Утилизация золы – актуальная проблема для угольной генерации России: ежегодно в стране образуется до 30 млн тонн золошлаковых отходов, большая часть которых отправляется в гигантские отвалы и никак не используется.
Чтобы зола превратилась в товар, необходимо модернизировать действующие на угольных ТЭС системы золошлакоудаления, заменив преобладающий сейчас мокрый способ более технологичным сухим. В России на этот шаг решились пока единичные компании.
МАСШТАБ ПРОБЛЕМЫ
В Европе свободной земли мало, и она дорогая; в России такой проблемы не существовало, поэтому формировать огромные по площади золоотвалы было дешевле, чем инвестировать в переработку золы. Оставшиеся после сжигания угля в котле зола и шлак смешивались с водой
и по каналам гидрозолошлакоудаления через решётки и шлакодробильные аппараты направлялись в золоотвалы.
Многолетнее применение этой системы золошлакоудаления (ЗШУ) привело к тому, что в РФ скопилось до 1,5 млрд тонн золы, занимающей общую площадь около 20 тысяч км2, что сопоставимо, например, с площадью Крыма. Но оказалось, что и в России есть предел
территориям: по данным Агентства по прогнозированию балансов в электроэнергетике, чуть менее 70% крупных угольных ТЭС исчерпали мощности золоотвалов, у оставшихся ресурс эксплуатации отвалов не превышает 10 лет.
Ещё один немаловажный аспект – токсичность золошлаковой гидромассы. Выделяемые ею щёлочи попадают напрямую в землю, заражая грунтовые воды. Очевидные экологические последствия дополняются экономическими. Экологические платежи за каждую тонну складируемого золошлака составляют 300–400 рублей, приводит
оценки экспертов в своём отчёте компания «Энергоаудит».
В настоящее время, по данным «Энергоаудита», на обслуживание систем гидрозолошлакоудаления приходится 10% общих эксплуатационных затрат угольных электростанций. При внедрении сухого ЗШУ эту цифру можно сократить. Исключаются затраты на использование технологической воды. Нет характерной для мокрого способа коррозии, а значит, меньше изнашивается оборудование. Отсутствуют или значительно сокращаются экологические платежи и плата за использование земель для размещения отвалов, гидротрубопроводов, насосных станций и других сооружений, необходимых для гидроудаления.
Более того, система СЗШУ позволяет на 0,5% повысить тепловой КПД котла за счёт дополнительного тепловыделения золы.
ПЕРВАЯ ЛАСТОЧКА
Первой генкомпанией, решившейся заменить мокрое
золошлакоудаление на сухое (СЗШУ), стала «Энел Россия», владеющая крупнейшей на постсоветском пространстве угольной ТЭС. Установленная электрическая мощность Рефтинской ГРЭС составляет 3,8 ГВт, тепловая – 350 Гкал/ч. Станция поставляет электроэнергию потребителям Уральского федерального округа, обеспечивая 40% потребления всей Свердловской области. В качестве основного топлива на ГРЭС используется
экибастузский каменный уголь, в результате сжигания в год образовывалось до 5 млн тонн золы. Как и многие другие угольные станции России, Рефтинская исчерпала ресурс золоотвала.
Постройка нового отвала на Рефтинской ГРЭС потребовала бы от «Энел Россия» вырубить более 300 га леса,при этом ресурс нового хранилища ограничивался бы 12 годами, после чего компании пришлось бы вновь решать ту же проблему. Внедрение СЗШУ позволило не
только снизить экологические риски, но и получить дополнительные доходы от реализации золы. Срок работы действующего золоотвала при этом увеличился на 35 лет.
В 2011 году компания подписала с правительством Свердловской области соглашение о сотрудничестве в области охраны окружающей среды. По этому документу, в частности, компания обязалась установить новые рукавные фильтры с эффективностью очистки дымовых
газов 99,9% на трёх из десяти энергоблоков и ввести СЗШУ. Оба проекта «Энел Россия» завершила в 2015 году.
Инвестиции в новую систему золошлакоудаления превысили 12,5 млрд рублей.
Поставщиками основных узлов СЗШУ для Рефтинской ГРЭС выступили немецкая Claudius Peters (силосный склад сухой золы), английская Clyde Bergemann Power Group (пневмокамерные насосы для транспортировки золы) и немецкая Tenova Takraf (конвейерное и отвальное оборудование). Помимо этих компаний оборудование для сухого удаления золошлаков выпускают Alstom (Швейцария), Magaldi Group (Италия), Tedo (Чехия), Lodige (Германия). В России производители подобного оборудования пока отсутствуют.
Пока в России помимо «Энел Россия» сухое золошлакоудаление применила только компания
«Интер РАО» – на Черепетской ГРЭС. «Юнипро» планирует построить аналогичную с Рефтинской ГРЭС систему СЗШУ на Берёзовской ГРЭС.
Сухая зола от бункеров газоочистных установок направляется на силосный склад, а потом либо на загрузочные устройства в железнодорожный и автотранспорт, либо на труболенточный конвейер длиной 4,5 км, доставляющий остатки нереализованной золы в золоотвал.
КАК РАБОТАЕТ СУХОЕ ЗОЛОШЛАКОУДАЛЕНИЕ
Основное технологическое отличие мокрого ЗШУ от сухого заключается в способе удаления золы и шлаков из бункеров котельных агрегатов. Гидравлический метод предполагает гашение золошлаковых отходов водой (при этом теряется до 1% теплового КПД котла) и передачу гидромассы с помощью багерных насосов на золоотвалы. В дальнейшем использовать эту золу невозможно. При СЗШУ гашение водой не используется, а применяется пневматическая система удаления продуктов горения. Зола из газоочистных установок через систему пневмокамерных насосов и промежуточных бункеров подаётся по золопроводам на силосный склад. В качестве движущей силы вместо воды используется подаваемый компрессорной станцией сжатый воздух. Размер силосного склада зависит от количества сжигаемого топлива. На Рефтинской ГРЭС его мощность составляет до 28 тысяч тонн – столько станция может произвести золы за 2,5 суток работы при полной нагрузке. Сухую золу, хранящуюся на силосном складе, в дальнейшем можно продать, прежде всего строительным компаниям. В зависимости от спроса золошлаковые материалы со склада направляются либо на узлы выгрузки сухой золы в железнодорожный и автотранспорт, либо на труболенточный конвейер длиной 4,5 км, доставляющий остатки нереализованной золы в золоотвал. На момент запуска СЗШУ «Энел Россия» заявляла о планах отгружать сторонним покупателям до 1 млн тонн золы в год – то есть 20% от годового производства, указывая, что потенциально объём поставок можно увеличить до 100% вырабатываемой золы. Организуя доставку по железной дороге, станция имеет возможность продавать этот побочный продукт потребителям не только Уральского, но и Центрального и Южного федеральных округов. Золошлаки используются как сырьё для производства силикатного кирпича, строительных твинблоков, цементных композиций и других материалов. Сухая зола широко используется в дорожном строительстве для создания
земляных насыпей и дорожного покрытия, в сельском хозяйстве – в качестве компонента для удобрений, в ландшафтных проектах и для стабилизации грунтов.
Труболенточный конвейер и Отвалообразователь
ПОТРЕБИТЕЛИ ВЫСТРОИЛИСЬ В ОЧЕРЕДЬ
Опыт Рефтинской ГРЭС показателен, но не уникален. Новые угольные станции в России теперь обладают дополнительной опцией заключения контрактов на использование золошлаков и сами заинтересованы в утилизации отходов, всё чаще становящихся вторичным сырьём. Например, современными системами золоудаления оборудованы энергоблоки «Интер РАО», введённые в рамках программы ДПМ на объектах ТГК-11, на Каширской и Черепетской ГРЭС, а также на строящейся в Калининградской области Приморской ТЭС.
В 2010 году на Каширской ГРЭС (Московская область) реконструировали золоотвал площадью 97 га. Он состоял из пяти секций: в трёх золошлаки намывали, две секции использовались как пруды-отстойники. Новый золоотвал – комбинированный, включает в себя секции и гидравлического, и сухого складирования. Модернизировали не только золоотвал, но и железнодорожный узел отгрузки золы. В итоге с 2009 года объёмы продажи золы выросли в два раза. В 2017 году из 22,7 тысячи тонн золовых отходов продали 19,7 тысячи тонн – на золоотвал отправилось лишь 13% от общего объёма выработанных за год отходов.
Ещё одна электростанция «Интер РАО», где технология сухого золошлакоудаления была предусмотрена уже на стадии проектирования, – строящаяся в Калининградской области Приморская ТЭС. Объект ещё не сдан в эксплуатацию, однако к энергетикам уже выстроилась очередь из желающих приобретать золу. В частности, подписан меморандум о сотрудничестве с местной компанией «Балтцемент плюс», производителем строительных материалов. После пуска Приморской ТЭС
калининградские бизнесмены хотели бы ежегодно покупать до 80 тысяч тонн сухих зол и шлаков и даже готовы построить в регионе завод по производству наноцементов.
Но поскольку ТЭС задумывалась как резервная, энергетики не могут гарантировать потенциальным потребителям необходимые им объёмы золы и шлака. Однако продавать те отходы, что будут образовываться в ходе работы станции, реально.
Мост на переезде Жилёво – Михнево (Московская область) целиком сделан
с использованием золошлаков Каширской ГРЭС
Источник - ЭНЕРГИЯ БЕЗ ГРАНИЦ
