Золошлаковые отходы. Часть 1: На пороге экологического коллапса

Традиционную энергетику хоронят уже с десяток лет. Вместе с тем добыча угля и иных ископаемых источников энергии в мире только растет. В основном за счет Китая, который потребляет его столько же, сколько все остальные страны мира, и Юго-Восточной Азии. Даже «экологичному» автомобилю Tesla для зарядки требуется электричество. Чтобы его получить, по-прежнему в большинстве стран нужно сжигать уголь и углеводороды (отказ прогрессивного мира от «опасной» ядерной энергетики существенно поднимает долю энергии, добываемой таким путем).

Конечный потребитель обычно не забивает себе голову тонкостями технологии сжигания угля и утилизации отходов этого процесса. Если вы не живете в непосредственной близости к ТЭЦ, то не видите, сколько тонн золы складируется на открытых площадках. Плантации и терриконы золошлаковых отходов в городской черте растут каждый день, зачастую насыщенные тяжелыми металлами и токсинами.

В России под ЗШО ТЭС отчуждено около 20 тыс. км2 земельных участков (территория Израиля или Словении), на которых хранится 1,3-1,5 млрд. тонн отходов сжигания угля. Дополнительно к этому ежегодно электростанции производят до 30 млн. тонн отходов. Большинство полигонов переполнено, многие ТЭС по существующим нормам находятся под угрозой закрытия.

В России всего 3 млн. тонн золы, не более 10% от общего количества ежегодно образующихся отходов, используются для дальнейшей переработки в стройиндустрии, дорожном строительстве и других отраслях промышленности. В развитых странах утилизируют 70-95% от выхода ЗШО, а в Нидерландах и Дании - 100%.

В последние годы скандинавские компании импортируют золошлаки и сходные промышленные отходы из Польши, Болгарии
и других стран по отрицательной стоимости. В абсолютных цифрах объема переработки (до 30 млн. тонн ежегодно) в первых строчках рейтинга находится, как ни странно, Индия.

На экологию индийцам по большому счету все равно, здесь изначально нашли экономический стимул: еще в начале 90-х индийские инженеры придумали свою технологию получения кирпича из угольной золы без использования природной глины. Итог – революция строительной индустрии, кратное увеличение темпов застройки и поток зарубежных инвестиций в страну.

Проблема утилизации ЗШО возникла не сегодня и не вчера. Практически ежегодно, начиная с 2008 года, в России проводятся конференции, совещания, симпозиумы по теме утилизации золошлаковых отходов. Есть государственная программа «Энергоэффективность и развитие энергетики» до 2030 года, где прописаны целевые показатели использования ЗШО.
Есть региональные программы. Но эффект от них пока практически нулевой.

Итогом бесконечных совещаний стало то, что отходы ТЭС переименовали в золошлаковые материалы (ЗШМ), чтобы на уровне семантики обозначить их особую ценность для промышленности. Дальше дело, к сожалению, не сдвинулось.

Государство эта проблема волнует, прежде всего, с точки зрения экологии. Раз уж 2017 год объявлен годом экологии в России, давайте на проблеме вреда ЗШО остановимся чуть подробнее. Во второй части мы предложим экономически обоснованные решения по утилизации золошлаковых материалов. То есть расскажем, как из золы делать хорошие деньги. Идеальный вариант для часто-государственного партнерства: региональное правительство отчитывается за ввод и развитие программы защиты окружающей среды, а бизнес ее оплачивает.

Вы не поверите, но в прогрессивных Соединенных Штатах Америки выбросы золошлаковых отходов до 2014 года государством никак не регулировались. Впервые о проблеме здесь заговорили в 2008 году, когда 120 гектаров сельхозугодий в Теннеси были заражены ЗШО. В местные реки сполз почти миллиард тонн отходов, сделав целый район непригодным для проживания.

В России зафиксированы несколько случаев аварий, вызванных утечкой ЗШО. В 1988 году на Иркутской ТЭЦ-11 смесь льда, воды и золошлаковых отходов пробила 10-метровую дамбу и растеклась по равнине на 3,5 км. В результате все токсичные отходы стекли в Ангару. Похожий эпизод произошел в 1999 году на Красноярской ТЭЦ-2.

Энергетическое лобби США под напором общественного мнения отступило. Внезапно Агентство по защите окружающей среды обнаружило, что проживание рядом с местами захоронения ЗШО в несколько раз повышает риск заболевания раком. Если быть точнее, в 50 раз, когда вы пьете воду из скважины рядом с золоотвалом. Оказалось, золошлаковые отходы заражают почву и воду мышьяком, свинцом, кадмием и другими тяжелыми металлами.

Второй момент: есть мнение, что угольная зола более радиоактивна, чем ядерные отходы. В летучем состоянии, поступая в атмосферу и оседая на почве, она дает в 100 раз больше радиации, чем атомные электростанции со сходным показателем выработки электроэнергии.

В Америке, в разных штатах, доля переработки ЗШО колеблется от 30 до 50% (в наших источниках почему-то завышают этот показатель до 70%, видимо, по привычке). Американцы также кивают на отсутствие технологий для более масштабного коммерческого использования золошлаковых отходов. Так что в этом вопросе мы не одиноки.

Страна у нас большая и северная, исторически основная доля теплоэнергетики генерируется углем. Газ, по большей части, дороговат, и сегодня выгоднее отправлять его на экспорт. После сжигания угля в котле образуются зола и шлаки (минеральная, несгорающая часть). Пылевидные частицы уносятся дымовыми газами. Это так называемая зола уноса. Она улавливается воздушными или электрофильтрами (если они есть) и накапливается в бункерах.

Практически вся зола уноса уходит на переработку. Это готовый мелкодисперсный материал, обладающий хорошими вяжущими свойствами, который вполне пригоден для строительства. Но золы уноса на выходе ТЭС мало. В основном более крупные частицы выводятся системами гидрозолошлакоудаления. В процентном соотношении зола и шлаки гидроудаления составляют 85-90% отходов.

Система труб и насосов формирует сточные воды, которые выводятся в подготовленный, обвалованный бассейн – золоотвал. Вода с примесями дренирует, зола оседает. Как работает технология, можно почитать здесь. По системе гидроудаления были спроектированы практически все ТЭЦ, построенные в Советском Союзе. Золоулавливание начали практиковать уже в новейшее время и то далеко не везде.

Качество и количество золы на выходе зависит от марки сжигаемого угля. Зольность разных сортов может варьироваться от 8 до 50%. В СФО она обычно находится на уровне 10-15%. Работающие на казахстанском угле ТЭС обычно имеют зольность около 36%. Хуже всего горит бурый уголь. В котлы с режимов ЦКС (сжигание в кипящем слое) можно загружать даже торф, при этом отходов на выходе получается до 80%.

В крупных городах золоотвалы расположены в непосредственной близости от ТЭЦ (шлаки выводятся через систему труб). Например, в Новосибирске полигоны ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 тянутся вдоль улицы Большая. По генеральному плану под золоотвал ТЭЦ-2 выделено 95 га или почти 1 км². Сегодня он переполнен. На карте хорошо видно, что площадь расположенного рядом золоотвала ТЭЦ-3 примерно в 1,5 раза больше. Но расширяться фактически некуда.

В мае 2016 года целый микрорайон в Новосибирске накрыло слоем золы с полигона ТЭЦ-2. В администрации посоветовали заливать ее водой. Управляющая компания «СИБЭКО» провела экскурсию для общественности и представителей СМИ и честно рассказала, как отходы хранятся. Кстати, радиационный фон на полигоне оказался в пределах нормы.

Золоотвалы в нынешнем виде – это очевидное зло для жителей городов. Помимо вреда экологии, легко просчитать, сколько полезных площадей простаивает в городской черте и рядом с городом, которые можно использовать под строительство.

Решить проблему утилизации и переработки отходов можно лишь совместными усилиями государства и бизнеса. Речь даже не про систему наказаний и поощрений. Использовать ЗШМ для производства строительных материалов, в укладе дорог или на иных объектах городского строительства должно быть экономически выгодно.

Если раньше можно было кивать на отсутствие технологий, то в настоящий момент это не может быть оправданием. Технологии 100% переработки золошлаковых отходов существуют. Мы подробно о них расскажем во второй части нашего расследования. Есть примеры реализации проектов частичной переработки угольной золы.

Сегодня есть уникальная возможность первыми войти на рынок переработки ЗШМ, изготавливать продукты для стройиндустрии, на порядок превышающие по основным характеристикам (прочность, теплопроводность) традиционные материалы. Мы обстоятельно поговорим о том, что для этого нужно.

Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!