Экология техносферы 4 курс (1)


Экология техносферы

Рефераты по модулю 3

Методы сжигания угольного топлива с низким уровнем механического и химического недожога для улучшения экологических показателей паротурбинных энергоблоков

Сравнительный анализ экологических показателей энергоблоков на угольном и газовом топливе

Перспективы развития теплоэнергетики, пути повышения эффективности и экологической безопасности ТЭС

Экологические показатели энергоблоков с газификацией угольного топлива

Пути повышения термического КПД паротурбинного цикла

Влияние энергетической эффективности паротурбинного энергоблока на его экологические показатели

Типы парогазовых энергоблоков на ТЭС и их экологические показатели

Роль твердого топлива в энергетике России

Влияние структуры топливного баланса в России на улучшение экологических показателей ТЭС.

Роль альтернативных источников энергии в России

Перспективы развития геотермальной энергетики

Гелиостанции, технические характеристики и эффективность.

13. Гидроэлектростанции, экологические преимущества и негативные факторы размещения и эксплуатации.

Рефераты по модулю4

1.Выбросы загрязняющих веществ от ТЭС и их негативное влияние на растительный мир и человека

2.Классификация технологий сокращения серосодержащих соединений в дымовых газах

3.Сжигание топлива с подавлением образования серосодержащих веществ

4.Сравнительный анализ применимости различных технологий удаления серного ангидрида из дымовых газов ТЭС

5.Способы ограничения выбросов углекислого газа в атмосферу

6.Пути сокращения выбросов оксидов азота от ТЭС в зависимости от вида топлива и способов его сжигания

7.Использование золошлаковых отходов ТЭС.

8.Сокращение выбросов водяного пара от ТЭС в атмосферу

9. Применение электрофильтров для золоочистки дымовых газов с высоким значением удельного электрического сопротивления

10.Концептуальные решения схем теплоэнергетических объектов с низким выбросом парниковых газов

11.Понятие “экологически чистой” ТЭС и трудности ее практической реализации.

12.Программы ЮНЕСКО в области”экологически чистых угольных технологий”.Реализация протокола Киотского соглашения по парниковым газам.

13. Международные нормативные документы , регламентирующие разрешения по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу . Опыт сотрудничества по по природоохранному законодательству и стандартам стран СНГ и ЕС.

Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана

________________________________________________________________________

Факультет « Энергомашиностроение »

Кафедра «Экология и промышленная безопасность »

Домашнее задание

по дисциплине «Экология техносферы»

«Расчет продуктов горения топлив в энергетических котлах и вредных выбросов в окружающую среду».

Выполнил: Оразаев А.А.

Группа: Э9-82.

Преподаватель: Богачева Т.М.

Москва, 2014 год.

Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана

________________________________________________________________________

Факультет « Энергомашиностроение »

Кафедра «Экология и промышленная безопасность »

Реферат

по дисциплине «Экология техносферы»

на тему: «Использование золошлаковых отходов ТЭС».

Выполнил: Оразаев А.А.

Группа: Э9-82.

Преподаватель: Богачева Т.М.

Москва, 2014 год.

Основные направления и способы использования золошлаковых отходов тепловых электростанций

1. Дорожное строительство

Одним из крупнейших потребителей золошлаковых смесей может быть дорожное строительство. В сметах на строительство автомобильной дороги не менее 50 % стоимости составляет стоимость материалов. На строительство 1 км автомобильной дороги требуется, в зависимости от ее категории и местных условий (рельефа местности, климата и др.), в среднем:

от 6 до 60 тыс. м3 грунта, зачастую привозного, для сооружения земляного полотна;от 1,5 до 6,0 тыс. м3 песка для дренирующего и морозозащитного слоев;от 0,8 до 5,4 тыс. м3 щебня или грунта, укрепленного вяжущими материалами, для основания;от 1,1 до 4,7 тыс. т асфальтобетона или от 1,2 до 4,8 тыс. м3 цементобетона, что требует соответственно от 55 до 235 т битума или от 480 до 1700 т цемента.

При устройстве дорожных покрытий есть пути экономии традиционных материалов. На дорогах высших категорий отказаться от асфальтобетона и цементобетона, как правило, пока невозможно, но при строительстве оснований дорог задачу экономии традиционных дефицитных материалов можно решать во многих случаях.

Общеизвестно, что устройство дорожных оснований из укрепленных грунтов или местных малопрочных каменных материалов само по себе прогрессивно, потому что позволяет отказаться от использования высокопрочного щебня, который для ряда регионов является привозным дорогостоящим материалом. При этом получаемый экономический эффект зависит, главным образом, от стоимости привоза щебня.

Экономия традиционных привозных инертных материалов (не только щебня, но и песка с хорошими дренирующими свойствами, который в ряде регионов также является привозным) достигается ценой значительного расхода традиционного вяжущего материала, в большинстве случаев цемента. Как правило, этот расход достигает 250—300 т/км. Устройство дополнительных слоев основания (дренирующего и морозозащитного) с заменой песка укрепленным грунтом сопряжено с меньшим расходом цемента (100—150 т/км), но и в этом случае проблема экономии вяжущего заполнителя остается достаточно серьезной.

К тому же, для сооружения земляного полотна при строительстве дороги в районах с неблагоприятными условиями, например, при наличии переувлажненных глинистых грунтов, для обеспечения устойчивости дорожной конструкции требуется использовать привозные дренирующие грунты, что существенно увеличивает стоимость строительства.

Наиболее распространенными отходами промышленности, целесообразность применения которых в строительстве автомобильных дорог убедительно доказана научными исследованиями и практикой, являются отходы, образующиеся при сжигании в котлах ТЭС твердого топлива. По зерновому составу их принято делить на золу (золу-унос) и шлаки. Условной границей между ними можно принять частицы размером 0,25 мм: более мелкие отходы относят к золам, более крупные — к шлакам.

При удалении золы, поступающей с электрофильтров и из циклонов ТЭС в золосборники, с помощью пневмотранспорта в силосы либо непосредственно в транспортирующие средства потребители получают золу-унос сухого отбора (сухого улавливания). При очистке золосборников водой зола и шлак в виде золопульпы удаляются в отвалы, образуя золошлаковые смеси гидроудаления. В этих отвалах, имеющихся при каждой ТЭС, хранятся основные массы отходов.

В дорожном строительстве ЗШО успешно используются взамен естественных грунтов для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных оснований, а зола-унос сухого отбора от сжигания углей некоторых месторождений — вместо цемента в качестве самостоятельного медленно твердеющего вяжущего заполнителя.

На основании исследований, проведенных на многих ТЭС, сжигающих топливо различных месторождений, все ЗШО в зависимости от состава разделены на три группы: активные, скрытно-активные и инертные.

В пределах этих групп ЗШО распределены по форме содержания кальция в оксиде: общий, свободный, связанный в сульфаты и входящий в состав клинкерных минералов.

К первой группе (I) отнесены ЗШО Канско-Ачинского бассейна, ангренского угля, некоторых видов торфа. Эти ЗШО характеризуются общим содержанием оксида кальция от 20 до 60 % и свободного оксида кальция до 30 %. Такой состав обеспечивает высокие значения модулей и коэффициента качества. ЗШО, полученные от сжигания указанных топлив, обладают свойством самостоятельного твердения и могут применяться в качестве самостоятельных вяжущих материалов.

Ко второй группе (П) отнесены ЗШО с общим содержанием оксида кальция от 5 до 20 %, свободного оксида кальция не более 2 % и модулем основности не более 5. К этой группе, характеризующейся меньшей активностью, чем первая, относятся ЗШО, полученные от сжигания райчихинского, харанорского и других углей. Основное использование ЗШО этой группы — в качестве комплексных вяжущих материалов с активизаторами.

В третью группу (Ш) включены ЗШО, полученные от сжигания углей: экибастузского, подмосковного, кузнецкого и других. Они характеризуются высоким содержанием оксидов кремния и алюминия и низким — оксидов кальция и магния. Свободного оксида кальция, являющегося активизатором процесса твердения, в некоторых ЗШО данной группы может не быть совсем, а максимальное его содержание не превышает 1 %. В связи с этим основное использование ЗШО третьей группы — в качестве инертных минеральных материалов (техногенных грунтов).

ЗШО первой группы (активные), способные к самостоятельному твердению, могут быть использованы взамен цемента для устройства оснований из укрепленных грунтов и местных малопрочных каменных материалов, принадлежащих к этой группе. Способностью к самостоятельному твердению обладает только зола-унос сухого отбора. Ее называют самостоятельным медленнотвердеющим вяжущим материалом. От портландцемента она отличается меньшим содержанием клинкерных минералов, отсутствием алита, наличием минералов низкой активности, извести, ангидрита и полуводного гипса, округлых оплавившихся частиц, оксидов щелочноземельных металлов, а также стеклообразной фазы и органических веществ, что определяет замедленную гидратацию и замедленное (по сравнению с укрепленными портландцементом) твердение укрепляемых ею материалов.

ЗШО второй группы (скрытно активные) можно применить для этой же цели совместно с цементом или в качестве добавок к нему для его экономии.

Что касается наиболее распространенных ЗШО Ш группы (инертных), то они в качестве техногенного грунта могут служить материалом для сооружения земляного полотна, а также для устройства оснований из этих ЗШО или их смесей с песком, укрепленных цементом. Эту оценку ЗШО Ш группы нельзя признать точной. Исследования последних лет показали, что если эти материалы, включая золу-унос сухого улавливания, и не могут быть самостоятельными вяжущими материалами при устройстве дорожных оснований из укрепленных грунтов, то в смесях с цементом или с песком и цементом проявляют в процессе твердения гидравлическую активность. С этой точки зрения указанные ЗШО можно условно также отнести ко второй группе, хотя они и не содержат свободного оксида кальция.

Данные о кинетике твердения мелкого песка, укрепленного золой-уносом сухого отбора, относящейся к активным, показывают, во-первых, что наиболее интенсивный рост прочности укрепленного песка наблюдался в интервале твердения от 90 до 180 сут, во-вторых, что степень активности исследованной золы-уноса различна и не находится в прямой пропорциональной зависимости от содержания в ней свободной окиси кальция. Активная зола-унос сухого отбора является эффективным самостоятельным медленнотвердеющим минеральным вяжущим материалом, способным заменять традиционные вяжущие цемент и известь, но степень их активности как вяжущего заполнителя определяется не только наличием и не столько количеством содержащейся в них свободной окиси кальция, сколько фактическими результатами испытаний укрепленных ими грунтов.

Зола-унос сухого отбора, не содержащая свободной окиси кальция и относящаяся к неактивным, проявляет активность при использовании ее в качестве добавки к цементу и этим обеспечивает его существенную экономию. Введение в смесь 10 % золы-уноса сухого отбора от сжигания экибастузского каменного угля позволило при уменьшении количества цемента на 40 % получить в 90-й день такую же прочность, как при укреплении песка одним цементом, а при введении 20 % золы — уменьшить расход цемента вдвое и получить более высокий показатель прочности.

Результаты исследований и практический опыт использования золы-уноса сухого отбора как самостоятельных медленно-твердеющих вяжущих заполнителей, так и добавок к цементу при устройстве оснований дорожных одежд убедительно свидетельствуют о высокой эффективности применения этого вида отходов ТЭС в дорожном строительстве.

Данные о зерновом и химическом составах отвальных золо-шлаковых смесей гидроудаления показывают, что золошлаковые смеси по зерновому составу неоднородны. Грунты по ГОСТ 25100—82 могут быть отнесены к пескам — от гравелистого до пылеватого. Большей средней крупностью характеризуются золошлаковые смеси от сжигания каменных углей, меньшей — от сжигания бурых углей. Исследование проб золошлаковых смесей, отобранных из отвалов на разных расстояниях от места слива золопульпы, показало, что по мере удаления от него дисперсность смесей возрастает, и если на расстояниях до 50 м преобладают шлаковые фракции, то на расстояниях 200—300 м — зольные с частицами размером менее 0,25 мм. Это дает основание для выделения в пределах отвала зон фракционирования: шлаковой — с преобладанием фракций шлака (> 0,25 мм), золошлаковой — с преобладанием фракций золы (< 0,25 мм) и зольной — в ее пределах фракции шлака почти отсутствуют.

Согласно данным об изменении зернового состава золошлаковых смесей в зависимости от расстояния участка отвала от места слива золопульпы, протяженность шлаковой зоны не более 50 м, золошлаковой — до 200 м, зольная же зона, как правило, расположена на расстоянии более 200 м.

По химическому составу все исследованные отвальные золошлаковые смеси относились к инертным. В них преобладают оксиды кремния, алюминия и железа, содержание же оксидов кальция и магния настолько мало, что значение модуля основности, как правило, не превышает 0,1. Это позволяет рассматривать указанные смеси как техногенные грунты.

Результаты укрепления цементом золошлаковых смесей гидроудаления показывают, что указанные смеси во взаимодействии с цементом проявляют скрытую активность, что выражается в весьма существенном их отличии от естественных грунтов: твердении, замедленном во времени, но при значительно меньшем количестве цемента. Если, как известно из практики, при укреплении цементом мелких песков для достижения I класса прочности (4—6 МПа) требуется не менее 12 цемента от массы смеси, то, например, при укреплении цементом золошлаковых смесей отвала ТЭЦ-22 (г. Москва) такая прочность достигалась уже на 28-е сутки при вдвое меньшей дозировке цемента, а смесей из зольной зоны — на 90-е сутки при укреплении их 8 % цемента. С увеличением расстояния участка отвала, из которого берется золошлаковая смесь, от места слива зо-лопульпы увеличивается количество цемента, требуемое для получения материала I—Н классов прочности.

При оценке применяемых золошлаковых смесей из отвалов для сооружения земляного полотна автомобильных дорог по критерию морозоустойчивости (степень пучинистости), устанавливаемому по значению относительного морозного пучения, было установлено, что наиболее однородными и пригодными для сооружения земляного полотна являются каменноугольные золошлаковые смеси. Относительное морозное пучение торфяных и буроугольных золошлаковых смесей и золы-уноса — 3,4—7,4 %, каменноугольных — 1,5—3,0 %. Значения угла внутреннего трения золошлаковых смесей, установленные по углу естественного откоса, составляют от 39 до 45°. Золошлаковые смеси обладают хорошей способностью к уплотнению. Укрепление золошлаковых смесей из отвалов портландцементом в количестве 8—10 % массы смеси обеспечивает прочность, достаточную для замены получаемым материалом тощего бетона в конструкции дорожной одежды.

Научно-исследовательские и опытные работы, проведенные с использованием золошлаковых смесей, получаемых от сжигания интинских, экибастузских и кузнецких углей и укрепленных цементом, позволили установить, что в отличие от естественных грунтов эти смеси благодаря наличию в их составе клинкерных минералов и глинистого вяжущего материала проявляют в процессе твердения гидравлическую активность. Она проявляется в результате взаимодействия этих составляющих с продуктами гидратации в постепенном повышении прочности и морозостойкости смеси при относительно меньшей дозировке цемента, но при большей длительности процесса твердения.

Более высокие показатели прочности и морозостойкости обеспечиваются при укреплении золошлаковой смеси из шлаковой и частично золошлаковой зон отвала, расположенных на расстоянии 50—100 м от места слива золопульпы. При большем удаления используемого участка отвала от места слива золопульпы укрепление смеси цементом также возможно, однако требует увеличения расхода вяжущего материала на 1—2 % или более в зависимости от степени дисперсности материала.

Экономия цемента при укреплении им золошлаковых смесей по сравнению с его расходом при укреплении естественных песчаных грунтов составляет 25—30 %. При этом обеспечивается достижение аналогичных или более высоких показателей прочности и морозостойкости смесей в соответствии с действующими требованиями.

Мелкодисперсные золошлаковые смеси из зольных участков отвалов целесообразно применять в качестве малоактивных добавок к пескам при их укреплении цементом для устройства оснований дорожных одежд. Эти добавки обеспечивают экономию цемента 25 % и более. Соотношение количества золошлаковых смесей и песка определяется экономическим расчетом в зависимости от дальности перевозки указанных материалов.

При использовании в земляном полотне золошлаковая смесь должна соответствовать предъявляемым требованиям: если влажность смеси больше (или меньше) допустимой, то при уплотнении не будет достигнута требуемая плотность земляного полотна, что приведет к возникновению нежелательных деформаций в процессе эксплуатации. Допустимые отклонения влажности золошлаковых смесей определяют по кривой стандартного уплотнения, получаемой при оценке оптимальной влажности и максимальной плотности в зависимости от требуемой плотности.

Активная (обладающая вяжущими свойствами) зола в сухом состоянии используется при производстве асфальтобетона в качестве минерального порошка для пористого и высокопористого асфальтобетона марок I, П и в горячих и теплых смесях марки Ш для плотного асфальтобетона, а также в бетонах, применяемых для строительства покрытий и оснований дорог.

Обобщая вышеприведенное, можно выделить следующие области применения золошлаковых отходов ТЭС в строительстве автомобильных дорог:

1. Зола-унос сухого отбора может быть использована в качестве:

самостоятельного медленнотвердеющего вяжущего материала для устройства оснований дорожных одежд из укрепленных грунтов и каменных материалов;

активной гидравлической добавки в сочетании с цементом или известью для устройства тех же оснований;

материала, заменяющего минеральный порошок при приготовлении асфальтобетонных смесей;

добавки, заменяющей часть цемента и заполнителя при приготовлении тяжелого бетона и раствора.

Рациональный выбор области применения золы-уноса сухого отбора зависит от ее состава и свойств, определяемых лабораторным исследованием по стандартным методикам.

2. Золошлаковые смеси гидроудаления могут быть использованы в качестве:

техногенного грунта для сооружения дорожных насыпей;

материала, укрепленного цементом или другими вяжущими,для устройства оснований и дополнительных слоев дорожных одежд;

малоактивной гидравлической добавки к извести при приготовлении золоизвестковых вяжущих для укрепления грунтов и каменных материалов;

материала, заменяющего минеральный порошок и частично песок при приготовлении асфальтобетона;

заполнителя при приготовлении тяжелого песчаного бетона.

3. Применение золошлаковых материалов обеспечивает экономию цемента в количестве:

100 при использовании активной золы-уноса сухого отбора в качестве самостоятельных медленнотвердеющих вяжущих материалов;

до 50 % при использовании малоактивной золы-уноса сухого отбора в качестве добавок к цементу;

20—30 при укреплении цементом золошлаковых смесей гидроудаления (вместо естественных песчаных грунтов или в качестве добавок к ним).

2.Техника и технология сбора и первичной обработки микросфер

По этой теме Сиборгэнергостроем выполнено для СибНИИ энергетики (в настоящее время входит в состав СибЭНТЦ РАО «ЕЭС России») технико-экономическое обоснование создания опытно-промышленного производства СибНИИЭ (строительство не осуществлено). Степень проработки технологических решений в ТЭО позволяет выполнить по нему рабочий проект цеха по производству микросфер. Технологический регламент выдан СибНИИЭ на основе лабораторного регламента, совместно с СибОЭС доработанного до опытно-промышленного регламента. Разработанная нами технология и выбор оборудования соответствуют стадии промышленного регламента. На этом производстве выполняются выделение микросфер из золы, разделение по фракциям и прочие операции по доведению микросфер до товарного вида. Линии первичной обработки раздельные для золы сухого отбора и для мокрой золы из золоотвала. В технологических решениях использованы результаты работы опытной установки на Усть-Каменогорской ТЭЦ. Технические условия на продукцию имеются (ТУ-48-6-92/О1-87 ВНИИцветмета «Микросферы из зол тепловых электростанций»).

Рынок сбыта микросфер как сырья хотя и специфичный, но реально существующий, в том числе и на мировом рынке. Низкая себестоимость добычи и обработки микросфер позволяет использовать их также для изготовления различных изделий в собственном производстве добывающей организации, например, для теплоизоляционных изделий и золокерамики (см. раздел 5).

Дальнейшие работы могут осуществляться только с участием СибНИИЭ, так как остаются нераскрытыми некоторые технологические режимы и необходимы результаты лабораторных исследований СибНИИЭ.

Нижеприведенная информация относится к добыче и первичной обработке сырья (извлечение из золоотвала и отделение микросфер от золы). В естественных накоплениях на золоотвале возможно такое качество микросфер, что сырье после его сбора уже является товарной продукцией.

Микросфера — полые стекловидные шарики, обладающие рядом ценных специфических свойств, обеспечивающих их применение в самых различных областях.

Микросфера образуется в составе золы-уноса в результате расплавления минеральных компонентов при сжигании углей, последующего дробления расплава в газовом потоке на отдельные мельчайшие капли и раздувания последних за счет увеличения газовых включений. Благодаря правильной сферической форме и низкой плотности микросферы обладают свойствами прекрасного наполнителя для самых разнообразных изделий.

Наиболее широкое применение на сегодняшний день микросферы нашли как:

легкий заполнитель пластмасс, резины, красок, бумаги;

легкий жаропрочный заполнитель стройматериалов и керамических изделий;

теплозащитный материал (в том числе для жаропрочного покрытия космических кораблей);

легкий заполнитель электроизоляционных материалов;

катализатор при переработке нефти;

сорбент для ликвидации нефтепродуктов на поверхности воды;

пожаротушитель легковозгораемых материалов;

почвенный слой для быстрого выращивания растений методом гидропоники;

наполнитель для эмульсионных взрывчатых веществ.

Золоотвалы, как и любые другие гидроотвалы, по своему расположению можно подразделить на равнинные, наклонные и балочные. В первом случае дамба оконтуривает всю площадь золоотвала, во втором — две-три его стороны, в третьем — золоотвал может иметь одну упорную призму, запирающую выход из оврага, балки или лога в долину. Во всех случаях намыв ведется от дамбы, поэтому распределение микросфер по поверхности золоотвала во многом зависит от его типа.

Возможны два основных направления извлечения микросфер из золошлаковых отходов: из потока гидросмеси и после ее естественной сепарации на золоотвале. Эффективность извлечения микросфер из потока невелика, а качество их существенно ниже, чем микросфер из золоотвала. Опыт использования в качестве сепараторов тонкослойных сгустителей и гидроциклонов дает одинаково неудовлетворительную картину: степень извлечения мала, а качество микросфер низкоеоэтому в настоящее время основное внимание в решении проблемы уделяется сбору естественно отсортированной на золоотвале плавающей микросферы. Не исключено, что в перспективе целесообразной станет добыча микросферы комбинированным способом, т.е. сочетание сепаратора и сбора микросферы с поверхности золоотвала, однако это потребует создания специальных сепарирующих устройств, ориентированных непосредственно на выделение микросферы.

Собирать микросферу непосредственно в золоотвале можно двумя способами: с проведением специальных мероприятий, изменяющих технологию намыва золоотвала, и без таковых, с применением специальной техники.

К специальным мероприятиям следует отнести:

секционирование золоотвала с обустройством специальных секций-накопителей;

оконтуривание мест выпуска гидросмеси, в которых происходят естественная сепарация и всплытие микросфер;

использование двух- или многоуровневых золоотвалов с системами шлюзов, шандоров и прочих перепускных устройств.

К способу добычи микросферы с помощью специальной техники следует отнести:

плавающие средства автономного и неавтономного принципов действия;

береговые средства стационарного, полустационарного и подвижного принципов действия;

комбинацию вышеперечисленных способов.

Микросфера может собираться с помощью плавающих средств автономного и неавтономного принципов действия или, как их еще называют, «привязных».

К плавающим средствам автономного принципа действия следует отнести средства, имеющие собственный двигатель, неавтономного — имеющие энергетическую (кабельную) связь с берегом или снабженные папильонажной системой. В качестве варианта можно рассмотреть и создание буксируемого средства сбора микросферы. Папильонажная система может работать по принципу землесосного снаряда, когда лебедки установлены непосредственно на судне (понтонах), или по принципу «волочения», когда лебедки расположены на борту золоотвала.

Существуют три способа доставки микросферы на берег:

непосредственное транспортирование по пульпопроводу; применение бункера- накопителя;

использование принципа «волочения», т.е. «плавающего бульдозера».

По способу сбора микросферы с поверхности золоотвала плавающие средства можно разделить на:

использующие водовоздушное всасывание, «пылесос» для микросферы;

механически собирающие микросферу с водной поверхности.

Механический сбор может осуществляться «нагребающими лапами» (по аналогии с мусороуборочными и снегоочистительными машинами), роторными колесами с перфорированными ковшами, многочерпаковыми цепями (по принципу многочерпаковых дражных цепей), прямыми и обратными механическими лопатами (по принципу плавающих экскаваторов), ковшами-погрузчиками. Применение навесного водовоздушного всасывающего оборудования из-за сложности коммуникаций как энергетических, так и транспортных, практически нецелесообразно. В качестве экскаваторов могут быть использованы любые строительные и горные экскаваторы, которые могут быть применены с учетом возможности черпания и несущей способности дамбы. Предпочтение, однако, следует отдавать грейферам, маневр стрелы которых намного проще, чем у прямых и обратных механических лопат экскаваторов. Первые три способа относятся к непрерывным технологическим процессам, два последних — к дискретным.

К береговым средствам сбора микросферы можно отнести:

стационарные: оборудование пеноприемников в районах максимального нагона пены (зоны переливов, шандоров, ветрового нагона);

полустационарные: оборудование временных приемников пены («волокуш», плавающих ковшей-бункеров) при сохранении стационарного узла первичной переработки пены;

подвижные: самоходное оборудование с навесным агрегатом сбора, экскаваторы.

При определенных условиях — большом объеме микросферы в теле золоотвала, широком гребне дамбы, возможности маневра погрузчика на дамбе — целесообразно использовать погрузчики. Это позволит одновременно решить проблемы сбора микросферы и транспортирования ее на короткие расстояния.

«Свобода» плавающих средств бывает двух видов — энергетическая и транспортная. Энергетически автономные плавающие средства — дизельные, неавтономные — питающиеся электроэнергией от береговых подстанций. При неровной береговой линии, загрязненности акватории предпочтение должно отдаваться автономным средствам. Транспортно автономные средства — это средства, имеющие либо грузовой трюм, либо бункер-накопитель, неавтономные — имеющие гидротранспортную (или иную) связь с берегом, в частности, плавучий пульпопровод. Применение автономных или неавтономных в транспортном отношении средств зависит, в основном, от способа сбора микросферы с водной поверхности. Так, если сбор производится «нагребающими лапами», то технологически неоправданно иметь на плавающем средстве узел подготовки пород к гидротранспортированию и само устройство гидротранспортирования. Если же происходит водовоздушное всасывание микросфер, то применение гидро- или пневмотранспорта может быть оправдано, т.е. при наличии плавучего пульпопровода упрощается кабельная энергетическая связь с берегом. Следует подчеркнуть, что эксплуатация плавучего пульпопровода сопряжена с большими сложностями и возможна только в обширных акваториях, где слой микросферы не достигает существенной (более 100 мм) толщины.

К неавтономным относятся плавающие буксируемые средства. На дамбе золоотвала устанавливают барабанные лебедки, тросы которых закреплены на плавающем средстве сбора. Средством сбора может служить держащийся на плаву за счет понтонов ковш, который нижней своей кромкой подсекает слой микросферы. Плавающий ковш натаскивается на микросферы с помощью лебедок. В приемнике разгрузка микросфер может осуществляться опрокидыванием, откачкой или любым другим способом. Управление лебедками и процессами разгрузки ведется из береговой рубки. Четыре папильонажных лебедки позволяют плавающему средству оказаться в любой точке золоотвала.

Плавающие средства работают следующим образом. На оконтуривающей дамбе золоотвала устанавливают барабанные лебедки, тросы которых закреплены на плавающем средстве сбора, в качестве которого в данном случае использован плавающий бульдозер, имеющий широкий бульдозерный нож, нижняя кромка которого подсекает слой микросферы через систему подвески, прикрепленной к понтонам и противовесу. Папильонажная система позволяет перемещать плавающий бульдозер в зоне скопления микросферы. Управляется плавающее средство из береговой багерской рубки. Плавающий бульдозер нагребает микросферу с поверхности воды на специальный лоток, расположенный на откосе, а оттуда она забирается с помощью дополнительных средств. Возможно применение карт золоотвала, где микросфера после сбора плавающим бульдозером подвергается предварительной естественной сушке. В этом случае после заполнения одной карты бульдозер передислоцируется и начинает заполнять другую.

Использование папильонажных средств сбора микросферы предпочтительнее на равнинных золоотвалах, где передвижение папильонируемых (или буксируемых) средств затруднено.

Автономные средства работают следующим образом. На дамбе, оконтуривающей золоотвал, монтируется пункт приема микросферы, где разгружается бункер автономного плавающего средства. При универсализации бункера, т.е. его соответствии требованиям, предъявляемым к перевозкам малыми контейнерами, возможна замена полного бункера порожним. В качестве плавающего средства может служить, например, устройство с «нагребающими лапами» и транспортерным перегружателем в бункер-накопитель. Микросферы можно собирать и с помощью амфибий. В этом случае значительно упрощается организация работ с «плавающим бульдозером» по сравнению с описанной схемой работы при папильонажном способе управления плавающим средством сбора.

В основе классификации береговых средств сбора лежит степень капитальности сооружения (установки) для сбора микросфер с поверхности золоотвала. Так, к стационарным относятся постоянные сооружения и устройства. Расположение их привязано к местам постоянного скопления микросферы, что бывает обычно около шандорных колодцев и в районах ветрового нагона.



К полустационарным средствам сбора относятся средства, расположение которых привязано не к одной какой-либо точке золоотвала, а к той его части, где выше концентрация микросферы.

К передвижным средствам сбора относятся средства, не имеющие транспортной связи с пунктами разгрузки, с накопителями и т.д., способные самостоятельно производить загрузку транспортных средств.

Возможно использование различных комбинаций перечисленных способов.

Оконтуривание места выпуска гидросмеси может использоваться как самостоятельное, так и как вспомогательное мероприятие. После сброса золы-уноса в золоотвал микросфера всплывает на определенном расстоянии от места выпуска. Оградив это место, можно добиться, что вся всплывающая микросфера окажется в строго определенной зоне, а не рассредоточится по поверхности всего золоотвала.

В качестве ограждений могут быть использованы обычные буйковые канатные заграждения, сети, иные рыболовные принадлежности. Эти средства являются только ограничивающими, способствующими упрощению процесса последующего сбора микросфер. Однако при применении боновых заграждений или траловых сетей процессы ограждения и сбора совмещаются. Так, при использовании бонового заграждения (плавающих камер с окном перелива, полостью (камерой) и транспортной связью (или без таковой) с берегом) всплывающая микросфера попадает в боны и либо транспортируется на берег по коллектору, либо механически вытягивается на берег, где камеры очищаются.

На многоуровневых золоотвалах с перепуском гидросмеси используются принцип плавучести микросферы и простота ее отделения от воды. При этом основной золоотвал и его секции ограничены упорными призмами (дамбами). Гидросмесь сбрасывается с дамбы основного золоотвала. При этом поверхность секций покрывается слоем микросферы. Через шандорные колодцы происходит перепуск микросферы с небольшим количеством воды в секцию-накопитель. По заполнении секции-накопителя вода сбрасывается через задвижки сбросных труб, поступает на осветление и далее в технологический цикл. Таким образом в секциях золоотвала концентрируется зола, в секции-накопителе — микросфера. Элементы конструкции данной технологической схемы могут быть использованы частично в других схемах и с другими способами извлечения микросфер. Смесь золы с водой остается в теле основного золоотвала, а микросфера тонким слоем покрывает его поверхность. При открытии порога перелива шандорного колодца микросфера с небольшим количеством осветленной воды поступает в следующую секцию золоотвала, имеющую более низкий уровень. Поверхность этой секции меньше, чем основного золоотвала, и покрыта толстым слоем микросферы. Зола в ней практически отсутствует. Затем вся микросфера поступает в последнюю секцию, в которой она концентрируется слоем толщиной в несколько метров, а количество воды очень невелико. Сбор микросферы из этой секции может вестись с помощью стационарного пункта сбора либо спуском воды.

Секционный золоотвал позволяет очень эффективно отделить микросферы от золы и воды, и создать участки с большим накоплением микросфер и удобные для извлечения из золоотвала. К тому же для микросфер, добытых из таких накоплений, значительно упрощается и удешевляется их дальнейшая переработка

Общим для всех схем извлечения микросфер являются их большая эффективность, возможность локализовать районы концентрации микросфер и значительно упростить их сбор. Очевидно, однако, что использование этих схем предпочтительнее планировать заранее, так как они требуют значительных капитальных затрат при строительстве золоотвалов и изменений технологии намыва золоотвалов.

Важным преимуществом многоуровневых и секционных золоотвалов является упрощение процесса рекультивации, что во многом окупает предварительные затраты на секционирование или организацию многоуровневого золоотвала.

На уже действующих золоотвалах более перспективно использовать технические средства сбора микросферы, к которым, в первую очередь, относятся плавающие.

Процесс очистки микросфер является вспомогательным. Очистку от мусора и прочих инородных включений проводят в процессе сбора микросферы с поверхности золоотвала. Систему грохотов и сит, в том числе с вибрацией, следует предусмотреть в местах перегрузки микросфер, собранных с поверхности золоотвалов, в бункеры, транспортные средства и т.д.

Содержание влаги в микросферах зависит от требований потребителя, технологии переработки, транспортирования.

Транспортирование микросфер рассматривается в двух аспектах: транспортирование как сырья, и как товарной продукции (возможно и такое качество микросфер в естественных накоплениях).

Обезвоженная микросфера может транспортироваться гидро- либо автоспособом. Гидротранспортирование проводитсяцентробежными насосами, например, грунтовыми, шламовыми или углесосами, автотранспортирование: «мокрой» микросферы — растворовозами и бетоновозами, «сухой» — цементовозами.

3. Производство гранулированного продукта

Для Барнаульской ТЭЦ-3 Сиборгэнергостроем выполнены в 2001-2002 годах две работы по теме «Строительство комплекса для переработки золошлаковых отходов» (бизнес-предложение и обоснование инвестиций). В составе первой очереди комплекса проработаны:

транспорт золы от электрофильтров до склада ЗШО, склад ЗШО, отгрузочное отделение;

производство гранулированного зольного продукта для использования в цементной промышленности;

производство песка из шлака.

В составе второй очереди предложено производство пеносиликата (см. раздел 4) и различных строительных изделий из золошлаковых отходов (см. раздел 5). По реконструкции системы удаления и складу золошлаковых отходов выполнена рабочая документация. Дальнейшее проектирование и строительство комплекса не осуществлены.

Основой производства гранулированного продукта является технологический регламент Сибирского технологического НИИ ВТИ (Красноярск). Зольный гранулированный продукт представляет собой искусственный пористый материал в виде зольных гранул с насыпной плотностью 700-800 кг/м3. Зольные гранулы (с последующим помолом) могут использоваться как активная минеральная добавка к цементу (на основе ЗШО Канско-Ачинских углей). Потенциальный потребитель(цементный завод «Алцем», Алтайский край), по согласованию с ним, мог бы использовать до 90 тыс. тонн гранул в год, то есть использовал бы весь объем золы Барнаульской ТЭЦ-3. Шлак в количестве 40 тыс. тонн в год предложено использовать(с его обезвоживанием) как заменитель песка, что также было согласовано с потенциальным потребителем, и в этом случае ТЭЦ-3 могла бы полностью исключить необходимость в золоотвале.

Зола для гранул удаляется из-под электрофильтров системой пневмозолоудаления. Производство гранул состоит из дозировки, грануляции и складирования. Грануляция производится методом механической обработки увлажненной золы в аппаратах, обеспечивающих образовавшимся конгломератам вращательное движение. Необходимое оборудование имеется отечественное. Изготовление нестандартного оборудования не представляет затруднений. Приведение экономических показателей при постоянном изменении текущих цен не имеет смысла, но при всех вариантах срок окупаемости составляет 2-3 года.

Для производства шлакового песка используется трехкамерная установка для улавливания шлака (из шлаковой пульпы), его обезвоживания и выдачи потребителям или на склад. В связи с тем, что на Барнаульской ТЭЦ-3 шлак имеет крупность частиц 1-5 мм, его дальнейшее дробление не требуется. Технология испытана на Томь-Усинской ГРЭС (Кемеровская область).

Производство пористого заполнителя (пеносиликата) из зол ТЭС и изделий из него

По этой теме Сиборгэнергострой выполнил множество технико-экономических обоснований, бизнес-планов и других видов предпроектных работ по заказам Алтайэнерго, Омскэнерго, ЗАО «Силикатинвест» (Новосибирск), Дирекции по научно-техническому развитию РАО «ЕЭС России» и других заинтересованных организаций. Основой технологии являются работы Красноярской ГРЭС-2 (компания НТСМ – «Новые технологии строительных материалов») и СКТБ «Наука» Красноярского научного центра СО РАН — по производству твердого пористого утеплителя (пеносиликата) методом восстановительного электропереплава золошлаковых отходов ТЭС (патент на изобретение РФ 2052400). За время работ (1991-2004 годы) технологический регламент доведен до стадии промышленного, а степень проработки технологических решений позволяет выполнить на имеющейся основе рабочий проект промышленного цеха. Технология проверена десятилетним результатом работы опытного производства на Красноярской ГРЭС-2 (г.Зеленогорск Красноярского края) и на литейном заводе в г. Сосновоборске (Красноярский край). Исследования проведены для Экибастузских, Канско-Ачинских и других видов углей. Однако для осуществления широкомасштабной программы промышленного производства эффективных утеплителей и строительных материалов на основе зол ТЭС необходимо выполнить дополнительные научно-исследовательские работы (см. раздел 4.5). Участие СКТБ «Наука» в дальнейших работах необходимо, так как авторы-разработчики имеют некоторые технологические секреты.

Состояние вопроса

В нашей отрасли и в стране в целом не имеется надежных и безупречных в эксплуатации несгораемых экологически чистых утеплителей. Широко применяемые ранее пенопласты (полистирольный ПСБ-С и фенольный ФРП) не выдержали на практике испытания огнем и переведены из разряда трудносгораемых в сгораемые. Минераловатные жесткие плиты оказались подвержены воздействию времени — этот материал в период эксплуатации старел и терял свои прочностные свойства. Строительная индустрия пыталась освоить еще один несгораемый утеплитель — полистиролбетон (полистирол-цемент). Его производство осваивал трест «Братскэнергострой» (комплексные железобетонные плиты покрытий), Минский архитектурно -строительный институт (легкобетонные панели стен), институт «Укртехстрой» (монолитный утеплитель) и институт «Сиборгэнергострой» (комплексная плита покрытия из профлиста), но далее единичных случаев внедрения дело не пошло по разным причинам. Проблемы, которые пришлось решать при разборке панелей кровли и стеновых панелей после аварий на Экибастузских ГРЭС, Березовской ГРЭС и других ТЭС, последствия пожара завода двигателей КАМАЗа только подтверждают изложенное.

Строительство в г. Назарово Красноярского края завода минераловатных плит на базальтовом сырье лишь частично решает проблему материалов для изоляции технологических трубопроводов. Одновременно продолжаются поиски путей более эффективного использования золошлаковых отходов ТЭС, снижения вредного воздействия их на природу, получение экологически чистого несгораемого сырья для теплоизоляционных материалов и изделий.

Использование пеносиликата как теплоизолятора для создания строительных материалов и изделий (плитный утеплитель, легкие бетоны, стеновые блоки, 3-х слойные панели и т.п.) трудно переоценить со всех сторон (экономической, экологической, технической). Насыпной объемный вес пеносиликата от 50 до 200-300 кг/м3.

Рынок сбыта и экономическая эффективность создания производства

Только одна фирма «Энергозащита» на капитальном строительстве без учета расхода теплоизоляционных материалов на капитальные ремонты энергетического оборудования ежегодно укладывает до 1 млн. м3 в год теплоизоляционных изделий. Из них жестко-формованных несгораемых утеплителей не более 10% из-за их дефицита. В настоящее время в районах Сибири и Дальнего Востока имеется одно предприятие, производящее несгораемый утеплитель

Назаровский завод теплоизоляционных изделий и конструкций на импортном оборудовании. Минераловатные плиты на основе базальтового волокна, выпускаемые заводом, не обладают необходимыми конструктивными свойствами и достаточной прочностью на сжатие. Указанным требованиям могли бы удовлетворить изделия из перлита. Однако — это не реально по следующим причинам:

— перлитовые изделия производятся на заводах: Апрелевский, Дмитриевский, Хатьковский, Советский, Мытищенский, Воронемгрязевый. Все заводы находятся в европейской части России.

— ежегодное производство в годы максимального ввода энергомощностей не превышало 400 тыс. м3 в год, в том числе:

перлитоцементные изделия — 160 тыс.м3/год

перлитофосфогелиевые — 40-50 тыс.м3/год

мешкоперлит — 150-170 тыс.м3/год

и имеет тенденцию к ежегодному снижению.

— в Сибирском и Дальневосточном регионах используются изделия с этих предприятий. В связи с увеличением тарифных ставок на железнодорожные перевозки стоимость перлитовых изделий существенно возросла и составляет (по данным середины 90-х годов):

Украинский перлит — 300 тыс.руб/м3 (Франковский завод) плюс стоимость транспортных расходов, которые составляют 100% стоимости самого перлита;

Греческий перлит — 700 тыс.руб/м3 без транспортных расходов.

С 1994 г. в Западную Сибирь изделия не поставляются.

Не менее плачевно состояние сырьевой базы для производства керамзита на основе глин. Существующая сырьевая база в Западной Сибири не позволяет получить керамзит с объемным весом ниже 600-800 кГ/м3. К тому же потребности в керамзите в Омской, Новосибирской, кемеровской и других областях Западной Сибири и Дальнего Востока составляет от 500 до 1000 тыс.м3/год по каждой области, а удовлетворяется на 50% из-за слабой сырьевой базы.

Создание промышленных установок по производству пеносиликата, а также фритты, как исходного сырья для золокерамзита с объемным весом не более 400 кГ/м3, позволит быстро окупить затраты на его создание, наработать опыт по производству указанных изделий, завоевать приоритет в данном направлении и перейти к широкомасштабному использованию запасов зол ТЭС. Создание опытно-промышленных установок в сибирском регионе при ТЭЦ Новосибирска, Омска, Урала позволит удовлетворить потребности этого региона и сократить транспортные расходы на приобретение этих изделий.



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст