Глава 15. Склады твердого топлива и нефтепродуктов

§ 1. Склады ископаемого угля

Физико-химические свойства ископаемых углей в большой мере определяют способы и условия их хранения. Важнейшими из этих свойств являются самонагревание и самовозгорание — результат окисления и химического разложения угля с выделением тепла. По­вышение температуры угля возрастает при недостаточном отводе тепла и попадании влаги. Температура, при которой начинается са­мовозгорание различных углей, колеблется от +150 до 250 °С. Ископаемые угли подвергаются и выветриванию, которое наря­ду с усилением процессов, способствующих самонагреванию, при­водит к значительному снижению их качества: увеличивается влаж­ность почти на 1 % в месяц, зольность, резко снижается теплотвор­ная способность, происходит разрушение и измельчение угля.

Для сохранения качества угля применяют несколько способов его хранения: 1) защитный (хранится спрессованным в брикеты); 2) подводный (хранится в бассейнах с водой); 3) полузащитный (предусматривает хранение обогащенного и отсортированного уг­ля, а также хранение в сухих силосах и ямах); 4) открытый (наи­более распространенное и экономичное хранение необогащенного угля в штабелях различной протяженности и трапецеидальной фор­мы в поперечнике).

При хранении угля в штабелях необходимо следить, чтобы талые воды не подтапливали их, своевременно отводились по канавкам, а грунтовые воды — через дренажные колодцы. Площадки, отведен­ные под штабели угля, рекомендуется покрывать теплопроводным слоем (утрамбованный щебень, глина и др.). Для лучшего стока дождевых и талых вод рекомендуется площадки планировать с не­большим уклоном от центра к краям. На складах угля следует пре­дусматривать и запасные площадки (5...10 % к общей площади) для возможного расширения или использования их для охлажде­ния нагревшегося угля.

На механизированных складах размеры штабелей могут дости­гать в длину 100 м и более, по ширине — 20 м. Конфигурация шта­беля в плане может быть и не прямолинейной, если это диктуется условиями местности, но угол откоса штабеля не должен превышать 45". Для предотвращения осыпания угля, складированного в штабеля, а также лучшего использования «вместимости» площадок по периметру их огораживают низкими бетонными (0,25...0,5 м) или высокими {¹/з-.-'/2 высоты штабеля) стенками. Высота штабелей за­висит от степени подверженности угля самовозгоранию и прини­мается следующей: 1} антрациты I группы — высота не ограничи­вается и зависит от возможностей подъемно-транспортного средст-, ва; 2) антрациты сортов АСШ и АШ, а также каменные угли II группы — до 8 м; 3) угли III группы — до 5...7; 4) угли IV груп­пы— до 4 м. При хранении угля под навесом или в закрытом поме­щении в штабелях расстояние от поверхности штабеля до перекры­тия должно быть не менее 1,9 м {необходимо для передвижения людей). Площадь навеса (сгораемого) или закрытого склада не должна превышать 350 м^г, длины — 30 м, вместимости — 1000 т. Возле каждого штабеля устанавливают табличку с указанием мар-ки угля и даты его поступления на склад. С целью предотвращения самонагревания и выветривания угля каждый слой его уплотняют специальными катками, тракторами при формировании штабеля. Необходимо систематически производить осмотр и измерять темпе­ратуру в штабеле на разных глубинах.

Признаки самонагревания угля — специфический запах, появ­ление пара в местах усиленного окисления и по утрам влажных пя­тен на поверхности штабеля, оседание или протаивание снежного покрова.

Самовозгорание угля можно вовремя предупредить, если систе­матически снимать показания термометров, опускаемых в специаль­ные трубы, размещенные по штабелю в шахматном порядке (обыч­но на расстоянии до 20 м друг от друга и на глубину до 0,5 м по. высоте штабеля). Верхний конец трубы {нижний заостренный для удобства вбивания), возвышающийся над поверхностью штабеля на 30 см, затыкают пробкой, которая и придерживает шнур, к кото­рому прикреплен металлический футляр с техническим термомет­ром. Ртутный баллончик термометра должен находиться в капсуле с машинным маслом или железными опилками, чтобы исключить искажения показаний, температуры при извлечении термометра на поверхность из трубы. При нормальных условиях, т. е. при темпе­ратуре в глубине штабеля до 40 "С, измерения проводят подекадно, при более высокой температуре — ежедневно. Ежесуточное повы­шение температуры на 5 °С считается опасным, а при достижении 50...60 "С необходимо срочно принять меры по ликвидации очагов нагрева.

Снижения температуры в штабеле можно достичь дополнитель­ным уплотнением и обмазкой поверхности известковым или гли­нистым раствором. В зимний период на штабеле создают тонкую ледяную корку. Участки штабеля, где произошло самовозгорание угля, запрещается заливать водой, так как через некоторое время в результате размельчения угля под воздействием воды и активизации окисления температура интенсивно повышается. Проверяют температуру в штабеле с помощью металлических щупов длиной 2...3 м, втыкаемых в толщу угля. После извлечения степень нагре­вания угля определяют касанием щупа рукой. Уголь, интенсивно нагревающийся, независимо от срока его хранения подлежит выво­зу в первую очередь.

При комплексной механизации транспортно-перегрузочных ра­бот на складах угля применяют различные передвижные пролетные и стреловые краны с грейферными захватами, ленточные, скребко­вые, лотковые конвейеры, скреперы, бульдозеры, ковшовые погруз­чики н другие механизмы. При механизации разгрузочных работ на открытых складах предусмотрены три основные схемы приемки угля: 1) на разгрузочные эстакады (при достаточной площади склада); 2) в глубокие траншеи. (при низком уровне грунтовых вод и недостаточной площади склада); 3) на нулевой отметке в короткий приемный бункер (загружается по мере последователь­ного открывания люков полувагонов, проходящих над бункером). По первым двум схемам составы с углем разгружают достаточно быстро, но преимущество третьего варианта — малая потребная площадь для разгрузочного участка.

Внутрискладские проходы и проезды между штабелями, а так­же от них до строений должны иметь следующие размеры, м: для разворота машин — не менее 10ХЮ; между отдельными штабеля­ми-— не менее 4; ширина продольного прилегающего к штабелю проезда — не менее 10; ширина прохода между рельсами и штабе­лями, а также пожарных проходов — не менее 2; расстояние от штабелей до складов горючих и воспламеняющихся материалов —• не менее 60. В зависимости от,сферы действия, размеров и назна­чения склады угля бывают эксплуатационные (обеспечивают теку­щую потребность одного или нескольких предприятий), буферные (сосредоточены сезонные запасы) и базисные (длительное хране­ние больших запасов угля).

Вместимость склада устанавливается в зависимости от его наз­начения, марок и сортности угля, производимых складом операций. Так, для склада, обслуживающего эксплуатационные установки, ус­танавливают обычно недельный запас угля, буферного — с расче­том сезонной неравномерности поступления или расхода угля, а также обеспечения гарантированного неснижаемого запаса. Вмес­тимость проектируемого склада определяется и заказчиком. При этом принимаются во внимание не только назначение склада, про­изводственные операции и качество поступающего на хранение уг­ля, но и удаленность от районов добычи, сезонные условия поста­вок угля, доставка его теми или иными видами транспорта (при до­ставке водным путем, например, вместимость склада должна быть рассчитана на потребность в угле в межнавигационный период).

На большинстве базисных и многих буферных складах уголь, прибывающий в полувагонах, взвешивают на вагонных весах. Если же их нет, то взвешивание производят на ближайшей железнодо­рожной станции. При вывозе угля автотранспортом на складе ус­танавливают автомобильные весы, на которых последовательно взвешивают порожний и загруженный автомобиль. Когда отпуск угля производят из бункеров, то заранее определя­ют предел вместимости (в тоннах) каждого его питателя по маркам угля. Массу отгружаемого бадьями угля устанавливают специаль­ным прибором или динамометром по степени натяжения каната.

Располагают массоизмерительное оборудование на складах и в зависимости от общей технологии и организации работ, но, как правило, по поточной схеме.

Склады торфа

Добытый торф бывает двух видов: кусковой — правильной гео­метрической формы («кирпичи») и фрезерный — крошкообразный. Фрезерный торф (как и кусковой) хранится открыто на складских площадках в караванах (штабелях). Склады торфа подразделя­ются на базисные и расходные.

Опасность самовозгорания торфа (особенно у фрезерного) на­много выше, чем угля. Она значительно увеличивается при образо­вании в толще добытого торфа воздушных каналов в результате его выветривания, усадки, повреждения каравана или неправильного устройства вентиляционных каналов. Кислород воздуха, интенсивно циркулирующего, окисляет торф, что приводит к нагреванию его и самовозгоранию. С потерей влажности температура торфа, уложен­ного в штабель, увеличивается. Поскольку самовозгорание торфа от очага интенсивного нагревания может произойти в довольно корот­кое время, то наблюдения за температурой необходимо вести тща­тельно и систематично.

Процесс нагревания торфа и штабеле протекает вначале спокойно: суточное повышение температуры обычно равно 0,5 °С. Но при достижении температуры +35.,. + 40 "С процесс нагревания заметно усиливается (за сутки температура повышается на 2...2,5°С). При температуре +50°С необходимо принимать срочные меры, предотвращающие самовозгорание, которое начинается при +140+ 160°С.

Для предупреждения самовозгорания торф поливают водой, а также прекращают доступ воздуха в массив штабеля. Для этого участок штабеля с повышенной температурой покрывают слоем (не менее 40 см) мелких кусков торфа с влажностью более 70 %, а тре­щины заполняют сырым торфом.

Кусковой и фрезерный торф хранят в отдельных штабелях. Кус­ковой торф укладывают в штабели правильной формы длиной до 80...120 м, шириной у основания 15 м и высотой до 3...6 м. Штабели кускового торфа располагают попарно на подготовленные подштабельные основания. Расстояние между парными штабелями обыч­но 4 м, смежными парами —не менее 20 м. Фрезерный торф хра­нят в караванах (штабелях) треугольного или трапецеидального сечения с углом откоса 42...45⁰. Длина штабеля фрезерного тор­фа до 100 м, основание — до 15, высота — до 5 метров. Расстояние между торцами пар штабелей кускового торфа не менее 10 м, фре­зерного (более пожароопасного) — 20 метров. На складах торфа используют различные передвижные стрело­вые краны с грейферными захватными устройствами большой вмес­тимости, конвейеры, ковшовые погрузчики, бульдозеры, скреперы и т. п.

Хранилища нефтепродуктов

По степени подверженности возгоранию нефтепродукты подраз­деляют на легковоспламеняющиеся и горючие. К ним относятся та­кие продукты переработки нефти, которые легко загораются от пла­мени, искры, раскаленного предмета или выделяют пары, образу­ющие в смеси с воздухом взрывчатые консистенции.

Хранение и складская переработка легковоспламеняющихся жидкостей отличаются большой сложностью. Так, при разных складских операциях с бензином — переливании, перемещении по трубам возникают и накапливаются значительные заряды стати­ческого электричества на резервуарах, трубах, цистернах, что может привести к разряду с образованием искры, воспламенению жидкос­ти и взрыву.

К основным мерам безопасности относятся заземление баков, цистерн, трубопроводов, воронок, вентилей с помощью троса — заземлителя достаточного сечения и высокой электропроводности. К мерам безопасности, предусматривающим наименьшие убытки при возможном пожаре, относятся установленные нормы хранения легковоспламеняющихся и горючих нефтепродуктов в зависимости от конструкции хранилища, минимальные расстояния между хра­нилищами и зданиями разных категорий. Жидкие нефтепродукты хранят в специальных резервуарах или в закрытых складских по­мещениях в таре.

По назначению и сфере действия склады нефтепродуктов под­разделяются на базисные и расходные (склады предприятий, це­хов). По конструкции склады могут быть: наземные (днище ре­зервуара или пол устраивают на уровне поверхности прилегающей территории или выше); полуподземные (резервуар или другое хра­нилище заглублены в землю не менее чем на половину их высоты, а уровень жидкого топлива не превышает 2 м над уровнем поверхности при­легающей территории); подземные {нет возвыша­ющихся над уровнем по­верхности прилегающей территории частей скла­да, а заглубление верхне­го покрытия резервуара или другого хранилища составляет 0,3... 0,5 м).

Хранение в резервуа­рах по сравне­нию с хранением в таре на складах имеет ряд преимуществ: 1) значительно меньшая удель­ная стоимость складской переработки 1 т нефтепродуктов; 2) рез­кое увеличение скорости приема и отпуска нефтепродукта, упро­щение работ на складе; 3) значительное уменьшение пожарной опасности, улучшение условий труда; 4) уменьшение площади за­стройки.

При хранении жидких нефтепродуктов следует всемерно доби­ваться их минимальных потерь, в первую очередь от испарения. Поэтому на стадиях проектирования, строительства и эксплуата­ции хранилищ следует: 1) проектировать и сооружать подземные и полуподземные хранилища — резервуары для испаряющихся неф­тепродуктов; 2) надежно защищать наземные резервуары от на­гревания солнечными лучами специальными устройствами, заполня­емыми водой, поливать резервуары водой, окрашивать в белый (серебристый) цвет; 3) систематически контролировать гермети­зацию резервуаров, запорные устройства, клапаны, вентили.

Резервуары для жидких нефтепродуктов бывают железобетон­ ными и металлическими (их большинство). Основные преимущества металлических резервуаров — большая надежность, железобетон­ных— меньшие стоимость и расход металла, малая прогреваемость и, следовательно, меньшее испарение горючего. Для хранения боль­ших количеств светлых нефтепродуктов используют вертикальные цилиндрические металлические резервуары диаметром до 35 м, высотой до 12 м, емкостью до 10...15 тыс. т. Небольшие количества бен­зина и керосина хранят в горизонтальных цилиндрических метал­лических резервуарах емкостью до 60 т. Вместимость железобетон­ных резервуаров (в них хранят темные нефтепродукты) достигает 30 тыс. т и более. Все резервуары имеют люки для проветривания, очистки, осмотра, водоспускные и замерные устройства (клапаны, выпускающие избыток паров нефтепродуктов при повышении дав­ления внутри резервуара и впускающие воздух при образовании разрежения вследствие откачки нефтепродукта), приборы дистанци­онного управления приемом и отпуском нефтепродукта.

Размещение резервуаров может быть индивидуальным и груп­ повым. Независимо от этого площадка, где они размещаются, дол­жна иметь уклон в противоположную от близко расположенных зданий и сооружений сторону для аварийного стока нефтепродукта в нужном направлении в случае пожара или разрушения резерву­ара. Кроме того, площадку отделяют земляным валом высотой 1,5... 2 метра.

Резервуары для подземного и полуподземного хранения нефте­продуктов покрывают гидроизоляцией (против коррозии).

Преимущества подземного и пол у подземного хранения нефте­продуктов — большая безопасность и экономичность эксплуатации резервуаров, чем при наземном способе: уменьшаются испарение, утечка при разрушении резервуара, на длительное время сохраня­ется текучесть вязких нефтепродуктов после их подогрева из-за ма­лой теплопроводности земляной толщи. Обычно подземные храни­лища состоят из горизонтально расположенного резервуара, разда­точной колонки с насосным и измерительным устройствами, трубопроводов для заполнения резервуара нефтепродуктом и вы­качки его, для удаления воды, жидкой грязи и т. п. Все трубопрово­ды проходят через горловину резервуара, расположенную под ко­ротким железобетонным колодцем, накрытым металлической крыш­кой. Подземный резервуар устанавливают на бетонное основание с бетонными вертикальными стенками и потолком. Пространство между резервуаром и стенками (с потолком) засыпают песком, уп­лотняют его.

К хранилищам нефтепродукты доставляют железнодорожным транспортом в цистернах нефтяных, бензиновых, керосиновых и других, снабженных специальными устройствами — наливными и сливными. Наливные устройства у всех цистерн однотипны — кол­пак и люк, через который при помощи наливного шланга заполня­ется цистерна нефтепродуктом. Сливные устройства различаются по конструкции в зависимости от назначения цистерн и бывают ниж­ними и верхними. Так, вязкие нефтепродукты (масла, мазут) и нефть перевозят в цистернах с нижним сливом, поскольку потеря таких нефтепродуктов в пути из-за возможных неисправностей слив­ного-устройства незначительна; нефть же «сама сливается» под дей­ствием силы тяжести (приходится подогревать или перекачивать) и практически не испаряется. Светлые нефтепродукты перевозят в цистернах с верхним сливным устройством.

Нижний слив нефтепродуктов производят открытым и гермети­зированным способами. При открытом способе вязкий нефтепродукт (битум, мазут) но коротким поперечным лоткам от сливных отвер­стий цистерн поступает на сборный продольный (параллельный железнодорожному пути) желоб с двусторонним уклоном к сере­дине, откуда по отводному лотку — в сливной резервуар. Закрытый способ применяют при сливе масел и керосина по трубе-коллектору (желобу), далее по отводному лотку (отводной трубе), поперечным лоткам — патрубкам (от трубы-коллектора) с прикрепленными к ним и присоединенными к сливным устройствам цистерн резиновы­ми шлангами.

При верхнем сливе (через колпак цистерн) нефтепродукт пере­качивают в резервуар насосами. Преимущество перекачивания, применяемого чаще, заключается в большой экономии времени па опорожнение цистерн.

Реже применяемый слив с помощью сифона (вакуумный) об­ходится значительно дешевле (экономится электроэнергия), но за­нимает больше времени.

Из сливного резервуара в хранилище нефтепродукт перемеща­ется самотечно, если резервуар расположен выше хранилища, или принудительно (перекачивается насосами). Насосные станции пере­качивают нефтепродукты из цистерн в сливные резервуары, а затем в хранилища, из хранилищ — в пункты потребления. Поскольку этот процесс может происходить одновременно, то емкость сливного резервуара не должна превышать 70...80 % емкости одновременно подаваемых под разгрузку цистерн.

Прокладка отдельных трубопроводов для каждого нефтепродук­та экономически невыгодна, а иногда и невозможна, поэтому до­пускается попеременная перекачка по одному и тому же трубопро­воду разных, по близких по своим физико-химическим свойствам нефтепродуктов. Трубы, по которым нефтепродукт поступает в ре­зервуар или выкачивается из него, подсоединяются к резервуару, как правило, снизу.

Вследствие физико-химических процессов в резервуаре, где дол­го хранится нефтепродукт, на разных уровнях свойства его стано­вятся несколько отличными от первоначального, поэтому целесо­образно выбирать нефтепродукт с разных уровней. Для этого в ре­зервуар вертикально вставляют специальную поворотную трубу с горизонтально прикрепленными к ней отводами, через которые от­качивают нефтепродукт с любого уровня.

Наиболее распространен подогрев нефтепродуктов паром, кото­рый пропускают через змеевик (паропроводные трубы), проложен­ный по дну резервуара. Менее распространен из-за значительной стоимости циркуляционный способ подогрева. Он заключается в том, что отдельно подогретый до высокой температуры односортный нефтепродукт нагнетается в резервуар или цистерну с таким же за­густевшим нефтепродуктом, передает ему тепло, поднимается тем­пература и весь нефтепродукт становится менее вязким. Способ электроподогрева заключается в нагревании резервуара при помощи специального электроподогревателя. Однако этот способ, хотя и применяется, но дорогой и небезопасный.

При тарном хранении нефтепродуктов на складах (рис. 48) со­средоточивают небольшие текущие запасы в основном легковоспла­меняющихся жидкостей и смазочных масел. Легковоспламеняющи­еся нефтепродукты хранят, как правило, в металлических бочках емкостью 125...500 л, которые укладывают в штабели на поддонах и стеллажах (в том числе наклонных). Погрузку и выгрузку бочек осуществляют с помощью различных механизмов, а также погруз­чиков. К складам тарного хранения нефтепродуктов предъявляют­ся следующие требования: I) от основного помещения отделяется разливочное с запасом нефтепродуктов на 1—2 суток (на некоторых предприятиях это помещение полностью отделяют от склада); 2) полы должны быть несгораемые, заглубленные, чтобы предотвратить растекание горящей жидкости в случае пожара, наклонены в сторону специально устроенных «ловушек» жидкости; 3) отопление, как правило, водяное центральное; 4) искусственное освещение раз­решается только электрическое во взрывобезопасном исполнении с расположением выключателей и предохранителей вне помещения. На промышленных предприятиях, потребляющих значительные количества одного или нескольких видов нефтепродуктов (напри­мер, автотракторного, компрессорного, трансформаторного масел) создают комбинированные склады, где имеются подземные (полу­подземные) резервуары для главных видов нефтепродуктов (пре­имущественно масел) и помещения для хранения нефтепродуктов в таре. На таких складах есть раздаточные отделения и отделения регенерации масел.