РЕКОНСТРУКЦИЯ УГОЛЬНОГО СКЛАДА
Будилов О. И., Гумиров В. А., инженеры
Иркутская ТЭЦ-6
Одним из основных условий надежной работы тепловой электростанции является бесперебойная подача топлива в бункера сырого угля котлоагрегатов, что при периодически возникающем несоответствии между поставкой и расходом топлива обеспечивается только при наличии достаточного его запаса на складе электростанции. Ориентация энергетики на создание пристанционных угольных складов значительной емкости, обеспечивающих тридцатисуточный запас топлива, что объективно необходимо прежде всего для ТЭС, расположенных в районах с суровыми климатическими условиями, превращает угольные склады в один из основных объектов, определяющих устойчивую работу электростанции.
Эти обстоятельства определяют необходимость оснащения электростанций угольными складами для хранения топлива в объемах до 300 и более тысяч тонн.
Организация складирования и хранения топлива в подобных масштабах должна опираться на накопленный производственный опыт и четкую нормативную базу по всему комплексу проблем технического, экономического и природоохранного характера. Весьма важной и наименее разработанной из них является защита водного бассейна от ливневых стоков с территории угольного склада, воздушного бассейна от выбросов пыли, продуктов горения и окисления топлива, а также территории, прилегающей к угольному складу по его периметру от захламления и антисанитарного состояния, создаваемого при переработке топлива.
Исследования показывают, что сточные воды угольного склада имеют рН-2,7, значительное содержание сульфатов, цинка, меди, ряд токсичных элементов, содержащихся в ископаемых углях, в том числе мышьяк и фтор [1]. Загрязнение прилежащего воздушного бассейна продуктами окисления и самовозгорания топлива свидетельствует о необходимости решения вопроса хранения, прежде всего, наиболее активных бурых углей.
Действующие нормативные документы по проектированию угольных складов не предусматривают средств предупреждения отрицательного воздействия на природную среду угольных складов большой емкости и не содержат исчерпывающих указаний для разработки генпланов. СНиП П-89-80 «Генеральные планы промышленных предприятий» вообще не предусматривает емкость угольного штабеля более 100 тыс. т. Отсутствует нормирование расстояний от угольных складов до объектов, собственно, топливоподачи и объектов другого назначения. Эвакуационные выходы из подземных галерей складов угля, располагающиеся, как правило, на территории склада, становятся аварийными в буквальном смысле слова. Действующая практика сооружения угольных складов находится в противоречии с современными экологическими, технико-экономическими и санитарно-гигиеническими требованиями, что проявляется наиболее остро при расположении крупных ТЭС в центре промышленных узлов и в черте населенных пунктов.
Компоновки угольных складов в настоящее время определяются условиями генплана, необходимой емкостью и выбором средств механизации переработки топлива, причем без учета его реакционной способности. Определенная изученность физико-химической структуры угольных штабелей, характера и условий газообмена должны учитываться путем максимального снижения аэрируемой зоны штабеля и объема топлива, подверженного кислородному влиянию, для предупреждения снижения энергетических характеристик топлива и его самовозгорания при хранении. Снижение аэрируемой массы топлива может быть обеспечено оптимизацией высоты штабеля и предотвращением проникновения кислорода через нижние горизонты штабеля по периметру угольного склада, где в процессе закладки создаются наиболее благоприятные условия для миграции кислорода.
Круг вопросов при сооружении и эксплуатации угольных складов на практике сводится к следующему:
отчуждение достаточных территорий для складирования нормативного запаса топлива с учетом возможности последующего расширения склада;
компоновка и оборудование угольного склада, направленные на снижение физических и энергетических потерь топлива;
снижение эксплуатационных затрат, связанных с формированием штабеля, выполнением профилактических мероприятий против самовозгорания топлива;
обеспечение пожаробезопасности расположенных вблизи зданий и сооружений;
обеспечение противопожарных проездов в соответствии со СНИП П-89-80;
соблюдение санитарно-гигиенических условий на прилежащей территории;
предупреждение попадания в водоемы ливневых стоков с территории склада.
Степень разрешенности данных вопросов на конкретном угольном складе является оценкой его технического, экономического и природоохранного уровня. Упрощенный подход к вопросам проектирования угольного склада приводит, как правило, к негативным последствиям, с наиболее яркими из которых столкнулась Иркутская ТЭЦ-6 в процессе многолетней эксплуатации открытого склада топлива.
Электростанция расположена в центре промышленного узла и в процессе расширения четырьмя очередями имеет чрезвычайно стесненные условия генплана. Разгрузка поступающего топлива производится двумя роторными вагоноопрокидывателями с подачей его на склад через систему ленточных конвейеров. Выдача угля со склада осуществляется через систему подземных конвейеров с подачей угля в их загрузочные бункера бульдозерами.
Сжигаемый ирша-бородинский уголь марки Б-2 относится к четвертой группе по пригодности к хранению, т. е. это наиболее активный уголь, который легко и быстро самовозгорается. Хранение необходимого запаса топлива приводило к серьезным последствиям, вплоть до ограничения деятельности находящихся вблизи угольного склада производств из-за сильной запыленности и загазованности при постоянном наличии очагов самовозгорания угля. Отсутствие возможности создания нормативного запаса топлива при перебоях в его поставке систематически приводило к ограничениям потребителей.
Проектом предельного расширения прорабатывался вопрос топливоснабжения ТЭЦ строительством базисного склада стоимостью более 20 млн. руб. и соответствующими значительными эксплуатационными затратами, что по условиям генплана и очевидной неразрешенности проблемы перевозки легковоспламеняющегося угля с базисного на пристанционный склад, оказалось неосуществимым.
Возникшая тупиковая ситуация требовала принятия нетипичного технического решения, предусматривающего как создание необходимой емкости угольного склада, так и максимально возможного исключения отрицательного влияния склада на окружающую среду с учетом сложности конкретной ситуации.
По предложению электростанции была выполнена реконструкция угольного склада, заключающаяся в том, что угольный штабель был сформирован с помощью установки по периметру подпорных стенок высотой от двух до пятнадцати метров.
Рис. 1. План угольного склада:
1 — подпорная стенка; 2 — конвейер подачи угля на склад; 3 — конвейер выдачи угля со склада; УП — узел пересыпки
Рис. 2. Поперечный разрез угольного склада (обозначения те же, что на рис. 1)
Выбор высоты подпорных стенок по сторонам угольного склада определялся местными условиями в зависимости от расположения близлежащих производств, загрузочных и разгрузочных устройств склада, узлов пересыпки и преобладающего направления ветра.
Из-за отсутствия аналогов подобных сооружений, учитывающих нагрузку и рабочую температуру в случае возможного возгорания угля, при проектировании рассматривались варианты исполнения подпорной стенки максимальной высоты из жаростойких бетонов с охлаждением несущих железобетонных конструкций вентиляционными каналами. Для строительства был принят вариант исполнения первых шести метров стенки из монолитного бетона марки 300 и комбинированного исполнения на высоте более 6 м из сборного двухслойного железобетона (панелей ПСН и ПСЖ). Несущая способность стенки обеспечивается устройством контрфорсов и пригруженной подошвой. Подпорные стенки высотой до 6 м выполнены из монолитного железобетона марки 200.
Подпорными стенками отделены узлы пересыпки, находящиеся на территории угольного склада, вынесены на безопасное расстояние эвакуационные выходы с подземных галерей. В ходе реконструкции обращено особое внимание на конструктивное исполнение и плотность загрузочных бункеров галереи выдачи топлива со склада, находящихся под угольным штабелем, как возможного источника аэрации штабеля и самовозгорания топлива.
В результате выполненной реконструкции стоимостью 1,8 млн. руб. емкость угольного склада на этой же территории увеличена со 150 до 360 тыс. т, что обеспечило создание нормативного запаса топлива и устойчивость топливоснабжения. С устройством подпорных стенок прекратилось самовозгорание топлива по периметру угольного склада, что подтверждает приоритетное значение кислородного влияния через подошву угольного склада на условия самовозгорания. В районе подпорных стенок при движении бульдозеров организуется наиболее плотная укатка топлива. Компактная форма штабеля при его относительно большой емкости значительно повысила производительность бульдозеров, что одновременно с улучшением условий труда эксплуатационного персонала позволило сократить численность машинистов бульдозеров на одну треть и снизить текучесть кадров данной профессии.
Санитарно-гигиенические условия территории угольного склада обеспечены за счет устранения загазованности от горения угля, исключения ливневых стоков с территории склада, снижения до минимума запыленности.
Обеспечено соблюдение пожарной безопасности оборудования и сооружений склада, а также расположенных рядом производств. Снижены затраты на эксплуатацию угольного склада, физические и энергетические потери топлива.
Многолетний опыт эксплуатации не подтвердил опасений относительно сложности подачи угля непосредственно от подпорных стенок при полном срабатывании штабеля, а также горения топлива в непосредственной близости от железобетонных конструкций. Неоправданным, в связи с этим, явилось усложнение и удорожание конструкции подпорной стенки из двухслойного железобетона.
Выполненная реконструкция открытого склада угля не может быть стереотипом при всем многообразии возникающих конкретных ситуаций, однако решения, реализованные в проекте реконструкции, могут быть использованы при проектировании новых и расширении действующих теплоэлектроцентралей со стесненным генпланом, расположенных в промышленных узлах и в черте городов.
Выводы
- Необходима разработка нормативного документа по проектированию угольных складов большой емкости, учитывающего физико-химические свойства подлежащего хранению топлива, исчерпывающие решения экологических, противопожарных и санитарно-гигиенических вопросов, возникающих при его хранении, средства и методы борьбы с самовозгоранием.
- Примененные при реконструкции угольного склада решения могут быть использованы при реконструкции действующих и проектировании новых электростанций в аналогичных условиях, а также при разработке руководящих документов по проектированию угольных складов тепловых электростанций.
Список литературы
- Бабкин Р. Л., Хранение угля и торфа на электростанциях. М.: Энергоиздат, 1982.;
- Антонянц Г. Р., Черников В. П., Райдельд О. Ф. Топливнотранспортное хозяйство тепловых электростанций. Μ.: Энергия, 1977.
