Современное состояние проблемы обращения с золошлаками ТЭС в России и за рубежом

Одной из глобальных государственных задач, способствующих реализации цели развития энергетики Российской Федерации и приведенных в Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года, является уменьшение негативного воздействия отраслей топливно-энергетического комплекса на окружающую среду.
В этой связи, проблеме обращения с отходами угольной генерации уделяется особое внимание, что усиливается ужесточением природоохранного законодательства с переходом на принципы наилучших доступных технологий, экологизацией угольной энергетики, исчерпанием емкостей золошлакоотвалов угольных ТЭС и др. Утилизация золы, шлака и золошлаковых смесей, образованных при сжигании угля, торфа и сланца, является одной из основных проблем современных твердотопливных ТЭС России, которых в нашей стране насчитывается 172. Средний возраст угольных ТЭС составляет около 50 лет, что существенно влияет на технические и экологические показатели работы системы золошлакоудаления ТЭС. На ТЭС России для транспортирования золошлаковой пульпы получили наибольшее распространение гидравлические системы золошлакоудаления, которые используются в подавляющем большинстве случаев и являются технически устаревшими, неэкономичными и неэкологичными.
Ежегодно на угольных ТЭС Российской Федерации образуется 25…30 млн. т золошлаков. В настоящее время на золошлакооотвалах электростанций накоплено более 1,5 млрд. тонн золошлаков, и с каждым годом эти цифры растут. Около 2/3 всех золошлакоотвалов близки к проектному заполнению или уже переполнены. Ликвидация объектов накопленного экологического вреда, которыми являются золошлакоотвалы угольных ТЭС, является одним из условий перехода России на стандарты «зеленой» экономики. Проблему угольных ТЭС в части ликвидации накопленного экологического вреда можно решить только при осуществлении широкомасштабных проектов комплексной переработки золошлаков с получением востребованной продукции. 
В статье приведены статистические данные об объемах образования и утилизации золошлаков энергетики в различных странах мирового сообщества в 2019 году. Представлен обзор различных направлений использования побочных продуктов сжигания угля, основными из которых являются золошлаки, в России, США, Индии, Китае, странах ЕС и др. Статья содержит данные о применимости золошлаков ТЭС для различных технологий их использования согласно данным Минэнерго РФ. Приведен обзор источников научно-технической информации по перспективам использования золы ТЭС в водородной энергетике для сорбции и хранения водорода, а также обзор традиционных методов хранения водорода. Рассмотрена терминология в области обращения с побочными продуктами сжигания угля, которая встречается в научно-технических источниках информации, а также дана их классификация, используемая в России и за рубежом. Приведены основные рекомендации автора, способствующие повышению уровня использования золошлаков ТЭС в России

1. Спецвыпуск № 8, 2015 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://вэб.рф/common/upload/files/veb/analytics/sd/2015q4.pdf. – (Дата обращения: 15.12.2022).

2. Энергетика и промышленность России [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.eprussia.ru/market-andanalytics/1534268.htm – (Дата обращения: 20.12.2022).

3. Отчет BP за 2021 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.bp.com/en/global/corporate/investors/annual-report.html - (Дата обращения: 20.12.2022).

4. Отчет ООН на 2022 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.un.org/annualreport/index.html - (Дата обращения: 23.12.2022).

5. Официальный сайт Президента РДоктрина энергетической безопасности Российской Федерации. http://static.kremlin.ru/media/events/files/ru/rsskwUHzl25X6IijBy20Doj88faOQLN4.pdf (Дата обращения: 23.12.2022).

6. Zroichikov, N.A., Putilov, V.Y., Putilova, I.V. et al. Evaluation of the Influence of Abrasive Wear on the Service Life of Hydraulic Transport Systems of TPPs’ Ash and Slag Removal Systems. Therm. Eng. 67, 617– 625 (2020). https://doi.org/10.1134/S0040601520090128

7. Природоохранные технологии на ТЭС: учебник / И.С. Никитина, В.Б. Прохоров, И.В. Путилова и др.; под общ. ред. Рогалёва Н.Д. и Прохорова В.Б. - М.: Издательство МЭИ, 2021. - 452 с.

8. Л.Я. Шубов, К.Д. Скобелев, Д.А. Загорская // Вторичные ресурсы, образующиеся в сфере тепло энергетики. https://eipc.center/wpcontent/uploads/2020/08/encycl/p_three/chpt_15.pdf

9. Putilov V.Y., Putilova I.V., Feuerborn H.-J. The influence of terminology on the effective solution of the coal ash handling problem // Intern. Conf. with Elements of School for Young Scientists on Recycling and Utilization of Technogenic Formations // KnE Materials Sci.

10. Золошлаки энергетики – статус и определения / В.Я. Путилов, И.В. Путилова, Н.А. Зройчиков, Х.- Й. Фоерборн // Альтернативная энергетика и экология. 2017. № 1–3. С. 73–83. https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.01-03.073-083.

11. РД 34.27.109-96. Методические указания по проектированию систем пневмоудаления золы от котлоагрегатов ТЭС, установок отпуска сухой золы потребителям и отгрузки ее на насыпные золоотвалы / Б.Л. Вишня, В.Я. Путилов, К.П. Боричев, Екатеринбург Уралтехэнерго, 1996.

12. Путилов В.Я., Путилова И.В., Маликова Е.А. Ключевые вопросы решения проблемы обращения с золошлаками в России // Матер. V Межд. конф. «Золошлаки ТЭС ― удаление, транспорт, переработка, складирование». Москва, 24-25 апреля 2014 г. ― М.: НИУ «МЭИ», 2014. ― с. 58-63.

13. Материалы Всемирной сети по побочным продуктам сжигания угля [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.wwccpn.com – (Дата обращения: 24.12.2022).

14. Путилов В.Я., Путилова И.В., Маликова Е.А. Роль и место научно-образовательных учреждений в решении проблемы обращения с золошлаками в России // Матер. IV Межд. научн. практ. семи-нара «Золошлаки ТЭС ― удаление, транспорт, переработка, складирование». Москва, 19-20 апреля 2012 г. ― М.: Издательский дом МЭИ, 2012. ― с. 39-47.

15. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 38-2017 «Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gost.ru/portal/gost/home/activity/NDT/sprav_NDT_2017.- (Дата обращения: 23.12.2022).

16. D. Harris. Ash as an internationally traded commodity [Electronic resource]. Available on: https://www.asiancoalash.org/_files/ugd/ed8864_386cebd2f5094f1fbb3e663b5c35893e.pdf. - (Дата обращения: 23.12.2022).

17. Report on fly ash generation at coal / lignite based thermal power plants and its utilization in the country for the year 2019 - 20 central electricity authority thermal civil design division / New Delhi, November 2020.

18. Веб сайт Американской Ассоциации угольной золы [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://acaa-usa.org/wp-content/uploads/2021/12/2020-Production-and-Use-Survey-Results-FINAL.pdf - (Дата обращения: 24.12.2022).

19. Материалы Ассоциации золошлаков Австралии / Annual Production and Utilisation Survey Report January - December 2020, Prepared by HBM Group Pty Ltd.

20. Сайт «Атомная энергия». Росатом займется переработкой отходов ТЭЦ и котельных [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.atomicenergy.ru/news/2020/10/14/107884 (Дата обращения: 23.12.2022).

21. Проблемы аккумулирования и хранения водорода / В.Н. Фатеев, O.K. Алексеева, С.В. Коробцев и др. // Chemical Problems 2018 no. 4 (16), с. 453-483.

22. Вербецкий В. Н., Митрохин С. В. «Гидриды интерметаллических соединений синтез, свойства и применение для аккумулирования водорода» // Междунар. научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2005. № 10 (30). С. 41 − 61.

23. Гамбург Д. Ю., Семенов В. П., Дубовкин Н. Ф., Смирнова Л. Н. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справочник / Под ред. Д. Ю. Гамбурга и Н. Ф. Дубовкина. М.: Химия. 1989. 672 с.

24. Hart D. // Financial Times Energy Publishing, a division of Pearson Professional Limited, 1997. 25. Irani R. S. // MRS Bulletin, September 2002. P. 680 - 682.

25. A M ultiyear P lan for t he H ydrogen R &D P rogram: Rationale, Structure, and Technology Roadmaps, Office of Power Delivery; Office of Power Technologies; Energy Efficiency and Renewable Energy; U.S. Department of Energy, August 1999.

26. Патент [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/217/2176981.html (Дата обращения: 25.12.2022).

27. Патент N 5653951 USA 3. I. E. Gabis, A. A. Kurdyumov, N. A. Tikhonov. Installation for realization of complex studies on interaction of gases with metals. Vestnik (Herald) of Saint-Petersburg State University, Ser. 4, 1993. Vol. 2 (N 11), pp. 77-79.

28. Патент. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/237/2377176.html (Дата обращения: 25.12.2022).