О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.
Глава 5. Экологическая характеристика производств
5.21. Экологические проблемы в энергетике
5.21.3. Переработка твёрдых отходов тепловых электростанций
Одним из перспективных видов сырья, помимо глинистого,
являются золы тепловых электростанций, которые имеются практически во всех
регионах страны и являются экологическим бедствием. Золоотвалы занимают большие
земельные площади, пригодные для использования в сельском хозяйстве. Они часто
располагаются вблизи жилых районов, что недопустимо санитарно-техническими
нормами. В качестве примера рассмотрим проблему накопления золошлаковых отходов
(ЗШО) ТЭС в Омской области.
Город Омск с трёх сторон окружён перегруженными
пылящими золоотвалами с общим тоннажём более 50 млн. тонн с ежегодным
увеличением на 1,5-2 млн. тонн. Из-за отсутствия переработки отходов ТЭС высота
переполненных золоотвалов увеличивается, возрастает экологическая опасность
загрязнения окружающей природной среды, что, в свою очередь, отрицательно сказывается
на здоровье омичей. В связи с острой проблемой использования золошлаковых
отходов, рядом с ТЭЦ-5 началось строительство завода зольного гравия. Однако,
со сменой руководства Правительства РФ и РАО ЕЭС был ослаблен контроль за
утилизацией ЗШО ТЭЦ. В результате объекты по переработке золы готовностью 80-90
%, приобретенное технологическое оборудование с укомплектованностью на 90 %
подверглись разрушению, разукомплектованию и разворовыванию. Выделенные из
экологического фонда Омской области финансовые средства были израсходованы не
по назначению, т. е. направлялись на частные строящие объекты, которые были
задействованы в короткий срок, а экологические объекты превращены в долгострой.
Причина бездеятельности, самоотстранённости от решения
проблемы своих отходов (газообразных и твердых ЗШО) кроется в том, что:
во-первых Российские, в том числе и Омские энергетики материально не
заинтересованы в переработке своих отходов, так как плата за выбросы и
захоронения ЗШО заложена в себестоимость электроэнергии и теплоносителя, их
оплачивает население и при этом живёт в зоне интенсивного загрязнения от ТЭС и
их золоотвалов, несёт на себе тяжесть последствий их влияния на здоровье.
Во-вторых, россияне не используют практический опыт передовых капиталистических
стран, которые перерабатывают ЗШО на 50-80 % от их ежегодного выхода. Они не
закладывают в себестоимость электроэнергии стоимость захоронения отходов.
Переработкой ЗШО ТЭЦ занимаются отдельные компании, но под контролем
государства и местных органов. Они смогли организовать производство так, что
отходы дают большие прибыли, а не как у нас беды. В-третьих, у нас создана
благоприятная обстановка: так в период рыночных отношений, т. е. в течение 9
лет в стране отсутствовал Классификатор токсичных промышленных отходов» и «Методические
рекомендации по определению класса токсичности отходов». В связи с вводом с
1991 г. платы за выбросы, владельцы предприятий стремились показать свои отходы
так, чтобы меньше платить за их выбросы в биосферу или за захоронения. Примером
могут служить ЗШО Омских ТЭЦ, за захоронения они оплачиваются по V
классу «практически неопасные». Фактически же зола Омских ТЭЦ относится к IV
или III классу опасности и оплата должна производиться в 10n
раз больше чем сейчас.
По мнению технического специалиста, доктора РАЕН
Гужулева Э.П., при невыполнении омскими энергетиками постановлений
правительства РФ, губернатора области, мэра города Омска в части переработки
своих отходов необходимо вводить экономические рычаги к АК «Омскэнерго». При
этом, первоочередной задачей является создание Научно-производственного центра,
а в будущем в Акционерной компании по переработке золы и всех промышленных
отходов Омского региона.
Твердые отходы тепловых электростанций — золы и шлаки
— близки к металлургическим шлакам по составу. По химическому составу эти
отходы на 80-90 % состоят из SiO2, Аl2O3, FеО, Fе2O3, СаО, МgO со значительными колебаниями их содержания. Кроме
того, в состав этих отходов входят остатки несгоревших частиц топлива (0,5-20
%), соединения титана, ванадия, германия, галлия, серы, урана. Химический
состав и свойства золошлаковых отходов определяют основные направления их
использования.
Основная масса используемой части шлаков и зол служит
сырьём для производства строительных материалов, Так, золу ТЭС используют для
производства искусственных пористых заполнителей - зольного и аглопоритового
гравия. При этом для получения аглопоритового гравия используют золу,
содержащую не больше 5-10 % горючих, а для производства зольного гравия
содержание в золе горючих не должно превышать 3 %. Обжиг сырцовых гранул при
производстве аглопоритового гравия осуществляют на решетках агломерационных
машин, а при получении зольного гравия — во вращающихся печах. Возможно
использование зол ТЭС и для производства керамзитового гравия.
Золы и шлаки от сжигания бурых и каменных углей, торфа
и сланцев, содержащие не более 5 % частиц несгоревшего топлива, могут широко
использоваться для производства силикатного кирпича в качестве вяжущего при
содержании в них не менее 20 % СаО или в качестве кремнеземистого заполнителя,
если в них содержится не более 5 % СаО. Золы с высоким содержанием частиц угля
с успехом используются для производства глиняного (красного) кирпича. Зола в
этом случае играет роль как отощающей, так и топливной добавки. Содержание вводимой
золы зависит от вида используемой глины и составляет 15-50 %, а в отдельных
случаях может достигать 80 %.
Кислые золошлаковые отходы, а также основные с
содержанием свободной извести ≤10 % используют как активную минеральную
добавку при производстве цемента. Содержание горючих веществ в таких добавках
не должно превышать 5 %. Эти же отходы можно использовать в качестве
гидравлической добавки (10-15 %) к цементу. Золу с содержанием свободной СаО не
более 2-3 % используют для замены части цемента в процессе приготовления
различных бетонов. При производстве ячеистых бетонов автоклавного твердения в
качестве вяжущего компонента используют сланцевую золу, содержащую 14 %
свободной СаО, а в качестве кремнеземистого компонента - золу сжигания углей с
содержанием грючих 3-5 %. Использование золошлаковых отходов по указанным
направлениям является не только экономически выгодным (вследствие сокращения
потребления гипсового камня, песка, цемента, извести, топлива), но и позволяет
повысить качество соответствующих изделий.
Золошлаковые отходы используют в дорожном
строительстве. Они служат хорошим сырьём для производства минераловатных
изделий. Высокое содержание СаО в золе сланцев и торфа позволяет использовать
её для снижения кислотности - известкования почв. Растительная зола широко
используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения ввиду значительного
содержания калия и фосфора, а также других необходимых растениям макро- и
микроэлементов. Отдельные виды золошлаковых отходов обладают свойствами, делающими
перспективным их применение в качестве агентов очистки отходящих газов ТЭС и
производственных сточных вод.
Зола углей и нефтей содержит практически все металлы,
которые можно извлекать. Концентрация Sr, Zn, V, Ge
достигает 10 кг на 1 т золы. Содержание урана в золе бурых углей некоторых
месторождений может достигать 1 кг/т. Зола торфа содержит значительные
количества V, Со, Cu, Ni, Zn, U, Pb. В золе нефтей (мазутов) содержание V2O5 в некоторых случаях достигает 65 %, кроме того, в ней
в значительных количествах присутствуют Mo и Ni. В
связи с этим извлечение металлов является ещё одним направлением переработки
таких отходов. Из золы некоторых углей извлекают в настоящее время редкие и
рассеянные элементы (например, Ge и Ga), из золы мазутов - ванадий, никель и другие металлы.
Вместе с тем, несмотря на наличие разработанных
процессов утилизации топливных золошлаковых отходов, уровень их использования
все ещё остается низким по сравнению с имеющимися ресурсами. С другой стороны,
современное технологическое использование энергии топлива (по сравнению,
например, с его использованием на мощных ТЭС) является малоэффективным. При
решении вопросов защиты окружающей среды, в частности от вредного влияния
твёрдых и газообразных отходов ТЭС, перспективным может оказаться путь
комплексного энерготехнологического использования топлив. Объединение крупных
промышленных установок для получения металлов и других технологических
продуктов (в частности химических), а также технологических газов с мощными
топками ТЭС может позволить полностью утилизировать как органическую, так и минеральную
части топлива, увеличить степень использования тепла, резко сократить расход
топлива.
Так, например, на энергогазохимическом комбинате
топливо перед сжиганием можно будет подвергать направленному пиролизу с
получением ценных химических продуктов. Из сернистых мазутов, в частности,
можно будет получать в виде сжиженного газа пропан-бутановую смесь, бензол,
серную кислоту, ванадий и газ с высоким содержанием этилена и пропилена.
Значительные перспективы в решении задач борьбы с
отходами в энергетике и некоторых смежных отраслях обещает детальная отработка
трёх наиболее важных способов получения жидких топлив из ископаемых углей:
газификации (производства синтез-газа с последующим получением на его основе
жидкого топлива), гидрогенизации (насыщение угля водородом при температурах
порядка 500 °С и давлениях в несколько сот атмосфер) и пиролиза
(высокотемпературное разложение угля в инертной среде).
|