Переработка золошлаковых отходов ТЭС

Из приведенных  выше данных следуют основные выводы: 

     1. Золы ТЭС представляют собой  ценные сырьевые источники, полуфабрикаты  или готовые продукты, которые  могут и должны быть с огромным  технико-экономическим эффектом  использованы в строительстве, производстве строительных материалов, изделий и многих других областях. 

     2. Основными  причинами  крайне  неудовлетворительного состояния  использования этих материалов  до недавнего времени были  следующие: 

-  нестабильные  во времени качественные показатели и особенно чрезмерно высокое содержание в них несгоревшего или недоизвлеченного топлива; 

-  затратный   характер производства стройматериалов  и выработки электроэнергии, а  также отсутствие заинтересованности  в кондиционировании этих ценных  источников сырья; 

-      попустительство    ведомственных    органов,    узаконивших сброс  в отвалы отходов с содержанием остаточного топлива, в несколько раз превышающего нормативы развитых стран.  

       Мировой опыт свидетельствует о том, что затраты на внедрение энергосберегающих мероприятий в 3…5 раз меньше затрат на добычу и производство первичных энергоисточников, эквивалентных по объему сбереженным. Удельная энергоемкость внутреннего валового продукта в стране в среднем в 4 раза выше, чем в развитых промышленных странах. Одним из направлений снижения этого показателя является использование техногенных отходов. 

      Техногенные отходы (зольные отходы ТЭС) это энергетические «консервы». В них «законсервированы» химическая пуццолановая (вяжущая) гидратационная энергия активных зол, энергия, затраченная на вскрышные и горнодобывающие работы, энергия сушки и обезвоживание зол-уноса в электрофильтрах ТЭС. Перечисленные законсервированные энергозатраты используются на возвратной основе при замене минеральных природных ресурсов и цемента в технологиях производства стройматериалов. 

Недостающий прирост потребности национального хозяйства (60%) возможно восполнить лишь за счет энергосберегающих технологий. Повторное использование отходов в переработку очень перспективно. Так, вовлечение в переработку всего 1% отходов сокращает капитальные вложения в минерально-сырьевой комплекс примерно на 2%.  

В Украине  использование золы ТЭС в строительстве  и других отраслях сдерживается целым  рядом негативных факторов: 

- энергетики  не перерабатывают золы-уноса  в стабилизированный продукт,  соответствующий строительным СНиП, ГОСТам; 

-  на  Российских  ТЭС отсутствуют,  как,  например, в Германии, силосы на двух- трехсуточную емкость для усреднения в них физико-химических характеристик золы и накопительные силосы для хранения и отгрузки золы; 

-   отсутствуют, как правило, у  потребителей устройства для приемки и хранения золы; 

-   не развита инфраструктура Украины  и, как следствие, - большие транспортные  затраты на перевозку (80…200% к  цене зол-уноса, франко-ТЭС); 

- отсутствуют  обязательные государственные технико-экономических законодательные документы и стимулы на применение зол предприятиями строительства и строительных материалов, сельского хозяйства и других отраслей. 

В прежние  годы в СССР вопросами утилизации зольных материалов занимались свыше 400 научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций. Было разработано около 300 различных технологий переработки зол по 23 направлениям, соответствующим мировому уровню. Например, технология введения 100…200кг активной золы на 1м3 бетона дает возможность экономить до 100кг цемента.  

Применение  зол улучшает формовочные свойства бетонных и растворных смесей и качество поверхности изделий, снижает плотность  и теплопроводность бетона, что особенно важно для легких и ячеистых бетонов. Возможно изготовление золоемких бетонов с полным отказом от применения природных заполнителей. Однако основной целью применения зол в бетоне является экономия цемента. 

Исходные  позиции предлагаемой системы резкого  увеличения объемов использования  зол ТЭС основаны на следующем: 

- на  площадках  или  вблизи  ТЭС  должны производиться многопередельные сухие продукты на основе золошлаков (бесклинкерные и малоклинкерные вяжущие, шлаковый песок, щебень, сухие строительные смеси и т.д.) с высококонкурентной рыночной ценой; 

- рентабельность  предлагаемых  технологий  производства многопередельных продуктов из зол ТЭС значительно превышает рентабельность производства самой электроэнергии; 

- многопередельные  продукты  на  основе  зол   по  своей конкурентоспособности  позволяют ориентироваться на  рынки стран СНГ и дальнего зарубежья, а не быть привязанными традиционно только к потребителю в радиусе максимум 100км; 

- расфасованные   многопередельные  продукты на  основе зол доступны длительному  хранению в складских помещениях  на ТЭС без снижения своих  потребительских свойств.  

Потребности рынка: 

- конкурентоспособное  сырье для нужд энергетической, металлургической, химической и  строительной промышленности;      

- возврат  площадей золоотвалов в  землепользование. 

Потенциальный рынок оценивается в 4 млн. тонн переработанных зол-уноса в год.  

Потенциальными  потребителями вырабатываемых промпродуктов  являются предприятия металлургической, энергетической, химической и строительной промышленности. 

Учитывая  общий объем подлежащего переработке  сырья (>28млн. т), потребности регионального индустриального рынка, а также предполагаемую отпускную цену промпродуктов, можно принять рынок сбыта как неограниченный. 

В качестве рекламно-маркетинговых мероприятий  предусмотрено: 

- участие  в специализированных выставках с целью поиска партнеров для дальнейшего расширения производства; 

- участие  в специализированных выставках  с целью популяризации результатов  работы участка; 

- выпуск  рекламных буклетов; 

- печать  в специализированных изданиях; 

- прочее.  

В мире накоплен положительный опыт использования различных отходов и побочных продуктов, например применение сухой золы-уноса ТЭС в производстве ячеистобетонных и других бетонных изделий, производстве цемента, при производстве керамического кирпича и др. Однако удельный вес утилизации этих ценных продуктов не превышает 8-10% объема их выхода.

Новейшие  технологии утилизации золы

Летучая зола в асфальте

     Горячий укатанный асфальт широко применяется для покрытия автомобильных дорог и особенно дорог с большой нагрузкой. Асфальт производят путем нагревания смеси минеральных компонентов наполнителей и битума до высокой температуры. Потом смесь укладывают и укатывают. Как правило, в качестве заполнителя используется известняковая пыль. Замена её летучей золой улучшает свойства уложенной смеси в сравнении с обычным асфальтом: уменьшает плотность и повышает долговечность. Также стоит учитывать экономию энергии. Летучая зола (ЛЗ) также используется в пенобитумных продуктах, где за счет сферичности частиц золы можно снизить расход битума.

Ксеносферы

     При заполнении отстойника небольшая часть  золы (1-2%) остается на поверхности. Это  ксеносферы - полые частицы силикатного  стекла, которые расширились. Основные хараткеристики - размер от микрон до миллиметров, сверхнизкой плотности, низкой теплопроводимости, высокой прочности, стойкость к кислотам и низкое влагозамещение. Основное применение этого материала - инертный заполнитель, который улучшает реологию заполнителей, как в сухом, так и в мокром способах применения. Таким образом, они применяются в обычных пластмассах, стеклопластиках, огнестойкой облицовке и почти во всех областях, где применяются традиционные заполнители. Важными областями применения также является аэрокосмическая промышленность, садоводство; производство дорожного покрытия, шпаклевки, материалов для ремонта бетона, а также добавок в изолирующие материалы и огнеупорную глину.

Заполнители

     Основной  областью применения золы являются строительная промышленность, где потребности  рынка удовлетворяют большими объемами производства. Зола в большом количестве используется в качестве заполнителей, а также в сельском хозяйстве. ЛЗ используется в качестве добавки в заполнителях и изоляционных материалах с целью минимизации усадки. В некоторых ситуациях ЛЗ используется в качестве наполнителя в составе лакокрасочных материалов.

Сельское  хозяйство

     Кроме органического углерода и азота  в состав золы входят большинство  элементов, которые входят в состав почвы, что и обусловливает использование  ЛЗ в сельском хозяйстве. Зола повышает качество почвы и урожая, особенно на плохих землях. Таким образом, свойства почвы могут быть улучшены за счет улучшения текстуры, изменения плотности, увеличения влажного замещения, нейтрализации кислотности и снижения неравностей поверхности.

     ЛЗ  положительно влияет на рост и урожайность. Удобрения на основе золы продаются во многих странах, включая США. Удобрения на основе ЛЗ и отходов систем десульфуризации дымовых газов особенно ценны из-за наличия важных питательных веществ и для нейтрализации кислых почв. Несколько видов таких удобрений доступны на рынке.

Аэрированная  керамика

     Экспериментальные разработки в США и Великобритании показали, что зола может использоваться при производстве аэрированной керамики путем добавления небольших количеств  пенного агента и других материалов. В США изготовляются изделия размером до 1,2 м х 0.6 м х 0,1 м.

Использование существующих золоотвалов  для развития земель

     В Великобритании прежние золоотвалы переводятся в промышленные земли  и земли для производств и  офисов, при этом, несмотря на все преимущества, жилищное строительство на этих территориях идет меньшими темпами. Там где золоотвалы были возвращены в земельный оборот, земля используется в сельскохозяйственных и рекреационных целях (футбольные поля и так далее). В настоящее время осуществляется несколько крупных подобных проектов.

Выводы  и рекомендации

     Внедрение экологически чистых угольных технологий в Узбекистане позволит углю занять достойное место в оптимальной структуре энергетического баланса, способствуя при этом повышению энергетической безопасности и решению проблем охраны качества атмосферного воздуха на локальном, региональном и глобальном уровнях.

     Использование заложенного в Киотском Протоколе  Механизма Чистого Развития и  Совместного Осуществления открывает  новые возможности финансирования инвестиций в строительство высокоэффективных и высокоэкологичных чистых угольных технологий в Узбекистане.

     Рекомендации  по повышению эффективности обращения  с отходами ТЭС:

     1. Тщательнее изучить потенциал  использования британских и других технологий в Узбекистане через представительства на местах (отделы торговли посольств). Может быть одобрена торговая миссия.

     2. Решить проблемы, которые возникают  в связи с классификацией золы  как отхода, путем согласованных  действий участников рынка, как на национальном уровне, так и на международном.

     3. Доработать варианты организации  программы, которая финансируется  правительством, для стимулирования  утилизации золы при участии  игроков рынка, регулирующих органов,  представителей национальных и  региональных властей.

     4. Продолжить изучение и анализ  использования законодательных  инструментов для стимулирования  утилизации золы и достижения  целей устойчивого развития.

     5. Продолжить разработку использования  золы в больших объемах для  сельскохозяйственных, строительных и других целей.

     6. Провести дополнительные исследования  по сбору достоверной информации  о производстве и использовании  отходов ТЭС.