Возможности использования отходов ГОФ, ТЭЦ и котельных для решения экологических и экономических проблем в условиях моногорода

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Возможности использования отходов ГОФ, ТЭЦ и котельных для решения экологических и экономических проблем в условиях моногорода

Город Инта 2012-2013 год

1.Введение

Актуальность

В течение многих лет уголь находится в тени нефтяного бума. Горы не находившего сбыт угля росли в небо. Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое рабочее место.Беспорядочный, проходящий под нажимом монополий переход на дешевую, импортированную - в основном с Ближнего Востока - нефть обрек уголь на роль "золушки", лишенной будущего(2). Это произошло в ряде стран, но не в бывшем СНГ, где учитывались преимущества энергоструктуры, опирающейся на национальные ресурсы. В нашей республике большие запасы природного газа, нефти, угля. И все-таки уголь отошел на второй план, старые шахты в основном завершили добычу угля из мощных пластов, а извлечение «горючего камня» из маломощных горизонтов стало нерентабельным. (3)В районе Черной реки в Интинском районе остаются нетронутыми разведанные залежи угля, но строительства новой шахты в обозримом будущем не планируется. Слишком дорого обходится завоз сложного оборудования в район Крайнего Севера. Нефть с газом пока не исчерпаны в Республике.

Инта - это стагнирующий моногород, в котором основные отчисления в бюджет зависят от работы угольной компании. Большинство шахт закрывались, не полностью использовав ресурсы недр. Кроме того, после их ликвидации остались терриконыиз пустой породы,(4) заброшенные полуразрушенные промышленные и административные здания. По сей день в Инте функционирует единственная ГОФ при оставшейся шахте «Интинская».На добываемом угле работает ТЭЦ, оба предприятия продолжают загрязнять территорию промышленными отходами.

Не все жители могут позволить себе переехать из района Крайнего Севера, нужна работа, а здоровье не позволяет работать вахтовым методом. Следовательно, надо искать решение проблемы безработицы в самой Инте.

Мы поставили цель: Исследовать возможности использования отходов ГОФ, ТЭЦ и котельных для решения экологических и экономических проблем Интинского района.

Для достижения цели были поставлены задачи:

Изучить литературу и другие источники сведений по теме исследования.

Определить химический состав отобранных образцов золы и пустой породы.

Рассчитать затраты и предполагаемую выгоду от появления в Инте производств по переработке отходов деятельности ТЭЦ и ГОФ.

Составить доклад и подготовить презентацию по теме.

Обратиться в местные СМИ с предложениями по способам решения проблем

Определены методы:

Сравнения, анализа, обобщения;

Наблюдения за работой Интинских предприятий;

Экспериментальные исследования на базе кабинетов химии и физики Лицея;

Методы статистики.

2.Краткие сведения об Интинском угле

Основные характеристики интинского угля

В Инте добывается энергетический каменный уголь, он используется для коммунальных и бытовых нужд.Основные характеристики интинского угля (см.таблицу (6):

Каменный уголь(5)-- осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений. По химическому составу каменный уголь представляет смесь органических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами!

Влажность угля

Содержание влаги в горючем ископаемом характеризуется его влажностью. Эта величина выражается отношением массы выделившейся при прокаливании влаги к массе анализируемого образца. Влага угля снижает полезную массу при перевозках, на ее испарение тратится большое количество тепла при сжигании топлива, кроме того, зимой влажный уголь смерзается.

Зольность угля(7)

В ископаемых углях содержится значительное количество (от 2 до 50 мас.%) минеральных веществ, они образуют после сжигания золу, которая на 95--97 %, состоит из оксидов Al, Fe, Ca, Mg, Na, Si, K. Остальное - соединения P, Mn, Ba, Ti, Sb и др. По происхождению минеральные примеси делятся на три группы:

1. Минеральные вещества первичных растений;

2. Органоминеральные комплексы, сформировавшиеся в процессе углеобразования на ранних стадиях;

3. Минералы, отложившиеся на стадии углефикации.

Элементный анализ твердых горючих ископаемых (ТГИ)

Органическая масса всех видов ТГИ состоит из С, Н, О, S и N. Суммарное их количество превышает 99 мас.% в расчете на органическое вещество любого угля и торфа.

3.Экспериментальная часть

3.1 Результаты наблюдения на ГОФ шахты «Интинская»

отходы обогатительный фабрика котельная

В марте 2012 года мы посетили групповую обогатительную фабрику (ГОФ) шахты «Интинская»(8). С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).

Потребителямиинтинского угля являются(9) ТЭЦ, ГРЭС и котельные установки Архангельской, Ленинградской области и Республики Коми. Объемы потребляемого угля зависят от производительности шахты и ГОФ.

Один из важнейших показателей качества работы фабрики - количество тонн переработанного угля.

В 2011 году эта цифра составила 3 млн. тонн. Обогащаются высокозольные, труднообогатимые энергетические угли марки «Д» Интинского месторождения.

На ГОФ поступивший из шахты уголь направляется на классификацию(10) по крупности 13 мм, после чего крупный класс + 13 мм идет на дешламацию, а мелкий класс является конечным продуктом обогащения (отсев). Обогащение отсева на ГОФ не предусмотрено. Крупный класс обогащается в сепараторах с выделением конечных продуктов - концентрата и породы.

Концентрат поступает для отмывки и обезвоживания и транспортируется в корпус погрузки. Порода из сепаратора также обезвоживается, а затем направляется в породный бункер емкостью 90 тонн.Сушка угля, породы и отсева происходит за счет восходящего потока горячих дымовых газов. Высушенный уголь, концентрат и отсев складируются. Емкость концентратного склада(11) составляет - 45 тыс. тонн, отсевного - 110 тыс. тонн.

Отходы вывозятся на породный отвал, на территории, непригодные для сельскохозяйственного производства.

Расстояние от породного отвала до производственных зданий и сооружений ГОФ и шахты более 200 м, санитарная зона до жилых поселков во все стороны более 500 м.

Данный отвал располагается на поверхности полей шахт "Интинская" и "Западная" (ныне уже закрытой).(12)Проектная площадь отвала составляет 2 млн. м2,проектный объем складируемой породы 14,5 млн. м3. С целью предотвращения самовозгорания породы отвал имеет плоскую форму. В породе до 35% углесодержащих, серусодержащих и других компонентов. В случае самовозгорания в воздух попадают оксиды серы, азота, едкий дым, которые распространяются ветром на территории города и поселков.

По существующему между ГОФ и муниципалитетом договору 25% породы используется на отсыпку дорог.

Продукты горения и разложения веществ породы приносят вред (см. таблицу(13).

1.Твердые частицы (пыль, зола и др.)вызывают снижение солнечного освещения и видимости, увеличение облачности, туманности. Разрушение и загрязнение материков. Возможное снижение температуры земли в результате длительного воздействия.

2.Сернистый ангидрид SO2вызывает хроническое поражение растений, снижение урожайности в сельском хозяйстве, уничтожение лесов, заболевание дыхательных путей человека.

3.Оксид азота NO2вызывает поглощение солнечного света, образование фотохимического тумана -- смога. Разрушение ряда материалов, снижение урожайности, уничтожение лесов.Оксиды азота резко раздражают легкие и дыхательные пути, способствуя возникновению воспалительных процессов в них. Под влиянием оксидов азота снижается гемоглобин, понижается кровяное давление, возникают головокружения, тошнота, рвота, одышка.

Состав породы ГОФ ОАО «Компания «Интауголь»

Химический состав породы - отходов углеобогащения ГОФ (см. таблицу (14).

3.2 Результаты наблюдений на Интинской ТЭЦ

Весной 2011 года мы посетили ИТЭЦ (15), туда поступает обогащенный уголь с ГОФ шахты «Интинская». Размеры кусковугля стандартной величины от 13 до 100 мм. Среднегодовое количество сжигаемого угля составляет 150 тыс. тонн. Перед поступлением в топку уголь проходит через очистку, дробилку. На Интинской ТЭЦ осуществляется пылевое сжигание угля (в отличие от слоевого сжигания на котельных города и поселков).

Посетили химическую лабораторию ТЭЦ, где проводится анализ(16) угольной пыли на влажность и зольность. И так как от этих характеристик зависят условия сжигания и расчет количества производимой тепловой энергии, то уголь проверяетсяна содержание влаги и зольность ежедневно.

На предприятии предусмотрена очистка дыма от твердых частиц. Установлены специальные фильтры, которые намеренно не всегда включают, так как при их функционировании заметно снижается мощность дымоотведения. Особенно актуальным это становится в зимние холода, когда от ТЭЦ требуется поддержание теплового режима. В этот период фильтры отключают, и на город выпадают несгоревшие частицы угля, зола.

При нормальной работе образующаяся зола смешивается с водой, получается пульпа, которая выводится за пределы ТЭЦ в специальныйзолошлакоотвал. Там нерастворимая часть пульпы естественным образом осаждается, а осветленная вода возвращается на ТЭЦ.

Периодически на ТЭЦ производится очистка дымовых труб. Происходит массовый выброс золы и несгоревших частиц угля на город. Это становится наиболеезаметно зимой. Подобная очистка дымовых труб проводится и на ГОФ.

В 2011-2012 учебном году мы исследовали на базе химической лаборатории Лицея состав угля и угольной золы, полученной в результате сжигания на ТЭЦ и в районной котельной. Экспериментально определяли количество осадков в снеговом покрове. Выяснили, что среднегодовой объем их «зашкаливает». А это - подъем заболеваемости, снижение трудоспособности, рождение ослабленных детей, снижение продолжительности жизни.

Как утилизировать отходы производств? Какую выгоду можно извлечь из «загрязнителей» природы?

4. Дальнейшая «судьба» отходов

На данный момент «судьба» отходов плачевна, т. к. они не используются, а лишь накапливаются годами. Повторим, что 25% пустой породы с ГОФ идет на отсыпку дорог, а все остальное продолжает загрязнять почву, воздух, воду. Мировая практика показывает нам, что будущее за использованием отходов, например, как в Великобритании, Германии, Италии, Франции, ЮАР, где перерабатывают 100% золошлаков (полный цикл переработки). В Польше и Китае - до 80%, в Индии - до 50% золошлаков ТЭС (ТЭЦ). Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов,бетона различных марок.

В Омской области выпускают сухие стройсмеси с применением золошлаковых отходов. Там применяюся отходы местных теплоэлектростанций. Возведен завод компанией предприятия "Сибирский эффективный кирпич". Цена на эти отходы гораздо меньше цены на обычную бетонную продукцию. Их применяют в Омске и области для выпуска стеновых блоков и кирпича. Одновременно проводится их утилизация, решаются вопросы экологии, вызванные использованием золоотвалов.

Из пресс-релиза администрации региона известно, что два года назад начал работу завод по выпуску строительных блоков из ячеистого бетона, еще через год заработало предприятие по производству зольного кирпича высокого качества. На этом сырье будут действовать предприятия золокерамического кирпича, цементной продукции и золоминеральной теплоизоляции.Все это, безусловно, шаги вперед, однако главным препятствием остается то, что переработка золы для энергетиков является побочным делом, что она не имеет поддержки на федеральном уровне. Каждая компания и каждый регион решают эту проблему в одиночку. Выходит, без помощи государства в этом вопросе все равно не обойтись.

5.Предложения по использованию отходов для нужд города

При утилизации, переработке отходов в любом маленьком городе возможно одновременно хотя бы частично решить две проблемы - экологическую и экономическую, что позволило бы изменить экологическую и экономическую ситуацию в данном районе, городе. Какие изменения можно ожидать (см. таблицу (17)?

Таким образом, решать эти проблемы надо. Надо использовать золошлаки ТЭЦ и отходы ГОФ. Это особенно актуально в условиях моногорода с тенденцией стагнации угольной промышленности в лице компании «Интауголь». В Инте практически замерло жилищное строительство, бетон для ремонта изготавливается на основе привозного сырья.

Открытие новых предприятий могло бы решить часть проблем.

Мы задались целью выяснить, что можно сделать в нашем городе для частичного решения проблем.

6. Расчет годового объемаотходов ТЭЦ и ГОФ (18)

В первую очередь, просчитали возможность переработки золошлаков ИТЭЦ и отходов ГОФ:

-Среднегодовое количество сжигаемого на ТЭЦ угля составляет 150 тыс. т;

-Зольность интинского угля составляет 26,2%,т. е. 39,3 тыс. т;

-Годовой объем угля, перерабатываемого на ГОФ шахты «Интинская» составляет 2839,8 тыс. т (по данным 2011 года);

-из них получается 989,3 тыс. т концентрата (с зольностью 26,2%);

-отсев составляет 1210,8 тыс. т (с зольностью 34,6%);

- и на пустую породуприходится 639,7 тыс. т

- Из них 479,775 тыс. т отправляется на породоотвал. Плотность породы 2,1 . Таким образом, объем породы за год составляет 228,46 тыс. .

Учитывая, что в породе значительное количество углесодержащих веществ и серы, то при возгорании в воздух попадает огромное количество токсичных веществ.

При пассивном хранении породы токсичные вещества:

Вымываются осадками

Разносятся ветром

И, таким образом, снова наносится вред живой природе.

Площадь породоотвала постоянно требует расширения в сторону тундры!

7. Изготовление образцов бетона

Наш школьный эксперимент был направлен на получение образцов бетона из одной марки цемента и разных наполнителей. Мы брали песок на очистных сооружениях, где он в огромных количествах в течение ряда лет отделялся из сточных вод, брали измельченный шлак - отход районной коммунальной котельной, а также твердые включения пустой породы - продукта углеобогащения на ГОФ. «Рецепт» изготовления заимствовали из Интернет, а также из бюллетеня-рекламы Интинского завода железобетонных изделий.

Песок предварительно просеивали, прокаливали на газовой горелке (у него был неприятный запах). Шлак измельчали до кусков диаметром 0,5 - 2 см. Из пустой породы отделяли твердые включения, разбивали молотком на куски таких же размеров. Делали сухую смесь двух видов: 1)песок 2 части+шлак 4 части+портландцемент 400 1 часть и 2) песок(2)+измельченная порода(4)+портландцемент 400(1) . Смеси заливали водой (1/2 части). Тщательно вымешивали и наполняли формы. В качестве Форм использовали коробки из-под сока объемом 1 литр. Время выдержки должно быть не менее 28 суток. Мы ждали 10. Образцы испытывали на прочность, ставя на них грузы.

По результатам испытания сделали предварительный вывод:

Более прочные образцы получены с наполнителем из пустой породы.

И это только начало. В Инте достаточно ресурсов для изготовления строительных плит, используемых в дорожных работах, для создания памятников, для ремонта дорог. В будущем можно восстановить кирпичный завод и производить ремонтные строительные работы не из привозного, а из «своего» кирпича.

Результаты и выводы

В Инте достаточно ресурсов для создания предприятий по переработке отходов углеобогащения и сжигания угля;

Организация рабочих мест позволит улучшить благосостояние жителей Инты и снизить отток населения за пределы Республики;

Утилизация отходов позволит снизить риск заболеваемости населения Инты за счет уменьшения количества токсикантов в почве, воде, воздухе;

Затраты от введения перерабатывающих отходы предприятий окупятся демографическим ростом и процветанием в населенных пунктах Крайнего Севера;

Опыт Инты может быть использован в других подобных малых северных городах

Литература

1. Н.Л.Глинка. Общая химия. Изд-во "Химия", 1972.-712 с.

2. Химическая энциклопедия. Даф-Мед. Изд-во "Сов.энциклопедия", 1990. - 671с.

3. Краткая химическая энциклопедия. М. Сов.энциклопедия , 1967. - 1184 с.

4. Э.Гроссе, Х.Вайсмантель. Химия для любознательных. Л. Химия, 1987. - 392с.

5. В.Д.Войлошников, И.А.Войлошникова. Книга о полезных ископаемых. М. Мир, Недра. - 1991. - 175с.

Приложение

Виды бетона

Согласно ГОСТ 25192-82, классификация бетонов производится по основному назначению, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре и условиям твердения:

По назначению различают бетоны обычные (для промышленных и гражданских зданий) и специальные -- гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).

По виду вяжущего вещества различают цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.

По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых или специальных заполнителях.

По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры.

Размещено на Allbest.ru