Влияние на окружающую среду предприятий теплоэнергетики. Технологические пути снижения вредного воздействия

     Из  зол и шлаков возможно производство большого количества строительных материалов, изделий и конструкций, необходимых  при возведении жилых и промышленных зданий, сельскохозяйственных объектов, дорожных и гидротехнических сооружений и т.п.

     Необходимость использования зол и шлаков диктуется  не только экономическими соображениями, но и требованиями по охране окружающей среды.

     Золоотвалы  способствуют загрязнению воздушного и водного бассейнов и изменению химико-минерального состава почв. Пыление золоотвалов загрязняет окружающую среду, отрицательно влияет на здоровье людей, а также на продуктивность сельскохозяйственных угодий. При сильном ветре превышение предельно допустимой концентрации золы в воздухе может иметь место на расстоянии до 4 километров от кромки отвала. В санитарно-гигиеническом отношении важен и фракционный состав золы, причем наиболее опасны частицы размером 1 микрометр и менее. Фильтрация воды в золоотвале изменяет естественный гидрохимический режим в зоне его расположения, что может приводить к подтоплению, засолению и заболачиванию территории, поступлению загрязняющих веществ в подземные воды, а с ними - в реки и водоемы. Особо значительный вред окружающей среде причиняется при авариях на золоотвалах.

     Замена  природного сырья золами и шлаками  способствует охране недр. Ликвидация золоотвалов благоприятно сказывается  и на экологической обстановке.

     Использование золошлаковых отходов в строительстве, в производстве строительных материалов, в промышленности, в сельском хозяйстве в целом по России невелико, причем в последнее время наблюдается спад ранее достигнутых показателей. Так, годовое потребление ЗШО в последние годы составляет около 4 процентов от количества образующихся отходов, в то время как в развитых странах этот показатель достигает 50-90 процентов.

     Основные  причины низкого уровня использования  отходов тепловых электрических  станций в России таковы:

• отсутствие целенаправленной государственной политики в области использования природных инертных и техногенных материалов с целью сохранения экологического равновесия;
• отсутствие финансирования работ по созданию производств по утилизации ЗШО ТЭС;
• недостаточное внедрение результатов научно-исследовательских работ, накопленных в отечественной и мировой практике;
• техническая неподготовленность теплоэнергетических предприятий по первичному разделению и сортировке золо- шлаковых отходов, складированию их и выдаче потребителям;
• отсутствие отечественных производителей оборудования по производству товарной продукции с использованием золо- шлаковых отходов.

     Зарубежной  и отечественной практикой доказано, что золошлаковые отходы - ценный материал для строительной и дорожной отраслей.

     По  своему составу золошлаковые отходы – уникальный материал для полезного использования в различных отраслях экономики с дополнительным получением значительного экологического эффекта.

     Золошлаковые  отходы могут использоваться как  добавки и наполнители при  производстве широкого спектра строительных материалов: цемента, бетонов, растворов, кирпича и т.д. Они хорошо зарекомендовали себя при укладке в земляное полотно автомобильных дорог. Определенную ценность золошлаковые отходы имеют в сельском хозяйстве при производстве удобрений. Очень перспективной является глубокая (комплексная) переработка золошлаковых отходов с получением глинозема, кремнезема, концентрата железа и целого ряда редкоземельных материалов.

     Наибольший  интерес вызывают технологии применения золошлаковых отходов в следующих  производствах [2]:

• в производстве портландцемента (как активные кремнеземистые добавки) в количестве 10-15 процентов, в производстве пуццолановых портландцементов марок 300-400 - до 30-40 процентов (золопортландцемент);
• при изготовлении строительных растворов – как активная добавка в количестве 10-30 процентов от массы цемента, при использовании в строительных растворах портландцемента высоких марок (400-500) применение пылевидной золы может сократить его расход до 30 процентов;
• в качестве активного микронаполнителя в тяжелых бетонах, что позволяет снизить расход цемента от 6-10 процентов в бетонах нормального твердения до 12-25 процентов в пропариваемых;
• в производстве силикатного кирпича;
• в жаростойких бетонах - в качестве наполнителя вместо шамотного порошка, что существенно снижает себестоимость таких бетонов;
• при изготовлении зольного и аглопоритового гравия;
• в производстве мелкозернистого аэрированного золобетона и изделий на его основе, в качестве мелкой фракции легких бетонов на пористых заполнителях плотной и поризованной структуры;
• в качестве сырьевых материалов для дорожной промышленности;
• использование золошлаковых отходов с повышенным содержанием частиц несгоревшего топлива в производстве глиняного кирпича, что не только улучшает его качество, но и снижает расход технологического топлива на обжиг.

     Одни  из главных утилизаторов топливных  зол и шлаков – строители дорог. Наблюдения за опытными участками дорог, построенными в разное время в  нашей стране и за рубежом, подтверждают возможность использования золы во всех слоях оснований дорожных одежд для любой транспортной нагрузки. Дорожные одежды с использованием зол и шлаков имеют достаточную прочность, морозостойкость, долговечность. Стабилизированные с помощью цемента и золы материалы продолжают увеличивать свою прочность с течением времени.

     Мировой и отечественный опыт показывает перспективность использования  золошлаковых смесей для вертикальной планировки городских территорий, осваиваемых  для нового строительства. По санитарно-гигиеническим  характеристикам и физико-химическим показателям в ряде случаев золошлаковые отходы могут служить полноценной заменой традиционному материалу отсыпки - речному песку.

     Экономический эффект от использования в планировке ЗШО будет заключаться в экономии песка, отказе от строительства новых золоотвалов и, соответственно, в экономии капитальных вложений.

     Золы  многих топлив содержат высокий процент  свободной окиси кальция, т. е. могут  прямо использоваться для приготовления  цемента. Другие золы могли бы найти  применение в керамической промышленности или даже в металлургии. Важно отметить, что зола может быть радиоактивной, поэтому перед ее использованием нужна тщательная ее проверка на радиоактивность.

     Одно  из перспективных направлений крупномасштабного  использования золы Канско-Ачинских углей - приготовление из них известкового гранулированного удобрения (мелиоранта) для повышения плодородия кислых почв. Обычно в качестве такого мелиоранта применяют карбонатные породы – известняк и доломит. При этом одна тонна известняковой муки за 5-7 лет обеспечивает прибавку урожая, соответствующую в среднем полутонне зерна. Известкование почвы является природоохранным и энергосберегающим мероприятием, позволяющим на 15-20 процентов снижать дозы азотных и фосфорных удобрений, уменьшая загрязнение почвы и растений.

     Комплексный подход к переработке золошлаковых отходов способен дать большой экономический  эффект. Для этого необходимо разработать  промышленные технологии использования  золошлаковых отходов, а также выработать комплекс маркетинговых мероприятий по продвижению продукции на основе ЗШО. Необходимо всестороннее изучение рынка строительных материалов (производителей, их возможности и желание использовать золошлаковые отходы в своем производстве), а также поиск и налаживание контактов с потенциальными потребителями нового продукта.

     Интересным  вариантом использования золы является ее повторное введение в топку  котла вместе с новыми порциями топлива. При этом происходит спекание золы и образуется гранулированный шлак, удаление которого может быть выполнено без участия воды. Перспективным является комбинирование топлив с целью получения золы в расплавленном состоянии. Можно было бы организовать своеобразное каменное литье с получением плит, непосредственно используемых в строительстве дорог и для других целей.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Сточные воды ТЭС

1. Классификация сточных вод ТЭС

     Эксплуатация  тепловых электрических станций  связана с использованием большого количества воды. Основная часть воды (более 90%) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др.

       Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции.

       К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации: регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок: нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут.

     Составы перечисленных стоков различны и  определяются типом ТЭС и основного  оборудования, ее мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в основном производстве и, конечно, уровнем эксплуатации. 

1. Тепловые  воды

     Для охлаждения различных аппаратов  ТЭС применяется вода. Основное ее количество расходуется на охлаждение конденсаторов турбин. На конденсацию 1 тонны отработавшего в турбине пара приходится расходовать в зависимости от времени года 50 ¸ 60 тонн воды. На ТЭС мощностью 4000 МВт вырабатывается около 13000 т/ч пара, однако часть этого пара направляется в регенеративные подогреватели, а в конденсатор идет около 10000 т/ч пара. Для конденсации этого количества водяного пара в конденсаторы необходимо подавать до 500000 тонн охлаждающей воды в час. Температура этой воды повышается всего лишь на 8¸ 10°С, но оказывается, что и такое, казалось бы незначительное повышение температуры уже отражается на всей экологической обстановке естественных водоемов. Сбрасывать эти воды непосредственно в реки и озера нельзя.

     Вследствие  этого приходится применять способы, ослабляющие это “тепловое загрязнение” водоисточников, а во многих случаях и полностью отказываться от сброса теплых вод в реки. Если электростанция расположена на берегу мощной реки, то можно избежать последствий теплового загрязнения, применяя специальные смесительные устройства, распределяющие тепло на большую массу воды и снижающие тепловое воздействие. Можно также пользоваться различными температурами воды по глубине водоема или применять предварительное, т. е. перед сбросом, охлаждение теплых вод путем их разбрызгивания. Такой способ одновременно способствует и насыщению воды кислородом. Можно также перейти на замкнутое охлаждение – прудовое там, где позволяет местность или в градирнях.

     Замкнутое прудовое охлаждение может быть организовано на ТЭС, находящихся в отдалении  от больших населенных пунктов. Создается система прудов, точнее, озер, соединенных между собой протоками. В одно из этих озер спускают теплые воды, которые постепенно перетекают из озера в озеро, охлаждаясь при этом. Из последнего по пути воды озера ТЭС забирает воду для охлаждения. В такой системе прудов - озер тепло охлаждающей воды может быть использовано для разведения теплолюбивых рыб, обогрева теплиц и оранжерей и других полезных целей.

     К сожалению, на ТЭС, расположенных в больших городах и крупных населенных центрах, такой способ не осуществим, так как он требует значительных свободных площадей для организации прудов – озер. В этих ТЭС приходится переходить на замкнутые системы охлаждения при помощи градирен, т. е. специальных сооружений, наверх которых подается теплая вода, стекающая по насадке градирен вниз, в бассейн, расположенный под градирней. Теплая вода охлаждается встречным потоком воздуха.

     Особый  интерес представляют маслоохладители. В систему охлаждения включены не только конденсаторы турбин, но и ряд  других аппаратов, которые хотя и требуют несравненно меньшего расхода охлаждающий воды, но способны эту воду загрязнять. К таким аппаратам относятся маслоохладители – трубчатые аппараты, которые в процессе эксплуатации могут пропускать некоторые количества масел в охлаждающую воду. Следствием этого является ее загрязнение нефтепродуктами, причем масла попадают в общей поток охлаждающей воды. Предложен ряд способов для устранения этого загрязнения: изменение конструкции маслоохладителей, выделение их в самостоятельную систему охлаждения, повышение давления охлаждающей воды и т. д. Наиболее часто применяется сооружение промежуточного водяного теплообменника, где существуют два контура: маслоохладитель – теплообменник и теплообменник – градирня – конденсатор. При этом маслами может загрязняться только малый контур, так как давление воды, охлаждающий маслоохладитель, выше давления в малом контуре [5].