Путилова Ирина Вячеславовна - канд. техн. наук, доцент, заведующий научно-образовательным Центром «Экология энергетики» (НОЦ «Экология энергетики» МЭИ); член Всемирной сети по побочным продуктам сжигания угля от России (WWCCPN), Представитель России в Европейской ассоциации по побочным продуктам сжигания угля (ECOBA).
111250, Москва, ул. Красноказарменная, стр. 1, д. 14, +7(495)362-79-12
Putilova Irina Vyacheslavovna - Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Head of the Centre for Science and Education «Ecology of Power Engineering» of MPEI; Member of the World wide Coal Combustion Products Network (WWCCPN) and the European Coal Combustion Products Association (ECOBA).
14 bld. 1, Krasnokazarmennaya str., Moscow, 111250, +7(495)362 79 12
В 2023 г. на долю угольной генерации в выработке электроэнергии в мире приходилось 36%. В Российской Федерации этот показатель составил 18%. В перспективе до 2050 г. уголь останется одним из основных энергетических источников как в России, так и во всем мире, несмотря на его снижение в мировом топливном балансе по отношению к 2020 году и повышение доли ВИЭ.
В сравнении с природным газом и мазутом уголь является самым дешевым источником энергии, при этом угольные ТЭС, выбрасывая в атмосферный воздух не только оксиды азота, серы, парниковые газы, но и частицы золы, загрязняя водный бассейн и приводя к изменению химико-минералогического состава почв, являются наименее экологичными из всех традиционных электростанций.
В США, ЕС и других промышленно развитых странах уровень переработки золошлаков энергетики составляет более 60%. В России полезное применение золошлаков составляет около 19% объема их образования, что обусловлено, в частности, применением на электростанциях систем гидрозолошлакоудаления и складирования золошлаков в отвалы в виде золошлаковой смеси, и в целом, отсутствием комплексного подхода в решении проблемы обращения с золошлаками ТЭС. Крупнейшими странами-производителями побочных продуктов сжигания угля являются: Китай, Индия, Европа и США. В Индии этот показатель составляет 100%, в Китае – 60%. В 15 странах Евросоюза (ЕС-15) зафиксирован самый высокий уровень использования золошлаков – 120%; данный показатель означает, что перерабатывается больше побочных продуктов сжигания угля, чем образуется. В разных странах золошлаки, в основном, используются при производстве цемента и бетона, что, прежде всего, относится к кремниевой золе. Кальциевая зола, в основном, используется как для закладки отработанных горных выработок, так и в качестве вяжущих, учитывая ее гидравлические свойства.
Ежегодно на угольных ТЭС и котельных России образуется 19-25 млн т золошлаков, и с каждым годом этот показатель растет. На сегодняшний день на золошлакооотвалах ТЭС накоплено более 1,5 млрд т золошлаков. Около 2/3 всех золошлакоотвалов близки к проектному заполнению или уже переполнены. Проблему ликвидации объектов накопленного экологического вреда, которыми являются золошлакоотвалы можно решить только при осуществлении широкомасштабных проектов комплексной переработки золошлаков с получением востребованной продукции.
В статье приведены предложения автора по совершенствованию нормативно-правовой базы для повышения уровня использования золошлаков ТЭС, которые касаются стратегического отраслевого планирования, разработки новых стандартов на продукты переработки золошлаков, корректировки существующих стандартов в части терминологии, доработки других НПА. Представлен стимулирующий механизм, позволяющий повысить заинтересованность угольных ТЭС в увеличении объемов применения золошлаков с целью достижения ключевых показателей по использованию золошлаков ТЭС к 2035 году в объеме 50%, приведенных в Энергетической стратегии России до 2035 года. Предложен алгоритм действий по реализации комплексного подхода при обращении с золошлаками угольных ТЭС для их максимального использования в производственных процессах предприятий России
Coal-fired power generation accounts for 36% of the world’s thermal and electrical energy production in 2023. In the Russian Federation, coal-based generation is about 18%. In the long term, until 2050, coal will remain one of the main energy sources both in Russia and around the world, despite its decline in the global fuel balance compared to 2020 and an increase in the share of renewables.
Compared to natural gas and fuel oil, coal is the cheapest source of energy, while coal-fired thermal power plants, emitting nitrogen and sulfur oxides, greenhouse gases together with ash particles into the atmosphere, polluting underground water and resulting in soil degradation, are the least environmentally friendly of all traditional power plants.
In the USA, EU and other industrially developed countries, the coal ash utilization level is more than 60%. In Russia, the beneficial use of the coal ash is about 19% of the volume of its production. This is due to the use of wet coal ash removal systems at power plants and the storage of the coal ash in the form of an ash and slag mixture and, in general, the lack of the comprehensive approach in the field of coal ash handling problem. The largest countries producing coal combustion by-products are China, India, Europe and the USA. In India, coal ash utilization is 100%, in China – 60%. In 15 countries of the European Union (EU-15), the highest level of the coal ash use makes 120%; this figure means that more coal combustion by-products are processed than produced. In different countries, the coal ash is mainly used in the production of cement and concrete, which primarily applies to siliceous ash. Calcareous ash is mainly used both for backfilling of the worked-out mines and as a binder, given its hydraulic properties. Every year, coal-fired thermal power plants and boiler houses in Russia generate 19-25 million tons of the coal ash, and this figure is growing every year. Today, above 1,5 billion tons of the coal ash have been accumulated in the disposal sites of thermal power plants. About 2/3 of all the ash dumps are close to the design filling or are already overflowing. The problem of eliminating objects of accumulated environmental damage, which are coal ash dumps, can be only solved by implementing large-scale projects for the comprehensive coal ash processing in order to receive the in-demand products. The article presents the author’s proposals for improving the regulatory framework to increase the coal ash utilization level, which concern strategic industry planning, the development of new standards for the coal ash processing products, adjusting existing standards in terms of terminology, and finalizing other regulatory legal acts. The article shows an incentive mechanism in order to raise the interest of the ash producers in increasing the coal ash utilization volumes to achieve key indicators regarding the coal ash use in the amount of 50% by 2035 as specified in the Energy Strategy of Russia until 2035. An algorithm of actions is proposed for the implementation of an integrated approach in the field of the coal ash handling to maximize the coal ash usage in the production processes of the Russian enterprises.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.