Разработка мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций на пожаровзрывоопасном объекте ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК»

     В паротурбинной установке питательная вода должна быть хорошо очищена от всех примесей. Конденсат турбин и питательную воду необходимо подогревать перед подачей их в котёл. Подогрев осуществляется в регенеративных водонагревательных установках, выполненных из металла. Для удаления из питательной воды агрессивных газов (кислород, углекислый газ), вызывающих коррозию металла оборудования, служат стальные колонки - деаэраторы, которые чаще всего устанавливаются на баках питательной воды на высоте до 30 м от уровня земли.

     Процесс превращения тепловой энергии пара в механическую                                                                                                                                                                                                                                                              осуществляется в паровой турбине, а превращение механической энергии в электрическую - в электрическом генераторе.

     Валы турбина и ротора генератора непосредственно соединены между, собой и вращаются со скоростью 3000 оборотов в минуту. Турбина работает при очень высоких параметрах пара: давлении до 23 МПа и температуре до 565 °С.                                                                                                                                                                                                       

     Узлы и детали генератора при его работе нагреваются, и чтобы температура  нагрева   не   превышала  допустимых   норм   необходимо постоянное охлаждение работающего генератора. Крупные генераторы часто имеют водородное охлаждение. Следует иметь ввиду, что смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода образует гремучий газ, то есть генератор с водородным охлаждением взрывоопасен.

     Тепловые электростанции потребляют большое количество топлива. Топливо  находится на топливных складах, оборудованных  кранами-перегружателями, сливными эстакадами, хранилищами мазута и насосами.

     Для охлаждения и других нужд станции требуется большой расход воды. Для этих целей используют воду реки, озёра, пруда или моря. Если воды в реке недостаточно, то сооружают плотину и создают пруд, с одного конца которого забирают воду для охлаждения конденсаторов, а в другой конец сбрасывают нагретую воду.

1.2 Краткое описание и основные характеристики ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК»

     Теплофикационные электроцентрали (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. ТЭЦ используют тепло «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным электроснабжением. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится около 25 % всей электроэнергии вырабатываемой в России.

     Существенной особенностью ТЭЦ является повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью электростанции.

     Теплоэлектроцентраль №21 является филиалом Открытого Акционерного Общества энергетики и электрификации МОЭК. Основным направлением деятельности ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК» является тепло- и электроснабжение 4-х административных округов г. Москвы и г. Химки количество жителей составляет порядка 1,5 млн. человек).

     Объект расположен на севере г. Москвы в непосредственной близости от Московской кольцевой автомобильной дороги. Площадь, занимаемая объектом, составляет 740440 м2 , из них 125046 м2 - отвод под подземными железнодорожными путями. Санитарно-защитная зона составляет 400 м.

     Общая численность персонала объекта составляет 1360 человек, численность наибольшей рабочей смены - 1000 человек.

     Тепло от ТЭЦ подаётся по пяти двухтрубным системам в виде горячей воды с давлением 1,3 МПа и температурой в зимние месяцы 135°С.

     Основные сооружения ТЭЦ:

1. Главный корпус №1: состоит  из трёх отделений: машинного, деаэраторного, котельного. Здание выполнено из сборного железобетона и имеет   три   пролета.   В   котельном   отделении   установлены   восемь котлоагрегатов паропроизводительностью по 460 - 480 т/ч. Машинный зал обслуживается двумя мостовыми кранами грузоподъёмностью 100/20 т. Котельное отделение - двумя мостовыми кранами по 50/10 т.

2. Главный корпус №2: состоит  из трёх отделений: машинного, деаэраторного, котельного. Здание выполнено из сборного железобетона; каркас  -  металлический.   В   котельном  отделении  установлено  два котлоагрегата паропроизводительностью по  1000 т/ч. Машинный зал обслуживается двумя мостовыми кранами грузоподъёмностью 120/50 т. Котельное отделение - двумя мостовыми кранами по 50/10 т.

3. Водогрейные котельные: расположены группами в отдельных зданиях,   выполненных   из   сборного   железобетона.   Котлы   имеют полуоткрытую компоновку.

4.  Химводоочистки №1 и  №2: расположены в отдельных зданиях, выполненных из сборного железобетона.

5. Топливное хозяйство:  топливом для электростанции  служит природный газ и мазут. Газ поступает по подземным  газопроводам на два газорегуляторных  пункта, откуда подаётся к энергетическим и пиковым  водогрейным котлам.

6. Система   технического   водоснабжения:   на   ТЭЦ   применена

оборотная схема водоснабжения. Источником воды является Химкинское водохранилище канала имени Москвы.

7. Очистные сооружения: на ТЭЦ все источники воды, загрязнённые нефтепродуктами, сбросы водоподготовительных установок химводоочисток №1  и №2, обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей, конвективных поверхностей нагрева энергетических котлов и пиковых водогрейных котлов подаются на очистные сооружения электростанции. Токсические  соединения  продуктов  сгорания  мазута  выделяются  на фильтрпрессе в виде сухого шлама, который накапливается и отгружается на металлургические заводы.

8. Электротехнические    сооружения:    электрическая    мощность

энергоблока 80 МВт и энергоблоков 100 МВт выдаётся через повышающие трансформаторы мощностью 90, 125, 180 и 240 МВА на напряжении 110 и 220 кВ. Электрическая мощность энергоблоков 250 МВт выдаётся через повышающие трансформаторы мощностью 400 МВА на напряжении 220 кВ.

     На ТЭЦ—21 имеются следующие опасные вещества:

1. Мазут - общий объём ёмкости  для хранения составляет 80000 м3. .   Мазут хранится в ёмкостях по 5000 м3 - 6 штук; по 10000 м3 - 5 штук; ёмкости заглублены в землю, мазут находится в разогретом состоянии до 70°С, температура вспышки мазута - 110°С.

2. Масло трансформаторное  — общее количество масла, находящегося в оборудовании, - 2000 тонн, на хранении в ёмкостях - 300 тонн. Температура вспышки трансформаторного масла - 135°С.

3. Масло турбинное - общее  количество масла, находящегося  в оборудовании, - 300 тонн, на хранении  в ёмкостях - 130 тонн. Температура вспышки трансформаторного масла - 180°С.

4. Газ природный (метан  более 80 %) - максимальный общий расход в осенне-зимний период до 550 тыс. м3/час. Пожаровзрывоопасен при концентрации 5-15 %. Доставка на ТЭЦ-21 по магистральным газопроводам.

5. Водород - общее количество  водорода, находящегося     в  оборудовании, - 750 м3 при давлении 4 атм., в ресиверах - 280 м3 при давлении 10 атм. Водород взрывоопасен при концентрации 4-75 %.

6. Серная кислота - общее  количество серной кислоты - 60 м . хранится на складе в ёмкости, применяется для регенерации фильтров водоподготовки в 4 % водном растворе. В год потребляется до 400 тонн серной кислоты.

7. Аммиак - применяется водный  раствор аммиака (25%), хранится на складе в ёмкости, применяется для регенерации фильтров водоподготовки. Общее количество применяемого водного раствора аммиака в год - 3 тонны.

     Электроэнергетика играет в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК) ключевую роль, являясь удобным энергоносителем для удовлетворения производственных, социальных, бытовых и других энергетических потребностей общества. Тепловые электростанции имеют исключительно важное значение в топливно-энергетическом комплексе, являясь основным источником производства в Российской Федерации.

     Рассмотрев классификацию объектов экономики, можно сделать вывод, что  исследуемая ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК» является:

- потенциально опасным  объектом (пожаровзрывоопасным объектом);

-  опасным производственным  объектом;

-  технически сложным  объектом;

-   критически важным  объектом.

2. Оценка безопасности взрывопожароопасного объекта ТЭЦ-21

2.1 Возможные сценарии развития аварий на ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК»

     Исходя из того, что на рассматриваемом объекте находятся взрывопожароопасные вещества (мазут, масло трансформаторное, масло турбинное, газ природный, водород), а также опасные химически вещества (серная кислота, аммиак), могут реализовываться следующие сценарии развития возможных аварий:

     С 1 - Группа сценариев «Пожар разлития»

     С 1.1 - Пожар разлития мазута;

     С 1.2 - Пожар разлития трансформаторного масла;

     С 1.3 - Пожар разлития турбинного масла.

     С 2. - Группа сценариев «Взрыв ГВС»

     С 2.1 - Взрыв ГВС при разгерметизации оборудования с водородом;

     С 2.2 - Взрыв ГВС при разгерметизации трубопровода с природным газом.

     С 3. - Группа сценариев «Образование токсической зоны поражения»

     С 3.1. - Образование токсической зоны поражения при разлитии серной кислоты на складе реагентов.

2.2 Определение зон воздействия опасных поражающих факторов при авариях на ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК»

    Идентифицировав опасности на исследуемом объекте 
ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК», а также рассмотрев возможные 
сценарии развития аварий, определим зоны воздействия опасных 
поражающих факторов при реализации рассматриваемых аварий.

     Для расчёта зон воздействия поражающих факторов при различных аварийных сценариях воспользуемся исходными данными для следующих веществ: масла трансформаторного, масла турбинного, мазута, водорода, природного газа, серной кислоты.

     Расчеты проведём для следующих аварийных сценариев:

• «Пожар разлития мазута»;
• «Пожар разлития трансформаторного масла»;
• «Пожар разлития турбинного масла»;
• «Взрыв ГВС при разгерметизации оборудования с водородом»;

           - «Взрыв ГВС при разгерметизации трубопровода с природным газом»;

- «Образование токсической зоны поражения при разлитии серной кислоты на складе реагентов».

Исходные данные для расчёта зон аварийного разлития масла трансформаторного представлены в таблице 1

     Наибольшую опасность для ПВО представляют используемые различные виды взрывопожароопасных веществ. Исходя из того, что взрывопожароопасных веществ, на ТЭЦ-21 возможны аварийные ситуации, связанные с пожарами и взрывами, а также с выбросами взрывоопасных и токсичных веществ.

     Проведя расчёты по определению зон действия основных поражающих факторов при различных аварийных сценариях на ТЭЦ-21 можно сделать выводы:

1. Наибольшую опасность представляет сценарий «Образование токсической зоны поражения при разлитии серной кислоты на складе реагентов»: площадь зоны возможного химического заражения составит 7,85 км2, фактического заражения - 2,03 км2.
2. При реализации группы сценариев «Пожар разлития» наиболее опасным оказался аварийный сценарий «Пожар разлития трансформаторного масла»: радиус окружности составит 67,7 м, диаметр факела от   пожара   -135 м.

3) При реализации группы сценариев «Взрыв ГВС» наиболее 
опасным оказался аварийный сценарий «Взрыв ГВС при разгерметизации 
технологического оборудования с водородом»: радиус поражения персонала 
составит 384,9 м.

 

 

3. Разработка мероприятий по предупреждениючрезвычайных ситуаций на взрывопожароопасном объекте ТЭЦ-21 ОАО «МОЭК»

     ТЭЦ являются объектами с большим энергетическим потенциалом. На таких объектах в ближайшие годы может значительно осложниться взрывоопасная обстановка. Причин тому несколько.

     Во-первых, изменились субъекты инвестиционной деятельности, организационно-правовые формы хозяйствования, нарушились устойчивые вертикальные и горизонтальные связи между мероприятиями, снижаются технические условия эксплуатации оборудования, зданий, сооружений. Это приводит к сбоям технологических процессов и созданию взрывоопасных ситуаций на объектах.

     Во-вторых, в настоящее время не создана необходимая законодательная и правовая база по проблеме безопасного функционирования градостроительных систем, зачастую игнорируются законы и нормы, либо специалисты не умеют должным образом их использовать.

     В-третьих, активное строительство в черте города привело к тому, что часть потенциально опасных предприятий оказалось в жилой зоне, поэтому аварии на них могут привести к большому числу пострадавших.

     В-четвёртых, единые строительные нормы и правила, регламентирующие требования к взрывобезопасности зданий, сегодня устарели, а новые не внедряются [9].

     Чтобы снизить осложнившуюся взрывопожароопасную обстановку на объектах электроэнергетики, необходимо проводить мероприятия по предотвращению аварийных ситуаций.