Угольная промышленность. 5

Угольная промышленность.

Добыча угля может привести к ряду неблагоприятных последствий для окружающей среды. При открытой добыче угля шахтами остаются участки земли, которые больше невозможно использовать, тем самым оставляя шрамы на поверхности земли. Реабилитация может смягчить некоторые из этих проблем. В хвостохранилищах находится большое количество кислоты, которая может протекать в водотоки и водоносные горизонты, создавая экологические последствия и влияя на здоровья человека. Могут также происходить проседания земной поверхности в связи с обвалами в подземных туннелях. В ходе операций по добыче метана могут быть освобождены многие парниковые газы, способные к возгоранию даже во влажном состояние.

Во всем мире поверхностная добыча угля полностью уничтожает существующие виды растительности, разрушает генетический профиль почвы, вытесняет или уничтожает диких животных и среды их обитания, ухудшает качество воздуха, изменяет текущий процесс землепользования, а также в некоторой степени, постоянно изменяет общий профиль земной поверхности.

Как правило, нарушение почв и связанные с работой шахт виды воздействий в данных условиях способствуют эрозии. Удаление почвенного покрова из такого района изменяет или уничтожает множество природных почвенных свойств, а также может снизить его производительность в сельском хозяйстве. Почвенная структура также может быть нарушена пульверизацией или различными видами взрывов.

Удаление растительного покрова, проведение мероприятий, связанных со строительством дорог, перевозкой, хранением верхнего слоя почвы приводят к увеличению большого количества пыли вокруг горных работ. Пыль ухудшает качество воздуха в непосредственной близости, может оказать неблагоприятное воздействие на растительный и животный мир, и может представлять угрозу здоровью и безопасности для работников и жителей близлежащих районов. Горнодобывающие предприятия используют сотни акров земли для своей работы и утилизации отходов. Когда планируется начало добычи угля, население вблизи данной территории должно быть расселено, а также должны пересаживаться на иные лекарственные растения. Ведь всем известно, что становится с поверхностью земли после ведения горного производства

Удаление грунта и перемещение верхнего слоя почвы создает обширные неплодородные территории. Нарушение земной структуры не может обеспечить укрытие для большинства живых существ. Без восстановления, эти районы должны пройти через период выветривания, который может занять несколько лет или несколько десятилетий, пока растительность не восстановится и эти земли не станут подходящими для мест обитания. Но человек не может сразу же восстановить природу биологических сообществ. Однако природе может быть оказана помощь в рамках рекультивации земель и восстановления усилиями, направленными на обеспечение потребностей диких животных. Реабилитация не приспособлена к нуждам живой природы, а некорректное управление ресурсами после утилизации отходов горного производства может препятствовать развитию многих видов первоначальной фауны.

Многие виды воздействия на окружающую среду могут быть минимизированы, но не могут быть устранены даже при использовании лучшего горного оборудования без добровольного исполнения правительственных программ. Финансирование средств по минимизации затрат производства могут минимизировать использование лучшего угледобывающего оборудования в отсутствие эффективного регулирования. Необходимо повышать плату за утилизацию или загрязнения, которые приводят даже к временным нарушениям в состояние окружающей среды. Этот наиболее правильный подход с протестующей стороны наиболее правильный, уверенный, твердый и решительный.

Профессиональная заболеваемость в Кемеровской обл. остается одной из самых высоких в Российской Федерации, почти в 7–8 раз превышая уровень по стране в целом, в 2005 г . она составила 10,8 случая (Российская Федерация - 1,6) на 10 тыс. работающих (табл. 1), зарегистрировано 1102 вновь выявленных профессиональных больных.

Наиболее высокая профессиональная заболеваемость регистрируется в Анжеро-Судженске, Осинниках и Прокопьевске.

До 2005 г . в структуре профессиональной патологии первое место занимали пылевые заболевания органов дыхания (31,5 %),профессиональная тугоухость составляла 24,4 %, вибрационная болезнь - 17,2 %, болезни суставов и мышц - 20,9 %. В 2005 г . в нозологической структуре профпатологии произошли изменения. Первое место занимают болезни суставов, сухожилий и мышц (27,9 %), вибрационная болезнь составляет 23 %. По сравнению с 2001-2003 г г. снизился удельный вес заболеваний органов дыхания (21,2 %), профессиональной тугоухости (17,6 %); профессиональные инфекционные заболевания составили 1,5 %.

В структуре заболеваемости с временной утратой трудоспособности преобладают три нозологические группы: болезни органов дыхания, костно-мышечной системы и травматизм (до 55 % всех причин временной нетрудоспособности).

Анализ распределения профессиональных заболеваний по отраслям промышленности в Кемеровской обл. показал, что за 2003-2005 гг. 77,8 % профессиональных больных приходится на угольную. В основном, это лица, занятые на подземных горных работах. В цветной и черной металлургии - 5,7 % профессиональных больных, в машиностроении, металлообработке и электротехнической промышленности - 4,7 %, в строительстве - 2 %, на долю агропромышленного комплекса приходится 1,9 %, в здравоохранении - 1,4 %. Эта структура, по существу, не меняется в течение последних 5-6 лет.

Профессиональная заболеваемость - общепризнанный критерий вредного влияния неблагоприятных условий труда на здоровье работников. В 2005 г . в Кемеровской обл. сохранялось неблагополучное состояние по условиям труда в большинстве отраслей экономики. К наиболее неблагополучной по санитарному состоянию (III группе) отнесено 72,4 % всех предприятий и организаций, на которых трудятся 44,5 % работников. В угольной отрасли промышленности в неблагоприятных условиях трудятся 67,9 % работников.

Основные причины, способствующие созданию таких условий труда: морально-устаревшие технологии производства; отсутствие средств коллективной защиты; невыполнение работодателями законодательных и нормативных документов в области гигиены труда. На предприятиях, как правило, не ведутся работы по реконструкции и техническому перевооружению, внедрению новых технологий, механизации и автоматизации производственных процессов, замене изношенного и модернизации устаревшего оборудования; низкими темпами проводится аттестация рабочих мест, часто обнаруживается недоукомплектованность штатов и недостаточный объем работ санитарно-промышленных лабораторий. По-прежнему на некоторых предприятиях работают по 12-часовому графику. На ряде угольных предприятий не произошло положительных изменений в сфере медицинской профилактики профессиональных заболеваний (отсутствуют или неэффективно используются фотарии, ингалятории, не проводится витаминопрофилактика).

Как и прежде, грубейшие нарушения требований санитарного законодательства в области охраны труда выявляются на предприятиях малого и среднего бизнеса, которые нередко открываются самостоятельно без заключений санитарной службы о соответствии таких объектов требованиям санитарного законодательства. Отсутствие в стране правового и экономического механизма, побуждающего работодателя принимать эффективные меры по обеспечению здоровых и безопасных условий труда, способствует созданию условий для игнорирования на многих предприятиях выполнения этих требований.

Работодатели экономят на гигиене и охране труда, работники рискуют жизнью и здоровьем. Так, ежегодно выявляются работники с подтвержденными профзаболеваниями. Однако неудовлетворительное качество профилактических медицинских осмотров ставит под сомнение достоверность данных о пригодности к работе по профессии и препятствует своевременному выявлению профзаболеваний. Несвоевременная диагностика начальных признаков профзаболеваний ведет к развитию инвалидности, редко вовремя проводится реабилитация профессиональных больных, и, таким образом, не используются резервы сохранения трудоспособности работающих. Основу экономики Кузбасса составляет угледобывающая промышленность и большинство населения области является работниками угольной и обеспечивающих ее отраслей промышленности. Показатели профессиональной заболеваемости персонала угольных предприятий Кузбасса в 2001-2005 г г. превышали данные по профпатологии работников Кемеровской обл. в целом (см. табл. 1) и среднеотраслевые показатели по стране. Так, в 2005 г . профзаболеваемость работников угольных предприятий Кузбасса составляла 56 случаев на 10 тыс. работающих при среднеотраслевом показателе 37,5 случая. При этом удельный вес профзаболеваний на предприятиях с подземной добычей угля - 89,9 %, на угольных разрезах - 9,3 %, на обогатительных фабриках - 0,8 % [5].

Сравнительный анализ профзаболеваемости угольщиков России выявил регионы с более высокими показателями профпатологии, чем в Кузбассе. Так, в Ростовской обл. в 2005 г . показатель профзаболеваемости на угольных предприятиях составил 213,9 случая на 10 тыс. работающих при среднеобластном - 5,9 случая. В Кузбассе эти показатели составляли соответственно 56 и 10,8 случая на 10 тыс. работающих. Причина - в Кузбассе в 2005-2006 гг. 53,2 % угля добывали открытым способом, который обладает более высокой производительностью, низкой себестоимостью и характеризуется более низкой профессиональной заболеваемостью. При этом способе добычи угля условия труда более безопасны. Тем не менее добыча угля открытым способом в Кузбассе имеет свою специфику: условия труда существенно отличаются от условий труда в шахтах. Это связано с тем, что работающие на угольных разрезах Кузбасса находятся в условиях воздействия резко континентального климата со значительными перепадами температур в холодный и теплый периоды года. Такие условия в определенной степени затрудняют создание оптимального микроклимата на рабочих местах в кабинах экскаваторов, бульдозеров и другой техники, технологического автомобильного и железнодорожного транспорта.

Из факторов производственной среды наиболее значительными для профессионального риска являются: шум, вибрация, угольно-породные аэрозоли, токсические вещества (оксид углерода, диоксид азота). Воздействие шума и вибрации на работающих обусловлено несовершенством горной техники. Так, по результатам измерений на угольных разрезах Новокузнецкауровни шума на рабочих местах машинистов экскаваторов превышают ПДУ на 4 дБ, общая вибрация - на 4 дБ, уровни локальной вибрации выше требуемых величин - на 1–2 дБ. На рабочих местах машинистов буровых установок уровни звукового давления и общей вибрации превышают предельно допустимые на 3 дБ. В кабинах водителей большегрузных автомобилей уровни шума выше ПДУ на 2-4 дБ, общая вибрация превышает ПДУ на 6 дБ [8].

При управлении горно-транспортной техникой кроме шума и вибрации на работающих оказывают вредное воздействие тяжесть и напряженность трудового процесса, характеризующиеся физическим перенапряжением мышц рук, плечевого пояса, корпуса тела, вследствие чего развивается патология органов опорно-двигательного аппарата. Усугубляющий фактор в развитии профессиональных заболеваний - 12-часовая рабочая смена. В группу риска развития профессиональной патологии входят такие профессии, как машинисты экскаваторов, бульдозеров, машинисты буровых установок, водители большегрузных автомобилей. Условия труда этих профессий характеризуются как вредные 3-го класса.

Профессиональная заболеваемость за 1999-2003 г г. в основных производственно-профессиональных группах на угольных разрезах Кузбасса в среднем составляла 12,9 случая на 10 тыс. работающих, что соответствует среднему уровню профессионального риска по России (5,1-15 случаев) и значительно ниже профессиональной заболеваемости (в 5,3 раза) на угольных шахтах области в целом. В структуре профессиональных заболеваний работающих на первом месте находятся болезни костно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата (48 %) - деформирующий остеоартроз локтевых суставов, вегетосенсорная поленейропатия верхних конечностей, на втором месте - нейросенсорная тугоухость (22,2 %), на третьем - вибрационная болезнь (16,2 %); доля пневмокониозов составляет 7 %.

В структуре общей заболеваемости во всех группах работающих ведущие места занимают болезни органов дыхания (42,1 %); травмы и отравления, связанные с производством (12,2 %); болезни нервной (11,8 %), костно-мышечной (10,1 %) системы; органов кровообращения (5,3 %). Анализ заболеваемости с временной утратой трудоспособности показал, что до 2000 г . первое место занимали острые респираторные инфекции, второе - болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани, третье - травматизм. С 2001 г . ведущее место в заболеваемости с временной утратой трудоспособности на угольных разрезах занимают болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани, а острые респираторные инфекции - второе место [9].

Исследования [9] показали, что критический стаж, при котором с вероятностью 10 % следует ожидать возникновения шумовой профессиональной патологии у рабочих угольных разрезов, колеблется от 39,3 до 41 года; критический стаж, после которого появляется риск заболеваний пылевой этиологии, составляет 11,1-36,5 года.

При работах в шахтах организм горняка подвергается воздействию многочисленных неблагоприятных факторов. К ним относятся: контакт с угольно-породной пылью; изменение газового состава воздуха (снижение содержания кислорода, увеличение концентрации углекислого газа, поступление в атмосферу шахты метана, оксида углерода, сероводорода, сернистого газа, оксидов азота, взрывных газов и т.д.); шум и вибрация; нерациональное освещение и вентиляция; вынужденное положение тела; нервно-психическое, зрительное, слуховое перенапряжение; тяжелый физический труд, а также повышенная опасность травматизма. И чем больше подземный стаж, тем выше вероятность нарушения здоровья в результате заболевания или травмы. На шахтах в 1,5 раза больше заболеваемость с временной утратой трудоспособности, а по отдельным шахтам этот показатель пре¬вышает средний по области в 2–2,5 раза. В структуре временной нетрудоспособности трудовые потери по травматизму составляют 30 %, болезням костно-мышечной системы - 21 % и болезням органов дыхания - 13 %. На 1000 подземных рабочих приходится 1,4 травмы с летальным исходом [11]. На угольных предприятиях Кузбасса этот показатель в 2006 г . составлял 0,424, а в целом по Кемеровской области — 0,272.

В основе высокого производственного травматизма на угольных предприятиях - несовершенство технологических процессов, нарушение технологической и трудовой дисциплины, низкая эффективность производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности, неудовлетворительное техническое состояние оборудования, большой износ основных фондов.

Анализ заболеваемости шахтеров Кузбасса показал, что профессиональная патология формируется преимущественно на шахтах со слабой механизацией труда очистных и подготовительных работ. Показатели заболеваемости на них в 1,63 раза превышают таковые на шахтах со средней и высокой степенью механизации горных работ. На шахтах со слабой механизацией горных работ преимущественное распространение получили вибрационная болезнь и пылевые заболевания органов дыхания. На их долю приходится 63,1 % всех больных шахтеров Кузбасса. Это обусловлено широким использованием на шахтах ручных электросверл и высокой пылевой нагрузкой на работающих за счет значительной тяжести труда и связанной с ней гипервентиляцией легких.

На механизированных шахтах наибольшее распространение получили болезни опорно-двигательного аппарата и периферической нервной системы, а также нейросенсорная тугоухость - 63,5 % всех больных шахтеров. Такая структура профзаболеваемости обусловлена наличием физических перегрузок на многочисленных вспомогательных работах; интенсивным шумом механизмов (горные комбайны, конвейеры, погрузочные машины).

Необходимо отметить, что в шахтерских городах, значительный процент занятого населения которых трудится на предприятиях угольной отрасли промышленности, работники подвергаются воздействию вредных факторов не только на рабочих местах. На распространенность заболеваний и межсменную реабилитацию у шахтеров могут оказывать влияние загрязнение окружающей среды в шахтерских городах и санитарно-бытовые условия. Угольные предприятия, расположенные практически по всей области, представляют собой комплексный источник негативного воздействия на окружающую среду. Они загрязняют атмосферный воздух, водные ресурсы, нарушают земли. Специфика влияния конкретного горного предприятия на окружающую среду обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождения, применяемой техникой и технологией для его разработки.

Загрязнение воздушного бассейна в процессе открытой и подземной добычи угля вызвано буровзрывными работами, работой двигателей горнотранспортного оборудования, пылением угольных складов, породных отвалов и другими источниками. При этом доминирующими выбросами от предприятий, добывающих уголь подземным способом, являются выбросы газообразных веществ, в основном метана, а при добыче угля открытым способом - выбросы твердых веществ, в основном пыли неорганической, а также угольной пыли, золы углей и сажи. И, как следствие, загрязнение атмосферного воздуха диоксидами серы и азота, взвешенными веществами, формальдегидом и фенолом; питьевой воды - свинцом, кадмием, фенолом и мышьяком; почвы - кадмием, ртутью, мышьяком, цинком.

Кроме того, шахтерские города имеют низкий уровень санитарно-технического благоустройства жилого фонда, слабо развита материальная база для привлечения населения к занятиям физической культурой и массовому активному отдыху. Слабая обеспеченность санаториями-профилакториями и дневными стационарами, низкая их пропускная способность затрудняют профилактику профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний, реабилитацию и межсменное восстановление работающих на предприятиях угольной отрасли промышленности.

На санитарно-эпидемиологическую ситуацию в шахтерских городах влияет и реструктуризация угольной отрасли промышленности с закрытием угольных шахт. Она сопровождается снижением жизненного уровня населения, неполной его занятостью, ухудшением экологической обстановки, обострением вопросов водо-, тепло- и энергоснабжения жилого фонда, переселения из аварийного жилья. В шахтерских городах по сравнению с другими городами области произошло значительное увеличение уровня заболеваемости болезнями системы кровообращения, эндокринной системы, врожденными аномалиями, большинством социально обусловленных инфекций, и особенно профессиональными заболеваниями. Так, уровень профессиональной заболеваемости за период реструктуризации угольной отрасли промышленности увеличился в 4,2 раза, в других городах области - в 1,9 раза.

Для решения санитарно-гигиенических вопросов при закрытии угольных шахт, дифференцированного, адресного проведения защитных мероприятий по отношению к процессам и объектам разработан «Санитарно-гигиенический стандарт на проведение мероприятий по защите среды обитания и здоровья населения при закрытии угольных шахт в Кемеровской области», ставший региональным гигиеническим нормативом.

В последние годы наметилась тенденция сокращения профессиональной заболеваемости в нашей стране. По Кемеровской обл. показатели профзаболеваемости работников также изменились, и особенно на угольных предприятиях (см. табл. 1). Так, до 2002 г . наблюдался рост профессиональной заболеваемости до 125,2 случая на 10 тыс. работающих, а затем с 2002 по 2005 г . - снижение этого показателя до 56.

Однако статистические показатели не отражают истинное положение дел в связи с крайне низкой выявляемостью профпатологии. При этом в стране одновременно растет численность работающих, занятых во вредных и опасных условиях труда, и их удельный вес среди трудоспособного населения. Очевидно, что основная часть профессиональных заболеваний маскируется в структуре общей заболеваемости, в результате отмечается утяжеление первично выявленной профпатологии. Соответственно растет инвалидизация больных с впервые выявленными профессиональными заболеваниями. Так, в Кемеровской обл. число профессиональных больных, впервые признанных инвалидами в 2002 г . , составляло 0,4 на 10 тыс. человек населения, а в 2006 г . - 2,1, т.е. увеличилось в 5 раз.

Снижение уровня профзаболеваемости шахтеров Кузбасса возможно обусловлено, в какой-то степени, и реструктуризацией угольной отрасли промышленности, в ходе которой закрывались шахты со слабой механизацией горных работ и особо тяжелыми, вредными и опасными условиями труда и осваивались новые месторождения, открывались шахты с высоким уровнем механизации

Проблемы сжигания низкореакционных твердых топлив на тепловых электростанциях.

Высокоэффективное сжигание низкореакционных высокозольных углей в котлах тепловых электростанций (ТЭС) является одной из важнейших и актуальных проблем энергетического комплекса.

Актуальность проблемы обусловлена тем, что геологические запасы таких углей разведаны на много лет вперед, при этом объемы добычи энергетических углей будут сохраняться в обозримом будущем. Исходя из этого, были определены и в настоящее время эксплуатируются в России около 200 котлов различной мощности сжигающих высокозольные угли АШ.

около 200 котлов различной мощности сжигающих высокозольные угли АШ.

Сжигание угля на тепловых электростанциях производится в виде угольной пыли с подсветкой мазутом и природным газом. При совместном сжигании угля АШ, имеющего низкий выход летучих (3 — 5 %) и высокую зольность (30 — 50%), с мазутом имеет место механический недожог угля и наличие вредных выбросов в атмосферу.

Масштабность проблемы состоит в том, что доля мазута в тепловом балансе котла достигает 30 % при суточном потреблении высокозольных углей действующими блочными котлами ТЭС.

Использование углей с высоким содержанием летучих (свыше 16 %) в котлах ТЭС, предназначенных для сжигания углей марки АШ, из-за специфики технологического процесса, конструкции котельного агрегата и условиям взрывной и пожарной безопасности не допускается без коренной реконструкции котлов.

Пути решения проблем сжигания низкореакционных твердых топлив на тепловых электростанциях

Реакционность твердых топлив характеризуется таким параметром, как содержание горючих летучих в топливе. Выход и горение горючих летучих влияет на разогрев коксового состава твердого топлива, на его воспламенение и горение. При факельном горении в пылеугольных топках котлов твердого топлива с недостатком горючих летучих в нем энергетики вынуждены применять подсветку факела. Как при растопке пылеугольных котлов, так и для стабилизации горения (подсветки) пылеугольного факела в мировой и отечественной практике используют природный газ или топочный мазут. В мире на эти цели расходуют более 50 млн т мазута в год. По оценкам только на станциях РАО «ЕЭС России» ежегодно сжигают более 5 млн т мазута. Повсеместное снижение качества энергетических углей требует увеличения расхода мазута на тепловых электростанциях, в то время как из-за углубления переработки нефти и других причин объемы производства мазута в России сокращаются.

Совместное сжигание угля и, обладающего более высокой реакционной способностью мазута, ухудшает эколого-экономичeские показатели котлов: на 10-15% повышается механический недожог топлива и на 2-5% снижается КПД-брутто, возрастает скорость высокотемпературной коррозии экранных поверхностей, снижается надежность эксплуатации котельного оборудования, на 30-40% увеличивается выход оксидов азота и серы (за счет более высокого содержания серы в мазуте), появляются выбросы канцерогенной пятиокиси ванадия.

Известные методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей: реконструкция горелочных устройств, раздельное и смешанное сжигание угля и подсветочного топлива — мазута, высокий подогрев воздуха и пылевоздушной смеси, утонение помола и др. – не решают проблему сокращения расхода жидкого топлива, особенно на стадии растопки котлоагрегата.

Применение природного газа в качестве основного или дополнительного топлива, несмотря на его более высокую экологичность, далеко не всегда возможно.

Снижение доли участия мазута и газа в топливном балансе пылеугольных котлоагрегатов остается очень актуальной задачей теплоэнергетики.

Таким образом, проблема использования низкореакционных топлив может решаться различными путями рассмотренными выше:

• Предварительной газификацией твердого топлива и переводом сжигания пыли в топке котла на сжигание генераторного газа, что может быть полезным и в том случае, когда газомазутные котлы потребуется переводить на работу с твердым топливом.

• Созданием условий более лучшего воспламенения и горения пылеугольной смеси, что в свою очередь решается применением специальных устройств интенсифицирующих процесс воспламенения и горения пыли (например, плазмотронов и создание электромагнитных полей повышающих активность окисления органической части топлива путем ионизации газов и частиц); применением более тонкого (сверхтонкого) помола повышающем активную поверхность окисления твердых частиц пыли топлива.

• Применением, кроме мазута и природного газа, добавок (в том числе и наномодифицированных добавок) позволяющих увеличить реакционную способность пылеугольных частиц топлива.

Использование наноматериалов при сжигании твердого топлива

Технология основана на двух принципах:

1. Более тонкий помол малой доли топлива с помощью центробежной эллиптической мельницы позволяющей получать на выходе частицы топлива размером 50-70 мкм. Измельчение твердых тел в высокоэффективных активаторах — измельчителях, одновременно с уменьшением размера частиц, приводит к образованию качественно новой поверхности, повышению реакционной способности, а, следовательно, и к ускорению процесса взаимодействия с водородом или кислородом.
2. Интенсификация процессов воспламенения и горения низкореакционного твердого топлива, основаного на внедрении в процесс сжигания наноструктурированных углеродных материалов, активирующих окислитель топлива. Интенсификация позволит улучшить динамику воспламенения и горения горючих летучих веществ антрацитового .

Основные результаты:

• замена подсветки природного газа нанодобавками в котлах ТЭС;
• снижение расхода топлива на 12 — 15 %;
• снижение удельных затрат по производству электроэнергии на 10%;
• уменьшение вредных выбросов электростанций.

Область применения результатов:

• тепловые электрические станции, работающие на твердом топливе;
• котельные установки промышленных производств и тепловых сетей.