Продолжая тему переработки шлаков в условиях перевода электростанций с газового топлива на уголь, представляем концепцию технической политики в области экологии «РАО «ЕЭС России» до 2030 года.

Техническая политика в области экологии определяется необходимостью соблюдения экологических норм и требований (ограничений) на глобальном, региональном и локальном уровнях.

• Глобальный уровень − имеющиеся ограничения по Киотскому протоколу.

• Региональный уровень − это ограничения выбросов и сбросов загрязняющих веществ по многосторонним и двусторонним международным Конвенциям и соглашениям, в том числе «Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния».

• Локальный уровень − это ограничения выбросов и сбросов загрязняющих веществ, образования отходов, а также физических воздействий, при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды в зоне влияния объектов электроэнергетики.

Основные принципы технической политики в области экологии электроэнергетики включают в себя:

• обязательная паспортизация энергетического оборудования с точки зрения экологической безопасности и выявление на ее основе неблагополучных энергетических объектов по условиям защиты окружающей среды с целью модернизации, реконструкции, замены или вывода из эксплуатации этого оборудования.

• использование типовых технических и технологических мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности объектов электроэнергетики;

• дифференцированный подход к действующим и проектируемым объектам электроэнергетики;

• использование «наилучших существующих (доступных) технологий» при строительстве новых и реконструкции действующих энергопредприятий;

• выбор створов новых ГЭС с учетом экологического благополучия региона с обеспечением приоритета сохранения биоразнообразия и охраны особо охраняемых природных территорий при проектировании и размещении новых ГЭС;

• обеспечение полной и своевременной компенсации ущерба водным биологическим ресурсам.

• сочетание общесистемных и технологических природоохранных u1084 мер.

Общесистемные меры включают в себя:

• использование новых более эффективных технологий производства электроэнергии на базе органических видов топлива, обеспечивающих значительное уменьшение расхода топлива на выработку энергии и негативного воздействия на окружающую среду;

• строительство типовых серийных энергоблоков атомных электростанций;

• совершенствование структуры топливного баланса электростанций за счет уменьшения доли высокозольных и высокосернистых топлив;

• оптимизация структуры генерирующих мощностей (ТЭС, ГЭС, АЭС и ВИЭ) с учетом состояния окружающей среды в местах их размещения.

Реализация перспективных технологий, включая использование парогазовых технологий и технологий сжигания твердого топлива, в том числе по схеме ЦКС, проводится с обязательной оценкой воздействия на окружающую среду. При этом при необходимости, для обеспечения требуемых нормативов качества окружающей среды внедряются дополнительные технологические мероприятия, устанавливается природоохранное оборудование (технологические методы подавления оксидов азота, специальные серо- и азотоочистные установки, высокоэффективные золоуловители, передовые технологии обработки воды и переработки золошлаков в товарные продукты для их использования в других отраслях).

Основными направлениями технической политики в области экологии электроэнергетики на период до 2030 г. для действующих объектов являются:

для тепловых электростанций:

• Демонтаж котельных установок с пониженными параметрами (9 МПа/510°С и 2,9 МПа/420°С) и сданных в эксплуатацию еще в 50-е годы прошлого века, как только появится возможность обеспечить потребителей тепловой и электрической энергией из других источников.

• Для котлов, которые еще длительное время будут работать на твердом и газомазутном топливе предлагается набор мероприятий для снижения выбросов NOx в атмосферу, приведенный в таблице 10.1. Перечисленные мероприятия в большинстве случаев могут быть реализованы ремонтными компаниями за счет некоторого увеличения стоимости и сроков проведения капитального ремонта.

Для этой же группы оборудования (пылеугольные котлы на параметры пара 13,8 МПа со сроком остаточной эксплуатации более 10 лет) необходимо реализовать малозатратные мероприятия по повышению эффективности золоулавливания и (в случае сжигания высокосернистых углей) упрощенные схемы сероочистки с целью достижения установленных природоохранных нормативов.

• Для высокоэкономичных блоков 300-800 МВт на канско-ачинских углях для снижения образования оксидов азота целесообразно использовать оправдавший себя на многих действующих котлах (П-67, БКЗ-500-140) принцип низкотемпературного сжигания.

• При использовании на блоках 300-500 МВт каменных углей Кузнецкого бассейна для уменьшения образования NOx, необходимо применять малотоксичные горелки и ступенчатое сжигание топлива. Сочетание этих мероприятий способно обеспечить концентрацию NOx менее 350 мг/м3 и удовлетворить нормы на вновь вводимое оборудование ТЭС.

• При сжигании малореакционных топлив (АШ и кузнецкий тощий) в котлах с жидким шлакоудалением, при наличии на электростанциях природного газа целесообразно организовывать трехступенчатое сжигание с восстановлением NOx в верхней части топки (ребенинг-процесс).

• Обеспечить до 2010 г. выполнение санитарных норм по шуму для действующих энергетических объектов.

• На ТЭС должны также предусматриваться технологические решения, обеспечивающие достижение ПДК основных загрязнителей и снижение количества загрязненных стоков в водные бассейны, в частности, от химических промывок оборудования, нефтесодержащих вод, сточных вод систем гидрозоло- и шлакоудаления и водоподготовительных установок. Классификация сточных вод ТЭС и мероприятия по их снижению приведены в табл. 10.2. По водоподготовке прогресс достигается переходом на экологически совершенные мембранные технологии и термообессоливающие в условиях вакуума, применение которых позволяет безреагентно на 95% решить проблему солевых стоков ТЭС и в значительной мере упростить проблему сточных вод ТЭС в целом.

для объектов гидроэнергетики:

• Модернизация систем мониторинга состояния напорных гидротехнических сооружений с длительным сроком эксплуатации, оснащение сооружений современной контрольно-измерительной аппаратурой.

• Замена устаревшего основного и вспомогательного оборудования на оборудование, отвечающее современным экологическим требованиям и обеспечивающее повышение надежности эксплуатации объектов;

• Выбор типов гидротурбинного оборудования и системы его обслуживания должен производиться с учетом исключения (минимизации) возможных протечек масел;

для электросетевого комплекса

• Вывод из эксплуатации и утилизация оборудования, в котором используется трихлордифенил.

• Применение оборудования и энергосберегающих технологий, обеспечивающих снижение потерь электрической энергии, в том числе: трансформаторов с пониженными потерями, компактных линий, оптимизации использования СКРМ, оптимизации регулирования напряжения, снижение потерь холостого хода путем внедрения средств автоматизации.

• Использование на территориях крупных населенных пунктов компактных закрытых распределительных устройств и подстанций наземного и подземного расположения. Настоящий документ устанавливает следующие целевые показатели для объектов электроэнергетики к 2015г.

• Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу для действующего оборудования на уровне:

− оксидов азота − 3,0 кг/т у.т.;
− твердых частиц − 9,5 кг/т у.т.;
− оксидов серы − 14,5 кг/т у.т.

• Сокращение выбросов парниковых газов за счет энергосберегающих технологий на 2-3 млн.тонн в год.

• Обеспечить снижение шума от оборудования до санитарных норм;

• Обеспечить по сравнению с 2004 годом за счёт внедрения новых технологий:
• снижение удельного объема использования свежей воды на 21%;
• снижение удельного объема безвозвратных потерь на 14%;
• снижение удельного объема сброса загрязненных сточных вод в водные объекты общего пользования на 20%.

• Обеспечить:
• внедрение систем непрерывного экологического мониторинга выбросов и сбросов;

• увеличение объемов использования ЗШО в народном хозяйстве до 20% от годового выхода);

• увеличение мощности установок для сухого отбора золы на 20%.

• снижение шума от оборудования до санитарных норм

Основным направлением технической политики в области экологии электроэнергетики на период до 2030 г. для проектируемых объектов является внедрение «наилучших существующих (доступных) технологий», что позволит к 2030 г. достичь соответствиятехнологических нормативов и показателей экологической эффективности отечественных энергоустановок аналогичным показателям на объектах ЕС.

В табл. 10.3 приведены прогнозируемые экологические показатели для вновь сооружаемых угольных блоков ТЭС России до 2030 г. Для их достижения необходимо совершенствовать известные в настоящее время газоочистные технологии и создавать новые, более эффективные. Прогноз использования этих технологий до 2030 г. приведен в табл. 10.4.

Угольные энергоблоки придется оснащать полным набором природоохранного оборудования, включая очистку дымовых газов от твердых частиц, оксидов серы (SO2) и оксидов азота NOx).

В качестве золоуловителей на новых котлах предполагается использовать в основном электрофильтры, способные обеспечить требуемые (табл. 10.3) нормы по допустимым выбросам в атмосферу.

Дополнительный эффект на кузнецких и экибастузских углях может быть получен при снижении температуры и кондиционировании дымовых газов.

Таблица 10.3
Прогнозируемые экологические показатели для вновь сооружаемых угольных блоков ТЭС России*)

Для использования сложного оборудования в стесненных условиях может применяться двухзонный электрофильтр, включающий в себя электрополе с неподвижными электродами и импульсным микросекундным питанием и второе электрополе – с движущими электродами.

Перспективными для использования в энергетике являются такие комбинированные золоулавливающие аппараты (электрофильтр + рукавный фильтр, электрофильтр + водяной аппарат для улавливания, в том числе и мелких частиц (аэрозолей)).

Существующая в настоящее время практика использования гидрозолоудаления с последующим хранением золошлаковых отходов не соответствуют перспективным требованиям.

Утилизация золошлаковых материалов является одной из основных экологических проблем угольных ТЭС. Золотвалы уже сейчас занимают большие площади (более 22 тыс. га) и ежегодные расходы на хранение золошлаковых материалов (плата за размещение и аренду) в целом по РАО "ЕЭС России" составляет более 14 млрд. руб. (цены 2000 г.).

Наряду с этим, для успешного решения проблемы утилизации золошлаковывых материалов и нанесения минимального экологического ущерба окружающей среде при разработке систем золошлакоудаления для новых угольных ТЭС должны быть заложены конструктивные решения, направленные на раздельное удаление золы и шлака. Необходимо предусмотреть возможность 100 %-ного сбора и отгрузки сухой золы (в том числе – по группам фракций), а также максимальную механизацию и автоматизацию всех технологических процессов.

Обязательным элементом новых угольных энергоблоков должны стать установки сероочистки дымовых газов. В настоящее время наиболее распространены на зарубежных ТЭС мокрые известняковые сероочистки, снижающие выбросы SO2 в среднем на 95%. На новых российских энергоблоках при сжигании высокосернистых углей для обеспечения принятых перспективных норм по допустимым выбросам SO2 необходимо будет использовать такие же схемы, или разработанную ВТИ и внедренную на Дорогобужской ТЭЦ аммиачно-сульфатную технологию сероочистки.

При сжигании средне- и малосернистых топлив (к которым относится большинство угольных месторождений в России, включая Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны) достаточно эффективной является менее капиталоемкая упрощенная мокро-сухая технология сероочистки. Кроме того, в настоящее время исследуются новые технологии сероочисток с более эффективными сорбентами, позволяющими решать проблемы удаления вредных веществ комплексно (в том числе – и тяжелых металлов).

Оксиды азота – NOx – являются серьезной экологической проблемой как при сооружении ПГУ, так и при установке мощных пылеугольных котлов. Выбросы NOx при сжигании природного газа в ГТУ могут быть обеспечены за счет использования «сухих» камер сгорания последнего поколения. Вероятно, энергоблоки с ПГУ не потребуют установки азотоочистки для выбрасываемых в атмосферу дымовых газов.

Сложнее обстоит дело с пылеугольными котлами мощных энергоблоков. Разработанные и проверенные в промышленности технологические методы позволяют в настоящее время уложиться в отечественные нормы по допустимым выбросам NOx только при сжигании бурых углей, а также каменных углей марок Д и Г. Для других каменных углей и особенно – для антрацитов задача может быть решена за счет установки за котлом каталитического реактора и восстановления образовавшихся оксидов азота путем подачи в газовый тракт аминосодержащих реагентов (аммиачной воды или мочевины).

В перспективе, учитывая необходимость приближения отечественных норм к европейским, необходимо будет оборудовать новые пылеугольные котлы не только комплексом технологических методов (малотоксичные горелки, различные варианты двух- и трех- ступенчатого сжигания), но и очищать дымовые газы от NOx с помощью систем азотоочистки.

В последние годы в странах Европейского Союза и США постоянно вводятся нормативы на выбросы в атмосферу новых загрязняющих веществ. Так, в США уже более 10 лет помимо ограничения общей концентрации частиц действует стандарт РМ 10 и четвертый год – стандарт РМ 25, определяющие максимальные допустимые концентрации частиц диаметром менее 10 и 2,5 мкм, соответственно.

В области технологий улавливания твердых частиц введение аналогичных требований вызовет необходимость добавления к сухим электрофильтрам новых аппаратов, позволяющих более эффективно (при приемлемых затратах) улавливать субмикронные частицы: рукавные фильтры, гибридные аппараты, состоящие из ступени электроочистки и ступени фильтрации, и даже мокрых электрофильтров.

Необходимо отметить, что перечисленные новые технологии, помимо твердых частиц, позволяют улавливать так же ртуть, а также ее соединения. Все это необходимо будет учитывать при выборе газоочистного оборудования, поскольку в промышленно развитых странах уже в настоящее время уделяется большое внимание уменьшению выбросов ртути с дымовыми газами ТЭС.

Еще одной важной экологической проблемой для энергетиков, связанных с использованием органического топлива, может стать проблема выбросов в атмосферу основного тепличного газа – CO2. В Европейском Союзе уже сейчас в практической плоскости рассматривается вопрос о платежах за повышенные выбросы СО2 котлами тепловых электростанций.

Наилучших результатов при новом строительстве можно ожидать от энергоблоков ПГУ с газификацией угля. Технологически такие установки допускают получение избыточного водорода для использования его в технологических процессах или в качестве топлива для топливных элементов. Аналогичные ПГУ мощностью до 500 МВт (но без сепарации и вывода CO2) уже эксплуатируются на электростанциях, обслуживающих нефтеперерабатывающие заводы. Сырьем для них являются тяжелые нефтяные остатки, а продукцией являются электрическая энергия, тепло в виде пара и водород, который используется в процессах нефтепереработки.

11.Основные задачи по реализации Концепции технической политики.

Разработанные «Основные положения Концепции технической политики в электроэнергетике» являются важным документом, определяющим инновационную составляющую развития электроэнергетики в период до 2030 г. Работа охватывает практически все аспекты инноваций на уровне электроэнергетических объектов и оборудования, на системном уровне и в области управления. По существу разработанный документ представляет собою содержательную часть государственной политики в электроэнергетике, его практическая реализация потребует проведения серьёзных мер на федеральном и региональных уровнях.

В современных рыночных условиях эти меры должны охватить следующие задачи:

-разработка системы экономических, правовых, институциональных механизмов;
-создание финансового, кадрового, организационного инструментария ее проведения;
-обеспечение социально-экономической стратегической цели – гарантированного и доступного в ценовом отношении электроснабжения;
-научно-техническое сопровождение реализации предложенной технической политики;
-сохранение и развитие кадрового потенциала энергетики, поддержка и развитие системы высшего и средне-специального образования - необходимого условия реализации технической политики;
-создание единого органа – координационно-технического центра управления реализацией технической политики;
-восстановление строительно-монтажного комплекса отрасли;
-восстановление энергомашиностроительного комплекса отрасли;
-разработка новых технологий проектирования и управления строительством;

В атомной энергетике должны быть решены следующие принципиально важные задачи:

-формирование научно-производственной инфраструктуры, способной обеспечить инновационное развитие атомной энергетики;

-восстановление научно-производственного потенциала способного обеспечить ввод в эксплуатацию до двух блоков в год;

-создание и промышленная демонстрация замкнутого топливного цикла - гарантии долгосрочной ресурсной базы ядерного топлива;

-решение проблемы профессиональной подготовки кадров для атомной энергетики, в том числе восстановление и развитие потенциала высшего и среднего профессионального образования;

В теплоэнергетике ключевой вопрос - перестройка структуры топливообеспечения в пользу угля. Это потребует развития и освоения современных и перспективных энергоугольных технологий производства электрической энергии и тепла, а также создания системы мер по повышению качества энергетических углей до уровня мировых стандартов.

При этом должна быть чётко определена позиция государства в части экологической составляющей развития угольной энергетики и, в первую очередь, по проблеме создания ТЭС с нулевыми выбросами.

В электрических сетях и в системе диспетчерско-технологического управления развитие современных и перспективных технологий направлено на широкую компьютеризацию быстротекущих процессов управления режимами, создание интеллектуальных Smart сетей, использующих силовую электронику. Это потребует развития и государственной поддержки ресурсной базы отечественной силовой электроники.

За всем этим стоит, пожалуй, главная уже упомянутая стратегическая проблема кадрового обеспечения реализации Концепции.

Для её решения на государственном уровне должна быть разработана Концепция государственной кадровой политики, в составе которой будут определены подробные меры по решению таких задач как:

-преодоление оттока молодых специалистов из энергетики;

-увеличение набора на инженерные и технические специальности в условиях демографического кризиса;

-развитие материально-технической базы инженерных ВУЗов и средне-технических учебных заведений;

-увеличение стипендий студентам и зарплаты преподавателям, преодоление тенденции старения преподавателей;

-совершенствование учебных планов и программ обучения и повышения квалификации;

-поддержка НИР и ОКР, развитие баз практики на предприятиях отрасли.

Конечно, реализация Концепции технической политики в электроэнергетике должна быть направлена на всемерное использование отечественного энергомашиностроения и электроаппаратостроения. Однако надо учитывать серьёзное отставание Российской промышленности от уровня, достигнутого за рубежом.

В этих условиях на государственном уровне потребуется разработка системы международного сотрудничества по всем направлениям технологического развития электроэнергетики с целью скорейшего преодоления имеющегося отставания.

Для реализации поставленных задач требуется повысить статус данного документа - «Основные положения Концепции технической политики в электроэнергетике России до 2030г.» и придать ему государственный уровень.

Энергетика Российской Федерации должна развивается на основе:

1. Энергетической стратегии РФ - задающей направление развития,

2. Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики – задающей количественные показатели,

3. Концепции технической политики – определяющей качественное наполнение Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики.

С учётом возможных изменений социально-экономических программ, прогнозов электро - и теплопотребления и дальнейшего научно-технического прогресса целесообразен пересмотр указанной выше триады долгосрочных документов каждые пять лет.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков и с анализом оборудования для производства цемента на основе шлаков Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России» и «Анализ оборудования для производства шлакощелочного вяжущего».

www.newchemistry.ru