Характеристики применения золошлаковых отходов от сжигания Канско-Ачинского бурого угля

Реферат 6
Обозначения, сокращения, нормативные ссылки 9
Введение 13
1 Обзор литературы 18
2 Постановка задач исследования 23
3 Анализ нормативных документов по утилизации ЗШО и отбор
нормируемых критериев 25
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 32
6.1 Инициализация исследования и его обоснование 32
6.2 Планирование выполнение работ по НТИ 33
6.2.1 Расчет трудоемкости работы 33
6.3 Бюджет научно-технического исследования 35
6.3.1 Определение материальных затрат 35
6.3.2 Основная и дополнительная заработная плата
исполнителей 35
6.4 Определение научно-технической эффективности
исследования 37
Список публикаций Лихач Снежаны Александровны 39
Купить

Цель работы - исследование и анализ характеристик золошлаковых отходов (ЗШО), влияющих на способы их утилизации на примере ЗШО бурого угля Канско-Ачинского бассейна.
На основании поставленной цели работы сформулированы следующие
задачи:
- обзор литературных источников по проблеме утилизации ЗШО, выбор наиболее перспективных технологий;
- используя стандартизированные методики, провести анализ характеристик ЗШО, применяемых в отобранных технологиях и составление «макета паспорта золошлаковых материалов»;
- исследование состава продуктов сгорания топлива, отходящих от энергетических котлов и складирующийся в золошлакоотвае станции применительно к полученному «макету».
- составление «паспортов исследуемых ЗШМ».
Научная новизна заключается в следующем:
- впервые для Канско-Ачинского бурого угля получены характеристики ЗШО, находящегося в золошлакоотвале;
- на основе лабораторных исследований даны рекомендации по направлениям использования ЗШМ из золошлакоотвала;
- сформулирована концепция «безотходной ТЭС сжигающей канско- ачинские бурые угли» с техническими предпроектными предложениями по утилизации как вновь вырабатываемых ЗШМ, так и находящихся в золошлакоотвале, разработанная на основе проведенных лабораторных исследований.
Практическая значимость работы:
- на основе анализа нормативных методик и периодических изданий по утилизации ЗШО разработана универсальная форма «паспорта золошлаковых материалов». Находящиеся в ней характеристики применимы в большинстве традиционных направлений утилизации. Получив паспорт данной формы потенциальные потребители могут принять решение о перспективности той или иной технологии утилизации;
- полученные данные по свойствам ЗШМ применимы как при выборе направлений утилизации, так и при непосредственной их реализации, в том числе при оценке и прогнозах объемов их использования, что повышает экономическую эффективность процесса;
- на основе экспериментально установленных параметров, свойств и характеристик ЗШО обоснованы рекомендации по их использованию, применимые в различных технологиях.
Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается применением апробированных методик экспериментальных исследований, проведением поверки установок на эталонных образцах, системой повторяемости опытов при фиксированных значениях основных факторов, а также удовлетворительной сходимостью результатов экспериментов с результатами других авторов.

На защиту выносятся:
- результаты экспериментальных и исследований характеристик исследуемого угля;
- методика оценки применимости ЗШО в различных отраслях промышленности на основе анализа «паспорта ЗШМ» и его форма;
- концепция «безотходной ТЭС сжигающей канско-ачинские бурые угли» с техническими предпроектными предложениями по утилизации как вновь вырабатываемых ЗШМ, так и находящихся в золошлакоотвале.

Энергетическая стратегия России на период до 2020г. направлена на сохранение доминирующей роли тепловых электрических станций (ТЭС). При реформировании и модернизации теплоэнергетики, угольным технологиям отводится ключевая роль в обеспечении энергетической безопасности и социально- экономического развития страны и регионов [1]. Особое значение в настоящий период и в последующей перспективе придается решению задач эффективного энергетического использования колоссальных по запасам топлива угольных месторождений Западной и Центральной Сибири - Канско- Ачинского и Кузнецкого бассейнов [1,2]. Следовательно, исследования, направленные на решение связанных с этим проблем, являются актуальными.
В настоящие время актуальна разработка ресурсосберегающих технологий во всех отраслях промышленности, в которых заменяется традиционно привозное сырье местными природными ресурсами и промышленными отходами. Для энергетики особенно остро стоит проблема заполнения золошлакоотвалов т.к. объем производимых в России ЗШО составляет сотни миллионов тонн в год, из которых только около 15 процентов перерабатывается. Ежегодная выработка ЗШО в России составляет около 30 млн. тонн, а накоплено уже в общей сложности более 1,5 млрд. тонн. Для складирования таких объемов требуются большие территории, необходимо проведение специализированных работ технической и экологической направленности, как на стадии проектирования сооружения, так и при его эксплуатации. По мере заполнения золошлакоотвалов для складирования ЗШО выделяются все новые площади, изымаемые из оборота. При этом у 115 станций из 172, работающих на угле, емкость золошлакоотвалов практически исчерпана [3].
Как сказал президент Национальной ассоциации производителей и потребителей золошлаковых материалов Игорь Кожуховский, многие золошлакоотваы близки к заполнению, а строительство новых для
13
генерирующих компаний дорогое удовольствие. По различным оценкам, стоимость возведения нового золошлакоотваа составляет от пяти до восемнадцати миллиардов рублей. У компаний нет иного выхода кроме как выделить деньги на строительство, чтобы не прерывать работу электростанции из-за переполнения зoлooтвaлa. И данный вопрос не теряет свою актуальность уже на протяжении десятилетий. Чтобы исчерпать эти проблемы, нужно сломать тенденцию накопления отходов и заменить ее на тенденцию их сокращения. "Хочу подчеркнуть: чтобы перейти от накопления к сокращению объемов зoлoшлaкoв на существующем парке электростанций есть единственный путь организовать крупнотоннажную утилизацию зoлoшлaкoв", - говорит Кожуховский [3].
Но в тоже время золошлаковые отходы имеют определенные физикохимические свойства, во многом идентичные природному минеральному сырью, среди которых есть и вновь приобретенные, обладающие возможностью экономически целесообразно использовать и реализовать при определенных технологических возможностях, что является одним из стратегических путей решения экологической проблемы в зоне работы ТЭС. ЗШО можно рассматривать как техногенные месторождения полезных ископаемых, так как по сути являются вторичными ресурсами сырьевого значения. B зольных отходах содержится достаточно большое разнообразие соединений железа, алюминия, хрома, никеля, марганца, редких и рассеянных элементов, таких как ванадий, германий, галлий. B некоторых литературных данных так же отмечается, что при сжигании каменного угля на электростанциях вместе с золой выбрасывается настолько огромное количество металлов, что даже в природе их добыча рентабельна при меньшей концентрации.
Всё это позволяет сказать, что золы и шлаки являются достаточно ценным сырьём, которое возможно продуктивно использовать в различных сферах. Зoлoшлaки относятся к отходам пятого класса опасности, то есть практически безопасные, и они вполне могут быть применимы в получении стройматериалов и удобрений для сельского хозяйства, в дорожном строительстве, рекультивации последствий недропользования, исправлении неудобий, а это включает в себя засыпку оврагов, карьеров и болот. Помимо всего прочего, как говорилось выше, в зoлoшлaкax содержатся ценные редкоземельные элементы, a также оксиды кремния, алюминия и железа, и все это можно извлекать.
Президент Российской Федерации объявил 2017 год, годом экологии. Цель этого решения — привлечь внимание к проблемным вопросам, существующим в экологической сфере, и улучшить состояние экологической безопасности страны [4].
А из-за переполненности золошлакоотвалов возникают проблемы экологического характера, а именно: пылевыделение с сухих пляжей загрязняет атмосферный воздух и почву, фильтрация высокоминерализованной воды через грунты основания приводит к ее смешению с поверхностными и грунтовыми водами. Особенно остро проблема экологии ощущается в тех городах, где изначально электростанции были построены за городом, теперь находятся в черте города (Томск, Кемерово, Белово, Новосибирск).
К тому же, ЗШО являются причиной отчуждения земель, которые становятся неплодородными, и для восстановления их полезного использования потребуются намного больше усилий. Кроме того, для строительства и эксплуатации технологического хозяйства на ТЭС по сбору, транспортировке и хранению золошлаковых отходов необходимы значительные капитальные затраты, a также расходы на его обслуживание. Всё это негативно сказывается на экосистеме ближайших и окружающих территории района их размещения:
- отвод и нарушение городских земельных угодий для строительства зoлooтвaлoв и их инженерной инфраструктуры (зoлoпрoвoдoв, насосных станций и др.);
- проникновение растворов из чаш зoлooтвaлoв в поверхностные и грунтовые воды c их последующим насыщением;
- пыление золы c поверхности чаш золоотвалов, в частности при сборе значительного их количества и при исчерпании свободных емкостей на зoлooтвaлe.
Поэтому одной из важнейших поставленных задач при работе топливно- энeргeтичeскoгo комплекса есть ничто иное как снижение негативного воздействия предприятий на окружающую среду и разработка
ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий.
Между тем, уголь - природное топливо, запасов которого хватит еще на довольно продолжительное время и другие источники энергии не смогут составить конкуренцию данному виду топлива. Поэтому утилизация минерального остатка сжигания углей и содержащиеся в нем компоненты, ввиду всех экологических проблем при его традиционном складировании в золошлакоотвалах, останется актуальной задачей еще продолжительное время. Эти отходы могут стать мощным источником сырья и найти широкое применение в некоторых отраслях промышленности.
В недавнем времени специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН разработали целый ряд продуктов и инновационных технологий для строительной индустрии, среди которых есть технология создания строительных материалов на основе силикатных связующих, использование базальтового волокна как армирующего материала в бетонах, технологии переработки золошлаков угольных ТЭС. К тому же рассматривает использование золошлаковых отходов топливно-энергетического комплекса для получения силикатного керамзита, который весьма отлично подходит для создания "покрывала" дорог на нестабильных грунтах. И это ещё только малая часть возможностей применения продуктов, получаемых при утилизации шлаков сибирских ТЭЦ, таких как тяжелый бетон, тампонажный раствор для холодных и горячих скважин, газобетон автоклавный, деревозолобетон для малоэтажного домостроения, керамзитозолобетон, временные дороги и дорожное основание под асфальтовое или бетонное покрытие.
Также из ЗШО возможно производить силикатный кирпич, на его долю приходится весомая часть всего объема стеновых материалов. Приведенные затраты на возведение стен из силикатного кирпича составляют примерно 84% по сравнению с необходимыми расходами при использовании керамического кирпича.
Расход условного топлива и электроэнергии на производство силикатного кирпича в 2 раза ниже, чем на производство керамического.
В производстве этого материала золы и шлаки ТЭС используются как компонент вяжущего или заполнителя. Силикатный кирпич с примесью зол и топливных шлаков затвердевает в автоклавах при давлении насыщенного пара. В первом случае расход золы достигает 500 кг на 1 тыс. шт. кирпича, во втором - 1,5-3,5 т.
Кирпич из золосиликатной смеси имеет некое превосходство по сравнению с обычным: средняя плотность (17 миллионов кг/м3 против 19 миллионов кг/м3). Применение его позволяет уменьшить толщину наружных стен на двадцать процентов, а массу - на сорок процентов и существенно снизить расход энергии на отопление зданий.
Таким образом, можно констатировать, что ЗШО являются весьма перспективной сферой для инноваций и инвестиций, имеющих многоцелевую направленность, и их переработка позволяет оказать существенное влияние на эколого-социально-экономическое развитие любой страны и её регионов.

Купить