Podstawowymi zagrożeniami występującymi w procesie nawęglania są: zapylenie, hałas, zagrożenia pożarowe i wybuchowe, wirujące elementy maszyn i urządzeń. Cykl pracy urządzeń nawęglania ma charakter ciągły i dlatego znajomość występujących zagrożeń jest ważna dla wszystkich, którzy w tym cyklu biorą udział. Bardzo istotne w procesie transportu węgla są występujące zagrożenia pożarowo-wybuchowe, które wymagają zastosowania odpowiednich środków zabezpieczających dla ochrony ludzi oraz urządzeń technologicznych.

Z kart historii

Na przestrzeni lat od fazy projektowania, budowy i eksploatacji do dzisiaj nastąpiło wiele zmian mających na celu zapewnienie jak najlepszych warunków pracy dla ludzi oraz urządzeń technologicznych. Zagrożenia, których nie można było wyeliminować, zostały w znacznym stopniu ograniczone, głównie w sferze zapylenia i bezpieczeństwa pożarowo-wybuchowego. Nic tak nie pobudza do działania jak zdarzenia losowe powodujące negatywne skutki w postaci strat spowodowanych awarią lub pożarem. Zdarzenia takie nie ominęły Elektrowni Bełchatów. 26 stycznia 1998 roku miał miejsce pożar przenośników taśmowych zabudowanych w układzie nawęglania bloków 1-4. Przyczyną pożaru był zapłon zalegającego pyłu węgla brunatnego na rozgrzanej od uszkodzonego krążnika konstrukcji nośnej przenośnika taśmowego. Po pożarze wnioski zawarte w dokumentacji były jednoznaczne i skierowane na eliminację oraz ograniczenie zagrożeń wynikających z występującego zapylenia pyłem węglowym, nagrzewania się elementów urządzeń technologicznych (napędy przenośników, krążniki, węzły łożyskowe) oraz zastosowanie na elementy tych urządzeń materiałów niepalnych, trudnozapalnych i antyelektrostatycznych (taśmy przenośnikowe, elementy uszczelnienia przesypów, płaszcze krążników i zespołów bębnowych itp.).

Największe stężenia pyłu występują na stacjach przesypowych przenośników taśmowych w trakcie napełniania i opróżniania zbiorników węgla, w procesie separacji i sortowania oraz samego transportu węgla. Podstawowym działaniem jest dbałość o szczelność stacji przesypowych przenośników oraz bieżące utrzymanie czystości w obiektach technologicznych. Uszczelnienie tych węzłów realizowane jest systemem fartuchów gumowych zabudowanych między konstrukcją stacji przesypowej a taśmą przenośnika odbierającego. Ponadto w samych przesypach zabudowane są odbojnice oraz elementy tłumiące siłę spadającego węgla, takie jak: bębny odbojowe czy membranowe tłumiki uderzeń, które dodatkowo zmniejszają natężenie hałasu od spadającego węgla. Na trasie przenośników taśmowych zabudowane zostały ograniczenia boczne zabezpieczające przed spadaniem węgla z taśmy. Dla wózków wygarniających węgiel ze szczelin zasobnika węgla stosowane są osłony nad kołem wygarniającym, ograniczajce obszar pylenia. Dla urządzeń sortowni węgla zastosowano szczelne obudowy z wziernikami kontrolnymi. Powyższe rozwiązania wynikają z założeń projektowych oraz doświadczeń zebranych w czasie eksploatacji urządzeń.

Dla obiektów nawęglania w związku z zawartością wolnej krystalicznej krzemionki w pyłach nieprzekraczającą 10%, wartości NDS są następujące:

•    pył całkowity NDS – 4,0 mg/m3,

•    pył respirabilny NDS – 2,0 mg/m3.

W wyniku przeprowadzonych w ciągu ostatnich lat badań nie stwierdzono przekroczenia NDS na obiektach nawęglania.

Układ nawęglania Elektrowni Bełchatów

Pomimo uzyskania znacznej poprawy w zakresie ograniczenia pylenia podjęto dalsze próby dla uzyskania czystego powietrza w obiektach nawęglania. W efekcie tych działań powstały instalacje odsysania pyłu węgla z węzłów przesypowych w ciągach technologicznych oraz przykrycia szczelin zasobnika szczelinowego i przykotłowych zbiorników węgla. W latach 1999-2011 zostało wybudowanych 17 instalacji odpylających dla układu nawęglania bloków 1-12 Elektrowni Bełchatów oraz 4 instalacje dla bloku 858 MW.

Instalacja odpylania pyłu węglowego ma za zadanie odsysanie pyłu z węzłów przesypowych w procesie nawęglania. Zasysane przez wentylatory zapylone powietrze za pomocą rurociągów podawane jest do baterii filtrów workowych lub patronowych. Gromadzony na powierzchni filtrów pył jest okresowo usuwany przy pomocy strzepywaczy pneumatycznych do leja zbiorczego, skąd odbierany jest przez dozowniki celkowe na podajniki linowo-rurowe lub zrzucane do oczyszczalni ścieków za pośrednictwem  kanalizacji przemysłowej czy bezpośrednio do zbiorników węgla. Odseparowany pył węglowy w postaci wyprasek z oczyszczalni ścieków wraca do układu technologicznego nawęglania.

W związku z występowaniem w instalacjach odpylających stref zagrożonych wybuchem zostały one wyposażone w urządzenia zabezpieczające, takie jak dozowniki celkowe z odsprzęgiem wybuchu oraz instalacje tłumienia wybuchu HRD. System tłumienia wybuchu HRD ma za zadanie identyfikację początkowej fazy wybuchu oraz uwolnienie z butli HRD za pomocą detonatora proszku tłumiącego wybuch. Podstawowymi elementami systemu są detektory ciśnienia wykrywające wybuch w jego początkowej fazie, szybkodziałające gaśnice (butle) zawierające środek gaśniczy oraz centrala sterująca. Taki sposób zabezpieczenia instalacji odpylającej sprawia, że rozprzestrzenienie się wybuchu poza instalację jest praktycznie niemożliwe. Warunkiem poprawnego funkcjonowania systemu HRD jest wykonywanie okresowych przeglądów na poprawność jego działania przez kompetentne służby serwisowe. Takie przeglądy muszą być udokumentowane.

Wykonane zostały prace modernizacyjne instalacji odpylających, mające na celu poprawienie ich sprawności w aspekcie współspalania paliw alternatywnych. Instalacje dla urządzeń zabudowanych w budynku głównym dla bloków 1-8 są doposażane w cyklony wstępnego odpylania oraz regulowane separatory pyłu dla poprawy skuteczności odsysania pyłów oraz wydłużenia czasookresu wymian elementów filtracyjnych w bateriach filtrów. Ponadto usprawniany jest system odbioru pyłu spod lejów zsypowych układu filtracji powietrza. Zastosowano energooszczędne rozwiązania, które jednocześnie powodują uproszczenie procesu odbioru pyłu i przemieszczanie go do przykotłowych zbiorników węgla.

W zabezpieczenia przeciwwybuchowe (m.in. klapy eksplozyjne) zaopatrzono również układy do wzorcowania i legalizacji wag przenośnikowych, które okresowo są wykorzystywane do uwiarygodnienia poprawności pomiaru masy transportowanego paliwa.

W obiektach nawęglania zainstalowane są systemy monitorujące proces technologiczny oraz system instalacji zraszaczowej gotowy do szybkiej reakcji na wypadek wystąpienia pożaru. System monitorowania oparty jest na dwóch podsystemach z których jeden reaguje na wzrost temperatury, drugi natomiast na zmianę składu chemicznego powietrza.

System temperaturowy reaguje na wzrost temperatury powyżej 680C, która to stanowi granicę bezpieczeństwa dla wystąpienia pożaru. Taką wartość temperatury jako bezpieczną ustalono na podstawie analizy zdarzeń oraz zebranych doświadczeń w górnictwie węgla brunatnego i energetyce. Temperatura topnienia materiałów stanowi podstawę systemu, którego podstawowym elementem jest kabel sensorowy dwużyłowy. Pojedyncze żyły kabla stanowią druty stalowe, zatopione w specjalnym tworzywie, którego temperatura topnienia wynosi 680C. Kabel rozciągnięty jest na konstrukcji przenośnika i przebiega przez punkty, w jakich może nastąpić wzrost temperatury. Do punktów takich należą wszelkie węzły łożyskowań elementów, jak przekładnie, obudowy łożysk, krążniki itp. Kabel podłączony jest do centrali, która zbiera sygnały z kabla. Wzrost temperatury powoduje stopienie izolacji między żyłami, powodując ich zwarcie, co uruchamia sygnalizację alarmową w obiekcie oraz w nastawni nawęglania. W nastawni nawęglania system dokładnie lokalizuje miejsce wzrostu temperatury. Informacja ta jest możliwa dzięki odpowiedniemu wyskalowaniu kabla, gdzie do każdego odcinka kabla przyporządkowany jest konkretny punkt kontrolny. Odcinek kabla, w którym nastąpiło zwarcie, jest wycinany, a na jego miejsce za pomocą specjalnych złączek wstawia się nowy i system ponownie gotowy jest do pracy. Taki sposób regeneracji pozwala na szybkie i tanie przywrócenie systemu do pracy.

Drugim systemem monitorowania jest system kontroli składu chemicznego powietrza w obiektach nawęglania. Zabudowane w obiektach czujki zbierają dane dotyczące zawartości w powietrzu takich składników, jak CO, H2, NOX. Uzyskane w ten sposób dane przetwarzane są komputerowo i w przypadku przekroczenia dopuszczalnych wartości któregoś ze składników uruchamiana jest sygnalizacja ostrzegawcza lub alarmowa. Komputerowe przetwarzanie danych umożliwia przeprowadzanie analizy zdarzeń. System współpracuje z instalacją tryskaczową, która jest uruchamiana przy określonym składzie chemicznym powietrza oraz wzroście temperatury do ustalonej wartości alarmowej 680C (szklana ampułka z płynem o określonej temperaturze zadziałania tryskacza) w miejscu wykrycia wzrostu temperatury. Sygnały z kabli sensorowych, czujek GSME oraz instalacji tryskaczowej przekazywane są do Głównej Nastawni Nawęglania i rejestrowane w archiwum zdarzeń systemu sterownia.

Oprócz wymienionych powyżej systemów zabezpieczeń, w obiektach nawęglania funkcjonują rozwiązania znane już wcześniej z innych zakładów o podobnej specyfice pracy.

Dla utrzymania czystości w obiektach technologicznych w celu uniknięcia zalegania warstw pyłu węglowego zastosowany jest system instalacji wody do zmywania, a w galeriach skośnych wykorzystuje się ciągłe usuwanie pyłu węglowego wodą z rur perforowanych. Obiekty nawęglania wyposażone są w instalacje zraszaczowe oraz podstawowy sprzęt gaśniczy (hydranty, gaśnice, koce).

W celu podnoszenia świadomości pracowników zatrudnionych na obiektach technologicznych nawęglania, cyklicznie organizowane są szkolenia z zakresu prowadzenia ruchu urządzeń technologicznych w sytuacjach awaryjnych oraz – wspólnie ze służbami ratownictwa technicznego – ćwiczenia z zakresu gaszenia pożarów z użyciem systemów ochrony przeciwpożarowej (zraszaczowej i tryskaczowej).

Obiekty technologiczne nawęglania monitorowane są systemem kamer, z których obraz przekazywany jest do Głównej Nastawni Nawęglania, a w przypadku bloku 858 MW do nastawni blokowej. Operatorzy w nastawniach mogą na bieżąco obserwować aktualną sytuację na poszczególnych obiektach. System kamer jest dużym wsparciem dla personelu ruchowego nad bieżącym nadzorowaniem pracy urządzeń oraz reagowaniu na sytuacje awaryjne i pożarowe.
 

Artykuł został również opublikowany w nr 8/2018 magazynu Energetyka Cieplna i Zawodowa.