CC BY
46
Секция «Экология промышленности»
УДК 574
В. Н. Докучаев, А. А. Исько Научный руководитель - Е. Н. Окладникова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Рассмотрена проблема загрязнения окружающей среды золой от сжигания углей Канско-Ачинского угольного бассейна, а также варианты ее решения с помощью технологии ЭМК.
Отходы от сжигания высокозольных бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна, расположенного в Красноярском крае, составляют многие миллионы тонн ежегодно. Зола уноса, улавливаемая в электрофильтрах, является одним из самых популярных объектов исследования в экологическом направлении, которому посвящены тысячи исследовательских работ в десятках организаций бывшего СССР и России. Связано это с тем, что огромные массы отходов накапливаются непосредственно вблизи мегаполисов, отчуждая дорогую пригородную землю с тенденцией нелинейного роста и существенно снижая рыночную ценность близлежащей земли и строений. Из-за высокого содержания щелочи и водорастворимых сульфатов давление на окружающую среду (водный и воздушный бассейн, окружающий ландшафт) очень велико. Золоотвалы требуют огромных затрат на содержание. Доля затрат на мокрую транспортировку отходов на золо-отвал и его обслуживание составляет десятки процентов в себестоимости собственно конечных продуктов ТЭС - электроэнергии и тепла. Однако полные шкафы разработок по утилизации золы уноса не дали и не могли дать никакого положительного эффекта (из-за огромных затрат на исследования).
Этому есть целый ряд причин:
1. В бывшем СССР этой проблемой монопольно занималась строительная наука, а также энергетики, которые по роду своих занятий не могли решить сложную междисциплинарную проблему.
2. Проблема носит комплексный характер, любые частные решения обречены на неудачу из-за огромных масс отходов и проблем с транспортировкой.
3. Без рыночных отношений и соответствующей инфраструктуры попытки решения проблемы утилизации золы имели чисто волюнтаристский характер.
4. Зола уноса - типичная гетерогенная смесь, все попытки ее использования в производстве строительных материалов как целого обречена на неудачу из-за нестабильного состава и компонентов различного применения.
5. На мировом рынке отсутствует по сей день эффективная техника для сепарации многотоннажных тонких гетерогенных смесей - обычная техника типа центробежных классификаторов требует улавливания тонкой пыли на выходе, а это технически и экономически невозможно при известных принципах.
6. Высокое содержание оксида кальция ограничивает основную область утилизации золы уноса -бетонные и штукатурные растворы, то же время низкая активность гидратации зерен свободного оксида кальция приводит к локальному увеличению объема внутри затвердевшего камня, появлению внутренних напряжений и его разрушению изнутри.
Таким образом, проблема утилизации золы имеет несколько составляющих:
а) техническая проблема сепарации гетерогенных смесей;
б) поиск и разработка технологий использования выделенных компонентов золы уноса;
в) создание рынка для продуктов из золы - огромные массы новых продуктов не могут быть сразу восприняты на рынке, особенно дешевые, из-за ограниченной емкости локального рынка;
г) временная - производство золы осуществляется в основном в отопительный период, а потребление - в летний строительный сезон.
Для разделения тонких материалов разработана уникальная, не имеющая в мире аналогов, экотехника с общим названием электромассклассификатор (ЭМК). Принцип действия этой многофункциональной техники для сухой переработки тонких материалов основан на механохимическом явлении газопылевой плазмы - плотного аэрозоля и заряженных частиц. Генерация и разделение во внутренних электрических полях аэрозоля приводит к возможности получения неограниченного числа фракций в замкнутом объеме, т. е. без использования фильтров, циклонов, компрессоров и т. п. Простота конструкции ЭМК и низкие эксплуатационные расходы (в 2-3 раза ниже, чем у техники, решающей похожую задачу) впервые делают возможным переработку многотоннажных сухих отходов и минерального сырья. Обеспыливание материала обеспечивает возможность разделения гетерогенного материала по другим параметрам: магнитным, электрическим, плотности, форме и даже цвету частиц. Все это делает технологию ЭМК перспективным коммерческим продуктом, не имеющим аналогов в мире, который может применяться не только в нашем регионе, но и в России в целом.
© Докучаев В. Н., Исько А. А., Окладникова Е. Н., 2010
