Основы современной малой энергетики

ОХРАНА ВОДНОГО БАССЕЙНА И ПОЧВЫ ОТ ЗШО

Сжигание твердого топлива сопровождается образованием группы веществ, способных ин­тенсивно загрязнять водные бассейны, грунтовые воды, почву. Для высокозольных топлив это прежде всего зола и шлак, содержащие в своем составе разнообразные ядовитые примеси, та­кие, как соединения ванадия, мышьяка, ртути, радиоактивные элементы. При контакте золы и шлака с водой, при мокром золоулавливании в скрубберах, при транспортировке их в виде пульпы в систему гидрозолоудаления (ГЗУ), вода растворяет различные соединения, приобретая в зави­симости от состава золы кислый или щелочной характер. Сброс такой воды без соответствую­щей очитки или нейтрализации опасен как для водоемов, так и для почвы.

Рис. 8.1. Принципиальная схема гидрозолошлакоудаления на ТЭО

На рисунке обозначено: 1 – котел; 2 – дымовой (зольный канал); 3 – дымовая труба; 4 – золоуловители; 5 – смывной канал золоудаления; 6 – побудительные сопла; 7 – багерный насос; 8 – приемный зумпф; 9 – решетка, задерживающая крупные включения шлака; 10 – шлаковая дробилка; 11 – напорный пульпопровод; 12 – потоки пульпы; 13 – надводный откос намыва; 14 – отстойный пруд; 15 – водосбросный колодец; 16 – насосная станция оборотного водоснабжения; 17 – водовод очищенной воды

Принципиальная схема гидрозолошлакоудаления на ТЭО показана на рис. 8.1. Стои­мость гидравлического удаления и складирования золы и шлака на ТЭО разная за 1 т в зависимости от дальности транспортирования и местных условий.

Недостатками гидравлического удаления золы и шлака являются высокие приведенные за­траты, большие потери воды, ухудшение качества золы при смачивании, приводящие к потере ее вяжущих свойств. С учетом этих недостатков предложена новая система сухого золошлако-удаления на ТЭО, при которой зола и шлак не теряют своих технологических свойств и в связи с этим могут найти широкое применение в народном хозяйстве.

По этому методу (рис. 8.2) зола от золоуловителей направляется в силосные башни большой вместимости, из которых отгружается в специальные автоцистерны для доставки в сухом виде потребителю или непосредственно через смесительное устройство подается в напорную гидро­транспортную систему для перемещения в отвал. При этом возможно создание консистенции пульпы, отвечающую оптимальному режиму гидротранспорта при его периодической работе по мере заполнения силосной башни. Шлак из котла удаляется отдельно от золы по лоткам в от­стойник, откуда направляется в отвал или к потребителям. Новая система золошлакоудаления на ТЭО отличается гибкостью в эксплуатации, позволяет отгружать потребителям золу и шлак в сухом виде, что имеет большое значение для рационального использования золы и шлака в различных областях народного хозяйства.

Для предотвращения опасного загрязнения окружающей среды веществами, растворенными в воде, в используемой системе гидрозолоудаления необходимо регулировать качество вод ГЗУ по показателю рН и концентрации в них вредных соединений так, чтобы установленные нормы ПДК не были превышены. Как показали исследования, значения рН сбросных вод ТЭО в основном определяются различным содержанием в них оксидов кальция и серы. При этом рас­твор оксида кальция СаО частично нейтрализуется растворенным в воде диоксидом серы SO2 с образованием сульфита кальция CaSО3 с доокислением его растворенным в воде кислородом по реакции:

При малом содержании в золе и шлаке щелочных соединений воды ГЗУ могут иметь кис­лую реакцию (рН< 7), и возникает необходимость перед сбросом их подщелачивать, для чего может быть использована суспензия СаО.

При очень высоком значении рН вод ГЗУ (рН ≈ 10-12) необходимо их подкисление, например, серной кислотой.

В случае если на ТЭО сжигается композиция из двух-трех топлив, имеющих золу разного состава, регулировать рН воды можно подбором соотношения топлив не только в долях по теплоте, но и с учетом оптимального значения рН вод ГЗУ. Если же на ТЭО разное топливо сжигается на разных котлах, то регулирование рН воды ГЗУ можно обеспечить правильным соотношением при смешении золошлаковых пульп от этих котлов.

Рис. 8.2. Новая схема золошлакоудаления на ТЭО

На рисунке обозначено: 1 – котел; 2 – золоуловители; 3 – пневматическая система золоудаления; 4 – зольный силос; 5 – гидравлическая система шлакоудаления; 6 – шлакоотстойник; 7 – устройство для выдачи золы; 8 – смеситель; 9 – багерная насосная станция; 10 – магистральный пульпопровод; 11 – шлакозолоотвал; 12 – отгрузка золы; 13 – отгрузка шлака

Количество золы и шлака, которое образуется на энергообъекте, зависит от типа применяемого топлива, его зольности, способа его сжигания, расхода и эффективности золоулавливающих устройств. Общее количество шлака и золы, подлежащее удалению с ТЭО, определяется из выражения

,

где В – расход сжигаемого топлива, кг/ч; Ар - зольность топлива в расчете на рабочую массу, %; q4 – потери теплоты топлива от механического недожога, %; – теплота сгорания топлива, МДж/кг; 32,7 – теплота сгорания недожога, МДж/кг; – доля уноса твердых частиц; – эффективность золоуловителей, %.

Накопление золошлаковых отходов (ЗШО) – экологическая опасность

Скопление ЗШО ТЭЦ является источником интенсивного загрязнения окружающей среды. В них содержатся повышенные концентрации тяжелых металлов, радиактивных элементов.

Площадь Российских золоотвалов достигает более 20 тыс. га, а в Омском регионе 950 га, притом, они окружают город с трех сторон.

Проведенные омскими учеными исследования отдельных участков золоотвалов свидетельствуют о повышении уровня загрязнения окружающей среды опасными токсичными – тяжелыми металлами – ядами. Загрязняются почвы и продукты питания с превышением ПДК. Это создает серьезную угрозу здоровью населения города. На основании научных исследований определены пути доставки токсических веществ в организм человека: по цепям питания 40–50 %, с водой 20–40% и воздухом 20–40 %.

Также выявлено, что концентрация токсикантов (тяжелых металлов радиактивных элементов) в сельскохозяйственных культурах в 10–100 и 1000 раз превышает их содержание в почвах, на которых выращивались эти культуры.

Ученые научных отраслевых институтов энергетики утверждали и до сих пор доказывают, что зола ТЭЦ в нейтральном состоянии – вещество безвредное. Однако, проведенные независимыми организациями научные исследования экологического состава золы ТЭЦ доказали, что в золу входят почти все элементы таблицы Д. И. Менделеева и их соединения тяжелых металлов-ядов, обладающих свойствами концерогенности, мутагенностью, тератогенностью, аллергенностью. В составе золы имеются радиактивные элементы, которые негативно воздействуют на здоровье человека. Эколого-гигиенические аспекты золошлаковых ТЭО впервые отражены в книге «Познай свой дом и помоги природе и себе» в 1998 г.

Золошлаковые отходы ТЭО являются ценным вторичным сырьем для различных отраслей промышленности, особенно для строительных материалов. Элементы тяжелых металлов и их соединения в золе, за счет технологических процессов связываются различными вяжущими материалами и становятся безопасными.

В настоящее время в мировом сообществе имеются более трехсот технологий с использованием золошлаковых отходов как вторичного сырья для производства различной продукции. Однако, в России перерабатывают ЗШО не более 8 % от ежегодного выхода.

Проблема переработки золошлаковых отходов регламентирована: Федеральным законом № ФЗ – 89 от 2.04.1998г. «Об отходах производства и потребления»; постановлением правительства РФ № 1265 от 6.12.1993 г. «Переработка золошлаковых отходов тепловых электростанций 1993–2000 гг.»

Однако вышеуказанные законы и постановления не выполняются в полном объеме в России.