CC BY
678
УДК 621.039.7
Сидорова Галина Петровна Galina Sidorova
Крълов Дмитрий Алексеевич Dmitry Krylov
Якимов Алексей Алексеевич Alexey Yakimov
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ УГОЛЬНЫХ ТЭС НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
ENVIRONMENTAL IMPACT OF COAL PLANTS ON THE ENVIRONMENT
Отмечается, что использующие уголь российские теплоэлектростанции являются источником загрязнения окружающей среды микроэлементами и радионуклидами путем концентрирования их в зо-лошлаковых отвалах и при выбросах в атмосферу в составе золы уноса.
Авторами проведен анализ литературных данных и собственных исследований по содержанию микроэлементов в углях и в золошлаковых отходах угольных ТЭС, а также в выбросах в атмосферу микроэлементов в летучей золе ТЭС.
Приведены удельные показатели по среднему содержанию некоторых микроэлементов (в микрограммах на производство 1 кВтч электроэнергии), выбрасываемых в атмосферу с летучей золой при сжигании углей различных угольных бассейнов на российских ТЭС.
Представлена информация по негативному воздействию микроэлементов и радионуклидов, содержащихся в золошлаковых отходах угольных ТЭС и в дымовых выбросах в атмосферу микроэлементов с летучей золой ТЭС на здоровье персонала угольных ТЭС и на окружающую среду в районе расположения угольных электростанций.
The article notes that the Russian thermal power plants using coal are the source of environmental contamination with radionuclides and trace elements, by concentrating them in piles of ash and emissions into the atmosphere as a part of the fly ash. The authors carried out a detailed analysis of the literature data and own research on the content of trace elements in coal and ash waste coal-fired plants, and emissions into the atmosphere of trace elements in fly ash from thermal power plants.
Specific indicators for the average content of some trace elements (in micrograms per production of 1 kW • h of electricity) emitted into the atmosphere from the fly ash from the combustion of coal various coal basins in the Russian thermal power plants are presented.
The information on the adverse effects of trace elements and radionuclides in ash waste coal-fired plants and smoke emissions into the atmosphere of trace elements from fly ash TPP health personnel coal-fired plants and the environment in the area of coal-fired power plants is given. The problems of reducing the negative effects of these sources is possible through the organization of continuous control over the content of trace elements and radionuclides in coal, ash waste and
Рассмотрены вопросы снижения негативного воздействия этих источников, возможно, на основе организации непрерывного контроля над содержанием микроэлементов и радионуклидов в углях, золошлаковых отходах и золе уноса, а также внедрением экологически чистых инновационных технологий в энергетику и переработку угля
Ключевые слова: уголь, микроэлементы и радионуклиды, золошлаковые отходы, токсичные элементы, экология, атмосфера, концентрации, выбросы
fly ash, as well as the implementation of innovative environmentally friendly technologies in the energy and processing of coal
Key words: coal, trace elements and radionuclides, slag waste, toxic elements, environment, atmosphere, concentration of emissions
Программы «Энергетическая стратегия
России на период до 2030 г.» и «Долгосрочная программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г.» предусматривают опережающее развитие угольной генерации. Вместе с тем, это, скорее всего, приведет к значительному увеличению экологической нагрузки на все компоненты окружающей природной среды.
Сложившееся в прошедшие десятилетия преимущественное использование природного газа на российских ТЭС предопределило крайне недостаточное внимание вопросам защиты окружающей среды при их эксплуатации. Так, для российских угольных энергоблоков, наряду со значительными величинами выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, характерны низкий уровень технологий улавливания и хранения золы и шлаков. В 2009 г. в отчете Европейского банка реконструкции и развития по результатам анализа работы 158 российских ТЭС сделан вывод, что они «оборудованы простейшими системами контроля выбросов, величина выбросов до сих пор превышает нормы Евросоюза в 50 раз, не осуществляется контроль за выбросами окисей азота и серы, при этом средний электрический КПД приблизительно на 10 % меньше, чем на современных западных станциях, а потребление топлива на старых ТЭС приблизительно на 30 % выше, чем на западных ТЭС при выработке одинакового объема электроэнергии» [1].
Однако, согласно Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 г., при планируемом к концу деся-
тилетия двукратном увеличении объемов потребления угля на ТЭС угольная генерация на 48 % должна быть обеспечена генерирующими мощностями на базе новых «чистых» угольных технологий производства энергии с современными системами очистки дымовых газов от оксидов серы, азота и летучей золы, а системы золоулавливания и очистки дымовых газов уже существующих ТЭС подвергнутся глубокой модернизации [7]. При этом, к 2020 г., по отношению к 2006 г., абсолютные объемы выбросов вредных веществ возрастут: летучей золы на 4 % (с 0,92 до 0,96 млн т/ год), диоксида серы на 50 % (с 1,19 до 1,78 млн т/год), окислов азота на 23 % (с 0,91 до 1,12 млн т/год) [7].
Следует отметить, что ТЭС России — крупнейший потребитель низкокачественных, необогащенных углей (около 90 % от ежегодного общего объема в 115...140 млн т), доля потребления высококачественных каменных углей и антрацитов незначительна, что, несмотря на растущие в последние годы объемы обогащения угля в России, является следствием технических ограничений основного и вспомогательного котельного оборудования российских ТЭС, спроектированных еще в СССР с расчетом на уголь конкретных месторождений [2]. Полное или частичное замещение проектного угля для ТЭС другими марками требует проведения сложных и дорогостоящих мероприятий. Таким образом, использование «проектных» углей стало «бомбой замедленного действия» в случаях, когда их поставка срывалась из-за закрытия шахт, ослабле-
ния экономических связей либо из-за обеднения пластов угольных месторождений.
В 2000-2007 гг. средняя зольность угля, сжигаемого на ТЭС, составляла 21.22 %, объем образования золошла-ковых отходов (ЗШО) — 22.27 млн т/г. [3]. На некоторых ТЭС России, в частности на ТЭС, сжигающих высокозольный Экибастузский уголь с зольностью 38.39 % и выше, выход золы составляет более 1 млн т/г. [4]. По данным И.С. Кожуховского, «..объем накопленных золошлако-вых отходов (ЗШО) на российских ТЭС оценивается в 1,5 млрд т. Золошлаковые отвалы многих угольных ТЭС переполнены, а дополнительный землеотвод при этом невозможен или проблематичен. Ежегодно утилизируется не более 8 % (2,1 млн т) выхода ЗШО. Если подобная тенденция сохранится, то к 2020 г. объем накопленных ЗШО превысит 1,75 млрд т, а ряд угольных ТЭС России придется остановить и вывести из энергобаланса. Таким образом, низкий уровень утилизации ЗШО — это серьезный барьер на пути функционирования и разви-
тия угольной генерации в России» [2]. Зо-лоотвалы ТЭС, кроме отчуждения земель, могут загрязнять и атмосферу — пылением хранящейся золы и гидросферу — фильтрацией водорастворимых тяжелых металлов через ложе золоотвала в грунтовые воды, оказывая угнетающее воздействие на окружающую среду не только в зоне их расположения, но и далеко за пределами [5, 8].
В публикациях, касающихся экологического влияния ТЭС на окружающую среду, в частности — проблеме ЗШО, выбросов в атмосферу СО2, оксидов серы, азота и летучей золы уделяется большое внимание. Опыт решения экологических проблем с этими выбросами от ТЭС освещен во множестве книг и статей, существуют и соответствующие государственные программы по снижению таких выбросов. Однако влиянию микроэлементов и радионуклидов, находящихся в составе углей и в продуктах их сжигания, их негативному воздействию на окружающую среду и здоровье людей уделяется несопоставимо меньшее внимание.
Микроэлементы в углях и продуктах сгорания угля на ТЭС, их негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей
Геохимиками в химическом составе неорганического вещества угля выделяются две группы элементов. Первая группа — это главные золообразующие элементы: Si, А1, Fe, Са, Mg, Ш, К, S, Р — на их долю в углях приходится примерно 99 % всей массы неорганического вещества в углях. Вторая группа — микроэлементы, составляющие обычно не более 1% от всего неор-
ганического вещества угля. В соответствии с геохимической классификацией, по концентрированному признаку к микроэлементам относят собственно: малые элементы 0,1.0,001 % (1000.10 г/т), редкие - 0,001.0,00001 % (10.0,1 г/т) и ультраредкие с содержанием менее 0,00001 % (менее 0,1 г/т) (табл. 1) [5, 8].
Таблица 1
Классификация микроэлементов в углях
Группа малых элементов Интервал содержания сухого вешества, г/т Ориентировочный состав групп малых элементов в углях
Собственно малые 1С00...10 В, F, С1, Т1, V, Сг, Мп, N1, Си, Zn, Лб, Иг, Ва, РЬ
Редкие 10..Д1 У, Ве, Sc, Со, Ga, Ge, Se, Sr, Вг, Y, Nb, Мо, Cd, Sn, Sb, Ип, Сб, 1л, УЬ, Ш, В^ и, Нд
Ультраредкие Менее 0,1 Лд, Re, Ли, Р
Однако концентрации некоторых микроэлементов в углях могут значительно превышать их средние содержания в земной коре. Это обусловлено тем, что геохимическая среда в угленосных пластах благоприятна для накопления микроэлементов по сравнению со средним фоном земной коры. Американские геохимики Р. Финкельман и Р. Броун отмечают, что при учете масштабов добычи угля в США из него можно было бы получить не менее половины ежегодно потребляемых в стране мышьяка, бе-
Значительная часть микроэлементов, содержащихся в угле, поступает в атмосферу не с золой, а с субмикронными аэрозолями или в газообразной фазе, которые практически не улавливаются электрофильтрами [5, 8]. Так, при выгорании органического вещества угля на ТЭС происходит испарение металлов, содержащихся в угле, часть из которых конденсируется на аэрозолях и улетучивается с дымовыми газами. Другая часть испарившегося металла конденсируется на частицах летучей золы. Учитывая, что мелкие частицы имеют наибольшую поверхность, на них происходит конденсация и трансформация паров металлов. Распределение некоторых микроэлементов в различных по размеру частиц
риллия, висмута, кобальта, гафния и др., снизив при этом уровень экологического загрязнения, поскольку при использовании угля накапливается значительное количество опасных элементов, оказывающих существенное влияние на человека и окружающую среду, и, в первую очередь, тяжелых металлов, обладающих токсичными, канцерогенными и мутагенными свойствами, способные к тому же усиливать эти негативные свойства в присутствии друг друга (табл. 2, 3) [5].
фракциях летучей золы обычно увеличивается с уменьшением размеров частиц. Поэтому более мелкая зола, не уловленная золоуловителями ТЭС, содержит больше микроэлементов, чем средняя по составу зола исходного топлива, при этом концентрация микроэлементов в летучей золе возрастает на 1...2 порядка [5]. Так, в национальном стандарте США качества окружающего воздуха NAAQS имеются ограничения на концентрацию частиц размером менее 2,5 мкм [13].
В статье авторов Л.Я. Кизильштейн и С.В. Левченко «Элементы примеси и экологические проблемы угольной энергетики» говорится, что при сжигании углей в атмосферу поступает в среднем не менее 10 % общей
Таблица 2
Среднее содержание тяжелых металлов в различных углях,
мг/кг у. т [9]
Бассейн Pb As V Cr Zn
Донецкий 51...63 23.24 36.51 33.45 21.120
Экибастузский 16...32 12.24 32.96 16.80 48.200
Канско-Ачинский 2.5 3.9 2.6 3.9 5.11
Таблица 3
Средние содержания концентраций токсичных элементов в Канско-Ачинских и Кузнецких углях ( в скобках - локальные концентрации токсичных элементов в углях), г/т [10]
Бассейн Zn As Cr Co Ni Pb Sb
Канско-Ачинский 14,2 (300) 0,7 (200) 22,3 (3320) 8,1 (320) 15,9 (300) 2,2 (60) 0,28 (9,1)
Кузнецкий 55,7 7,21 21,3 8,2 32,1 15,8 0,45
(2000) (589) (375) (60,7) (400) (300) (14,5)
массы содержащихся в них А1, Со, Fe, Мп, Se; 30 % - Сг, Си, N1, V; 50 % - СЙ, РЬ, Zn; 100% - As, Вг, С1, Sb и Sc [11].
Расстояния, на которые могут разноситься частицы золы уносов и осаждение их вместе с атмосферными осадками, зависят от физических свойств золы, погодных условий, розы ветров и т.д. Частицы диаметром 10 мкм и более осаждаются довольно быстро, и их воздействие проявляется в непосредственной близости от источника на расстоянии до 3 км. Частицы менее 10 нм и особенно менее 2,5 нм могут преодолевать сотни километров, воздействуют на все компоненты окружающей среды [12].
Выполненные авторами расчеты удельных показателей по среднему содержанию
микроэлементов, выбрасываемых в атмосферу с летучей золой ТЭС на 1 кВтч произведенной электроэнергии при сжигании различных углей, приведены в табл. 4 [5].
Известно, что металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся, приводя к повышенному их содержанию по сравнению с фоновым уровнем в зонах пахотного земледелия зерновых культур, пастбищ, сенокосов, многолетних насаждений и населенных пунктов [12].
При увеличении числа взвешенных частиц, выбрасываемых ТЭС в воду, возникает угроза жизнедеятельности представителей водной фауны.
Таблица 4
Расчетные показатели по содержание микроэлементов в летучей золе углей, сжигаемых на российских ТЭС, мкг/ кВт-ч
Уголь, сжигаемый на ТЭС, из разных угольных бассейнов Расчетные показатели по содержанию микроэлементов в летучей золе, мкг/ кВт-ч
Cd Со Си N1 РЬ Zn
Донецкий бассейн 9,7 332 955 753 867 614
Кузнецкий бассейн 77 109 135 109 - 328
Канско-Ачинский бассейн 18 39 29 69 174 145
Экибастузский бассейн 237 1058 638 766 1520 1462
Высвобождение из пылевых частиц потенциально опасных элементов: As, В, Мо, Se, Sг, V в воду и почву приводит к накоплению их в сельскохозяйственных растениях, и они могут попасть в организм животных и человека.
Исследованиями, проведенными
ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова [14], установлено сильное отрицательное воздействие на окружающую среду Рязанской ГРЭС, на долю ко-
торой приходится 50.60 % атмосферных выбросов предприятий области. В 90-километровой зоне влияния ГРЭС концентрации загрязнителей в воздухе достигают максимальных значений на расстоянии 5-8 км от места выбросов и с удалением от источника постепенно снижаются. Содержание тяжелых металлов в летучей золе выбросов Рязанской ГРЭС в 10 раз и более превышает значение фоновой концентрации соответствующих элементов в почвах (табл. 5).
Таблица 5
Содержание тяжелых металлов в выбросах Рязанской ГРЭС и почвах Русской равнины, мг/кг
Металл Содержание тяжелых металлов в выбросах Рязанской ГРЭС и в почвах Русской равнины, мг/кг
в летучей золе в почвах (по Виноградову)
Си 400 20
Zn 791 50
РЬ 188 10
Cd 6,0 0,13
Из приземного слоя атмосферы обогащенные тяжелыми металлами частицы золы оседают на почву и растения. В процессе исследований отмечено, что вынос тяжелых металлов приводит также к возможности загрязнения ими поверхностных вод [14].
Комплексные исследования воздействия Змиевской ГРЭС, работающей на донецких углях, на окружающую среду показали, что за 29 лет эксплуатации выбросы Змиевской ГРЭС привели к значительному загрязнению почв, растений и воды. Установлено значительное накопление тяжелых металлов в почве на расстоянии нескольких десятков километров. Рассеивание частичек золы, видимых на космических снимках, достигает радиуса 20 км, аэрозольная (невидимая) часть достигает 30-35 км. Возникла огромная техногенная нагрузка, которая привела к изменению геохимии ландшафтов [5]. Почва была настолько загрязнена, что практически без мелиорации почв и прекращения выбросов вырастить пригодную для питания людей и корма скоту продукцию невозможно. Зерно при стандартной влажности содержало кадмия 6...15 ПДК, хрома 8,2...16,3, никеля 2,0...10,4 и свинца до 5,6 ПДК. Анализ проб молока в двух совхозах, отстоящих от ГРЭС на 2... 5 км и на 30...35 км, показал, что молоко первого из этих хозяйств содержит свинца в 1,2...2,3 раза больше ПДК для продовольственных целей, а для детского питания в 4...8 раз превышает ПДК.
В исследованиях института Фундаментальных проблем биологии РАН оценено загрязнение Челябинска и его окрестностей тяжелыми металлами (Си, Со, №, Zn, РЬ, Cd, Сг, Мо, и мышьяком [15-16], источником которых являются выбросы ТЭС и котельных, сжигающих уголь Челябинского бассейна, а также выбросы горящих терриконов шахт Челябинского бассейна в районе г. Копейск. Загрязнение этими веществами обусловлено воздушным переносом от этих источников, а также вследствие пылеобразования и переноса
аэрозолей из ЗШО теплоэнергетических установок. Загрязнение поверхностных и подземных вод региона происходит в результате смыва, фильтрации и выщелачивания токсичных веществ из ЗШО ТЭС. Содержание Zn, РЬ, Cd и ^ в почвах этой территории оказалось выше нормативов ПДК в 1,5...20 раз, Cd и ^ в воде - в 6 и 2 раза [16]. Содержание мышьяка в почвах оказалось выше ПДК в 7...18 раз, а в почвах садово-огородных участков и сельскохозяйственных угодий — в 7...19 раз [15]. Установлено загрязнение мышьяком и тяжелыми металлами воды и донных отложениях р. Миасс и оз. Первое, дренирующих территорию Челябинска и его окрестностей. По оценке ученых геоэкологическую ситуацию этого региона следует считать крайне неблагополучной из-за загрязнения почв мышьяком и рядом тяжелых металлов в количествах, значительно превышающих ПДК [15-16].
Следует отметить, что в последние годы в мире большое внимание уделяется проблеме выбросов ртути в атмосферу от угольных ТЭС. Энергетики США и Западной Европы активно занимаются внедрением на ТЭС различных способов сокращения выбросов в атмосферу ртути. В 2000 г. американское Агентство по защите окружающей среды объявило о подготовке законодательного ограничения по выбросам ртути. В соответствии с этим законом выбросы ртути на угольных ТЭС должны быть снижены на 90 %.
В углях Сибири, по данным А.В. Во-лостнова и С.И. Арбузова, содержание ртути составляет 0,16 г/т и сильно колеблется для разных месторождений, достигая 0,96 г/т в Минусинском угольном бассейне [10].
Концентрация ртути, с учетом рассеивания, выбрасываемой в атмосферу с дымовыми газами ТЭС, в приземном воздухе оказывается сравнительно низкой и не создает угрозы здоровью человека, но атмосферная ртуть возвращается на землю с дождями, снегом и сухой пылью [5].
Радионуклиды в продуктах сгорания угля на ТЭС, их негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей
Радиоактивность угольной золы обусловлена в основном тремя составляющими: радием (22(^а), торием ( 232Т^ и калием (40К).
Таблица 6
Среднее содержание урана и тория в каменных и бурых углях и в летучей золе ТЭС, г/т
Каменный уголь Бурый уголь Среднее для углей
Элементы сухое вещество зола углей сухое вещество зола углей сухое вещество зола углей
ТЬ 3,2±0,1 23±1 3,3±0,2 19±1 3,3 21
и 1.9±0.1 15±1 2,9±0,3 16±2 2,4 16
™ /и 1,7 1,5 1,1 1,2 1,4 1,3
В табл. 7 представлены суммированные данные из многочисленных источников по диапазонам удельной радиоактивности радионуклидов разнообразных углей, сжигаемых на ТЭС, и по удельной радиоактивности радионуклидов в шлаках и летучей золе [17]. Для всех радионуклидов, приведенных в табл. 7, концентрация радионуклидов в шлаке и золе оказывается почти в 10 раз выше, чем в угле.
Концентрации радионукл
золе
По результатам радиоэкологического обследования, проведенного сотрудниками Ростовского университета, на Несветай-ской и Новочеркасской ГРЭС, работающих на углях Восточного Донбасса, были оценены плотности радиационного загрязнения в окрестностях электростанций от выбросов ГРЭС, которые сформировались за период их эксплуатации.
Таблица 7
1ов в углях, шлаках и в летучей ЭС, Бк/кг
Изотоп Уголь Шлак Летучая зола
Урана 238и 9-31 56-185 70-370
Радия 22% 7-25 20-166 85-281
Тория 232Т1| 9-19 59 81-174
Калия 40К 26-130 230-962 233-740
Так, для зоны максимального загрязнения при радиусе 0,4-1,0 км вокруг Не-светайской ГРЭС оценки дали следующие значения: для 238и — более 240 мКи/км2, для 226 Ra - более 9 мКи/км2 и для 210РЬ -примерно 29 мКи/км2. По результатам выполненных исследований сделаны следующие выводы:
— распределение ЕРН (238и, и 22^а и 232Т^ по земной поверхности в зависимости от расстояния от труб ТЭС имеет характерный для зольных выбросов вид;
— средняя загрязненность земной поверхности ЕРН (кроме 222Rn и 210РЬ) существенно выше в ближней зоне (0,3-3,0 км), чем в дальней: для Несветайской ГРЭС — в среднем в 1,29 раза, для Новочеркасской ГРЭС — в среднем в 1,35 раза. В целом результаты проведенных полевых и лабораторных исследований для этих ГРЭС показали, что их выбросы оказывают существенное влияние на формирование радиационной обстановки в районах их расположения.
Установлено, что даже при сжигании на ТЭС углей с небольшим содержанием урана и тория, при использовании полученных золошлаков для отсыпки дорог и в качестве искусственных грунтов, радиоактивный фон возрастает в два-три раза относительно местного фона.
Из литературных источников известно, что удельная радиоактивность летучей золы возрастает с уменьшением размеров частиц золы. Поэтому выбрасываемая летучая зола (имеющая меньшие размеры частиц по сравнению с более крупными частицами, уловленным природоохранным оборудованием на ТЭС) имеет большую радиоактивность, чем зола, уловленная фильтрами ТЭС. Исследования по радиоактивным выбросам на Краснокаменской ТЭЦ в Забайкалье, работающей на углях Уртуйского месторождения, содержащих повышенные концентрации естественных радионуклидов, подтверждают данные выводы [18].
На основе разработанных кондиций на месторождении Уртуйское в качестве пригодных для сжигания из общей массы запасов углей выделены два сорта: потребительский и энергетический. В частности, для сжигания на станциях, оборудованных системами пылеулавливания, рекомендован сорт энергетический - содержание условного урана от 0,001 до 0,01 %, или от < 123 до 1230 Бк/кг; в золе - 1602 Бк/кг; в шлаке - 1025 Бк/кг [19].
Авторами данной работы проанализированы результаты сжигания углей энергетического сорта на Краснокаменской ТЭЦ за период 2005-2010 гг. На ТЭЦ поставлялся уголь со средней естественной влажностью - 32 %. Объемы поставки варьировали по годам от 1398771 до 1642562 т, что в пересчете на сухой уголь составило, соответственно, 1054082 и 1133368 т. Средняя зольность углей за этот период - 14,2 %.
Среднее содержание урана в углях по результатам опробования составило 0,0013 %, варьируя от 0,0008 до 0,0021 %. Соответственно, за этот период на ТЭЦ было поставлено в углях 81,3 т урана, варьируя по годам от 7,9 до 22,1 т.
В процессе сжигания все твердые отходы ТЭЦ можно разделить на шлак + тяжелая фракция золы; летучая зола-унос, которую, в свою очередь, можно разделить на фракцию средней крупности, улавливаемую электрофильтрами, и тонкодисперсную фракцию золы-унос, не улавливаемую фильтрами. Учитывая характеристики фильтров и реальную их эффективность, степень улавливания золы-унос составляет 95 %, т.е. 5 % золы-унос ежегодно выбрасывается в атмосферу.
Вес тонкодисперсной золы-унос и содержание в ней урана невозможно определить прямыми методами, но это можно сделать расчетным методом. Количество тонкодисперсной золы-унос определяется исходя из степени улавливания этого продукта фильтрами ТЭЦ (95 %), т.е. 5 % от ее общего объема, а количество урана в нем по балансу урана. Поскольку количество урана в сухом угле, поставленном на ТЭЦ, должно соответствовать его количеству в отходах ТЭЦ, то количество урана в дисперсной золе-унос определяется разницей между общим количеством урана, поступившим на ТЭЦ, и суммой урана в шлаке + тяжелая фракция золы и золе-унос, уловленной фильтрами ТЭЦ. Поскольку количество атомарного урана в дымовых газах ТЭЦ невозможно учесть отдельно, то его долю условно присовокупим к количеству урана в тонкодисперсной золе-унос.
Таким образом, исходя из баланса урана при сжигании угля, можно сделать вывод о количестве урана, поступающем в атмосферу и, соответственно, загрязняющем территорию в районе ТЭЦ.
В процессе проведенных исследований установлено: в среднем обогащение золо-шлака по сравнению со средним содержанием урана в угле - 4 раза, причем обогащается именно тяжелая фракция золы, а содержание урана в шлаке примерно остается на уровне его содержания в засоряющих уголь породах; обогащение средней фракции золы-унос - 6 раз; обогащение дисперсной фракции золы-унос - 71 (40...100) раз.
Средняя величина обогащения твердых отходов ТЭЦ ураном за период 20052010 гг. составила 5,6 раза.
Среднее количество урана, выбрасываемого ТЭЦ в атмосферу ежегодно, — 2,75 т (2,4...3,4 т).
Доля твердых отходов в среднем — 14,3 % (13,5...15,2 %) от количества угля, сжигаемого на ТЭЦ [19].
Выводы
Угольные ТЭС являются источником серьезного загрязнения окружающей среды в результате концентрирования большого количества микроэлементов в ЗШО и в
Литература-
1. Реконструкция и повышение энергоэффективности тепловых электростанций // Академия Энергетики. 2010. № 2. С. 24-29.
2. Кожуховский И.С. Перспективы развития угольной энергетики России / / Энергетик. 2013. № 1. С. 3-10.
3. Путилов В.Я., Путилова И.В. Проблемы обращения с золошлаками ТЭС в России: барьеры, возможности и пути решения // Теплоэнергетика. 2010. № 7. С. 63-66.
4. Гаврилов А.Ф., Гаврилов Е.И. Экологические аспекты замещения Экибастузского угля кузнецкими углями на ТЭС России // Теплоэнергетика. 2004. № 12. С. 23-27.
5. Крылов Д.А. Негативное воздействие микроэлементов, содержащихся в углях, в золошлако-вых отвалах и в золе-уносе угольных ТЭС, на окружающую среду и здоровье людей: Препринт НИЦ «Курчатовского института». М., 2012. 37 с.
6. Говсиевич Е.Р., Алёшинский Р.Е., Векслер Ф.М., Бржезянская Н.В. Технико-экономические особенности использования непроектных углей на тепловых электростанциях // Энергетик. 2008. № 11. С. 11-13.
7. Кожуховский И.Е., Дмитриев А.С., Говси-евич Е.Р. [и др. ]. Новые «чистые» технологии сжигания угля как фактор перспективного развития угольной энергетики России // Энергетик. 2008. № 7. С. 2-5.
8. Крылов Д.А. Микроэлементы в топливе и золошлаковых отходах угольных электростанций // Энергетик. 2012. № 11. С. 36-39.
выбросах в атмосферу летучей золы ТЭС. Для снижения радиационного воздействия от угольных ТЭС необходимо организовать тщательный контроль как за содержанием ЕРН в углях, так и за продуктами их сжигания, выбрасываемых в окружающую среду. Значительно снизить воздействие угольных ТЭС на окружающую среду можно лишь при внедрении инновационных чистых технологий в электроэнергетику и переработку угля. Решение проблем энергетического использования ископаемых углей срочно требует централизованного подхода и создания соответствующей нормативной базы.
_References
1. Rekonstruktsiya i povyshenie energojeffe-ktivnosti teplovyh elektrostantsiy (Renovation and improvement of energy efficiency of thermal power plants): Energy Academy, 2010, no. 2, pp. 24-29.
2. Kozhukhovsky I.S.Eenergetik (Power Engineer), 2013, no. 1, pp. 3-10.
3. Putilov V.Ya., Putilova I.V. Teploenergetika (Thermal Engineering), 2010, no. 7, pp. 63-66.
4. Gavrilov A.F., Gavrilov E.I. Teploenergetika (Thermal Engineering), 2004, no. 12, pp. 23-27.
5. Krylov D.A. Negativnoe vozdeistvie mikroele-mentov, soderzhashhihsya v uglyah, v zoloshlakovyh otvalah i v zole-unose ugolnyh TES, na okruzhayush-huyu sredu i zdorovie lyudey [The negative impact of trace elements contained in coal in ash and slag heaps and coal fly ash thermal power plants on the environment and human health]. Preprint Research Center «Kurchatov Institute». Moscow, 2012. 37 p.
6. Govsievich E.R., Aleshinsky R.E., Wexler F.M., Brzhezyanskaya N.V. Energetik (Power Engineer), 2008, no. 11, pp. 11-13.
7. Kozhukhovsky I.E., Dmitriev A.S., Govsievich E.R. [and etc.]. Energetik (Power Engineer), 2008, no. 7, pp. 2-5.
8. Krylov D.A. Energetik (Power Engineer), 2012, no. 11, pp. 36-39.
9. Кропп Л.И., Стырикович М.А., Хорьков A.B. Использование энергетических углей и экологические стандарты // Теплоэнергетика. 1997. № 2. С. 7-12.
10. Волостнов A.B., Арбузов С.И. Токсичные элементы в углях Сибири / / Энергетик. 2011. № 3. С. 39-43.
11. Кизильштейн Л.Я., Левченко С.В. Элементы примеси и экологические проблемы угольной энергетики // Теплоэнергетика. 2003. № 12. С. 14-19.
12. Глущенко H.H., Ольховская И.П. Экологическая безопасность энергетики. Свойства частиц летучей золы ТЭС, работающих на угле // Изв. РАН. Энергетика. 2014. № 1. С. 20-27.
13. Лебедева Л.Н., Корценштейн Н.М., Са-муйлов Е.В. Термодинамический анализ возможности эмиссии субмикронных частиц при сжигании углей // Теплоэнергетика. 2014. № 12. С. 70-75.
14. Мажайский Ю.А., Захарова О.Л., Евтю-хин В.Ф., Тобратов С.А. Техногенное загрязнение окружающей среды в зоне воздействия Рязанской ГРЭС // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2000. № 10. С. 29-31.
15. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Загрязнение территории Челябинска и его окрестностей мышьяком при сжигании угля // Химия твердого топлива. 2011. № 3. С. 58-60.
16. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Загрязнение территории Челябинска тяжелыми металлами при сжигании угля // Химия твердого топлива. 2013. № 2. С. 62-64.
17. Давыдов М.Г., Тимонина Ю.А. Радиационная обстановка в районе расположения ГРЭС Ростовской области // Теплоэнергетика. 2003. № 12. С. 8-13.
18. Овсейчук В.А., Крылов Д.А., Сидорова Г.П. Радиоактивность углей и продуктов их сжигания // Атомная стратегия 21. 2013. № 3. С. 12-14.
19. Овсейчук В.А., Сидорова Г.П. Уранонос-ность бурых углей Забайкалья: монография. Чита: Изд-во ЗабГУ, 2013. 192 с.
9. Kropp L.I., Styrikovich M.A. Ferrets A.V. Teploenergetika (Thermal Engineering), 1997, no. 2, pp. 7-12.
10. Volostnov A.V., Arbuzov S.I. Energetik (Power Engineer), 2011, no. 3, pp. 39-43.
11. Kizilshteyn L.Ya., Levchenko S.V. Teploenergetika (Thermal Engineering), 2003, no. 12, pp. 14-19.
12. Glushchenko N.N., Olkhovskaya I.P. Izv. RAN. Energetika (News of the Russian Academy of Sciences. Energy), 2014, no. 1, pp. 20-27.
13. Lebedeva L.N., Kortsenshteyn N.M., Sam-uylov E.V. Teploenergetika (Thermal Engineering), 2014, no. 12, pp. 70-75.
14. Mazhaysky Yu.A., Zakharova O.L., Yev-tyukhin V.F., Tobratov S.A. Himicheskoe i neftega-zovoe mashinostroenie (Chemical and petroleum engineering), 2000, no. 10, pp. 29-31.
15. Galiulin R.V., Galiulina R.A. Himiya tverdo-go topliva (Chemistry of solid fuel), 2011, no. 3, pp. 58-60.
16. Galiulin R.V., Galiulina R.A. Himiya tverdo-go topliva (Chemistry of solid fuel), 2013, no. 2, pp. 62-64.
17. Davydov M.G., Timonina Yu.A. Teploenergetika (Thermal Engineering), 2003, no. 12, pp. 8-13.
18. Ovseychuk V.A., Krylov D.A., Sidorova G.P. Atomnaya strategiya 21 (Nuclear Strategy 21), 2013, no. 3, pp. 12-14.
19. Ovseychuk V.A., Sidorova G.P. Uranonos-nost buryh ugley Zabaikaliya [Uranium-bearing lignite of Zabaikalie]: monograph. Chita Univ. ZabGU, 2013.192 p.
Коротко об авторах _
Сидорова Г.П., д-р техн. наук, доцент, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: экологические проблемы, связанные с отработкой угольных месторождений
_Briefly about the authors
G. Sidorova, candidate of technical sciences, associate professor, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: environmental problems connected with coal deposits mine working
Крылов Д.А., канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия кгу^а. vep@yandex. ги
Научные интересы: охрана окружающей среды, радиационная безопасность
D. Krylov, candidate of technical sciences, leading researcher, National Research Centre «Kurchatov Institute», Moscow, Russia
Scientific interests: environmental protection, radiation safety
Якимов А.А., канд. техн. наук, доцент, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: геотехнология месторождений полезных ископаемых, охрана окружающей среды, экологическая безопасность
A. Yakimov, candidate of technical sciences, associate professor, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: geotechnology mineral resources, environmental protection, ecological safety
