книги / 49
.pdf
Геотехника территорий
Таблица 2
Значения дополнительной технологической осадки основания существующей застройки Sad.t (мм)
Глубина заделки |
Значения Sad.t (мм) при расстоянии |
||
ограждения hз, м |
от существующей застройки до котлована L, м |
||
|
1,5 |
14 |
27 |
1,5 |
55,91 |
9,84 |
0,96 |
5,5 |
31,35 |
10,18 |
1,17 |
9,0 |
24,19 |
9,24 |
1,23 |
На основе полученных результатов можно сделать следую@ щие выводы:
1.При малых расстояниях между существующим зданием
иразрабатываемым котлованом L < 1,5Н (где Н – глубина разра@ ботки котлована) величина заделки ограждающей конструкции
котлована hз оказывает существенное влияние на значение допол@ нительной технологической осадки существующего здания. Так,
при расстоянии между существующим и возводимым зданием L = 1,5 м с увеличением глубины заделки ограждения котлована
hз от значений 0,2Н до Н значения дополнительной технологиче@ ский осадки существующего здания на ленточных фундаментах
уменьшаются в среднем на 13,5 %.
2.При расстояниях между существующим зданием и разра@ батываемым котлованом L > 1,5Н величина заделки ограждаю@
щей конструкции котлована hз не оказывает влияния на значения дополнительной технологической осадки существующего здания.
Незначительные расхождения в значениях дополнительной осад@ ки, полученные в ходе экспериментов, не превышают 2 %.
3.Согласно СП 22.13330.2011 «Основания зданий и соору@ жений» предельно допустимая осадка для многоэтажного бескар@ касного здания с несущими стенами их крупных блоков или кир@ пичной кладки без армирования в зависимости от категории тех@ нического состояния здания не должна превышать 10–40 мм. Таким образом, полученные значения дополнительной техноло@ гической осадки при рассмотренных входных параметрах пре@ вышают предельно допустимые значения при глубине заделки ог@ раждения, равной 1,5 м, и при расстоянии от существующей за@
121
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 4
стройки до котлована, равном 1,5 м. В остальных случаях значе@ ния дополнительной технологической осадки основания сущест@ вующей застройки не превышают максимальную, предельно до@ пустимую осадку, регламентируемую СП 22.13330.2011.
Библиографический список
1.Калошина С.В., Илларионов С.О. Способы ограждения котлованов в условиях плотной городской застройки // Геотехника: теория и практика: межвуз. темат.
сб. тр. – СПб., 2013. – С. 120–125.
2.Калошина С.В., Безгодов М.А. К вопросу определения предельно допустимых деформаций существующих зданий при новом строительстве // Вестник Перм. гос. техн. ун-та. Строительство и архитектура. – 2011. – № 1. – С. 5–9.
3.Калошина С.В., Пономарев А.Б., Богомолов А.А. Анализ существующих методов расчета осадок зданий и напряженно-деформируемого состояния оснований // Вестник Волгогр. гос. арх.-стр. ун-та. Строительство и архитектура. – Волгоград, 2008. – Вып. 9 (28). – С. 4–6.
4.Калошина С.В., Пономарев А.Б. Об инженерно-геологических условиях
строительства г. Перми // Проблемы механики грунтов и |
фундаментостроения |
в сложных грунтовых условиях: тр. междунар. науч.-техн. |
конф., посвященной |
50-летию БашНИИстроя: в 3 т. – Уфа, 2006. – Т. 2. – С. 119–124. |
|
References
1.Kaloshina S.V., Illarionov S.O. Sposoby ograzhdenija kotlovanov v uslovijakh plotnoj gorodskoj zastrojki [Types of cofferdam in compact planning]. Mezhvuzovskij tematicheskij sbornik trudov. Geotekhnika: teorija i praktika. S.Peterburg, 2013, рр. 120– 125.
2.Kaloshina S.V., Bezgodov M.A. K voprosu opredelenija predelno dopustimykh deformacij suschestvujuschikh zdanij pri novom stroitelstve [Determination ultimate strain of exist building with development effect]. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatelskogo polytekhnicheskogo universiteta. Stroitelstvo i arhitektura, 2011, no. 1, pp. 5–9.
3.Kaloshina S.V., Ponomarev A.B., Bogomolov A.A. Problemy mekhaniki gruntov i fundamentostroenija v slozhnykh gruntovykh uslovijakh [Investigation of the existing methods for building settlement analysis and the stress-strain state of foundation beds].
Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitelnogo universiteta. Stroitelstvo i arkhitektura, 2008, no. 9 (28), pp. 4–6.
4.Kaloshina S.V., Ponomarev A.B. Ob inzhenerno-geologicheskikh uslovijakh stroitelstva g. Permi [Geotechnical conditions of Perm]. Trudy mezhdunarodnoi nauchnotekhnicheskoi konferentsii, posvjashhennoi 50-letiju BashNIIstroja «Problemy mekhaniki gruntov i fundamentostroenija v slozhnykh gruntovykh uslovijakh». Ufa, 2006. Vol. 2, pp. 119–124.
Получено 3.11.13
122
Геотехника территорий
S. Illarionov, S. Kaloshina
RESEACHING OF INFLUENCE DEVELOPMENT EFFECT ON EXIST BUILDING BY MODEL EXPERIMENT
This article has parameter specification of model experiment. Experiment’s aim is seeing development effect at exist building. There are numerical values of ancillary manufacturingyielding of exist building in the time of stripping.
Keywords: model experiment, ditch, exist building,manufacturingyielding.
Илларионов Сергей Олегович (Пермь, Россия) – магистрант кафед ры строительного производства и геотехники, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо мольский пр., 29, e mail: i.grey@mail.ru).
Калошина Светлана Валентиновна (Пермь, Россия) – канд. техн. наук, доцент кафедры строительного производства и геотехники, Перм ский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e mail: kaloshina82@mail.ru).
Illarionov Sergey (Perm, Russia) – Student, Department of Building production and geotechnics, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, e mail: i.grey@mail.ru).
Kaloshina Svetlana (Perm, Russia) – Ph.D. in Technical Sciences, As sociate Professor, Department of Building production and geotechnics, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, e mail: kaloshina82@mail.ru).
123
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 504.064.47
Г.С. Арзамасова, В.В. Карманов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЦЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ
КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ ОБРАЩЕНИЯ С НЕФТЕСОДЕРЖАЩИМИ
ОТХОДАМИ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Представлен комплексный подход к утилизации специфических отходов га@ зотранспортной отрасли, основанный на комбинации термических, биологических и химических методов обезвреживания. Представлены результаты исследований обезвреживания жидкой фракции рассматриваемых отходов методом сжигания. Описан метод термического обезвреживания отходов газового конденсата совместно с другими отходами газотранспортной отрасли в универсальных установках, позво@ ляющих реализовывать как два метода обезвреживания – пиролиз и сжигание. Предложено решение утилизации твердой фракции отходов газового конденсата.
Ключевые слова: магистральный газопровод, отходы газового конденсата, утилизация отходов, комплексный подход, термическое обезвреживание, биологи@ ческие методы.
Сегодня экологическая безопасность, а также технологическая и энергетическая надежность объектов топливно@энергетического комплекса являются одними из приоритетных составляющих развития любой территории. Экологическая безопасность процес@ сов, реализуемых на урбанизированных территориях, оценивает@ ся в первую очередь с точки зрения отсутствия вреда здоровью на@ селения, обеспечения качественной среды их обитания, а также минимизации воздействия на окружающую среду. Одним из не@ обходимых процессов, реализуемых на урбанизированных терри@ ториях и обеспечивающих их экологическую безопасность, явля@
124
Ресурсосбережение
ется процесс обращения с отходами производства и потребления. Организация системы экологически безопасного обращения с промышленными отходами и выбор экологически безопасного обращения с ними является одним из приоритетных направлений природоохранной деятельности.
К числу таких предприятий, которые эксплуатируют свои объекты вблизи населенных пунктов, а также непосредственно в местах проживания населения, можно отнести предприятия га@ зотранспортной отрасли, которые, помимо системы магистраль@ ных газопроводов и компрессорных станций, имеют объекты га@ зораспределения, в том числе газораспределительные станции. Все эти объекты являются источниками воздействия на окру@ жающую среду, которое обусловлено потерями технологического газа в процессе транспортировки и распределения газа и преиму@ щественно представлено выбросами в атмосферный воздух. При этом стоит отметить, что как и для любого промышленного пред@ приятия, для газотранспортных предприятий характерно образо@ вание отходов производства и потребления различных классов опасности, которые в большинстве (80–90 %) представлены не@ опасными отходами V класса опасности. В то же время образуют@ ся специфические отходы, многие из которых представляют собой экологически агрессивные образования и требуют применения специализированных технологий обезвреживания.
В качестве такого отхода можно рассмотреть отходы очистки природного газа от механических примесей (отходы газового кон@ денсата), которые относятся к отходам III класса опасности, и представляют собой водонефтяную эмульсию, состоящую из га@ зового конденсата (от 30 до 85 %), воды (от 10 до 70 %), масла (не более 5 %) [1].
Такой тип отходов образуется на всех объектах газотранс@ портной отрасли, где осуществляется подготовка природного газа для поставки потребителю: магистральный транспорт газа (ком@ прессорные станции) или поставка населению (газораспредели@ тельные станции). Основной процесс, в результате которого обра@ зуются отходы газового конденсата (98 %), – это процесс очистки природного газа на газокомпрессорных и газораспределительных станциях, также образование происходит в результате очистки полости магистрального газопровода (2 %).
125
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 4
Стоит отметить, что данный тип отходов от разных источни@ ков образования может сильно отличаться по составу, в частности по содержанию нефтепродуктов, воды и механических примесей. В зависимости от этого для обезвреживания применяют различ@ ные методы и подходы (таблица).
Методы обращения с отходами очистки природного газа от механических примесей
Метод |
Описание |
Условия |
Химичес@ |
Утилизация в установках химиче@ |
Содержание механичес@ |
кий |
ского обезвреживания. В соответст@ |
ких примесей 70–99 %; |
|
вии с [2] обезвреживание с получе@ |
углеводородов 1–30 % |
|
нием порошка утилизации нефте@ |
|
|
шламов происходит при смешении |
|
|
отходов газового конденсата с не@ |
|
|
гашеной известью, водой и ПАВ |
|
Термичес@ |
Утилизация в передвижных и ста@ |
Содержание механичес@ |
кий |
ционарных установках термиче@ |
ких примесей 70–99 %; |
|
ского обезвреживания |
углеводородов 1–30 % |
Биологичес@ |
Утилизация в установках биологи@ |
Содержание механичес@ |
кий |
ческого обезвреживания |
ких примесей 70–99 %; |
|
|
углеводородов 1–30 % |
Комплекс@ |
Комбинация термических и биоло@ |
Содержание механичес@ |
ный |
гических методов |
ких примесей 70–99 %; |
|
|
углеводородов 1–30 % |
Использо@ |
Извлечение ценных углеводородов |
Содержание углеводоро@ |
вание |
и их дальнейшее использование |
дов 30–99 % |
Примечание. Условия, по которым осуществляется выбор метода обезвреживания данного типа отходов, сформированы на основании [2].
Отходы газового конденсата по своему составу представляют водно@нефтяную эмульсию с различным содержанием механиче@ ских примесей. В ходе отстаивания отходов в емкостях сбора про@ исходит их отстаивание и разделение на две фракции: жидкую нефтесодержащую и твердую, состоящую преимущественно из механических примесей. На предварительном разделении отходов газового конденсата на твердую и жидкую составляющие основаны предлагаемые подходы к обращению с ними и применению разных методов обезвреживания для каждой части (рисунок).
126
ОТХОДЫ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА
Разделение на фракции (отстаивание/сепарация)
80–90 % жидкая фракция
20–10 %
твердая фракция
|
|
Органические отходы |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подготовка |
|
|
|
Отхо- |
|
|
|||
к термической |
|
|
|
|
дящие |
|
|
|
|
|
|
|
|
Дожигание |
|
||||
утилизации |
|
|
|
|
газы |
|
|
||
|
Термическое |
|
|
|
|
и очистка |
|
||
Удаление |
|
|
|
|
|
|
|||
|
обезвреживание |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
воды |
|
в универсаль- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных установках |
|
|
|
|
|
|
|
Добавление |
Зола |
|
|
||||||
топлива |
|
|
|
|
|
Захоронение |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Биологичес- |
|
|
|
|
|
|
кое обез- |
|
|
Удаление |
|
Смешива- |
|
вреживание |
|
|
|
ние с грун- |
|
|
|
||
крупных |
|
|
|
|
|
|
|
том |
|
|
|
Использование |
|
механиче- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ских |
|
|
|
Химическая |
|
|
|
||||||
включений |
|
|
|
обработка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. Схема обращения с отходами очистки природного газа от механических примесей
127
Ресурсосбережение
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 4
Внастоящее время многие промышленные предприятия
впоисках путей решения проблемы обезвреживания и утилиза@ ции отходов используют комплексные подходы, реализуя техно@ логии совместной утилизации отходов от разных технологиче@ ских процессов, а также внедряя технологии получения готовых продуктов из образующихся отходов. Это позволяет не только снижать негативное воздействие на объекты окружающей среды и сокращать экологические платежи, но и в отдельных случаях получать экономические выгоды в виде реализованной продук@ ции из отходов. Представленное комплексное решение относи@ тельно обращения с отходами газового конденсата, образующи@ мися на объектах магистрального газопроводного транспорта, по@ зволяет реализовать эти преимущества.
Вкачестве основного метода обезвреживания для данного типа отходов было предложено использовать термические мето@ ды, так как основную массу, как показали исследования, состав@ ляют жидкие нефтепродукты (80–90 %). Для этого можно ис@ пользовать методы, основанные преимущественно на сжигании
вспециализированных установках (например, печах барабанного типа), предназначенных для очистки жидкостей на нефтяной ос@ нове (масла, СОЖ, рабочие жидкости для гидросистем машин и оборудования) от механических и жидких примесей, плотность которых больше плотности очищаемых жидкостей. Для широко@ го спектра отходов газотранспортных предприятий применяются различные термические методы обезвреживания, основанные на термодеструкции с получением твердых, жидких и газообразных продуктов или на сжигании, в результате которого образуются газообразные продукты и зола.
Применение термических методов также подтверждается проведенным термогравиметрическим анализом образцов отходов газового конденсата, в результате которого было установлено, что они достаточно легко поддаются термическому разложению и не требуют создания высоких температур для разложения, а также не содержат в своем составе опасных с точки зрения воздействия на окружающую среду и человека веществ. Отходы полностью подвергаются разложению при температурах до 600 °С и в окис@ лительной среде полностью разлагаются до воды и углекислого
128
Ресурсосбережение
газа. Это позволяет сделать вывод, что органическая часть отхо@ дов газового конденсата может быть эффективно утилизирована в установках термического обезвреживания методом сжигания.
Исходя из данных [2] при таком высоком содержании неф@ тепродуктов в исходном составе данный тип отходов может быть использован для извлечения ценных нефтепродуктов. В данном случае стоит отметить, что применение различных технологий получения ценных продуктов целесообразно и экономически эф@ фективно при больших объемах отходов и постоянном их составе, что нехарактерно для отходов газового конденсата. Но по данным [3] отходы газового конденсата по топливно@эксплуатационным характеристикам (за исключением содержания механических примесей) могут использоваться в качестве печного топлива и реализовываться как готовый продукт, что в действительности допускается в соответствии с нормативно@техническими докумен@ тами предприятий газовой отрасли.
Таким образом, можно сделать вывод, что отходы газового конденсата могут быть эффективно утилизированы в установках термического обезвреживания совместно с другими типами орга@ нических отходов газотранспортной отрасли, таких как загряз@ ненная полиэтиленовая пленка, образующаяся при проведении профилактических и капитальных ремонтов участков магист@ ральных газопроводов. Для защиты газопровода от почвенной коррозии и обеспечения его безаварийной работы обычно исполь@ зуется трехслойная композиция, включающая в себя наружный полиэтиленовый слой (чаще всего термостабилизированный по@ лиэтилен), адгезионный слой (термоплавкая клеевая компози@ ция) и грунтовочный слой (порошковая эпоксидная краска) для обеспечения надежности изоляции.
Принципиально с точки зрения организации процесса тер@ мического обезвреживания выделить установки сжигания и пи@ ролиза, именно эти процессы наиболее часто реализованы на практике. Процесс сжигания наиболее распространен и реализо@ ван в конструкциях различных печей, однако ряд отходов, на@ пример загрязненная полиэтиленовая пленка и другие термопла@ стичные полимеры, не могут быть эффективно сожжены в печах колосникового типа, многоподовых реакторах и прочих устройст@
129
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 4
вах, что связано также с образованием высокотоксичных выбро@ сов (непредельные углеводороды, бенз(а)пирены, хлорорганиче@ ские соединения и др.) в процессе сжигания. При использовании универсальных установок, объединяющих в себе различные ме@ тоды термического обезвреживания, можно эффективно и более экологически безопасно утилизировать различные типы отходы.
Процессу пиролиза могут быть подвержены все компоненты изоляционного слоя магистральных газопроводов, и в таком слу@ чае процесс потребует проведения дополнительных исследований в отношении их состава и возможных образующихся выбросов, так как первоначальные характеристики материалов в течение срока эксплуатации, который может превышать 10–15 лет, спо@ собны измениться, а также могут накопиться токсичные вещества.
При предварительной подготовке топливной смеси, состоя@ щей из отходов газового конденсата и топлива, состав которой бу@ дет зависеть от исходного состава отходов, их можно использовать для обогрева контейнера пиролиза, в котором осуществляется обезвреживание органических, нефтесодержащих и прочих тер@ мопластичных отходов. Главным ограничивающим фактором применения отходов газового конденсата для приготовления топ@ ливной смеси и использования в универсальных установках тер@ мического обезвреживания является высокое содержание меха@ нических примесей и наличие воды. Для подготовки отходов не@ обходимо провести разделение данных компонентов. При малом содержании воды в отходах можно провести отстаивание, что по@ зволит отделить механические примеси. В качестве дополнитель@ ной очистки от воды можно дополнительно провести центрифуги@ рование.
Оставшаяся после разделения твердая составляющая отхо@ дов газового конденсата, представляющая собой механические примеси (в основном песок и окалина, иногда и крупные механи@ ческие включения, промасленная ветошь, куски пароизоляции, палки, полиэтилен и т.д.), также должна быть подвергнута обез@ вреживанию.
В зависимости от исходного состава нефтесодержащей части отходов газового конденсата для обезвреживания твердой его со@ ставляющей могут быть применены различные методы: термиче@
130