Зарубежный опыт утилизации золошлаковых отходов ТЭС и ГРЭС

Актуальность. Уголь — один из древнейших видов топлива — вплоть до середины XX века был основным источником энергии. И сейчас, несмотря на активное использование нефти, газа, урана, доля угля в мировом производстве электроэнергии составляет около 40 % (в Китае — 72—78 %, в США — 50—54 %, в Германии — 52 %, в России — 20—25 %).

---

Возникла необходимость купить докторскую диссертацию в Хабаровске ? Work5 найдёт решение.

---

Однако уголь не сгорает бесследно. В процессе его сжигания образуется не только энергия, но и отходы. По экспертным оценкам, на золошлакоотвалах угольных тепловых электростанций (ТЭС) России складировано более 1,5 млрд т золы и шлака, а общая площадь земель, занятых золоотвалами, составляет десятки тысяч гектаров. На российских ТЭС ежегодно образуется по разным оценкам от 30 до 45 млн т золы и шлака. Если посмотреть на эти рукотворные горы минерального материала с позиций экологии, то картина представляется весьма тревожная. Несмотря на обычно принимаемые меры, золоотвалы пылят со всеми вытекающими из этого последствиями для населения и природной среды. Просачивающиеся сквозь них атмосферные осадки и технические воды растворяют минеральные соединения, при этом загрязняя подземные воды, что пагубно сказывается на окружающей среде. При этом золошлаковые отходы (ЗШО) занимают большие площади плодородной земли, а их содержание требует значительных эксплуатационных затрат. По экспертной оценке, затраты на содержание 1 т ЗШО составляют от 400 до 700 руб. или 5—7 % от себестоимости производства электроэнергии и теплоты на угольной ТЭС. Прогрессивной тенденцией в материалоемких отраслях является переработка и превращение промышленных отходов в сырье, пригодное для индустриального использования. Это в полной мере относится и к ЗШО, которые можно рассматривать как побочный промышленный продукт работы ТЭС. На разных ТЭС характеристики золы (химический состав, физические и химические свойства) различны, поскольку это зависит от особенностей состава минеральных компонентов угля, способа подготовки топлива к сжиганию, технологии его сжигания, системы очистки дымовых газов от золы и способа транспортировки золы в золоотвалы. Цель – изучить зарубежный опыт утилизации золошлаковых отходов ТЭС и ГРЭС. Задачи: 1. Рассмотреть утилизацию золошлаковых отходов ТЭС и ГРЭС в Европе. 2. Изучить утилизацию золошлаковых отходов ТЭС и ГРЭС в Китае. 3. Изучить утилизацию золошлаковых отходов ТЭС и ГРЭС в Америке. Объект – золошлаковые отходы. Предмет – утилизация золошлаковых отходов. Структурно работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

При всем многообразии существующих технологий переработки ЗШО основная проблема заключается в несовершенстве нашей правовой базы и отсутствии единой концепции использования ЗШО. Для повышения конкурентоспособности продукции на основе использования ЗШО следует усовершенствовать нормативно-правовую базу, обеспечить законодательную и экономическую поддержку со стороны государства предприятиям, осуществляющим переработку ЗШО. Работу необходимо вести по следующим направлениям: – повышение роли государства в регулировании взаимоотношений между производителями, потребителями и переработчиками ЗШО и продукции на их основе; –создание условий гарантированного рынка сбыта ЗШО на основе изменения федерального и регионального законодательства; –повышение ответственности энергокомпаний за эффективность утилизации ЗШО угольных ТЭС и сокращение объемов их накопления; –формирование порядка согласования долгосрочных отпускных цен на ЗШО между их производителями, потребителями и переработчиками; – создание стимулов (льгот) для переработчиков и потребителей ЗШО; –создание и функционирование электронного банка данных производителей, потребителей и переработчиков ЗШО, технологий и оборудования для переработки и использования ЗШО; – создание условий для деятельности специализированных фирм, осуществляющих поставку ЗШО от электростанций переработчикам или непосредственно потребителям (по опыту немецкой фирмы BM); – проведение независимой профессиональной экспертизы предлагаемых проектов, направленных на безопасную переработку и использование ЗШО и технико-экономических обоснований подобных проектов; –проведение специализированными лабораториями, имеющими лицензии, сертифицированные методики, необходимое оборудование и специалистов, исследований на безопасность использования ЗШО, а также контроля качества процесса переработки и потребительских свойств конечного продукта. При этом для подготовки обоснованных выводов, опирающихся на конкретные численные показатели, представляется целесообразным выполнить имитационное моделирование ряда технологических, производственных и бизнес-процессов, относящихся к переработке ЗШО, с учетом изложенных положений и уже существующего опыта и конкретных географических особенностей регионов, обладающих запасами ЗШО. Построение указанных моделей возможно с использованием мультиагентного подхода — стремительно развивающегося в последнее время направления в области имитационного моделирования. Этому направлению посвящено множество научных исследований. Мультиагентная технология позволяет строить имитационные модели и проводить эксперименты с возможностью одновременного учета как макропараметров (например, динамики отрасли в целом), так и понимания микрофакторов, определяющих выбор потребителями той или иной продукции. Многие десятилетия потребности в электроэнергии и тепле были так велики и в такой степени не удовлетворялись, что думать об экологии, неуемном росте золоотвалов, утрате занимаемых ими земель казалось неактуальным и несвоевременным. Золошлаковые отходы, считавшиеся мусором в эпоху неэффективного их потребления, в ХХI веке следует рассматривать как один из важных сырьевых ресурсов.

1. Борщев А. В. Практическое агентное моделирование и его место в арсенале аналитика // Exponenta Pro. 2014.– № 3. –С. 38—47. 2. Дик Э. П., Соболева А. Н. Оценка степени опасности золошлаковых отходов ТЭС для окружающей среды и здоровья человека. ― М.: Издательский дом МЭИ, 2019. –С. 65—68. 3. Ефимов Н. Н., Тырникова Ю. В. Методика расчета температурного поля плавниковых труб испарительных поверхностей нагрева котлов // Повышение эффективности производства электроэнергии: Материалы VI Междунар. науч.-техн. конф. — г. Новочеркасск, 22—23 нояб. 2007 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). — Новочеркасск: Оникс+, 2017. –С. 240—243. 4. Кизильштейн Л. Я. Экогеохимия элементов-примесей в углях. — Ростов-на-Дону: Изд-во Сев.-Кавказск. научн. центра высш. школы, 2002. — 292 c. 5. Костин В. В. Математические зависимости влияния содержания извести на прочность золобетонов // Изв. вузов. Стр-во. 2020.– № 10(550). С. 29—32. 6. Федорова Н. В. Методика расчета шлакующих свойств углей, сжигаемых на ТЭС, по химическому составу // Экология промышленного производства. 2012.– № 2. –С. 22—25. 7. Федорова Н. В. Построение модели кристаллохимических процессов, протекающих при сжигании твердых топлив и кристаллизации шлака на ТЭС // Автореф. дис… канд. техн. наук. — Новочеркасск: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. 2018. — 20 с. 8. Annual Production and Utilisation Survey Report// Ash Development Association of Australia (ADAA) URL: https://www.adaa.asn.au/files/download/37ae3c2f1f1fdbf (дата обращения: 18.05.2021). 9. Beneficial use of coal combustion products // American Coal Ash Association (ACAA) URL: https://www.acaa-usa.org/Portals/9/Files/PDFs/ACAABrochure-Web.pdf (дата обращения: 18.05.2021). 10. Coal and lignite production, Annual report 2018-19// Ministry of coal (India) URL: https://www.coal.nic.in/sites/upload_files/coal/files/coaluplo ad/chap6AnnualReport1819en.pdf (дата обращения: 18.05.2021). 11. Ding J. et al. Research and industrialization progress of recovering alumina frоm fly ash: A concise review //Waste Management. – 2017. – Т. 60. – С. 375-387. 12. Global aspects on Coal Combustion Products // Coaltrans Conferences URL: https://www.coaltrans.com/insights/article/global-aspectson-coal-combustion-products (дата обращения: 18.05.2021) 13. He Y., Luo Q., Hu H. Situation analysis and countermeasures of China's fly ash pollution prevention and control //Procedia Environmental Sciences. – 2012. – Т. 16. – С. 690-696. 14. Heidrich C., Feuerborn H. J., Weir A. Coal combustion products: a global perspective //World of coal ash conference. – 2013. – С. 22-25. 15. IEA Sankey Diagram (balance) // International Energy Agency (IEA) URL: https://www.iea.org/sankey/#?c=Japan&s=Balance (дата обращения: 18.05.2021). 16. Kenichi Sato. et al. Effective use of coal ash as ground materials in Japan // International Workshop on Geotechnics for Resilient Infrastructure The Second JapanIndia Workshop in Geotechnical Engineering – 2017 – С. 65- 70. 17. Luo Y. et al. Utilization of coal fly ash in China: a minireview on challenges and future directions //Environmental Science and Pollution Research. – 2020. – С. 1-14. 18. Shu-Hua Ma. et al. Challenges and Developments in the Utilization of Fly Ash in China // International Journal of Environmental Science and Development – 2017 – Т. 8. – №. 11. – С. 781-785. 19. Sibanda V. et al. Towards the utilization of fly ash as a feedstock for smelter grade alumina production: a review 128 «ИННОВАЦИИ И ИНВЕСТИЦИИ». № 7. 2020 of the developments //Journal of Sustainable Metallurgy. – 2016. – Т. 2. – №. 2. – С. 167-184.