Снегоплавильные технологии

Предстоящей зимой в Норильске, где уже 90 лет безостановочно плавят руду, начнут плавить… снег! Это не шутка, а одно из решений, направленных, в числе прочего, на повышение операционной эффективности предприятий Заполярного филиала «Норникеля». В данном случае – Предприятия «Единое складское хозяйство» (ПЕСХ), отвечающего за хранение важных для производства грузов. 

Новости об опытно-промышленных испытаниях снегоплавильной чудо-машины, способной растопить до 20 кубометров снега в час, на фоне масштабов деятельности всего «Норникеля» выглядели чуть ли не курьезными. Но в сухом остатке, как ни крути, из таких вот «мелочей» та самая операционная эффективность, рост которой потом отражается в Годовых отчетах, и складывается. 

Навскидку кажется, что в Норильске, одном из пяти самых северных городов мира с численностью населения более 100 тыс. человек (в России крупнее – только Мурманск), где за зиму выпадает до 2 млн тонн снега, плавить эту субстанцию – сизифов труд. Ведь климатическая зима длится здесь с начала второй декады сентября по первую декаду мая, снежный покров сохраняется от 7,5 до 9 месяцев в году, а период устойчивых морозов (до минус 56 градусов по Цельсию) длится около 280 дней в году.

Если совсем упрощать – снега тут просто очень, очень много. А еще тут слишком холодно, чтобы его топить, особенно на открытом воздухе. 

В то же время снегоплавильные станции – давно не ноу-хау для российских муниципальных реалий. В крупных городах такие установки давно помогают снижать объемы снегоотвалов – огромных куч, которые растут в течение зимы, а с приходом весны превращающихся в экологически опасные, «протекающие» ручьями курганы.

Чтобы такого не происходило, в столице Татарстана – Казани, например, работают 7 стационарных снегоплавильных пунктов, на которых расположено 11 плавильных камер. Их общая проектная производительность превышает 6,3 тыс. тонн, или 15,6 тыс. кубических метров снега в сутки (одна камера может переплавлять 574 тонны за 24 часа). И за сезон они переплавляют порядка 600 тыс. тонн снега. 

Однако в Норильске снегоплавильную установку поставили не для муниципальных нужд и не в городской черте. А на открытой площадке товароперевалочного участка №2 товароперевалочного цеха №3, одной из самых крупных отрытых площадок хранения в структуре ПЕСХ. Всего у этого предприятия в Норильске – три крупных площадки. Внедрение снегоплавильных технологий начали с самой отдаленной и обширной, ее площадь – 343 тыс. кв. метров. Здесь частично в складах, но в основном под открытым небом – то есть под всеми видами осадков – хранятся различные виды доставленного в Норильск в ходе навигации грузов. За зимний сезон на все это добро выпадает до 120 тыс. куб. метров снега. 

Для складской инфраструктуры подобная «снегозагруженность» (есть и такой термин!) – большая головная боль. Исторически снег просто собирали и вывозили на снегоотвалы. По словам и.о. начальника отдела развития производства ПЕСХ Сергея Шарова, так как данная территория от снегоотвала значительно удалена, ежегодные затраты на вывоз снега с нее доходили до 57 млн рублей. Расчеты показали, что за счет снегоплавления можно снизить их минимум на 13 млн рублей. При этом один агрегат сможет справится со всем ежегодным объемом выпадающего на склад снега.

Утилизация снега для городских нужд в крупных муниципалитетах обычно встраивается в технологические циклы водоканалов. Например, в Казани камеры плавления снега связаны с канализационно-насосными станциями (КНС) МУП «Водоканал»: переработка снежной массы в них происходит за счет тепла сточных вод, которые имеют стабильную температуру (около 16 градусов по Цельсию). Таким образом сам процесс снегоплавления получается фактически бесплатным. Однако сами снегоплавильные камеры – глубокие бетонные бункеры, оборудованные решетками для улавливания мусора и соединенные трубами с КНС (откуда с определенным напором в них и подается сточная вода), являются весьма дорогостоящими объектами капитального строительства. 

В «Норникеле», в силу специфики задачи, выбрали вариант стационарной снегоплавильной установки, работающей на электроэнергии. По словам Сергея Шарова, альтернативы тоже рассматривались, впрочем, кроме «водоканальной»; в силу отдаленности складской площадки такая связка технически оказалась бы невозможной (в городской черте, очевидно, подобное решение лежало бы на поверхности). Использовать плавилку на газовом топливе, несмотря на то, что газ в НПР добывает дочернее предприятия того же «Норникеля», тоже не получилось бы – до склада пришлось бы тянуть нитку газопровода и вкладываться в обеспечение безопасности. 

Электрический агрегат оказался выгоден по всем параметрам. По словам Шарова, в «Норникеле» выбирали из нескольких моделей, в итоге установку ОСА-6.60А от компании «МонтажИнжиниринг» (Переяславль-Залесский, Ярославская область) предпочли из-за ее повышенной производительности (в сравнении с другими электроплавилками, представленными на рынке). Потребляемая мощность агрегата составит 600 кВт, что, конечно, немало: для подключения такой махины пришлось проложить от подстанции, питающей площадку, специальный кабель – но это на самом деле мелочи. Несмотря на очевидную прибавку к общему годовому электропотреблению ПЕСХ (ее объем предприятии не раскрыли), это не помешает быстрой окупаемости проекта.

Сама же машина обошлась «Норникелю» в 7 млн рублей, и эти затраты в ПЕСХ рассчитывают окупить уже за первый год работы (на который выпадает еще и гарантийный срок). 

По словам Шарова, установка имеет четыре контура подогрева (теплообменники бортов и дна) и два контура орошения. В контурах подогрева в качестве теплоносителя циркулирует пропиленгликоль, который как раз и нагревается за счет электроэнергии до 110 градусов по Цельсию. А в контурах орошения загружаемый в бункер снег плавиться за счет уже расплавленного – то есть теплой водой. Для этого в машине расположен ряд насосов и узлов, которые перегоняют талую воду на контур орошения через специальные фильтры. «Главный бункер – это как банка с кипятильником. Кипятильник нагревает воду, в воду загружается снег, который перемешивается с еще не расплавленным прямо в агрегате», – рассказывает Шаров. 

Агрегат полностью автоматизирован (хотя может работать и в ручном режиме) и снабжен пультом управления; многочисленные датчики контролируют температуру и уровень воды, работу насосов и др. А также, в числе прочего, предохраняют и от всевозможных эксцессов – например, отключения электроэнергии.

«На щите управления – управляющей части агрегата – расположен дисплей, на котором можно считать ошибки процесса, если они будут. Например, недостаточный уровень теплоносителя в нагревающих контурах. Или, к примеру, если показания температуры выйдут за пределы допустимых значений от 1 до 30 градусов. Если она опустится до 1 градуса, отключится один насос орошения. А это, в свою очередь, позволит интенсивнее нагреть воду теплоносителем. Затем насос орошения вновь включится. Сам процесс плавки снега быстрый – визуально заметна разница в объеме снега при загрузке и спустя 15 минут», – рассказывал «Северному городу» Александр Васюк, главный энергетик ПЕСХ.

Но мало снег расплавить – нужно куда-то деть то, во что он превратиться. То есть куда-то деть воду. Предварительные расчеты объемов воды, которые образуются от плавления 120 тыс. тонн снега, в ПЕСХ, конечно, сделали. Но на самом деле, все выяснится уже на практике, то есть предстоящей зимой. Впрочем, вариантов тут немного. В Казани, например, водяная смесь из снегоплавильных камер по коллекторам поступает на общие канализационные очистные сооружения «Водоканала». Мусор собирают специальными устройствами, песок же, осевший на дне, примерно раз в месяц вычищают в ходе регламентных работ (иногда это приходится делать и чаще). В Норильске, очевидно, с этим всем будет еще проще. Снег, собранный не с городских улиц, а с территории открытого склада, априори будет менее загрязнен «сложным» хламом (от биологии до пластика). В основном, видимо, придется утилизировать мелкозернистую фракцию (выемные поддоны-фильтры в установке будут собирать все примеси). Воду же централизованно будут отводить в промышленные стоки, поступающие на КОС «Норникеля». 

Важно, что производитель изготовил машину в т.н. арктическом исполнении. Это должно позволить снегоплавилке работать круглосуточно и на открытом воздухе (при температуре уличного воздуха до минус 45 градусов по Цельсию). Впрочем, все достоинства снегоплавилки, конечно, еще только предстоит оценить в скором зимнем сезоне. До завершения нынешней в Норильске успели провести лишь сборку и опытно-промышленные испытания машины.

По результатам эксплуатации первой установки в ПЕСХ рассмотрят возможность приобретения и второй – для другой площадки. «Для заводских территорий такие агрегаты, думаю, не особо актуальны – там, где стоят здания цехов, от снега чистят только проезды. На наших же площадках чистить нужно все, в том числе и грузы, который попробуй еще найди зимой под нашими сугробами. То есть для нас это устройство реально очень нужное», – объясняет Сергей Шаров.