книги / 50
.pdf
Техническое обеспечение конструкционной безопасности зданий и сооружений
разования этого провала называют порыв канализации, однако этому возможно поспособствовало и присутствие в том районе подземных сооружений и ходов. Провал образовался недалеко от места, где в начале ХХ в. стояла часовня имени Св. пророка Ильи (рис. 2).
Рис. 2. Часовня имени Св. пророка Ильи (1897 г.)
Факт наличия часовни на перекрестке улиц Куйбышева и Советской подтверждается сохранившимися фотографиями, и свидетельствами тех лет. Известно, что эта часовня находилась там во времена существования Черного рынка, она принадлежала Крестовой церкви Пермского архиерейского дома с самого начала открытия Пермской епархии. Она была построена в 1897 г. Согласно описанию в 1913 г. выглядела она следующим образом: «…Каменная во имя Cв. пророка Ильи; построена в архитектурном стиле, посреди Торговой улицы на Красноуфимском переулке; снаружи окрашена в белый цвет и покрыта железом, окрашенным в пешку; внутри оштукатурена и окрашена масляной зеленой краской, а внизу серой; пред нею мозаичная площадка и каменное в две ступени крыльцо…». В 1923 г. часовня была разрушена. При этом известно, что каменные сооружения того времени обладали массивными фундаментами и часто имели подвальные помещения. Есть большая вероятность того, что после разрушения в 1923 г. под землей остался фундамент часовни, а возможно и целое помещение. Этот факт следует учитывать при проведении в том месте под-
81
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 2
земных работ. Остатки также фундамента могут представлять интерес для историков и археологов.
Принимая во внимание свидетельства о существовании подземных холодильников и ходов, можно сделать вывод о том, что перед разработкой проекта развития квартала и приспособления существующих каменных корпусов табачной фабрики «Астра» и типографии № 2 для современного использования необходимо провести тщательное исследование подземной части квартала и прилегающих территорий. Площадное бурение, выполняемое при инженерно-геологических изысканиях, не дает исчерпывающей и детальной информации обо всем, что находится ниже уровня земли развиваемого квартала. Целями этого исследования являются: выявление фундаментов, подземных ходов и подземных сооружений на территории развиваемого квартала; определение их местоположения и геометрических параметров. Значимость данного исследования заключается в обеспечении возможности своевременной корректировки проектов строительства новых и приспособления старых сооружений на территории квартала; снижении рисков при производстве работ по строительству или реконструкции.
На сегодняшний день существует множество методов, которые могут реализовать данные цели, например: электромагнитные, сейсмоакустические, магниторазведочные, гравиразведочные, ядерно-физические методы, термометрия и т.д. Данные методы имеют различные достоинства и недостатки, основными из которых являются: ограниченность применения в городских условиях (влияние электромагнитных полей, наводок), низкая разрешающая способность, сложность интерпретации результатов, дороговизна оборудования.
В качестве альтернативного метода для решения подобных задач предлагается использовать наземно-скважинный вариант метода сопротивлений [4, 5]. При данном методе для измерений используют выработку, пробуренную параллельно исследуемому объекту при этом возбуждение упругих колебаний или электромагнитных полей происходит через фундамент или его армирование [6, 7]. Осложнения при проведении таких работ могут возникать из-за прохождения сейсмического зонда в интервале рыхлых отложений или доступа к армированию фундамента. Одним из простейших вариантов, осуществляемым на практике с наименьшими затратами на оборудование и выполнение работ,
82
Техническое обеспечение конструкционной безопасности зданий и сооружений
является использование электрического каротажа. Результаты каротажа с помощью программы численного моделирования ZondRes3d представляются в виде трехмерных моделей, отображающих конструкцию фундаментов и строение вмещающей среды (литологический разрез). Результаты расчетов некоторых моделей для однородной среды с использованием трехэлектродной установки AMN представлены на рис. 3, 4.
Рис. 3. Результат численного моделирования для фундамента
Рис. 4. Результат численного моделирования для фундамента с учетом верхнего полупространства и наличия свай на разном удалении
83
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 2
По результатам измерений строятся графики каротажного сопротивления и производится интерпретация результатов на основе проведенного ранее трехмерного математического моделирования.
Наземно-скважинный вариант метода сопротивлений был успешно опробован на ряде объектов города Перми при обследовании фундаментов и подземного пространства (промышленные площадки и здания ООО «Пермнефтегазопереработка»; объекты историко-культурного наследия г. Перми). Результаты апробации данного метода показали, что он может быть использован для определения геометрических параметров конструкций фундаментов и подземных сооружений с точностью до 0,1 м, а также косвенных признаков для оценки технического состояния исследуемых конструкций. Существенными преимуществами метода являются возможность его применения в условиях городской застройки и легкость интерпретации результатов.
Библиографический список
1.План города Перми. 1797 г. // РГВИА. Ф. ВУА. Т. III. Д. 22345.
2.Планы Перми. 1802 и 1808 гг. // РГИА. Ф. 1293. Оп. 167. Д. 5. Л. 1; Ф. 1488. Оп. 3. Д. 333. Л. 3.
3.Планы Черного рынка. 1872—1890 гг. // ГАПК. Ф. 35. Оп. 1.
Д. 69. Л. 5.
4.Хмелевской В.К. Геофизические методы исследования земной коры / Междунар. ун-т природы, общества и человека. — Дубна, 1997. —
Ч. 1.
5.Джафаров К.И., Джафаров А.К. Электрические методы разведки полезных ископаемых в СССР// Нефтяное хозяйство. — 2001. — № 2. —
С. 24—28.
6.Applying Mise-a-la-masse Method to Determine the Length of Rein-
forcement in Bored In situ Concrete Piles / P. Dong, J. Fan, Z. Chen, L. Wang [et al.] // Journal Environ and Geophys. — June 2008. — Vol. 13, no. 2. — P. 51—56.
7. Васильев А.И., Цыпченко Н.М. Использование геофизических методов для определения глубины погружения свай // Каротажник. — 2009. — № 11. — С. 72—80.
References
1.Plan goroda Permi. 1797 g. RGVIA. F. VUA. T. III. D. 22345.
2.Plany Permi. 1802 i 1808 gg. RGIA. F. 1293. Op. 167. D. 5. L. 1; F. 1488. Op. 3. D. 333. L. 3.
3.Plany Chernogo rynka. 1872—1890 gg. GAPK. F. 35. Op. 1. D. 69.
L. 5.
84
Техническое обеспечение конструкционной безопасности зданий и сооружений
4.Hmelevskoj V.K. Geofizicheskie metody issledovanija zemnoj kory [Geophysical methods of research of crust]. Chast' 1. Mezhdunarodnyj universitet prirody, obshhestva i cheloveka, Dubna, 1997.
5.Dzhafarov K.I., Dzhafarov A.K. Jelektricheskie metody razvedki poleznyh iskopaemyh v SSSR [Electric methods of investigation of minerals in the USSR]. Neftjanoe khozjajstvo, 2001, no. 2, pp. 24—28.
6.Dong P., Fan J., Chen Z., Wang L. [et al.] Applying Mise-a-la-masse Method to Determine the Length of Reinforcement in Bored In situ Concrete Piles. Journal Environ and geophys, June 2008, vol. 13, no. 2, pp. 51—56.
7.Vasilyev A.I., Tsypchenko N.M. Ispolzovaniye of geophysical methods for determination of depth of immersion свай [The use of geophysical methods to determine the depth of piles]. Karotazhnik, 2009, no. 11, pp. 72—80.
Получено 18.03.2013
K. Golubev, N. Safonov
PROBLEM OF ADAPTING URBAN AREAS
FOR MODERN USE
The article describes the current design of the survey of foundations and underground parts of buildings. A new modification of the method of geophysical data works — downhole electric logs. The experience application of its practical in the reconstruction of block № 46a Perm.
Keywords: adaptation, cultural heritage, reconstruction, geophysical survey, borehole resistivity method option, the survey design the foundations of buildings and structures.
Голубев Константин Викторович (Пермь, Россия) — канд. техн. на-
ук, доцент кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение», Пермский национальный исследовательский политехнический универси-
тет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., e-mail: nedstf@pstu.ru).
Сафонов Никита Игоревич (Пермь, Россия) — учебный мастер кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29).
Golubev Konstantin (Perm, Russia) — Ph. D. in Technics, Associate Professor of the Chair of SIM, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29).
Safonov Nikita (Perm, Russia) — Training wizard of the Chair of SIM, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29).
85
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 665.6/7+504.054+504.062.4
Е.В. Калинина, И.С. Глушанкова, Л.В. Рудакова, М.Б. Ходяшев, А.Г. Кочкина
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ПЕРЕРАБОТКА НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ТЕРМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ И ОБРАЩЕНИЕ С ОБРАЗУЮЩИМИСЯ ОСТАТКАМИ
Для нефтеперерабатывающих предприятий утилизация нефтесодержащих отходов является актуальной задачей. Приведено описание установки термодесорбции нефтесодержащих отходов. Определены возможные пути применения образующихся остатков после термообработки.
Ключевые слова: нефтесодержащие отходы, термодесорбция, остатки после термообработки, брикеты.
Для нефтеперерабатывающих предприятий актуальны вопросы переработки нефтесодержащих отходов (НСО) в связи с их большими объемами, накопленными за период работы предприятий. На нефтеперерабатывающих предприятиях име-
ются различные виды |
НСО: «старые» (накопленные) отходы |
в прудах-отстойниках, |
аварийных амбарах, шламонакопителях |
и«текущие» (образующиеся) отходы [1].
Взависимости от происхождения НСО существенно отличаются по своему составу и физико-химическим свойствам. НСО могут содержать нефть, воду, нефтяные эмульсии, асфальтены,
гудроны, ионы металлов, различные механические примеси, а иногда даже радиоактивные элементы [2].
По агрегатному состоянию НСО можно подразделить:
• на жидкие НСО, образующиеся в процессе эксплуатации технологических установок, а также в шламонакопителях и прудах-отстойниках, для которых целесообразным является
86
Ресурсосбережение
разделение фаз центрифугированием на нефтепродукты, воду
итвердый остаток (кек);
•твердые и высоковязкие НСО (тяжелые фракции нефти), к которым относят донные отложения резервуаров хранения нефти и осадки, образующиеся при очистке нефтезагрязненных сточных вод (избыточный активный ил биологических очистных сооружений) [3].
Реализуемые на большинстве предприятий методы переработки НСО не позволяют перерабатывать НСО без образования вторичных отходов переработки.
В связи с этим утилизация НСО является одной из приоритетных задач нефтеперерабатывающих предприятий в деятельности, направленной на снижение и предотвращение негативного воздействия на окружающую природную среду [1].
В результате анализа научно-технической литературы установлено, что при утилизации нефтесодержащих отходов отдается предпочтение термическим методам переработки, позволяющим наиболее полно использовать ресурсный и энергетический потенциал отходов [3].
Анализ состава образующихся нефтеотходов и возможных путей их утилизации показал, что наиболее целесообразно их обезвреживание термическими методами: сжиганием и термодеструкцией.
Сжигание представляет собой процесс окисления органической части нефтесодержащих отходов при температуре 800— 1000 °С в присутствии кислорода воздуха. Сжигание твердых НСО в печах различной конструкции влечет за собой образование золы, которая содержит тяжелые металлы, не имеет широкого применения, в результате чего накапливается и вывозится на полигоны для захоронения. Сжигание НСО сопровождается выделением токсичных пылегазовых выбросов, содержащих оксиды серы (IV и VI), сероводорода, хлора и хлорсодержащих соединений, а также мышьяка, что приводит к необходимости создания комплексной системы пылегазоочистки.
Термодеструкция (пиролиз) представляет собой разложение органических соединений под действием высоких температур
ибез доступа кислорода. В процессе бескислородного термического разложения образуются жидкие (конденсированные газы), твердые (карбонизат) и газообразные (неконденсированные газы) продукты [4]. Данный способ позволяет наиболее полно уда-
87
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 2
лить углеводороды из нефтезагрязненных грунтов и нефтешламов, обеспечив достаточно жесткое требование по конечному их содержанию в обработанном продукте (менее 0,5 мас.%) и исключить переход в газовую фазу оксидов серы и азота, тяжелых металлов.
На предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» ведется строительство первого в России комплекса по переработке твердых и жидких нефтесодержащих отходов [1, 5, 6].
При выборе базовых технологий обработки НСО и процессного оборудования для их осуществления руководствовались следующими требованиями:
•технологии и оборудование должны быть испытанными в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности;
•технологии и их аппаратурное оформление должны отвечать современному уровню экологических требований и автоматизации при минимальном привлечении ручного труда и участия оператора;
•технологический процесс должен учитывать особенности состава и свойств как накопленных, так и образующихся НСО.
Оборудование системы переработки накопленных НСО обеспечивает полное удаление НСО из прудов-отстойников с последующей их обработкой до получения экологически безопасных материалов. Это оборудование включает в себя следующие блоки:
•блок извлечения НСО из прудов, позволяющий извлекать как жидкие, так твердые НСО;
•блок приема и нагрева шлама перед центрифугированием, предусматривающий усреднение состава НСО, их разбавление (при необходимости), нагрев до необходимой температуры в зависимости от состава и свойств НСО;
•блок химической обработки шламовой пульпы реагентами;
•блок разделения шламовой пульпы на «трехфазной» центрифуге.
Проектная система обработки низкоконцентрированных НСО состоит из блоков:
•приема и концентрирования флото- и нефтешламов;
•химической обработки концентрированной пульпы реагентами;
•разделения концентрированной пульпы на «трехфазной» центрифуге;
•доочистки сточных вод на комплектном аэрофлотаторе.
88
Ресурсосбережение
Технология переработки твердых отходов включает в себя:
•систему сушки обезвоженного активного ила (ОАИ);
•термодесорбционную систему, состоящую из блока приема и подготовки (кондиционирования) твердых нефтеотходов
и блока термодесорбции с регенерацией паров углеводородов и пылеулавливания;
• систему брикетирования твердых отходов.
Сушка ОАИ осуществляется в лопастной сушилке косвенного нагрева. Высушенный ОАИ конвейером-охладителем выгружается в контейнер, из которого далее поступает в блок приема и подготовки твердых НСО системы термодесорбции. Пары и газы сушилки перед выбросом в атмосферу подвергаются конденсации и обезвреживанию.
Эффективность работы термодесорбционной системы во многом зависит от стабильности состава поступающих НСО, поэтому в систему включен блок приема и подготовки твердых НСО для кондиционирования различных по составу и свойствам твердых НСО, на который поступают:
•кек с блоков разделения НСО на «трехфазных» центри-
фугах;
•высушенный ОАИ;
•другие твердые НСО (от чистки оборудования, «замазученная» земля и т.п.).
Подготовка твердых НСО заключается в кондиционировании их в смесителе, так как исходные материалы характеризуются различным содержанием в них нефтепродуктов и воды, вследствие чего НСО должны быть усреднены по составу и свойствам, а также освобождены от крупного мусора перед их загрузкой в термодесорбционную систему. Усреднение материала обеспечивает устойчивую работу термодесорбционной системы
истабильный тепловой режим ее работы.
Система кондиционирования твердых НСО придает материалу, питающему термодесорбер, необходимую сыпучесть, которая позволяет производить его загрузку и обработку без нежелательных налипаний на стенках оборудования.
Прошедшие блок кондиционирования твердые НСО подаются непосредственно во вращающийся барабан (печь) термодесорбера, где через стенку барабана нагреваются до температуры примерно 480—520 °С топочными (дымовыми) газами из камеры
89
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2013. № 2
сгорания. В результате нагрева внутри вращающегося барабана термодесорбера нетвердых НСО испаряются углеводороды. Пары углеводородов из термодесорбера по газоходу поступают в узел регенерации, где конденсируются циркулирующим в узле охлажденным маслом. Сконденсированные углеводороды после очистки от мехпримесей используются для орошения скруббера, а избыток выводится из системы на вторичное использование. Несконденсированные газы направляются в узел окисления — камеры дожигания. При содержании в исходном питании термодесорбера углеводородов в пределах 15—20 % и воды до 30 %, процесс термодесорбции протекает практически в автотермическом режиме, т.е. тепла от сжигания утилизируемых в процессе термодесорбции углеводородов достаточно для нагрева вновь поступающего материала. Материал перемещается внутри барабана за счет наклона последнего и его вращения. Для гарантированного удаления углеводородов из твердого материала максимальный размер его кусков ограничен 50 мм. В печи может происходить агломерация нефтеотходов в результате их спекания. Для предотвращения этого нежелательного явления используется специальная система дробления твердого материала непосредственно в барабане термодесорбера. Система позволяет не только раздробить агломерированные куски материала, но и отделить от него куски больше установленного размера (50 мм) с подачей их вновь в голову процесса. Данная система производит одновременно очистку стенок барабана от возможного налипания материала.
Схема термодесорбционной установки представлена на рисунке.
Остатки после термодесорбции нефтесодержащих отходов (ОПТ НСО) представляют собой мелкодисперсный пылящий материал. Для устранения этих неблагоприятиных для дальнейшего обращения свойств ОПТ НСО подвергают брикетированию. Брикетирование осуществляют в присутствии связующих добавок: портландцемент марки ПЦ 400 и жидкое стекло (силикат натрия с концентрацией 40 %) под давлением.
Система брикетирования включает в себя блоки приема и хранения связующих добавок, смешения твердого материала со связующими добавками, брикет-пресс с конвейерами и укладчиком готовой продукции.
90