Обоснование выбора наилучших методов удаления и утилизации золошлаков ТЭС

Аннотация

Метлина Н.А. , Ганнова Ю.Н. Обоснование выбора наилучших методов удаления и утилизации золошлаков ТЭС В докладе рассмотрены основные методы (технологии) переработки золошлаковых отходов ТЭС. Выбраны наиболее перспективные методы для утилизации золошлаков на примере Зуевской ТЭС. Использование их в промышленности, строительной индустрии и сельском хозяйстве – один из стратегических путей решения экологической проблемы в зоне работы ТЭС.

Одной из основных экологических проблем при сжигании угля является образование значительного количества золошлаковых отходов. Золошлаковые отходы – это отходы, образуемые в результате сжигания угля, торфа и их смесей в энергетических целях.Зола – продукт сжигания топлива, в частности угля, она выносится дымовыми газами из топок котлов и улавливается в аппаратах различного типа, преимущественно в электрофильтрах. Шлак – очаговый материал, который удаляется из котлов через их летки [1].

К основным методам использования золошлаковых материалов относятся:

– Использование золошлаков для заполнения подземных и поверхностных выработок и пустот, углублений рельефа, укрепления грунтов: в ряде стран зола ТЭС используется для заполнения шахтных выработок. При этом зола в них закачивается через специальные скважины в сухом или мокром виде. В ряде случаев требуется планировка (выравнивание) земельных участков с укреплением их грунтов. Здесь также могут использоваться зола и золошлаковая смесь из отвалов.

– Применение золошлаков для дорожного и аэродромного строительства: зола и золошлаковые смеси ТЭС, особенно те, что содержат более 50% гранулированного шлака от жидкого удаления, может использоваться в качестве добавки при устройстве дорожных одежд. Шлак жидкого удаления может использоваться в дорожном строительстве и по другим технологиям, в частности, для непосредственной отсыпки сельских, а также других подобных дорог, в смеси с золой, грунтом и другими местными материалами.

– Использование золы и шлака для возведения дамб отвалов: наиболее пригодными являются золошлаковые материалы с повышенным содержанием СаО, обладающие достаточно высокой цементирующей способностью. Шлак жидкого удаления может использоваться для защиты верховых (внутренних) откосов грунтовых дамб от разрушения волновым воздействием [3].

– Золобетоны, их использование: Объективной предпосылкой для использования золы в различных типах бетонов является ее естественная активность. Золы, применяемые в бетонах, не должны содержать землистых примесей, мусора, металлических включений, чрезмерных количеств недожога, свободной извести и магнезии, сернистого ангидрида. Золобетоны по разновидности делятся на следующие виды: ячеистый и плотный золобетон, гидротехнический бетон [2].

– Силикатный, керамический кирпич и другие стеновые изделия: при производстве силикатного кирпича зола и шлак ТЭС могут использоваться в качестве вяжущего или заполнителя. В силикатном кирпиче возможно применение дробленного топливного шлака. Получаемые изделия по многим параметрам превосходят обычный силикатный кирпич. Золошлаковые материалы успешно применяются и для изготовления обычного обжигового (керамического) кирпича. При этом они используются как в качестве добавок к основным глинистым составляющим, так и в качестве основного сырья. Разработан ряд технологических способов получения зольной керамики, где золошлаковые отходы ТЭС являются уже не добавочным материалом, а основным сырьевым компонентом [1].

– Производство легких заполнителей для бетона: из золошлаковых материалов ТЭС изготовляются следующие виды пористых заполнителей: зольный гравий и песок; зольный аглопорит (аглопоритовый гравий); аглопоритовый щебень; глинозольный керамзит; безобжиговый заполнитель гравиеподобной формы. В качестве сырья для производства зольного гравия служат золы ТЭС сухого и мокрого удаления; для производства аглопоритового гравия используют золы сухого удаления, допускается использование золы из отвалов при условии ее обезвоживания. Весьма перспективным является использование золы ТЭС для производства глинозольного керамзита, используются практически все виды зол, при этом могут вовлекаться золы из отвалов, более того, в этом случае не рекомендуется раздельное складирование [2].

– Использование золы при производстве цемента: зола используется как добавка в состав портландцемента для связывания свободной извести и для улучшения его качества. Предпринимаются попытки производства цемента исключительно из золы и известняка.

– Производство бесклинкерного цемента и бесцементного вяжущего с применением золы: производятся путем размалывания и смешивания сухой золы и извести, используются для производства газобетонов и штукатурных растворов.

– Сухие строительные смеси: в настоящее время для производства сухих смесей широко применяются золы ТЭС вместо части вяжущих и подавляющего количества классических наполнителей. Преимуществом золы является ее готовое мелкодисперсное состояние [2].

– Применение зол сухого улавливания в качестве добавки к битумам, полимерно–битумным вяжущим и при изготовлении асфальта: используется сухая зола в качестве заполнителя.

– Золошлаки в производстве теплоизоляционных материалов: использование золы в ячеистых бетонах, применяемых для изготовления теплоизоляционных стеновых и облицовочных изделий. Расплав и раздув шлака на стекловолокно, формирование из него минераловатных изделий.

– Использование золы в качестве наполнителя покровной массы в производстве рубероида: сухая зола используется в качестве наполнителя покровной массы рубероида.

– Применение золы для изготовления фасадной керамической плитки и черепицы: при производстве керамической плитки к шихте, содержащей преимущественно глину, добавляется 20–35% золошлаков; для изготовления черепицы используют сухую золу из-под электрофильтра.

– Комплексная переработка золошлаков: предлагают производить по двум основным направлениям: первичное разделение на золу, шлак, микросферу, ферросилиций и, возможно, углеродистую составляющую, с их последующим использованием в отдельности; последовательно выделение, преимущественно из золы, Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, редких элементов и т.п. На практике эти два направления могут использоваться одновременно [3].

Из перечисленных наиболее перспективными, экологически и экономически выгодными являются следующие методы: использование золошлаковых материалов в различных типах бетонов;использование золы и шлака в качестве вяжущего или заполнителя при производстве силикатного кирпича и др. стеновых изделий; производство легких заполнителей для бетона; получение сухих строительных смесей; переработка золы и шлака непосредственно возле ТЭС и получение сухих золошлакопродуктов с высокой потребительской стоимостью.

Зуевская ТЭС вырабатывает электрическую и тепловую энергию за счет сжигания в топках котлов блоков твердого топлива (угли марки Д, ДГ). На тепловой электростанции все золошлаковые отходы складируются на золошлакоотвале с применением гидравлической системы золошлакоудаления. Влажные золошлаки, попадая в золошлакоотвал, быстро слеживаются и в значительной степени теряют свои потребительские свойства. Отвод земельных ресурсов для строительства нового золоотвала крайне затруднен, практически невозможен, требует значительных капитальных затрат. Размещение золошлаков на золошлакоотвале сопряжено с определенным воздействием на окружающую природную среду и значительными затратами.

На данный момент основными потребителями золошлаковых материалов являются физические лица в районе города Зугрэс и близлежащих поселков. В незначительных объемах потребляют золошлаки частные предприятия с целью их использования в строительной промышленности. В соответствии с техническими решениями, отраженными в проектной документации по наращиванию очередных ярусов золоотвала, золошлаки используются при устройстве дамб золоотвала. На Зуевской ТЭС практикуется отбор и реализация микросферы. Также организован крупнотоннажный отпуск золошлаков для его использования в качестве цементного клинкера.

Для обеспечения в перспективе полной утилизации золошлаков Зуевской ТЭС нами предлагается осуществлять следующие мероприятия:
1. отгрузку золошлаковой смеси посторонним потребителям непосредственно из золошлакоотвала в балке Калмыцкая;
2. отгрузку отдельно сухой золы и шлака посторонним потребителям (после внедрения систем пневмозолоудаления);
3. отгрузку посторонним потребителям (при соответствующей востребованности) увлажненных, но кондиционных по своим характеристикам, золы,шлака или золошлаковой смеси (отобранных из различного рода отстойников);
4. отгрузку посторонним потребителям переработанных очаговых остатков (стабилизированных по гранулометрическому и химическому составу, измельченных, усредненных, активированных и т.п.) с улучшенными потребительскими и товарными свойствами;
5. переработку золы, шлака и золошлаков непосредственно возле ТЭС (при этом очаговые остатки будут приобретать наибольшую стоимость и возможность поглощающего спроса).

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК:

1. Золошлаковые материалы и золоотвалы (под редакцией В.А.Мелентьева). – М., Энергия, 1978 – 295 с.
2. Рекомендации по применению в бетонах золы, шлака и золошлаковой смеси тепловых электростанций. – М., Стройиздат, 1986 – 80 с.
3. Попов С.В., Брагинский В.Г., Омельченко И.В. Опыт использования золошлаковых отходов. – Донецк, Сборник Донецкого Промстройпроекта Современные проблемы строительства, 2008.