Касимов А.М. и др. Современные проблемы и решения в системе управления опасными отходами

Подождите немного. Документ загружается.

- 261 -

Рис. 5.11. Экспертная оценка загрязнения техногенной пылью почв в районе Трипольской ТЭС (а) и сезонне

ареалы загрязнения почв техногенной пылью отходов Трипольской ТЭС (б)

- 262 -

Рис. 5.12, а. Ареалы загрязнения почв пылью пространственно распределенных

источников ПО Трипольской ТЭС

- 263 -

Рис. 5.12, б. Ареалы загрязнения почв пылью пространственно распределенных

источников ПО Трипольской ТЭС

- 264 -

Рис. 5.12, в. Ареалы загрязнения почв пылью пространственно распределенных

источников ПО Трипольской ТЭС

- 265 -

Рис. 5.13. Принципиальная схема золошлакоулавливания на ТЭС

1 – котлоагрегат; 2 – золоуловители; 3 – шлакоотстойник; 4 – дымовая труба;

5 – сборный силос золы; 6 – смеситель; 7 – багерная насосная; 8 – система

гидротранспорта шлака; 9 – система пневмотранспорта золы

В научных лабораториях США, Англии, Японии, Китая, Чехии,

России и Украины имеются криомагнитные установки для исследования

процессов магнитной сепарации и обогащения углепродуктов, на которых

показано, что магнитная сепарация в сильных магнитных полях 3-5Тл и

более, создаваемых сверхпроводниковыми магнитами – единственный

эффективный (и экологически чистый) способ извлечения слабомагнитных

и мелкодисперсных включений, (пириты, марказиты, сульфаты,

пирротины и др.).

Для того, чтобы криомагнитные сепараторы гармонично

вписывались в существующие технологические процессы без

существенных дополнительных капитальных затрат необходимо

разрабатывать сепараторы двух разновидностей – для «мокрой» и «сухой»

предварительной очистки углей.

На стенде Института физико-органической химии и углехимии НАН

Украины и Донецкого физико-технический института НАН Украины

закончен цикл технологических испытаний «мокрой» очистки

углепродуктов: питания и отходов флотации и флотоконцентрата.

Определены оптимальные параметры технологических режимов: величина

магнитной индукции, концентрация и скорости движения пульпы, классы

крупности углепродуктов, тип ферромагнитных фильтрующих элементов,

степень насыщения их магнитной фракцией угля, режимы

дополнительного смыва водой немагнитной и конечного смыва магнитной

фракций, обогащенной серой и др. золообразователями.

В испытаниях использовались углепродукты всех шахт и ЦОФ

- 266 -

Донецкого региона. Испытания показали, что магнитная сепарация в поле

3-5

Тл обеспечивает извлечение неорганической серы (пирит, марказит,

пирротин) в объеме 80-90%, снижение зольности в обогащенном продукте

на 40-50%, а увеличение теплоты сгорания в среднем составило 12-18%, а

в некоторых достигало 20-25%.

Расчеты, выполненные Институтом экономики промышленности

НАН Украины, показали, что экономический эффект от внедрения

сепаратора СКМ-10М на ЦОФ, образованный за счет повышения качества

угля при снижении в нем содержания серы пиритной на 80% и зольности

на 40-45%, составляет около 50грн/т. Оптимальным вариантом с точки

зрения экономической эффективности внедрения таких сепараторов

является создание сепаратора СКМ-50М производительность 50 т/ч.

Доказано, что внедрение четырех сепараторов СКМ-50М общей

производительностью 200 т/ч (потребность ЦОФ «Киевская», АП «Шахта

им. А.Ф.Засядько») позволит обогатить 1218 тыс. т/год угля, а чистая

прибыль за год составит 6133 тыс. грн. Срок окупаемости сепараторов –

около 3 лет, рентабельность готовой продукции – 39%.

Использование криомагнитных сепараторов «сухой» очистки угля

позволит:

– повысить рентабельность и экономические показатели ТЭС за счет

использования очищенного угольного топлива и доведения его до

паспортных показателей по зольности 20-22%, содержанию

неорганической серы менее 1,0% и теплоте сгорания до 25-

Мдж/кг;

– повысить надежность, безопасность и срок эксплуатации

котлоагрегатов ТЭС за счет снижения коррозионной нагрузки на

поверхности нагрева котлов путем снижения содержания S в угле

на 50-70%;

– уменьшить количество дорогостоящего импортного мазута и газа

для подсветки факелов котлоагрегатов ТЭС;

– разработать технологию комплексного использования топлива с

полной утилизацией GJ магнитной очистки и сгорания.

Предварительная очистка угля до сжигания одновременно решает

проблемы надежности оборудования ТЭС, в первую очередь

котлов, экономики и экологии.

На рис. 5.14 приведена фотография бункеров для угольной золы на

типичной ТЭС Великобритании. В табл. 5.13 и 5.14 приведены физико-

химические свойства золы британских энергетических углей. Западные

страны, где очень развит промышленный симбиоз, используют около 70%

образующихся ЗШО. В Польше резко повышена цена на землю под

золоотвалы, поэтому ТЭС доплачивают потребителям золы для снижения

затрат на ее хранение. В Великобритании и Германии действуют

специализированные фабрики по сбыту золы и шлаков.

- 267 -

Рис. 5.14. Бункера для угольной золы на типичной ТЭС Великобритании

Таблица 5.13

Физические свойства золы энергетических британских углей

Свойства Типичные значения

Плотность прессованной золы от 1200 кг/м

до 1700 кг/м

Плотность свободной золы от 1100 кг/м

до 1600 кг/м

Относительная плотность (сухая) от 2,0 до 2,4

Удельная теплоемкость

от 0,8 до 0,7 Дж/кг

Водная проницаемость спрессованной золы от 10

до 10

м/с

Электрическая проводимость

0,09 В/м

Таблица 5.14

Химический состав золы типичных энергетических британских углей

Элемент Типичные значения

Кремний (% в SiO

) 38-52

Алюминий (% в Al

) 20-40

Железо (% в Fe

) 6-16

Кальций (% в CaO) 1,8-10

Магний (% в MgO) 1,0-3,5

Натрий (% в Na

O) 0,8-1,8

Калий (% в K

O) 2,3-4,5

Титан (% в TiO

) 0,9-1,1

Хлор (% в Cl) 0,01-0,02*

Потеря веса на прокаливание (%) 3-20

Сульфат (% в SO

) 0,35-2,5

Свободный оксид кальция (%) <0,1-1,0

Сульфаты, растворенные в воде (г/л в SO

)

Вытяжка из водного раствора 2:1

1,3-4,0

Щелочей всего (% в Na

) 2,0-5,5

Растворимые в воде щелочи (% в Na

экв.

) 0,3-1,0

pH 9-12

* Содержание хлорида может достигать 0,3% для золы, увлажненной морской водой

- 268 -

Химический и минералогический состав ЗШО таков, что их

правильнее считать обогащенным сырьем для различных отраслей

промышленности. Золошлаки, в основном, экологически не опасны,

обладают консервирующими свойствами, что позволяет использовать их

для захоронения и утилизации других отходов, в том числе опасных

На рис. 5.15 приведены данные об утилизации золы энергетических

углей в Китае (по отраслям). Всего в 2002 г. в Китае произведено

150

млн. т золы, из них утилизировано 66%. На рис. 5.16-5.18 приведены

принципиальная схема гидрозолошлакоудаления на ТЭС, типы укладки

ЗШО и конструкции дамб наращивания объемов ЗШО. Продукция на

основе золошлаков может стать источником инвестиций на техническое

перевооружение ТЭС и покрытия экологических платежей на содержание

золоотвалов. ЗШО можно использовать как добавки и наполнители при

производстве широкого спектра строительных материалов: цемента,

бетонов, растворов, кирпича, керамики и т.д. [3].

Рис. 5.15. Утилизация золы энергетических углей в Китае

Они хорошо зарекомендовали себя при укладке в земляное полотно

автодорог и в др. производствах. На основе ЗШО производят

бесклинкерные и малоклинкерные вяжущие, шлаковый песок, щебень,

сухие строительные смеси.

Несмотря на очевидные выгоды и перспективы широкого

применения ЗШО, объем их использования в нашей стране не превышает

10%.

Утилизация золошлаков требует решения комплекса вопросов – от

разработки технических условий на их применение, технологических

линий по переработке, транспортных и погрузочно-разгрузочных средств,

до перестройки психологии хозяйственников в отношении вторичных

минеральных ресурсов.

Состав шлаков и золы определяется составом минеральной части

топлива и способом его сжигания. Из существующих промышленных

отходов Донбасса наиболее реальными источниками нетрадиционного

минерального сырья являются золы углей и отвалы обогатительных

фабрик.

Статистические данные о работе ТЭС свидетельствуют, что на 1 кВт

установленной мощности ежегодно образуется в среднем 500 кг ЗШО. В

районе Змиевской ГРЭС (Украина) создан золошлакоотвал, площадью

- 269 -

более 350 га, где накоплено более 27,7 млн. т мелкозернистых ЗШО с

размерами частиц 60-200 мкм. В золе установлено присутствие

К,

226

Ra,

232

Th,

137

Cs. При этом уровень радиоактивности по данным ИПМаш НАНУ

и ХНУ им. Каразина был в 4-5 раз ниже ПДК этих элементов для почвы. В

золе содержание ряда элементов составило, % масс.: Fe – 12; Ca – 1,2; K –

1,8; Cu, Zn, Sr, Zr – в диапазоне 0,068-0,013. Отмечено некоторое

превышение ПДК по свинцу для почв.

Рис. 5.16. Принципиальная схема гидрозолошлакоудаления на ТЭС

1 – котлоагрегат; 2 – дымовой (зольный) канал; 3 – дымовая труба; 4 – золоуловители;

5 – смывной канал гидрозолоудаления; 6 – побудительные сопла; 7 – пылеугольная

мельница; 8 – багерный насос; 9 –приемный зумпф; 10 – решетка задержки крупных

шлаковых включений; 11 – дробилка шлака; 12 – шлаковая шахта; 13 – форсунки

подачи пылеугольного топлива; 14 – напорный пульпопровод; 15 – потоки пульпы;

16 – надводный откос намыва; 17 – пруд-отстойник; 18 – водосборный колодец

Необходимым требованием создания экологически чистой ТЭС на

твердом топливе является, в частности, утилизация ЗШО. К настоящему

времени имеется значительный опыт утилизации золошлаковых отходов

ТЭС, подтверждающий высокую эффективность, их использования в

экономическом и экологическом отношении.

Однако в настоящее время доля используемых отходов весьма мала –

всего 10% общего выхода, из них около 70% находят применение в

строительстве и 30% – в сельском хозяйстве. Одним из путей решения

экологических проблем утилизации золы-уноса и получения вторичного

энергоносителя – водорода – являются плазмохимические технологии

конверсии, которые обеспечивают достижение значительной

энергетической эффективности процесса.

- 270 -

Рис. 5.17. Типы укладки ЗШО

1 – первичная дамба; 2 – распределительный пульпопровод; 3 – наращиваемая дамба; 4

– ограждающая грунтовая дамба; 5 –пруд-отстойник; 6 – дренаж трубопроводный

Рис. 5.18. Конструкции дамб наращивания объемов ЗШО

а – однородная дамба из ЗШО; б – дамба композитного типа с наружными призмами из

грунта; в – дамба композитного типа с обсыпкой наружного контура грунтом.

1 – золошлаковый материал; 2 – местный грунт; 3 – дренаж трубопроводный;

4 – первичная дамба; 5 – намытый золошлаковый материал

Это стало возможным благодаря разработанным техническим

приемам дозированной подачи энергии в процессе развития

высокочастотного электрического разряда барьерного типа, что

обеспечивает термодинамические условия генерации низкотемпературной

подачи в межэлектродном пространстве.