Использование золошлаков – экологичность энергопроизводства

Энергетика: тенденции и перспективы Алексей ХЛЕБОВ, заместитель генерального директора по технической политике ОАО «ОГК-3»

3627

ОАО «ОГК-3», стремящееся обеспечить экологичность производства, поставило задачу перейти к полной утилизации золошлаковых отходов (ЗШМ), образующихся при сжигании углей.

В настоящее время планируется строительство завода для комплексной переработки золошлаковых отходов Черепетской ГРЭС в различные строительные материалы. Мощность завода составит 800 тысяч тонн в год. Помимо этого, предполагается построить установку по сбору и отгрузке сухой золы на Харанорской ГРЭС. Кроме того, все строящиеся угольные энергоблоки будут оснащаться средствами для сбора и отгрузки сухой золы и шлака.

Давняя проблема

Попытки организовать широкое полезное применение ЗШМ – минеральной части сожженных твердых топлив – имеет достаточно длительную историю. Усилия Советского государства решить эту проблему административными методами, а Российского – рыночными не привели к сколь‑нибудь значительным успехам: утилизация ЗШМ в России была и остается на уровне 10‑15 процентов от объемов их ежегодного образования. Тем не менее эта тема по‑прежнему актуальна.

ЗШМ – самый массовый из побочных продуктов энергетики. Ежегодно в России образуется 20‑25 миллионов тонн ЗШМ, и существуют предпосылки для роста этого объема за счет увеличения доли угля в топливном балансе страны, повышения эффективности золоулавливающего оборудования, внедрения новых технологий сероочистки, связанных с образованием значительных объемов твердых отходов.

Транспортировка и захоронение такого объема ЗШМ с применением традиционных гидравлических систем имеет негативные экологические аспекты: потребление воды, занятие и загрязнение земель, образование сточных вод, влияние на грунтовые воды, потенциальное загрязнение воздуха при пылении золошлакоотвалов. Поэтому для радикального повышения уровня экологической безопасности тепловой электростанции решение проблемы утилизации ЗШМ – обязательное условие. В странах Евросоюза «наилучшим доступным методом» обращения с ЗШМ признано их полезное использование.

Имеются существенные экономические предпосылки для применения ЗШМ в многочисленных областях производственной деятельности. Говорят о более чем тысяче возможных направлений использования золы: от добычи редкоземельных элементов до производства цемента. При этом наиболее распространенные направления – это замена цемента при производстве бетонных смесей и изделий. Значительные объемы используются для заполнения отработанных шахт и карьеров.

Основной стимул для потребителей золы – разница в цене на цемент (другие природные минеральные ресурсы) и на ЗШМ. Например, исследования Алтайского государственного технического университета показали, что золы углей Харанорского и Уртуйского месторождений (сжигаются на Харанорской ГРЭС, Забайкальский край) при приготовлении бетонных растворов могут заменять до 20 процентов цемента без потерь в прочности. При этом энергетики готовы отдавать золу практически бесплатно.

Для электростанций основной движущей силой является предотвращение высокозатратных работ по наращиванию и расширению золоотвалов. Приблизительные расходы на строительные работы (без учета приобретения земли) составляют порядка 30‑70 рублей на тонну складируемой золы. Инвестиционная составляющая в затратах на отпуск золы стороннему потребителю составляет 12‑15 рублей.

Несмотря на ряд недостатков золы с точки зрения потребителей (неравномерность химических и физико-механических свойств, наличие недожога и т. п.), зарубежный опыт демонстрирует принципиальную возможность решения проблемы утилизации ЗШМ.

Мировой опыт

Страны Европейского Союза традиционно лидируют в уровне утилизации ЗШМ. Можно говорить о практически полной утилизации всех образующихся золошлаков (порядка 60 миллионов тонн в год) в государствах – старых членах ЕС, причем примерно половина из них используется для заполнения отработанных шахт и карьеров, остальное – в цементном производстве, строительстве, производстве строительных материалов, дорожном строительстве.

Китай ежегодно производит приблизительно 300 миллионов тонн золы, к 2020 году ожидается рост до 570‑610 миллионов тонн. До 1980‑х годов уровень утилизации ЗШМ оставался низким (около 10 процентов). С тех пор уровень утилизации значительно возрос. В 2002 году было утилизировано порядка 65 процентов произведенных ЗШМ. В настоящее время в Китае зола используется достаточно широко, в основном в производстве цемента, бетона, кирпичей, заполнителей для различных целей, при строительстве дорог, в качестве удобрения. Для решения проблемы недостатка сельскохозяйственных земель старые золоотвалы возвращаются в сельскохозяйственный оборот.

В Японии утилизируют 7 миллионов тонн золы в год (82 процента объема), основная часть применяется в цементной промышленности.

Индия демонстрирует, пожалуй, наиболее впечатляющий пример государственного управления утилизацией ЗШМ. Преобладающая доля угля в топливном балансе энергетики этой страны (65‑75 процентов) и его высокая зольность (около 45 процентов) – причины больших объемов образования ЗШМ. Для решения проблемы в 1994 году правительство Индии создало Миссию по проблеме летучей золы, главной задачей которой стала не разработка административных методов, а демонстрация экономической привлекательности производств, использующих ЗШМ. Результатом деятельности Миссии явился рост утилизации ЗШМ с 1,2 миллиона тонн (3 процента от объемов образования) в 1994 году до 80 миллионов тонн (50 процентов) в 2008 году. Столь быстрый рост позволил поставить цель 100‑процентной утилизации к 2017 году на уровне 225 миллионов тонн в год.

Таким образом, полезное использование ЗШМ выгодно государствам, производителям и многочисленным потенциальным потребителям ЗШМ. В чем же причина низкого уровня утилизации ЗШМ в некоторых странах, в том числе и в России?

Почему отстаем?

Исследование вопроса, проведенное в США, определило следующие барьеры для увеличения объемов утилизации ЗШМ: недостаток информации о возможных сферах использования золы; недостаток данных о воздействии золы на окружающую среду и здоровье человека; ограничительные или запрещающие нормы; предубеждения о непостоянстве количественных и качественных свойств золы; недостаточность знания технических характеристик золы для областей применения (кроме производства и замены цемента); мнение о том, что сырьевые ресурсы более доступны и дешевы; отсутствие внятной политики в отношении утилизации золы.

Как ни странно, но основное препятствие для развития рынка ЗШМ – меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды. По логике государственных органов, классификация ЗШМ в качестве отходов создает для производителей золы дополнительные стимулы для их утилизации в виде платы за размещение отходов, ведь в случае утилизации эта плата не будет начисляться.

Однако у производителей ЗШМ и без экологических платежей за размещение отходов достаточно более значимых экономических стимулов, побуждающих активно искать постоянных и надежных потребителей ЗШМ (например, расходы на наращивание и содержание золошлакоотвалов). В то же время обращение с отходами налагает и на производителей, и на потребителей ЗШМ многочисленные дополнительные обязанности и ограничения: лицензирование деятельности, санитарно-гигиеническая сертификация, административные процедуры трансграничных перемещений, особый учет перемещения, паспортизация, нормирование, получение разрешительных документов и прочее.

Учитывая сложность, длительность и перманентную недостаточную урегулированность этих процедур (появление регламентирующих документов требует разработки еще большего их количества), они являются серьезным препятствием, прежде всего, для потенциальных потребителей ЗШМ. Так как для них ЗШМ – лишь одна из альтернатив, административные препятствия существенно снижают привлекательность применения ЗШМ. Тем более что это требует изменения технологического процесса, возможно – некоторых капитальных вложений.

Очень нерационально в России решается проблема контроля санитарно-гигиенической безопасности применения ЗШМ. Дело в том, что имеются единичные месторождения углей, в которых зола, в силу природных условий формирования, накопила сравнительно высокое количество естественных радионуклидов: подавляющее большинство углей обладают таким же уровнем радионуклидов, как и обычные почвы. Месторождения, для которых характерно превышение санитарных норм, определяются еще на стадии их разведки и хорошо известны специалистам. Казалось бы, естественно проводить санитарный контроль именно здесь и именно на стадии разведки. Если золы этих углей опасны для человека, необходимо запретить разработку таких месторождений либо ввести выходной радиационный контроль для таких углей. В силу редкости данной ситуации это не окажет существенного влияния на угольный рынок.

Однако, вопреки здравому смыслу, в России проводится санитарно-гигиеническая сертификация для любых зол, которые планируется применить в качестве строительного материала, даже если превышение санитарных норм в принципе невозможно. Причем местные органы Роспотребнадзора имеют право по своему усмотрению назначить периодичность радиационного контроля золы: от каждой отправляемой партии до одного раза перед выдачей санитарно-эпидемиологического заключения. Учитывая, что контроль выполняется платно и подразделениями того же Роспотребнадзора, понятно, к чему это приводит.

Слово за государством

И отечественный, и зарубежный опыт свидетельствуют, что решение проблемы утилизации золо-шлаковых материалов – целиком в руках государственных регулирующих органов. Государство в силах применить достаточно простые и малозатратные, уже неоднократно опробованные меры по развитию рынка ЗШМ. С учетом российской специфики можно предложить, например, следующие меры.

Там, где это возможно, нужно ввести требования по обязательному применению ЗШМ для работ, выполняемых по государственному заказу или с участием государственных средств: строительства и ремонта дорог, зданий, сооружений, рекультивации нарушенных земель, ликвидации отработанных шахт и карьеров, улучшения почв. Такая мера послужила бы реальной демонстрацией государственной заинтересованности в полезном использовании отходов. Не исключено, что на первом этапе это несколько увеличит стоимость строящихся объектов за счет необходимости изменения технологии, но эта мера могла бы сыграть очень важную роль в развитии рынка ЗШМ. Кроме того, в ближайшей перспективе это будет способствовать снижению стоимости работ.

Необходимо присвоить золам всех без исключений угольных месторождений 5‑й класс опасности для окружающей среды, тем самым существенно уменьшив объем необходимых административных процедур как для производителей, так и для потребителей ЗШМ; снять требование тотальной санитарной сертификации ЗШМ.

Инвестиции в системы сбыта ЗШМ для производителей и их приема для потребителей потенциально высокорентабельны. Однако в силу неразвитости рынка ЗШМ риски для возврата инвестиций в случае изменения рыночных условий, ухода с рынка тех единичных производителей и потребителей, в расчете на которых и создавались системы сбыта и приема ЗШМ, слишком велики. Для устранения этих рисков государство могло бы страховать возвратность таких инвестиций.

Логин:
Пароль:
Запомнить меня
Регистрация
Забыли свой пароль?