Автономная электрокотельная

Подбор кадров

Правила техники безопасности предусматривают отбор по состоянию здоровья персонала для обслуживания действующих электроустановок. Для этого производится медицинское освидетельствование персонала при поступлении на работу и периодически один раз в два года.

К обслуживанию котлов допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, соответствующее обучение, имеющие удостоверения на право обслуживания электрокотлов и электрокотельных. Квалификация оперативно- ремонтного персонала по технике безопасности должна быть не ниже третьей группы.

Технические меры защиты

1) Изолирование и ограждение токоведущих частей электрооборудования

Место установки котлов должно быть отделено от остальной части помещения несгораемыми сплошными или сетчатыми перегородками по всей высоте котла, с устройством дверей. Сетчатые ограждения должны иметь размер ячейки не более 25мм. На дверях ограждения должен быть укреплен предупреждающий знак "ОСТОРОЖНО! ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ".

2) Защитная изоляция:

рабочая - электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая её нормальную работу и защиту от поражения электрическим током;

дополнительная - электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции;

двойная - электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.

3) Защитное отключение

Защитное отключение является эффективной и очень перспективной мерой защиты. Защитным отключением называется быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. В котельной предусмотрены следующие вида отключений:

- многофазных коротких замыканий в линии, питающей котел, на вводах и внутри котла, - действующую без выдержки времени;

- однофазных замыканий на землю в линии, питающей котел, на вводах и внутри котла, - действующую без выдержки времени для котлов с заземленным корпусом;

- перегрузки по току выше номинального, - действующую с выдержкой времени;

4) Зануление

Это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Целью зануления является устранение опасности поражения человека при пробое на корпус оборудования одной фазы сети.

Металлические трубопроводы холодной и горячей воды должны быть занулены. Зануляющие проводники должны быть присоединены в двух точках, одна из которых - на корпусе котла, а вторая - на трубопроводе холодной или горячей воды вне котельной и не ближе 5м от первой точки.

5) Защитное заземление

Это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель защитного заземления - снижение до малого значения напряжения относительно земли на проводящих нетоковедущих частях оборудования. Принцип действия защитного заземления основан на перераспределении падений напряжения на участках цепи: фаза - земля и корпус - земля.

6.3 Расчет заземления

Исходные данные:

Удельное сопротивление грунта (суглинок);

Тип системы заземления - выносная;

Ширина соединительной полосы ;

Наибольшее сопротивление заземляющего устройства.

Переменные величины:

Длина стального электрода (вертикального заземлителя) ;

Диаметр электрода ;

Заглубление верхнего конца электрода и соединительной полосы ;

Расстояние между электродами;

Расстояние от поверхности земли до половины длины электрода ;

Коэффициент сезонности для III климатической зоны .

На рисунке 6.1 показана конструкция заземляющего устройства.

Рисунок 1 - Конструкция заземляющего устройства

Расчет

1) Сопротивление протеканию электрического тока одного электрода:

2) Ориентировочное количество вертикальных заземлителей:

3) Определение коэффициента использования электродов:

при числе заземлителей n = 4 и при отношении , принимается

4) Определение необходимого числа электродов:

5) Определение коэффициента использования соединительной полосы:

при числе заземлителей n = 6 и при отношении , принимается

6) Определение длина соединительной полосы:

7) Сопротивление растеканию электрического тока соединительной полосы:

8) Общее сопротивление системы, состоящей из вертикальных заземлителей и соединительной полосы:

Для системы заземления выбираются 6 стержневых электродов, соединенных полосой длиной 15,14м. Общее сопротивление системы составляет 2,98Ом.

Несмотря на множество принимаемых мер по обеспечению безопасности и различных приспособлений для снижения риска поражения человека, всё равно существует вероятность того, что жизнь и здоровье человека могут оказаться под угрозой. И дело не в неисправности оборудования или каких-либо других неполадках, а в самом человеке, потому как именно человек является самым не постоянным звеном в любой системе и склонен ошибаться чаще устройств автоматики. Неосторожность, неумение или просто плохое психологическое состояние приведут к возникновению опасной ситуации, и в результате никакие средства защиты могут не помочь, а это приведет к возникновению аварии со всеми вытекающими последствиями. Поэтому, чтобы такие ситуации не возникали, развитие техники должно быть направлено на полное исключение человека из технологического процесса.

7. Экологичность альтернативных технологий получения тепловой энергии

Рассматриваемая в данном дипломном проекте модульная электрокотельная предназначена для производства тепла, с использованием в качестве энергоносителя электричества. Этот способ выработки тепла появился не так давно и ещё не получил широкого распространения. И связано это, прежде всего с тем, что основным процессом получения тепловой энергии вот уже на протяжении нескольких тысячелетий был и остаётся процесс сжигания различных видов топлив. Этот способ является самым простым и дешевым, а потому распространен он повсеместно. Но, как известно, помимо выработки тепла процесс горения топлива сопровождается выбросом большого количества вредных веществ, которые отрицательно воздействуют на атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Кроме того, запас топлива ограничен и рано или поздно закончится.

В связи с этим на первое место выходят задачи по поиску и внедрению технологий, не оказывающих столь разрушающего воздействия на природную среду и имеющих неистощимый энергоресурс. А, как было сказано ранее, именно такой технологией является процесс выработки тепла с помощью электричества, и далее в работе будут рассмотрены преимущества данного способа получения тепловой энергии по сравнению с традиционными способами, основанными на сжигании топлива.

7.1 Вредные выбросы теплоэнергетики и их влияние на человека и окружающую среду

В первую очередь при анализе воздействия теплоэнергетики и окружающую среду должны быть рассмотрены элементарные процессы, происходящие при сжигании топлива (в особенности органического), так как при его сжигании образуется большое количество различных вредных соединений. Данные вредные вещества воздействуют на растения, животный мир и людей, а также на строительные конструкции, здания и сооружения.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива нетоксичные углекислый газ (СО₂) и водяной пар (Н₂О). Кроме этого в воздушную среду выбрасываются такие вредные вещества, как оксиды серы, азота, углерода, в частности угарный газ (СО), соединения тяжёлых металлов, таких как свинец (Рb), сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твёрдого топлива, канцерогенный бензопирен (С₂₀Н₁₂), который накапливается в живых организмах и приводит к онкологическим заболеваниям.

При сжигании твёрдого топлива в котлоагрегатах образуется большое количество золы, диоксида серы (SO₂), оксидов азота. Перевод установок на жидкое топливо уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO₂, так как в мазуте содержится не менее 2% серы.

Сернистый ангидрид (SO₂) один из токсичных газообразных выбросов теплоэнергоустановок. Наиболее чувствительным к содержанию SO₂ являются растения. Токсичное воздействие SO₂ связано с повреждением поверхности листьев или хвои из-за разрушения, содержащегося в них хлорофила. Лиственные растения, ежегодно сбрасывающие листву, менее подвержены действию SO₂. Наоборот, хвойные растения сильнее подвержены влиянию токсических примесей. С небольшой продолжительностью пребывания в атмосфере, в присутствии кислорода воздуха, SO₂ доокисляется до SO₃ и, вступая в реакцию с водой (Н₂О) образует слабый раствор серной кислоты (Н₂SO₄).

Оксиды азота практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. Будучи токсичными для человека, они обладают резко выраженным раздражающим действием, особенно на слизистую оболочку глаза. Оксиды азота плохо растворимы в жидких средах, в связи с чем, они способны глубоко проникать в легкие, вызывая повреждения альвеолярного эпителия и бронхов. В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот образует ряд соединений: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄ и N₂O₅. В присутствии влаги NO₂ легко вступает во взаимодействие с кислородом воздуха, образуя азотную кислоту (НNO₃).

Основными видами примесных выбросов энергетических объектов, поступающими на поверхность гидросферы и литосферы, являются твёрдые частицы, выносимые в атмосферу дымовыми газами и оседающие на поверхность (пыль, зола, шлаки), а также горючие компоненты продуктов обогащения, переработки и транспортировки топлив.

Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами - золой и шлаками. Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в виде выбросов ежегодно поступает около 250 млн.т. мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменять баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков, а попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей, проживающих вблизи угольных ТЭС.

Атмосфера является наиболее уязвимой составляющей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность человека, существование и развитие животного и растительного мира, так как в ней содержится основная часть кислорода воздуха, имеющегося на планете. Атмосфере человеческой деятельностью причиняется огромный и невосполнимый ущерб. Вследствие тесной и неразрывной взаимосвязи всех природных составляющих окружающей среды, загрязнение атмосферы неизбежно отражается на других средах: гидросфере, литосфере, биосфере.

При сжигании каменного угля остаётся очень большое количество зольных отходов, которые вывозятся за город на золоотвалы. Золоотвалы, в большинстве своём, очень плохо оборудованы, и зола разносится на значительные расстояния. Кроме того, что зола загрязняет атмосферу, оседая на землю, она скапливается, покрывая поверхность почвы плотным слоем. Это способствует образованию техногенных пустынь.

Особенную опасность представляют сернистый ангидрид, диоксид серы и оксиды азота, выделяемые в атмосферу, поскольку они переносятся на большие расстояния и осаждаются, в частности, с осадками на поверхность земли, загрязняя гидросферу и литосферу. Одним из особенно ярких проявлений этой картины являются кислотные дожди. Эти дожди образуются вследствие поступлений от сгорающего топлива и уходящих в атмосферу на большую высоту дымовых газов, в основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осадков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника выделения. Растворы кислот могут долго держаться в воздухе в виде плавающих капелек тумана или выпадать вместе с дождем на землю. Эти растворы разъедают металлы, краски, синтетические соединения, ткани, губительно действуют на растения и животных. Попадая на землю, серная кислота подкисляет почвы. В результате химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие, что отрицательно сказывается на урожае. Из почвы токсические вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы.

Подсчитано, что ТЭС и ТЭЦ выделяют 46% всего сернистого ангидрида и 25% угольной пыли, выбрасываемой в атмосферу промышленными предприятиями. Причиной загрязнений такого масштаба является развитие экологически несостоятельных технологических процессов, то есть таких, которые создают удовлетворение потребностей человека в тепловой и электрической энергии, но одновременно с этим и недопустимое загрязнение окружающей среды. Эти процессы развиваются без принятия эффективных мер, предупреждающих загрязнение атмосферы.

Кроме того, загрязнение атмосферы привело, как полагают учёные, к новому явлению поражению некоторых видов мягких пород деревьев, а также к быстрому и одновременному падению скорости роста, по меньшей мере, шести видов хвойных деревьев.

Теплоэнергетика является причиной возникающего в крупных промышленных городах смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком наружной воздушной среды, вследствие выделения в неё вредных веществ, при неблагоприятных погодных условиях. Сжигание горючего создает еще одну грозящую человеку опасность - кислородное голодание.

Выбросы теплоты являются одним из основных факторов взаимодействия теплоэнергетических объектов с окружающей средой, в частности с атмосферой и гидросферой. Выделение происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического вещества для выработки тепловой энергии. Большая часть теплоты, получаемой охлаждающей водой в конденсаторах паровых турбин, передаётся в водоёмы, водотоки, а оттуда в атмосферу. Температура воды в месте сброса нагретой воды повышается, что ведёт к повышению средней температуры поверхности водоёма, атмосферный воздух над теплоэнергетической установкой повышается, вследствие энергии, выделенной этой установкой в атмосферу.

При расширении производства одновременно с увеличением потерь теплоты возрастает количество углекислого газа в атмосфере. Вместе теплота и углекислый газ изменяют теплоотдачу земной поверхности и препятствуют уходу в космическое пространство теплового излучения. Оно накапливается у поверхности Земли и при этом образуется нежелательный "парниковый эффект". Кроме того, пыль в воздухе и избыток газов задерживают ультрафиолетовые лучи. Все это вместе ведет к уменьшению температуры на освещенной Солнцем стороне планеты. В итоге наша планета недополучает солнечного света и не может избавиться от избытка теплоты, и природное тепловое равновесие оказывается под угрозой.

Подсчитано, если содержание СО₂ удвоить, то из-за “парникового эффекта” температура повысится на 4 градуса. Причем повышение на планете температуры будет не равномерным. В областях, близких к экватору, она, скорее всего, даже понизится, а в районе полюсов в результате “парникового эффекта” повышение температуры достигнет 10-15 градусов. Что приведет к началу бурного таяние льдов. Подсчитано, что если растопить весь лед, содержащийся в ледниках, то уровень мирового океана поднимется на 64м и многие территории суши окажутся под водой.

Помимо всех перечисленных проблем, связанных с традиционной теплоэнергетикой, нельзя не упомянуть проблему истощения природных ресурсов Земли, так как в виде топлива используется большое количество минерального сырья.

Минеральные ресурсы недр - ограниченный и не воспроизводимый природный ресурс. Одной из наиболее тревожных связанных с этим проблем становится угроза быстрого истощения ресурсов, что может поставить пол удар жизнь будущих поколений человечества. И этот удар будет настолько сильным, что может привести к деградации человеческого рода. Чисто теоретическая постановка этой проблемы за последние десятилетия приобрела практическую значимость ввиду быстро возрастающих объемов добычи минерального сырья. При экспоненциальном росте общих объёмов промышленного производства сроки исчерпания многих важных видов минеральных ресурсов резко сокращаются. На протяжении почти всего последнего столетия мировая добыча минеральных ресурсов в целом удваивалась приблизительно каждые 10 лет. Если допустить, что этот темп её роста сохраниться ещё на 200 - 220 лет, то это означало бы, что в 2210 году, будет добываться ежегодно по 250 квадриллионов тонн минерального сырья. А это невозможно, потому что такая величина равна массе всей суши Земли, находящейся выше уровня океана. Однако и меньшие темпы роста добычи полезных ископаемых рано или поздно приведут к полному исчерпанию имеющихся природных ресурсов.

7.2 Экологические преимущества использования альтернативного способа получения тепловой энергии

На данный момент энергетике принадлежит первенство во многих видах загрязнений: химическом, тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном, поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем. Исходя из этого, одной из важных задач человека, является уход от традиционного сжигания топлива к использованию экологически чистых источников энергии.

Одними из альтернативных способов получения тепловой энергии, являются методы, основанные на использовании электрической энергии. Электричество считается относительно неисчерпаемым источником энергии, так как для его получения могут использоваться природные силы ветра, воды и Солнца, которые находятся в действии практически постоянно и не могут исчезнуть. В связи с этим использование электроэнергии решает такую глобальную проблему, как истощение природных ресурсов Земли. И кроме того отпадают проблемы, связанные с добычей, транспортировкой и хранением топливных ресурсов, что может значительно повысить экологическое состояние почв.

Котельные, использующие для получения тепловой энергии электричество, являются экологически чистыми объектами по сравнению с традиционными котельными. И главное их экологическое преимущество заключается в отсутствии выбросов в окружающую среду различных токсичных веществ, которые на протяжении длительного периода времени загрязняли и загрязняют все сферы поверхности Земли. Исключение токсичных выбросов из процесса производства тепла имеет огромное значение для экосистемы и прежде всего для самого человека, потому что вредные вещества отрицательно влияют на его здоровье и сильно сокращают продолжительность жизни.

Кроме проблемы выбросов вредных веществ снижается значимость проблемы потери тепла, выделяющегося в окружающую среду и повышающего температуру окружающего воздуха. Естественно, в электрокотельных тоже существуют потери тепла, связанные с несовершенством изоляционных материалов, но по сравнению с количеством тепла, уходящего вместе с дымовыми газами, эти потери незначительны и не могут оказать существенного воздействия на состояние климата.

Конечно, производство и передача электричества часто экономически не выгодна по сравнению с обычным процессом сжиганием топлива, но, помимо отрицательного воздействия продуктов распада топлива на человека и окружающую среду, примеры которого были приведены выше, топлива скоро может не остаться, и тогда для человечества неминуемы проблемы, связанные с дефицитом топливных ресурсов. В мире наступит энергетический кризис, при котором цены на энергоносители взлетят вверх, появятся проблемы с отоплением жилых помещений, и в период холодов множество людей может остаться без тепла, а многие промышленные предприятия, технологические процессы которых невозможны без топлива, разорятся. Это повлечет за собой рост безработицы и, как следствие, повышение уровня преступности. Так же может возникнуть необходимость отдавать сельскохозяйственные угодья под выращивание культур, которые являются сырьем для биотоплива, а это, с учетом роста населения Земли, вызовет дефицит продовольствия и, как следствие, голод. Ну и ко всему прочему, нехватка топливных ресурсов приводит к тому, что за их остатки между странами разгораются войны, и если учесть современный уровень развития вооружения, то становится понятно, что военные столкновения нанесут огромный урон человечеству.

Таким образом, из всего вышеперечисленного следует, что применение альтернативных способов получения энергии является необходимой мерой не только для улучшения экологической обстановки, но и для снижения уровня энергетического кризиса вместе с сопутствующими ему многочисленными проблемами.

Размещено на Allbest.ru