Пневмотранспорт золы уноса

По оценкам экспертов затраты ТЭС с «мокрым» золошлаклудалением только на экологические платежи составляют 300 — 400 руб. за каждую тонну заскладированных золошлакоотходов. Под хранение золы и шлаков ТЭС в России отчуждено 20 тыс. км2 земельных участков, на которых хранится1,3-1,5 млрд.т золошлаков. Дополнительно к этому ежегодно электростанции производят до 30 млн. т, из которых всего 3 млн. т (10%) используются для собственных нужд, в стройиндустрии, промышленности строительных материалов, дорожном строительстве и других отраслях промышленности. Экологически вредные щелочные растворы из хранилищ попадают в грунтовые и поверхностные воды.

Другая ситуация в Европе, где большая часть произведенной золы используется в строительной индустрии и гражданском строительстве. Только около 2 % золы временно складируется для будущего использования и менее 9% размещается в отвалах.

Суть решения проблемы заключается в модернизации существующих систем золошлакоудаления (ЗШУ) — оснащение котлоагрегатов электростанций, работающих на пылеугольном топливе, автоматизируемой системой, позволяющей реализовать сухую технологию удаления шлаков и золы.

В паровых котлах, работающих на твердом топливе, значительное количество энергии содержится в золошлаковых отходах. В системах гидрозолоудаления эта энергия абсолютно теряется из-за гашения золошлаков водой. В результате удается повысить эффективность работы котла на 0,5-1%.

Технология и преимущества использования ↓

В России примеры сухого удаления и складирования золы и шлака на котельных и ТЭС единичны. Подобная система применена на Рефтинской ГРЭС, входящей в состав Энел ОГК-5.

«Сухой» вариант золошлакоудаления — естественный выбор для электростанций, где текущие золоотвалы близки к исчерпанию. Использование технологии сухого золоотвала на порядок более экологичное и экономически выгодное решение чем повсеместно действующее «мокрое» золоудаление. Кроме того, отпадает необходимость в строительстве ограждающих дамб для мокрых золотвалов, сведен к минимуму расход воды, а объем золы можно использовать для производства строительных материалов.

Использование в мире ↓

Идея использования золы в качестве строительного материала не нова. Более 2000 лет назад римляне использовали вулканическую золу для строительства величайших конструкций, доживших и до наших дней, например, Римского Пантеона.

Существуют несколько ведущих мировых производителей технологических циклов сухого ЗШУ: Magaldi Group (Италия), Clyde Bergemann Power Group (Германия), Claudius Peters (Франция), Lodige (Германия), Tenova Takraf (Германия), Tedo (Чехия), Alstom (Швейцария).

Развертывание решения по сухому золоудалению может рассматриваться в комплексе с вопросом строительства завода-спутника по производству силикатного кирпича и других строительных материалов.

Мировой опыт:

Принципиальная идеологическая разница: в развитых странах золошлаки называются побочным продуктом ТЭС и электростанции осуществляют предпродажную подготовку продукта, доводя её характеристики до требований официальных строительных нормативных документов.

В России золошлаки официально называются отходами, и электростанции предлагают потребителям именно отходы, а не технологически доработанный продукт с соответствием его характеристик требованиям строительных нормативных документов.

В развитых странах Европы используется70-95%золошлаков от их выхода, а в Нидерландах и Дании 100%. Особые условия развития электроэнергетики США, Германии, Канады и некоторых других стран, заключающиеся в высокой стоимости земли, дефиците водных ресурсов в районах размещения ТЭС, развитых сетей автомобильных дорог и транспорта, наличие жесткого природоохранного законодательства, стимулирующее замену природного сырья побочными продуктами различных производств, высокая степень научно-проектной и технической подготовленности предприятий строительной индустрии к использованию золошлаков ТЭС, а также другие специфические технические и конъюнктурно-экономические условия предопределили широкое внедрение в электроэнергетике промышленно развитых стран с 50-хгодов XX в. сухого удаления и складирования золошлаков.

В связи с очевидными преимуществами сухого способа складирования золы (улучшение экологических характеристик отвалов, низкий расход воды на ее удаление и складирование, практически полное исключение вымывания содержащихся в золошлаках вредных веществ и соответственно предотвращение загрязнения грунтовых вод, существенное сокращение площади территорий, отводимых под отвалы) практически на всех строящихся электростанциях США сооружаются сухие золоотвалы, а на большинстве действующих ТЭС, работающих на твердом топливе, гидравлический транспорт золошлаков заменен на автомобильный.

Возможности решения в России ↓

Российский опыт:

Проект: Система сухого золоудаления

Заказчик: Энел ОГК-5, Рефтинская ГРЭС

Цель проекта: снижение издержек на золоудаление

Действующий золоотвал в ближайшей перспективе будет заполнен, а сохранение существующей системы гидрозолоудаления потребует в скором времени вырубки более 500 Га лесов под строительство нового золоотвала со сроком заполнения не более 12 лет и необходимостью поиска новых решений в будущем. Проект сухого золоудаления позволит продлить срок эксплуатации существующего золоотвала на срок до 40 лет и потребует отведения 45 Га земель под строительство вспомогательных объектов. Сухое золошлакоудаление даст снижение воздействия на окружающую среду в 5 раз. Снизится фильтрация воды из золоотвала, которая проникает в грунтовые воды, а в итоге — в водоемы.

Результаты: Система позволит избежать строительства новых мокрых золоотвалов, неблагоприятных с экологической точки зрения и использовать максимальный объем золы для производства строительных материалов.

Стоимость проекта: 5,9 млрд руб (без учета НДС)

Затраты на сооружение систем гидрозолоудаления и отвалов достигают 12...17 % стоимости ТЭС, а затраты на их эксплуатацию — 7...10 % общих эксплуатационных затрат ТЭС. При этом стоимость сооружения непосредственно ГЗО (гидрозолошлакоотвала) составляет 60...70 % общей стоимости системы гидрозолошлакоудаления..

Эффект от использования решения ↓

При переходе от традиционной системы гидрошлакоудаления к системе сухого шлакоудаления увеличение термического КПД котла составляет 0,35...0,50 %, а следовательно, имеет место и соответственное снижение удельного расхода топлива на производство энергии и соответствующее снижение выбросов CO2.

Внедрение системы сухого шлакоудаления позволит ощутимо снизить издержки на энергетическое производство, учитывая следующее:

затраты на создание и эксплуатацию системы сухого шлакоудаления можно полностью или частично учесть в цене поставляемого молотого шлака. Одними из лучших потребителей молотого шлака являются цементные заводы;
будут отсутствовать затраты на использование технологической воды для транспортных целей в системе шлакоудаления;
в системе сухого шлакоудаления не происходит коррозионный износ вследствие отсутствия в ней воды;
будут отсутствовать платежи за использование земли для размещения гидротрубопроводов, багерных насосных станций, станций перекачки оборотного водоснабжения и гидрошлакоотвалов вне территории промплощадки ТЭС;
экологические платежи, связанные с системой шлакоудаления, будут практически отсутствовать или станут пренебрежимо малыми.

Пример экономического расчета ↓

Основные интегральные показатели вариантов реконструкции системы золошлакоудаления (за основу взят проект реконструкции системы ЗШУ Рефтинской ГРЭС)

* — для строительства сухого золоотвала используются заполненные карты гидрозолошлакоотвала

** — средние общероссийские рыночные цены строительных материалов, которые могут заменить золошлаковые продукты:

цемент — 1300 руб. за 1 т;
песок — 170 руб. за 1 м3;
щебень — 350 руб. за 1 м3;
сухая смесь (кладочная и штукатурная) — 1500 руб. за 1 т.

Прибыль для ТЭС от производства многопередельных золошлаковых продуктов ↓

замены клинкерного вяжущего (цемента) на смешанное малоклинкерное зольное вяжущее — 500 руб. на 1 т (опыт ОАО «Хакасстройматериалы» с использованием золы Абаканской ТЭЦ);
замены клинкерного вяжущего на бесклинкерное вяжущее на основе высокоосновных зол КАТЭКа (зол Канско-Ачинских бурых углей) — 800 руб. на 1 т;
производство золошлакового песка — 80 руб. на 1 т;

производство шлакового щебня (на основе опыта «Кузбассэнергострой») — 300 руб. на 1 т;
производство сухих смесей на основе малоклинкерного и бесклинкерного вяжущего, шлакового песка и щебня с сушкой отходящими газами — 1000 руб. на 1 т

Прибыль от снижения расходов на собственные нужды ТЭС, связанных со складированием ЗШО в золоотвалах (экологические платежи, эксплуатационные затраты) за счет отгрузки многопередельных золошлакопродуктов потребителям —300-400 руб.за 1 т.