способ тушения и предотвращения пожаров на свалках и торфяниках

Формула изобретения

1. Способ тушения и предотвращения очагов возгорания на лигнинохранилищах, полигонах древесных отходов, торфяниках, свалках бытового мусора, включающий использование негорючего материала, отличающийся тем, что вначале площадь полигона делят на зоны с наиболее опасными очагами возгорания, затем по периметру полигона и по границам зон отсыпают дороги, затем проводят последовательную отсыпку негорючего материала в виде тонкодисперсного золошлакового материала вокруг очагов возгорания с последующим сталкиванием его в очаги возгорания до создания слоя указанного негорючего материала с последующим уплотнением и дальнейшей рекультивацией полигона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют тонкодисперсный золошлаковый материал из золоотвалов ТЭЦ.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что создают воздухонепроницаемое покрытие из золошлакового материала с толщиной слоя не менее 25-30 см.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам ликвидации очагов возгорания на техногенных свалках многотоннажных отходов промышленной переработки древесины, свалках бытовых отходов и торфяниках.

Известны способы борьбы с пожарами на торфяниках, предусматривающие прокладку траншеи с заполнением ее негорючим материалом [Пат. 2190441 RU, МПК⁷ А62С 3/02. Способ борьбы с пожарами на торфяниках / Главацкий Г.Д., Шмаков В.А. Всероссийский науч.-исслед. ин-т. противопожарной охраны лесов и механ. лесн. хоз-ва. - Заявл. 02.04.2001; опубл. 10.10.2002 [1]; А.С. 869779 СССР, МКИ ³ А62С 1/00. Способ борьбы с пожарами на торфяниках / Евчик П.П.; Белорус. науч.-исслед. ин-т мелиор. и водн. хоз-ва. - Заявл. 03.09.1979; опубл. 07.10.1981 [2]; Пат. 2214847 RU, МПК ⁷ А62С 3/02. Способ борьбы с пожарами на торфяниках / Главацкий Г.Д., Шмаков В.А.; Всероссийский науч.-исслед. ин-т. противопожарной охраны лесов и механ. лесн. хоз-ва. - Заявл. 11.02.2002; опубл. 27.10.2003 [3]].

Известные способы, решая проблему тушения и предотвращения распространения пожаров по торфяным полям, предусматривают прокладку траншеи на глубину залегания торфа с использованием в качестве негорючего материала увлажненную торфяную крошку, увлажненный сфагнум или минеральный грунт. Известные способы трудозатраты, и временная локализация возгорания в каком-либо одном месте не решает проблему в целом. Торф является ценным природным сырьем, а территории залегания этого сырья - торфяники занимают значительные размеры. Пожары на торфяниках в силу особенностей свойств этого материала носят затяжной характер, приводя к потере ценного сырья, нарушению и изменению экологии биоценозов прилегающих территорий, загрязнению атмосферного воздуха.

Известен способ предотвращения распространения пожара на торфяниках с формированием полой щели, располагаемой поперек преобладающего уклона местности с отсыпкой грунта в виде валика ниже по уклону. Полую щель заполняют негорючим материалом для использования в качестве фильтра для увлажнения иссушенных слоев торфа при помощи вешних поверхностных вод [Пат. 2236877 RU, МПК ⁷ А62С 3/02. Способ предотвращения распространения пожара на торфяниках / Губин В.К. и др.; ГНУ Всерос. науч.-исслед. ин-т гидротехн. и мелиорац. им. А.Н.Костякова. - Заявл. 22.10.2003; опубл. 27.09.2004] [4].

Известный способ является более декларативным и вряд ли сможет решить поставленную задачу. Кроме того, способ предполагает наличие уклона на площади расположения торфяника и значительного количества снега.

Известен способ предотвращения, локализации и тушения пожара на торфяных месторождениях, включающий прокладку траншей по контуру пожароопасных участков с созданием барьера из негорючего материала [Пат. 2290238 RU, МПК А62С 3/02 (2006.01). Способ предотвращения, локализации и тушения пожара на торфяниках / Чайкин В.Г. и др.; ФГУП «ЦНИИ геол. неруд. полезн. ископ. - Заявл. 11.05.2005 г.; опубл. 27.12.2006] [5].

Известный способ решает проблему традиционно, предлагая использовать в качестве негорючего материала смесь карбонатсодержащей и опалкристобалитовой пород с добавлением глины и кремнефтористого натрия.

Заявляемое изобретение создано при решении задачи ликвидации пожара на бывшем лигнинохранилище Зиминского гидролизно-дрожжевого завода.

Древесные отходы, произведенные ранее, при уже не работающих предприятиях, представляют собой свалки неприглядного вида, занимающие значительные открытые площади, далеко не безопасные в экологическом отношении.

Гидролизный лигнин - производственный отход гидролизной промышленности, которая объединяет производства, основанные на химической переработке растительных материалов путем каталитического превращения (гидролиза) полисахаридов в моносахариды (пентозы, гексозы) с последующим получением на их основе различных продуктов (этиловый спирт, белковые дрожжи, фурфурол и его производные, ксилит и многоатомные спирты, углекислота). При этом выход отходов достигает 60-70% от потребляемого сырья.

По внешнему виду гидролизный лигнин напоминает низинный торф. Соотношение основных его компонентов колеблется в широких пределах и зависит как от вида сырья, так и от применяемых технологических режимов.

Гидролизный лигнин при 76% влажности сохраняет свойства твердого тела, приобретает развитую удельную поверхность до 800 м²/г и сохраняет способность к воспламенению.

На свалки гидролизных заводов - лигнинохранилища - вывозился влажный гидролизный лигнин, сваливался и затем разравнивался бульдозерами. Такие полигоны гидролизных отходов с годами увеличивались в высоту и расширялись, занимая значительные площади. При появлении очагов горения на лигнинохранилищах их уничтожали засыпкой глиной или гравием. В период работы гидролизно-дрожжевых заводов за полигонами осуществлялся контроль, они охранялись от использования в качестве свалки мусора. После прекращения работы гидролизно-дрожжевых заводов не только закончился контроль за появлением огня на полигонах, но и сами они превратились в свалки мусора.

Свободный доступ на полигоны, их безнадзорность, разжигание на них костров стали катализаторами возгорания лигнина и причиной объемных пожаров на лигнинохранилищах.

Пожары на лигнинохранилищах относятся к категории A₁ и характеризуются сложными процессами развития, носят затяжной характер и требуют привлечения большого количества сил и средств для их ликвидации.

Особенностью тушения пожара на лигнинохранилище является сильная задымленность и загазованность территории. Пожары сопровождаются не только дымом, но и распространением ореола сернистого газа. Суммарное воздействие CO₂, CO и SO ₂ на жителей близлежащих поселков определяет сложную санитарно-гигиеническую обстановку и ухудшение состояния здоровья особенно у детей и людей пенсионного возраста.

Каждый город окружен площадями-свалками бытового и промышленного мусора. В настоящее время основным способом решения проблемы утилизации мусора в России является полигонное складирование твердых бытовых отходов. В связи с преобладанием в отходах органической составляющей мусорные свалки возгораются, становятся опасными для здоровья населения и окружающей среды. Ликвидацию указанных выше ситуаций осуществляют послойной засыпкой свалок песчано-гравийными материалами из специальных карьеров.

Предлагаемый способ направлен на решение существующей проблемы возгорания свалок с использованием отходов, также подлежащих утилизации.

Техническим результатом изобретения является снижение нагрузки на окружающую среду, устранение возможности возгорания полигонов (свалок) древесных отходов, торфяников, улучшение экологической ситуации в районе горящих и тлеющих территорий свалок, снижение стоимости работ по ликвидации пожаров.

Технический результат достигается созданием на полигоне с отходами защитного воздухонепроницаемого слоя - экрана, толщиной, достаточной для прекращения доступа воздуха в очаги возгорания.

Способ предусматривает деление всей площади полигона на зоны с наиболее опасными очагами возгорания. Затем по периметру полигона и по границам зон отсыпают дороги для обеспечения проезда к очагам возгорания, далее вокруг этих очагов проводят отсыпку негорючего материала, являющегося многотоннажным отходом промышленности, с образованием насыпи из этого материала, с последующим сталкиванием этой насыпи в очаги возгорания до создания над ними слоя негорючего материала, который уплотняют для создания воздухонепроницаемого покрытия.

В качестве негорючего материала используют тонкодисперсный золошлаковый материал из золоотвалов ТЭЦ.

Толщина слоя воздухонепроницаемого покрытия из золошлакового материала составляет не менее 25-30 см.

Полученный полигон в дальнейшем рекультивируют для ликвидации техногенных свалок и предотвращения образования пыли.

Способ поясняется Фиг.1-4.

Фиг.1 - схема полигона с очагами возгорания.

Фиг.2 - схема образования насыпи из золошлакового материала вокруг очага возгорания и сталкивание этого материала в очаг возгорания.

Фиг.3 - разравнивание насыпного слоя над очагами возгорания.

Фиг.4 - фрагмент полигона после ликвидации возгорания.

Всю площадь полигона 1 с отходами и очагами возгорания 2 делят на зоны-сектора, намечая трассы для окружной 3 и внутренних радиальных дорог 3а.

Ограничение зон возгорания отсыпкой дорог 3 и 3а препятствует распространению пожара на всей площади полигона 1 и дает возможность проезда к очагам возгорания 2. Вокруг горящих и тлеющих очагов возгорания 2, имеющих, как правило, значительную глубину, возводят насыпь из негорючего материала 4, в качестве которого используют тонкодисперсный золошлаковый материал, являющийся отходом теплоэнергетической промышленности. Негорючий материал 4 насыпей сталкивают в очаги горения 2, постепенно засыпая их. Насыпанный слой негорючего материала 4 разравнивают и уплотняют для создания на территории полигона воздухонепроницаемого покрытия 5.

Пример.

Лигнинохранилище Зиминского гидролизно-дрожжевого завода расположено на расстоянии 4 км от завода. Влажный гидролизный лигнин вывозился и складировался на полигоне насыпным способом. Отсыпанный лигнин разравнивался бульдозерами. Полигон с годами не только рос в высоту, но и все больше увеличивал площадь, расширяясь в сторону реки. При появлении очагов горения на лигнинохранилище их уничтожали засыпкой глиной или гравием. После прекращения работы гидролизно-дрожжевого завода полигон с отходами превратился в свалку мусора.

Вывоз фекальных отходов и помета птицефабрики на лигнинохранилище привел к росту на отдельных участках высокой кустарникоподобной травянистой растительности. Именно эти участки вместе с площадками сброса мусора стали пожароопасными зонами. Свободный доступ на полигон, разжигание костров стали катализатором возгорания лигнина и причиной объемных пожаров на лигнинохранилище.

Зиминское лигнинохранилище объемом 11,3 млн. кубометров к моменту осуществления заявляемой технологии тушения горело уже более десяти лет с выделением угарного и сернистого газа, оказывая вредное воздействие на здоровье населения близлежащих поселков, в которых проживает 14 тыс. человек. В непосредственной близости от пожара находятся детские сады и школа с 380 учениками.

До тушения по предлагаемому способу на полигоне наблюдалось горение как в очагах-кратерах, подвергавшихся тушению и проливке, так и в других местах. Горение лигнина оказывает негативное воздействие на экологическую обстановку в близлежащих населенных пунктах.

В августе 2004 г. на Зиминском лигнохранилище осуществлялось тушение очагов возгорания водой. Для этого от реки Ока до полигона был проложен стальной трубопровод длиной 2200 м. Обработка горящих площадей производилась с помощью постоянно работающих четырех лафетных стволов «ПЛС-40». Для локализации отдельных очагов использовались ручные стволы «PC-70». Тушение лигнина на глубине до двух метров осуществлялось тремя стволами «ТС-2». Работы на полигоне выполнялись в течение 45 суток. В ходе работ были потушены наиболее крупные участки горящего лигнина, снижена концентрация вредных продуктов горения в районе полигона в 3,5-6 раз. Вместе с тем из-за большой глубины расположения очагов горения лигнина (более 3 м) полностью ликвидировать горение не удалось. Общие затраты составили 2 млн. 514 тыс. руб.

Тушение очагов горения водой позволило временно улучшить экологическую обстановку в районе, но через небольшой промежуток времени (около двух месяцев) горение лигнина в потушенных очагах возникло вновь и с большей силой. Опыт тушения водой подтвердил, что данная технология неэффективна для тлеющих материалов и после испарения и просачивания всего объема воды лигнин начинает гореть с большей интенсивностью. Кроме того, даже в случае полного подавления пожара водой при отсутствии на поверхности полигона защитного противопожарного слоя появление новых очагов возгорания не исключается.

В качестве альтернативных были предложены способы тушения подобных пожаров бентонитовыми растворами, закачиваемыми под давлением в предварительно образованные скважины, и при помощи засыпки полигона гравийным или песчано-гравийным субстратом. Ориентировочные затраты на реализацию указанных выше способов, включающие закладку карьера или поставку бентонита из Хакассии, оказались выше бюджета района.

В соответствии с заявляемым решением предлагаемая технология максимально предотвращает поступление воздуха в очаги тления и горения путем создания экрана с использованием обладающих низкой сыпучестью тонкодисперсных негорючих и нерастрескивающихся при высыхании материалов в виде золы ТЭЦ-3.

В соответствии с предлагаемым способом вначале проводят деление полигона на зоны с разметкой окружной и внутренних дорог. Затем грунтом дамбовых ограничений золоотстойника ТЭЦ или любым другим грунтом отсыпают окружную и внутренние дороги на лигнинохранилище (Фиг.1). Дороги играют двойную роль. Они обеспечивают проезд самосвалов к горящим «кратерам» и разбивают весь полигон на секторы-зоны, препятствуя распространению пожаров.

Далее самосвалы подвозят золу на лигнинохранилище. Вначале слоем золы, толщиной не менее 25 см, заполняют ровные негорящие участки в промежутке между дорогой и горящим очагом-кратером. Затем самосвалы подвозят и сваливают золу в краевые зоны горящего очага, создавая вокруг него насыпь. Бульдозеры постепенно сталкивают золу на горящий лигнин в кратере, последовательно создавая все более мощный воздухонепроницаемый слой над очагами горения. Отсыпку, планировку и разравнивание укрывного слоя из золошлакового материала проводят до создания на всей площади полигона укрывного слоя, который уплотняют, поливая водой и прикатывая. Толщина созданного воздухонепроницаемого покрытия составляет не менее 30 см.

В результате осуществления предложенной технологии тушения пожара происходит полное его подавление и ликвидация вредного воздействия на население, проживающее в прилежащей зоне, и окружающую среду.

Способ тушения и предотвращения пожара с помощью золы ТЭЦ может быть успешно внедрен и на других подобных объектах.

Изученный состав зольного субстрата золоотстойника ТЭЦ по гранулометрическим, физико-химическим и минералогическим характеристикам показал возможность его быть перспективным субстратом для подготовки органо-минеральных плодородных техноземов [Таусон Л.В. и др. Золы бурых углей в сельском хозяйстве // Геохимия техногенеза. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1986. - С.40-52] [6]; Бойко С.М., Сутурин А.Н. Золы углей ТЭС - источник минеральных ресурсов // География и природные ресурсы. - 1993. - №1. - С.114-120] [7].

На полученной в результате осуществления предлагаемой технологии площади возможно создание дернины с низкорослой травой, препятствующей пылению золы и развитию новых пожаров. Создание почвогрунта из золы и лигнина или других древесных отходов, внесение семян трав с удобрениями является завершающим звеном в технологии безопасной биологической рекультивации полигонов древесных отходов.

Преимуществом предлагаемого способа является также дальнейшая безопасная консервация гидролизного лигнина до момента его востребования с целью переработки в необходимые продукты.

Предложенная технология тушения пожара на лигнинохранилище позволяет успешно решить многолетнюю проблему возгорания и горения отходов производства гидролизного лигнина, торфяных полей, свалок древесных и бытовых отходов.

Экологическим преимуществом предлагаемой технологии перед другими является то, что для создания защитного пожароподавляющего слоя не нужно делать новые карьеры, нарушать ландшафты, создавать новые объекты, подлежащие рекультивации. Золоотстойники ТЭЦ, служащие источником негорючего материала для подавления пожара, сами относятся к объектам, требующим рекультивации. Площади их также значительны. Если вывезти всю золу и придать участкам доиндустриальный облик, появятся значительные площади для более рационального и безвредного их использования.

Способ позволяет решить проблему утилизации старых золоотвалов и строительства новых.

Источники информации

1. Пат. 2190441 RU, МПК⁷ А62С 3/02. Способ борьбы с пожарами на торфяниках / Главацкий Г.Д., Шмаков В.А.; Всероссийский науч.-исслед. ин-т. противопожарной охраны лесов и механ. лесн. хоз-ва. - Заявл. 02.04.2001; опубл. 10.10.2002.

2. А.с. 869779 СССР, МКИ³ А62С 1/00. Способ борьбы с пожарами на торфяниках / Евчик П.П.; Белорус, науч.-исслед. ин-т мелиор. и водн. хоз-ва. - Заявл. 03.09.1979; опубл. 07.10.1981.

3. Пат. 2214847 RU, МПК⁷ А62С 3/02. Способ борьбы с пожарами на торфяниках /. Главацкий Г.Д., Шмаков В.А.; Всероссийский науч.-исслед. ин-т. противопожарной охраны лесов и механ. лесн. хоз-ва. - Заявл. 11.02.2002; опубл. 27.10.2003.

4. Пат. 2236877 RU, МПК⁷ А62С 3/02. Способ предотвращения распространения пожара на торфяниках / Губин В.К. и др.; ГНУ Всерос. науч.-исслед. ин-т гидротехн. и мелиорац. им. А.Н.Костякова. - Заявл. 22.10.2003; опубл. 27.09.2004.

5. Пат. 2290238 RU, МПК А62С 3/02 (2006.01). Способ предотвращения, локализации и тушения пожара на торфяниках / Чайкин В.Г. и др.; ФГУП «ЦНИИ геол. неруд. полезн. ископ.» - Заявл. 11.05.2005 г.; опубл. 27.12.2006.

6. Таусон Л.В. и др. Золы бурых углей в сельском хозяйстве // Геохимия техногенеза. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1986. - С.40-52.

7. Бойко С.М., Сутурин А.Н. Золы углей ТЭС - источник минеральных ресурсов // География и природные ресурсы. - 1993. - №1. - С.114-120.