Введение 5
ГЛАВА 1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ЭНЕРГЕТИКИ В ПРОДУКЦИЮ 9
1.1 Анализ состояния проблемы преобразования отходов энергетики в продукцию 9
1.2 Отходы как техногенное сырье 11
1.3 Влияние золоотвала и золошлаковых отходов на окружающую среду 14
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ 18
2.1 Процесс образования золы и шлаков на ТЭС 18
2.2 Обращение с золошлаковыми отходами в международной практике 21
2.3 Обращение с золошлаковыми отходами в России 26
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ НОРМАТИВНО-ПРАВОВЫЕ АКТЫ РФ ПО ОБРАЩЕНИЮ С ОТХОДАМИ 27
3.1 Понятие «отходы» и их классификация 27
3.2 Методы обращения с отходами 33
3.3 Российская нормативная правовая база обращения с отходами 36
ГЛАВА 4. ТРОИЦКАЯ ГРЭС 41
4.1 Троицкой ГРЭС 41
4.2 Золоудаление 46
4.3 Шлако- и золохранилище 47
4.4 Химический и фазово-минералогический состав золошлаков 47
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ И РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛЫ–УНОС, ШЛАКА И ЗОЛОШЛАКОВ НА ПРИМЕРЕ ТРОИЦКОЙ ГРЭС 52
5.1 Технологические рекомендации 52
5.2 Экономические рекомендации 56
5.3 Институциональные рекомендации 58
Заключение 61
Список источников
Современная энергетика наносит ощутимый вред окружающей среде, ухудшая условия жизни людей. Основа современной энергетики – различные типы электростанций. Технология производства электрической энергии на ТЭС связана с образованием большого количества отходов. Предприятия теплоэнергетики России можно отнести к основным источникам загрязнения окружающей среды, так как на них приходится более 30% выбросов вредных веществ от общего объема выбросов промышленных предприятий. Возрастающий спрос на электроэнергию и тепло обуславливает повышение объемов их производства, что влечет за собой увеличения выбросов вредных веществ в атмосферу от объектов теплоэнергетики.
При сжигании топлива на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички несгоревшего пылевидного топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При сжигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В золе некоторых видов топлива присутствует мышьяк, свободный диоксид кальция, свободный диоксид кремния.
Кроме того, деятельность теплоэлектростанций связана с образованием большого количества отходов различных классов опасности, значительную часть которых составляют золошлаковые отходы (ЗШМ). Отвалы золошлаковых материалов занимают большие площади, а их уход требует значительных эксплуатационных расходов, которые влияют на повышение себестоимости производства энергоносителей. Они являются источником загрязнения окружающей среды, представляют опасность для здоровья населения и угрозу растительному и животному миру прилегающих территорий. Одним из возможных путей решения данной проблемы является утилизация отходов, то есть возвращение их в материальный кругооборот, что имеет важное экологическое, экономическое и энергосберегающее значение.
Тема является актуальной поскольку одной из основных экологических проблем при сжигании угля является образование значительного количества золошлаковых отходов. На тепловой электростанции Троицкая ГРЭС ежегодно образуется от 600 до 1200 тыс. тонн золошлаков, из которых используется на собственные нужды и передается сторонним потребителям в среднем до 10 %. 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.
Как показывает мировой, и отечественный опыт золошлаковые отходы являются ценным минеральным сырьем – золошлаковыми материалами (ЗШМ) для замены природного минерального сырья в строительном комплексе, цементной промышленности, дорожном строительстве.
Накопление огромной массы промышленных отходов является актуальной природоохранной проблемой, требующей срочного решения.
Исследование выполнено по материалам Консорциума «Феникс». Материалы для проведения исследования были получены в процессе прохождения диссертационной практики в организации ЗАО «ПрофЦемент-Вектор», под руководством главного технолога Александра Уханова. В полученных материалах обобщены результаты натурных исследований, а также результаты институционального анализа процессов перевода золы-уноса угольных ТЭЦ во вторичные ресурсы и товарную продукцию, которая реализуется на рынке. До этого зола-уноса была отнесена к отходам.
Предмет исследования: изучение эколого-экономических и технологических процессов перевода отходов ГРЭС в товары для реализации на рынке.
Объект исследования – золошлаки (зола, шлак, золошлаковая смесь) Троицкой ГРЭС.
Цель работы: найти пути решения проблемы преобразования отходов во вторичные материалы и энергетические ресурсы на примере Троицкой ГРЭС.
Выбросы этой ГРЭС являются особо актуальными, так как имеют трансграничное значение. В связи с тем, что золоотвал электростанции находится на территории Казахстана, для этой электростанции вопрос утилизации отходов и уменьшение площади золоотвалов стоит особенно остро.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ состояния проблемы преобразования отходов энергетики в продукцию.
2. Выявить состав и свойства отходов Троицкой ГРЭС.
3. Выполнить оценку влияния золошлаковых отходов на окружающую среду.
4. Сравнить методы утилизации золошлаков, которые существуют в мировой практике и определить оптимальные методы утилизации золошлаков Троицкой ГРЭС.
5. Оценить тенденции в Российском экологическом законодательстве по переводу отходов во вторичные ресурсы на примере ТЭЦ.
6. Определить институциональные, технологические и экономические тенденции перевода отходов ТЭЦ во вторичные ресурсы и товарную продукцию для реализации а рынке.
7. Разработать рекомендации эколого-экономических мероприятий.
Рекомендации были подготовлены для практического использования на угольных ТЭЦ. Теоретическая значимость работы заключается в проделанном анализе состояния проблемы преобразования отходов во вторичные ресурсы и товары, в выявленных составе и свойствах отходов Троицкой ГРЭС и оценке влияния ЗШО на окружающую среду. Также в сравнении методов утилизации ЗШО в мировой практике и в России и составлении институциональных, технологических и экономических тенденций перевода отходов ТЭЦ во вторичные ресурсы и товарную продукцию для реализации а рынке.
В результате выполнения диссертационного исследования была рассмотрена проблема преобразования отходов, образующихся при сжигании угля на ТЭС в новые виды товарной продукции, которая может реализоваться на рынке.
Проведен анализ процессов образования отходов при сжигания угля. Дана характеристика загрязняющих веществ образующихся на Троицкой ГРЭС.
Выполнен анализ методов и систем очистки выбросов в атмосферу. Показаны преимущества сухих методов очистки выбросов и золоудаления.
Определены оптимальные методы утилизации ЗШО, исходя из качественного состава отходов, и обоснованы технологические направления по увеличению использования золошлаковых отходов для производства новых видов товарной продукции.
Разработаны предложения по подготовке инновационной программы переработки и использования золошлаковых отходовдля получения новых видов товарной продукции и реализации ее на рынке.
Программа предусматривает решение таких основных задач как:
– масштабное использование золошлаков с ориентацией на крупнотоннажные направления: цементная промышленность, дорожное строительство, строительная индустрия.
– внедрение раздельного сухого удаления золы и шлака;
– организация промышленного отбора золошлаков на золоотвалах, максимальная механизация и автоматизация технологических процессов.
Разработка данной программы для Троицкой ГРЭС предполагает организацию полного технологического цикла сухого золоудаления и производства строительных смесей и сельскохозяйственных удобрений.
Территория размещения Троицкой ГРЭС и высокий уровень инвестиционного климата в Челябинской области дают основания для предложения по строительству в составе ГРЭС собственных крупнотоннажных производств. В частности, это могут быть заводы по производству силикатного кирпича, легких бетонных заполнителей, сухих строительных смесей, бетонов, шлакоблоков и т.д. Реализация данного предложения существенно сократит транспортные издержки и повысит конкурентную способность новых товаров.
Масштабы нового рынка можно оценить по объемам образующихся ЗШО при сжигании угля в России. По данным на 2017 год это объем составляет 21,3 млн. тонн. В настоящее время из них перерабатывается менее 10 %. Остальные 90%, находятся на золоотвалах и шламоотстойниках, которые в свою очередь занимают 28,5 тыс. Га плодородной земли.
Многие золоотвалы расположены в 3-4 км от центров крупных городов (например Новосибирск, Кемерово, Омск).
Суммарно на 2017 год накоплено 1,7 млрд тонн ЗШО на отвалах. Каждый золоотвал – это локальная экологическая катастрофа. По данным Минэнерго 115 из 145 крупных угольных ГРЭС и ТЭЦ исчерпали емкости золоотвалов. На основе этих статистических данных можно сделать вывод, что угольной генерации РФ необходимы альтернативные пути работы.
По результатам проведенного исследования были разработаны следующие предложения по решению проблемы утилизации отходов при сжигании угля для России:
1. Необходимо модернизировать технологию производства, хранения и переработки ЗШО.
2. Необходимо привнести изменения в законодательство РФ.
3. Необходимо провести технико-экономические обоснования производства новых видов товарной продукции из утилизированных отходов при сжигании угля в ТЭС.
4. Для реализации новых видов продукции необходимо провести м маркетинговые исследования на рынках строительных материалов, сельскохозяйственных удобрений и др. и определить основные показатели для технологических регламентов и технических сертификатов на новые вида продукции из ЗШО и золы уносов ТЭС.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
