки может поручить другому лицу, обладающему необходимыми для этого знаниями и опытом работа.

К тренировке с участием персонала нескольких предприятий или нескольких участков одного предприятия (общесистемная, общесетевая и районная тренировки) следует привлекать лишь тот персонал, который в ходе тренировки должен самостоятельно принимать решения, производить переключения и т. д.

В качестве контролирующих лиц должны назначаться работники, хорошо знающие схему и оборудование участка, а также инструкции, права и обязанности лиц, обслуживающих этот участок.

Количество участников тренировки, действия которых провернет одно контролирующее лицо, определяется в каждом конкретном случае при составлении программы.

В процессе разработки программа тренировки должна быть обсуждена с руководителями участков, на которых будет проводиться тренировка с привлечением в случае необходимости специалистов по релейной защите, автоматике, технологическим защитам и т. д.

Программа тренировки должна быть утверждена главным инженером предприятия.

В случае отсутствия кого-либо из указанных руководителей утверждать программу и руководить тренировкой могут их заместители.

Программа тренировки должна быть заранее сообщена руководителям тренировки на участках и контролирующим лицам. Тема и программа тренировки оперативному персоналу заранее не сообщаются.

Если подготавливаемая тренировка будет проводиться не на рабочих местах ее участников, а в местах, специально для этого отведенных, то до начала тренировки следует проверить достаточность и исправность оборудования (средств связи, схем и т.д.).

При подготовке тренировки с условными действиями персонала на оборудовании следует проверить и при необходимости пополнить заготовленный ранее набор тренировочных плакатов и бирок с соответствующими надписями, посредством которых имитируется включение и отключение коммутационной аппаратуры, запорной арматуры, показания приборов, устройств защиты, сигнализации и др. Материал, из которого следует делать плакаты и бирки, должен соответствовать требованиям правил по технике безопасности. По форме и цвету они должны отличаться от применяемых в эксплуатации, иметь надпись «тренировочная», а также иметь приспособления для вывешивания на местах (ушки, веревочные петли, миниатюрные магниты и т. д.). Размер их должен быть таким, чтобы при вывешивании они не мешали персоналу в работе. Некоторые типы рекомендуемых плакатов даны в прил. 2.

Порядок проведения тренировок

Тренировки, как правило, должны проводиться в свободное от дежурства время. Индивидуальные тренировки с разрешения руководителя соответствующего участка, службы, цеха и т. д. могут проводиться во время дежурства, если этому не препятствует загруженность тренирующегося и обстановка на рабочем месте.

Перед началом тренировок, проводимых непосредственно на рабочих местах, необходимо проинформировать об этом весь работающий персонал.

Проведение тренировок по схемам. Тренировки по схемам могут проводиться как непосредственно на рабочих местах, так и в местах, приспособленных для этого и оснащенных необходимым оборудованием. Для проведения тренировки у тренирующихся должна быть схема обслуживаемого ими участка, на которой перед началом тренировки они помечают карандашом положение коммутационной аппаратуры или запорной арматуры, отключенные участки, участки, с отклонениями от нормального режима, и т. д. на момент, предшествующий аварии. У контролирующего лица или руководителя тренировки должна иметься такая же схема.

На рабочих местах, оборудованных мнемоническими схемами, тренировки могут проводиться с их использованием.

Перед началом тренировки ее участникам сообщается вводная часть, в которой указываются:

а) режим работы, предшествующий возникновению аварийной ситуации;

б) отклонения от нормальной схемы;

в) порядок использования связи;

г) время возникновения аварий.

При необходимости сообщаются сведения о метеорологических условиях и сезонных явлениях (паводок, гололед, гроза и т. д.).

Тренировка начинается с сообщений контролирующих лиц или руководителей тренировки о происшедших изменениях в режиме, отключениях оборудования, показаниях мнемонической схемы и приборов на рабочих местах тренирующихся.

Тренировки по схемам проводятся в форме оперативных переговоров тренирующихся друг с другом и с контролирующими их лицами, причем последние могут вести переговоры от имени всех лиц, за исключением участвующих в тренировке.

Переговоры должны проводиться так же, как они проводятся в реальной рабочей обстановке.

Тренирующиеся, принимая сообщения об изменениях, происшедших в результате аварии и действий персонала по ее ликвидации, отражают их на схеме, по которой проводится тренировка.