Дипломный проект. Конструктивные изменения проточной части турбины Т-100-130 / Вопросы оздаровления

1. Охрана окружающей среды

Технология сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии сопряжена со значительным выбросом твердых частиц золы и недогоревшего топлива с дымовыми газами в атмосферу. Ожидается, что за десятилетие с 1990 по 2000 г. общий выброс дымовых газов, образующихся при сжигании твердого топлива, увеличится примерно в 1,5 раза. В связи с этим во всех развитых странах на действующих электростанциях производится модернизация золоулавливающих устройств, а строящиеся ТЭС оборудуются высокоэффективными золоуловителями, что позволяет уменьшить темпы роста выбросов твердых частиц в атмосферу.

Для этих целей на электростанциях применяются электрофильтры, при помощи этих устройств достигается наиболее глубокая очистка дымовых газов. Мокрые золоуловители с трубами Вентури, работающие при малых удельных расходах воды и небольших перепадах давления, устанавливаются за котлоагрегатами средней паропроизводительности, если этому не препятствуют процессы образования отложений на поверхностях аппаратов, обусловленные особым составом золы сжигаемого топлива. Батарейные циклоны, как правило, устанавливаются за котлоагрегатами малой паропроизводительности, сжигающими преимущественно малозольные сорта твердого топлива. В некоторых случаях, например при высокой зольности топлива или необходимости обеспечить высокую надежность золоулавливания, установки состоят из двух или более последовательно расположенных аппаратов. При этом в качестве последней по ходу газов ступени обычно применяется электрофильтр.

Одной из наиболее острых проблем защиты окружающей среды от загрязнений выбросами промышленных предприятий является защита воздушного бассейна от газообразных примесей, выбрасываемых с продуктами сгорания органических топлив. Доля участия тепловых электростанций в общем загрязнении атмосферы газообразными примесями особенно велика по сернистым соединениям. В районах расположения ряда электростанций, сжигающих топливо с высоким содержанием серы, и заводов цветной металлургии наблюдается гибель хвойных пород деревьев на значительных площадях, а также интенсивная коррозия металлов и строительных конструкций. В связи с этим предпринимаются усилия для сокращения выбросов загрязняющих веществ, контроля их содержания в воздухе и принятия экстренных мер вплоть до остановки промышленных предприятий в случае увеличения концентрации примесей выше установленных предельных значений.

Выброс окислов серы в атмосферу с дымовыми газами электростанций определяется качеством и количеством топлив.

Исследование состава атмосферного воздуха в районах расположения крупных ТЭС показывает, что большой удельный вес в общем загрязнении воздуха приходится на долю окислов азота. Вблизи некоторых электростанций наблюдается превышение ПДК окислов азота. При сжигании высокосернистых топлив, даже в тех случаях, когда благодаря применению высоких труб концентрации отдельных вредных газообразных примесей в приземном слое воздуха не превышают норм, тем не менее с учетом суммации действия SO_x и NO_x нормы иногда превышаются в 1,5—2,0 раза. В крупных городах положение усугубляется тем, что выбросы ТЭС суммируются с выбросами окислов азота автомобилей и промышленных предприятий. Все это вынуждает рассматривать задачу снижения выбросов NO_x, как одну из важных проблем.

Образование окислов азота в топках происходит главным образом в результате окисления азота воздуха при высоких температурах, а также при разложении и окислении азотсодержащих соединений, входящих в состав топлива. В дымовых газах котлоагрегатов окислы азота обычно состоят на 95—99% из окиси азота NO и лишь на 1—5% из двуокиси азота NO₂.

Закономерности окисления газообразного азота исследовались рядом авторов. В настоящее время наиболее разработанной считается теория Я. Б. Зельдовича, согласно которой эта реакция имеет сложный цепной характер. Скорость ее определяется в основном уровнем температур и концентрацией кислорода в зоне реагирования. С понижением температуры происходит разложение NO, но при быстром охлаждении продуктов горения, характерном для современных котлоагрегатов, они как бы замораживаются, и влияние обратной реакции на конечный результат оказывается небольшим.

При разработке технологических способов снижения образования окислов азота в топках котлоагрегатов, учитывая кинетику окисления газообразного азота, необходимо стремиться снизить уровень максимальных температур в топке, уменьшить концентрацию кислорода в зоне реагирования и сократить время пребывания газов в зоне высоких температур. Для реализации перечисленных требований в промышленных условиях можно применять рециркуляцию газов, двухступенчатое сжигание, уменьшение избытка воздуха, рассредоточение зоны горения в объеме топки и повышение скорости охлаждения факела, снижение подогрева воздуха, уменьшение нагрузки котлоагрегата, впрыск воды или пара и так далее. Конкретное воплощение перечисленных способов в значительной степени зависит от конструктивного оформления котельных агрегатов и вида топлива.

Эксплуатация современных тепловых электрических станций сопряжена с появлением ряда жидких отходов — сточных вод. К ним относятся воды после охлаждения различных аппаратов—конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и прочие сбросные воды из систем гидрозолоудаления (ГЗУ); отработавшие растворы после химических очисток теплосилового оборудования или его консервации; регенерационные и шламовые воды от водоочистительных установок; нефтезагрязненные стоки; растворы, возникающие при обмывках наружных поверхностей нагрева главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлоагрегатов, работающих на сернистом мазуте. Составы всех этих стоков и их количества весьма различны; они определяются типом ТЭС и установленного на ней оборудования, ее мощностью, видом используемого топлива, составом исходной воды, принятым способом водоподготовки в основном производстве и другими менее существенными обстоятельствами. За последние годы в энергетике проведена значительная работа по уменьшению количества сточных вод, содержания в них различных загрязнений и по созданию оборотных систем водопользования. Намечены пути создания полностью бессточных ТЭС, что требует решения ряда сложных технических и организационных задач, а также определенных капиталовложений.

Создание ТЭС, не загрязняющих природные водоемы, возможно двумя путями — глубокой очисткой всех стоков до предельно допустимых концентраций (ПДК) или организацией систем повторного использования стоков. Первый путь неперспективен, так как органы охраны водоемов непрерывно повышают требования к степени очистки сбрасываемых производственными предприятиями вод. Так, несколько лет назад очистка стоков от нефтепродуктов до остаточного содержания 0,3 мг/л считалась достаточной. Позже была принята в качестве предельно допустимой концентрация 0,1 мг/л. Ныне эта норма снижена до 0,05 мг/л, и не исключено, что для рыбохозяйственных водоемов произойдет дальнейшее ее сокращение. Надо также иметь в виду, что применение в технологии водообработки новых материалов и реагентов потребует и для них установления ПДК. Повышение же глубины очистки стоков потребует значительного увеличения затрат как на сооружение соответствующих установок, так и на их эксплуатацию. Все эти обстоятельства делают первый путь весьма мало перспективным. Более реален второй путь—создание оборотных систем с многократным использованием воды. При этом глубокой очистки стоков уже не требуется, достаточно довести их качество до уровня, приемлемого для осуществления соответствующих технологических процессов. Такой путь дает существенное сокращение водопотребления, т. е. резко уменьшается то количество воды, которое предприятие забирает из водоисточника. Кроме того, при таком подходе резко сокращается число вопросов, подлежащих согласованию с органами, контролирующими качество стоков. Именно по этому пути и идет разработка бессточных ТЭС.

2. Вопросы оздоровления персонала

В процессе проектирования объектов энергетики, к сожалению, на начальной стадии не учитываются важнейшие эргономические критерии, поэтому на электростанциях, мало приспособленных для жизнедеятельности человека, потом тяжело работать и наблюдается большая текучесть кадров и высокая заболеваемость. А ведь именно "человек—есть мера всех вещей", и нельзя превращать человека в придаток к машине. Оборудование, на котором трудится человек, тоже часто не соответствует основным параметрам организма. В лучшем случае эргономика носит корригирующий характер: когда объект уже построен и надо его вводить в эксплуатацию, необходимо создать определенный минимум, чтобы человеку было можно работать. Это обходится значительно дороже и, как ни странно, менее эффективно!

В процессе выработки электроэнергии и тепла на персонал оказывает воздействие целый комплекс факторов производственной среды: специфический микроклимат, шум, вибрация, загазованность.

В настоящее время значительно возросла ответственность человека за качество и эффективность трудовой деятельности. Ошибки по вине персонала чреваты огромными экономическими и социальными потерями; все это предъявляет повышенные требования не только к профессиональной подготовке, но и к состоянию здоровья лиц, работающих в энергетике, а особенно к нервно-психической сфере.

Анализ заболеваемости с временной утратой работоспособности показал, что на первое место по числу дней нетрудоспособности вышли простудные заболевания (ОРЗ, грипп), но не потому, что вирус гриппа повысил свою вирулентность, а так как вследствие перенесенных стрессов снижаются защитные силы организма и иммунитет (здесь же можно добавить, в результате несбалансированного питания развивается дефицит витаминов и микроэлементов). На втором месте находятся заболевания опорно-двигательного аппарата, возникающие из-за низкого уровня эргономичности оборудования, сквозняков, недостаточно совершенной спецодежды и мебели (например, стул или кресло, которым в течение 12-часовой смены пользуется машинист энергоблока, плохо учитывает анатомические особенности организма). На третье место выходят заболевания психосоматической природы, а именно, гипертоническая болезнь, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, бронхиты и бронхиальная астма.

Ежегодно на станциях врачами проводятся профилактические осмотры работников, но эффективность их ниже желаемой. При профосмотрах, ориентированных прежде всего на раннее выявление и лечение уже сформировавшихся заболеваний, практически повсеместно из поля зрения врачей выпадают функциональные расстройства человека, связанные с условиями его работы. А ведь именно они, суммируясь изо дня в день, создают в первую очередь предпосылки развития у работающих нервно-психических и сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому важно определить психофизиологическую цену, которую платят работающие при производстве электроэнергии, выявить критические условия труда и разработать действенную профилактику перенапряжений физиологических функций, ведущих к формированию заболеваний.

Кризис отечественной традиционной медицины состоит в том, что при лечении заболеваний психосоматической природы или нервно-психической сферы порой больным дают огромное количество не только не нужных, но нередко просто противопоказанных им препаратов, наивно полагая при этом, что подобное лечение полезно, так как в ряде случаев оно приводит к снижению психического возбуждения, общей вялости и сонливости. Но ведь явления эти носят кратковременный и нестойкий характер. Что же касается психо-фармакотерапии пограничных состояний, то тут вред настолько очевидный, что не нуждается в специальном доказательстве. И это происходит тогда, когда медицина располагает широкими возможностями применения психотерапевтических приемов и методик, способных оказать весьма существенную, радикальную помощь больным, находящимся в пограничном состоянии и, если не освобождает их от болезни, то приостанавливает и замедляет ее поступательный ход.

По данным Центра пограничных состояний Министерства здравоохранения РФ, проводившего с 1988 по 1992 г. работы по договору с Мосэнерго, оказалось, что среди обследованных машинистов энергоблоков у 62% были выявлены пограничные нервно-психические расстройства на разных стадиях формирования. Это означает снижение продуктивности профессиональной деятельности. Треть из числа обследованных вследствие снижения работоспособности была вынуждена сменить сферу своей профессиональной деятельности. Наряду с этим происходит ухудшение ряда функций центральной нервной системы, а именно, памяти, внимания, психомоторных качеств.

Для разработки реабилитационных мероприятий в процессе 12-часовой смены проводилось психофизиологическое обследование персонала. Изучалась, в частности, динамика работоспособности и изменения высших психических функций среди машинистов энергоблоков в ночную смену. Так, функция внимания в начале смены находится в пределах нормы у 75% машинистов энергоблоков, к концу ночной смены — всего лишь у 58%; память (оперативная) находится в норме в начале смены у 71%, в конце — у 43%. По мере нарастания утомления к концу смены, как показывает тест дифференцированной самооценки функционального состояния, значительно снижаются показатели самочувствия и активности по сравнению с относительным снижением настроения. Полученные данные легли в основу разработки сеансов психологической поддержки для оперативного персонала, работающего в ночную смену.

Состояние длительного периода мобилизованности человека ведет к тому, что периоды напряжения становятся более продолжительными, а периоды отдыха и расслаблении все меньше. Последнее обусловливает переутомление, хроническое перенапряжение, появляется усталость, которая, к сожалению, не проходит после кратковременного отдыха. Если не уделять достаточно внимания укреплению здоровья своего тела и психики, то постепенно это приведет к развитию серьезных отклонений в состоянии здоровья.

Нужно поднимать психотерапевтическую культуру работающих в энергетике. Необходима кропотливая разъяснительная и действительно просветительная работа с персоналом, но она должна проводиться качественно, специалистами и на высоком профессиональном уровне. Однако чаще всего по отношению к своему состоянию здоровья работает другая психология — по принципу "пока гром не грянет...".

Персонал ТЭЦ нуждается в проведении целенаправленной реабилитации и долговременной профилактики по целому ряду перечисленных заболеваний.

Остановимся на очень злободневном, на современном этапе вопросе — организации питания на ТЭЦ. Общеизвестно, что питание является неотъемлемой составной частью комплексной терапии при многих болезнях. В определенной степени можно говорить, что мы есть то, что едим. И, наверное, не ошибемся, если скажем, что сейчас найти человека, который бы грамотно, рационально и сбалансирование питался, работая при этом на ТЭЦ, практически невозможно. Повсеместно идет высокое потребление углеводов при снижении потребления белков и жиров растительного происхождения, наблюдается дефицит витаминов и микроэлементов.

В настоящее время для лечения целого ряда заболеваний психосоматической природы в передовых цивилизованных странах (США, Швеции, Финляндии, Германии и Японии) используется с успехом методика биологической обратной связи (БИОС), что значительно расширяет психотерапевтические возможности при неврозах, особенно при лечении состояния тревоги, депрессии, фобических расстройств, головной боли от мышечного напряжения . В общем виде метод БИОС предполагает обучение или переобучение функциональных систем организма посредством введения внешней цели, создающей сигналы обратной связи, отражающей состояние регулирующих систем в виде определенных зрительных или слуховых сигналов. Активное включение личности пациента, осознание им своего внутреннего состояния, выработка у него ведущей мотивации — доминирующие факторы в достижении полезного результата.

Стрессовые ситуации ослабляют организм, подавляют защитные силы, открывая дорогу серьезным нарушениям, ведущим к нежелательным последствиям. В России одной из первостепенных задач, стоящих перед специалистами в области человеческого фактора, будет предупреждение отрицательных последствий стресса и разработка конкретных программ борьбы со стрессом и синдромом хронической усталости. В нашем случае в процессе производства электрической энергии необходимо учитывать, что продолжительность рабочей смены у персонала составляет 12 ч, при одновременном воздействии факторов производственной среды (шум, вибрация, нервно-психическое напряжение и др.), низкий уровень эргономичности оборудования и те социально-экономические условия, которые сложились в настоящее время, когда периоды психоэмоционального напряжения становятся все продолжительнее, а положительных эмоций все меньше и меньше.

Техника проведения психотерапевтической работы с персоналом энергетического предприятия требует специальной подготовки, обширных знаний и серьезных практических навыков.