Преобразование отходов во вторичные материалы и энергетические ресурсы на примере угольных ТЭЦ

Представленная к защите магистерская диссертация Беспаловой А.А. выполнена на актуальную тему: «Преобразование отходов во вторичные материалы и энергетические ресурсы на примере угольных ТЭЦ ». Материалы для проведения исследования были получены в процесе прохождениея дисертационной практики в огранизации 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. По результатам проведенного исследования разработаны технологические, институциональные и экономические рекомендации по переработке золошлаковых отходов и разработана программа мероприятий по увеличению использования золы–унос, шлака и золошлаков на примере Троицкой ГРЭС. Цель программы – увеличение объема использования золы–унос, шлака, золошлаков путем обоснования утверждения: «золы–унос, шлак, золошлаки являются ценными вторичными ресурсами и товарной продукцией, которая успешно реализуется на рынке», и тем самым продление и значительное уменьшение воздействия на окружающую среду, снижение затрат на размещение золошлаков и наращивание золошлакоотвала. Для разработки программы и рекомендаций использовались методы и опыт ведущих зарубежных исследовательских групп и организаций.

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 отходов для 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:
Необходимо модернизировать технологию производства, хранения и переработки ЗШО.
Необходимо привнести изменения в законодательство РФ.
Необходимо провести технико-экономические обоснования производства новых видов товарной продукции из утилизированных отходов при сжигании угля в ТЭС.
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.

1. Абишева З.С., Блайда И.А., Пономарева Е.И. Пути извлечения галлия из золы-уноса от сжигания энергетических углей // Цветные металлы. 1994. – № 2. -С. 42-43.
2. Адеева А.Н. Научные практические основы экологических технологий комплексной переработки производственных отходов в крупном промышленном регионе: Автореф. дис. канд. техн. наук. Омск, 2010. – С. 11-13.
3. Акционерное общество «Читаэнерго» лидер энергетики Читинской области // Ресурсы Забайкалья. – 2015. – № 2 (6). – С. 42-45.
4. Альбов М.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых. 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1975. – С. 18-23.
5. Анализ состояния и перспективы использования золошлаковых отходов тепловых электростанций / В.Я. Путилов, К.П. Борисов, Б.Я. Вишня, В.М. Мику-шевич // Энергетик. 1997. – № 9. – С. 12-13.
6. Арене В.Ж., Саушин А.З., Гридин А.О. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. Астрахань: Интербук, 1999. – 371 с.
7. Бажов А.С. Применение методов атомно-сорбционного анализа в геологии. Исследование по применению новых методов анализа минерального сырья. -Алма-Ата, 1986. С. 66-72.
8. Бакулин Ю.И. Черепанов А.А. Золото и платина в золошлаковых отходах ТЭЦ г. Хабаровска // Руды и металлы. 2015. – № 1. – С. 60-67.
9. Беляев В.К. Токсичные элементы в углях. М., 1986. – 29 с.
10. Беляев В.К., Трунов Б.Д., Клер В.Г. Токсичные элементы в углях Эки-бастузского бассейна // Геологические методы поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых: ЭИ ВИЭМС. М., 1982. – Вып. 3. – С. 7-10.
11. Беляев В.К., Трунов Б.Д. Методические рекомендации по изучению токсичных элементов в угольных месторождениях / Мингео СССР, ВНИГРИ-уголь. Ростов-н/Д, 1984. – 84 с.
12. Беляев В.К., Трунов Б.Д. Токсичные элементы в Кузнецком и Канско-Ачинском угольных бассейнах. // Геолого-промышленная оценка угольных бассейнов Южной Сибири. Л., 1984. – С. 30-37.
13. Беляев В.К., Трунов Б.Д. Токсичные элементы в угольных месторождениях Западной Сибири и Казахстана. // Геологические методы поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых: ЭИ ВИЭМС. — М., 1983. Вып. 5. -С. 1-18.
14. Беляев B.C. Токсичные элементы в углях Улугхемского и Минусинского бассейнов. // Геологические методы поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых: ЭИ ВИЭМС. М., 1985. – Вып. 6. – С. 1-5.
15. Бундюк B.C., Волостнов А.В., Берчук В.Ю. Элементы-примеси в углях Канско-Ачинского бассейна. // Геологические методы поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых: ЭИ ВИЭМС. М., 1985. – Вып. 6. -С. 1-5.
16. Буров К.Н., Дробышев А.И. Эффективный способ извлечения металлов из зол-уноса ТЭЦ // 15 Менделеевский съезд по общей прикладной химии. — Минск, 1993.-С. 149-150.
17. Влияние цены топлива на уровень тарифов на электрическую и тепловую энергию // Ресурсы России. 2016. – № 3 (17). – С. 40-42.
18. Волженский А.В., Иванов И.А., Виноградов В.Н. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1984.-225 с.
19. Володарский И.Х., Шпирт М.Я., Зекель Л.А. Распределение германия и некоторых других элементов примесей в продуктах термической переработки угля // Химия твердого топлива. – 2014. – № 6. – С. 73-79.
20. Володарский И.Х., Шпирт М.Я. Распределение германия, молибдена, вольфрама, ванадия и серебра в продуктах факельно-слоевого сжигания угля // Химия твердого топлива. -1998.-№4.-С. 3-17.
21. Воробейник Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). — Екатеринбург: Наука, 1994.
22. Вязова Н.Г., Крюкова В.Н. Закономерности распределения некоторых токсичных элементов в углях Восточной Сибири // Химия твердого топлива. — 1996. № 3. – С.101-105.
23. Галинов Ю.Н., Култышев В.И. Решетников А.А. Твердеющая закладка при разработке месторождений урановых руд // Горн. журн. 1993. – № 3.
24. Гладких К.В. Изделия очистных бетонов на основе шлаков зол. М.: Стройиздат, 1976. – 256 с.
25. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. Экономические основы экологии: Учебник. СПб.: Спец. лит., 1997. – 304 с.
26. Голыптейн Л.Я., Штейерт Н.П. Использование топливных зол и шлаков при производстве цемента. -М.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1977. 152 с.
27. Горное дело и охрана окружающей среды / М.Е. Певзнер, А.А. Малышев, А.Д. Мельков, В.П. Ушань М.: Изд-во МГГУ, 1997. – 152 с.
28. ГОСТ 30108-94. Материалы и изделия. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов. М.: Изд-во стандартов, 1994.
29. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Челябинской области за 2010г. Санкт-Петербург, 2010. – 157 с.
30. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Челябинской области за 2011 г. Челябинск: Челэкология, 2012. – 163 с.
31. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Читинской области за 2003 г. Чита: КПР по Читинской области, 2004. – 165 с.
32. Гольдина Т.М., Пантелеев В.Г. Об агрегатном удельном весе золошла-ковых материалов / Доклады по гидротехнике. — Л.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1970-Вып. 11, Кн. 6, С. 314-324.
33. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. Учеб. пособие. М.: Прогресс-Традиция, 2000. – 416 с.
34. Еремин И.В., Броновец Т.М. Марочный состав углей и их рациональное использование. М.: Недра, 1994. – С. 225-228.
35. Золошлаковые материалы и золоотвалы / В.Г. Пантелеев, В.А. Мелен-тьев, В.Л. Допкин и др. М.: Энергия, 1978.
36. Иванов И.А. Исследование зол электростанций Западной Сибири с целью комплексного использования в строительстве: Атореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 1962.
37. Иванов И.К., Виноградов Б.Н., Волженский А.В. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1984.
38. Иметинов Н.Б. Крупные пористые заполнители на основе отходов промышленности: Учеб. пособие. Санкт-Петербург 2015 – 133 с.
39. Инструкция по изучению токсичных компонентов при разведке угольных и сланцевых месторождений / АН СССР, Мингео СССР. М.,1982. – С.84.
40. Исследование возможности применения золы и шлака Читинской ТЭЦ для локализации золоотвалов: Отчет о НИР/ тема № 346;
41. Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ (ред. от 29.12.2015) “Об отходах производства и потребления”
42. Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ (ред. от 29.12.2015) “Об охране окружающей среды;
43. Федеральный закон от 23.11.1995 № 174-ФЗ (ред. от 29.12.2015) “Об экологической экспертизе”;
44. Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ (ред. от 29.12.2015) ” Об отходах производства и потребления”;
45. Федеральный закон от 04.05.2011 N 99-ФЗ (ред. от 13.07.2015, с изм. от 30.12.2015) “О лицензировании отдельных видов деятельности” (с изм. и доп., вступ. в силу с 10.01.2016);
46.Федеральный закон от 30.03.1999 № 52-ФЗ (ред. от 28.11.2015) “О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения”.