Системы гидравлического удаления золы и шлама на ТЭС, где топливом служит мазут, отсутствуют; эти системы организуются только на ТЭС, сжигающих твердое топливо.

На ТЭС мощностью 4000 МВт работающей, например, на углях Экибастурского месторождения, необходимо за 1 час удалить до 1300 т золы и шлака. Это количество имеет объем около 600 м3; следовательно, за год такая ТЭС была бы буквально погребена под слоем золы и шлака, общее количество которых превысило бы 5 млн м3. При площади промплощадки в 0,6 км2 слой золы за год достиг бы высоты примерно 8 м. Во избежании этого золу и шлак гидравлически транспортируют на золошлакоотвалы. Это осуществляется так: зола и шлак смываются из зольных бункеров мощным потоком воды и образовавшаяся пульпа (взвесь золы и шлака в воде) по пульпопроводам направляется на несколько километров от станции на золошлаковые поля. Там зола оседает, а освободившаяся от золы так называемая осветленная вода или сбрасывается в природные водоемы или возвращается обратно на ТЭС для выполнения той же работы.

К сожалению, еще в 1987 году только третья часть от общего числа систем гидрозолоудаления (ГЗУ) имела оборотное водопользование, а почти 60 % всех систем ГЗУ сбрасывали осветленную воду в природные водоемы, которые погибали, так как осветленные воды от многих топлив содержат крайне ядовитые вещества. Правда, теперь все вновь сооруженные электростанции будут иметь только оборотные системы ГЗУ. Планируется реконструировать на оборотные эти системы и на старых ТЭС. Однако было бы ошибочно предполагать, что оборотные системы ГЗУ полностью решают задачу охраны окружающей среды от вредного воздействия золы и шлака.

Во-первых, огромны размеры золошлаковых полей. В среднем на 1000 МВт требуется золоотвал площадью 300 га. Для станции взятой нами в пример размеры этих золошлаковых полей составят 1200 га, т.е. около 12 км2. Но и такие “латифундии” могут служить не более 15 ¸ 20 лет. За этот срок ТЭС выбросит около 100 млн. м3 золы, которая покроет золоотвалы слоем до 8 ¸ 10 м. Следовательно, через некоторое время приходится находить новое место для складирования золы и шлака, а пространство, заваленное этими отходами рекулитивировать. С этой целью законом предписано производить засыпку золы и шлака слоем почвы, которая предварительно удаляется с площадки, отводимой под золоотвал. По этой засыпке должна быть посеяна трава и затем посажены кустарниковые растения. Лишь спустя ряд лет такие рекультивированные золоотвалы смогут вписаться в нормальный ландшафт.

Количество воды, требующееся для смыва и гидротранспортировки золы и шлака, примерно в 10 раз превышает массовое их количество. Для нашего примера это составит 13 тыс м3/час. В оборотных системах ГЗУ это количество воды будет циркулировать, смывая и перенося все новые порции золы и шлака. При этом вода будет выщелачивать, растворять те компоненты золы, которые обладают заметной растворимостью. Каков же будет состав этой циркулирующей в системе гидрозолоудаления воды? Очевидно, этот состав будет зависеть от свойств топлива. Исследование показало, что все твердые топлива можно условно разбить на четыре группы. К первой относятся сланцы, торф и ряд углей восточных месторождений. Оборотные воды ГЗУ, где сжигаются эти топлива, представляют собой насыщенный раствор Ca(OH)2. Значение рН осветленной воды на таких оборотных системах ГЗУ достигает 13, а общая щелочность 40 мг-экв/л. вторая группа топлив, к которым относятся, в частности, угли Донецкого бассейна и некоторые угли Кузбаса, дает воды насыщенные сернокислым кальцием. Растворимость этой соли около 2 г/л, считая на CaSO4. К третьей группе надо отнести такие топлива, осветленная вода ГЗУ которых содержит и сернокислый кальций и щелочь, т.е. насыщена и CaSO4 и Ca(OH)2.

Зола углей Экибастурского месторождения (четвертая группа топлив) не содержит легко растворимых веществ, вследствие чего воды ГЗУ на таких ТЭС мало минерализованы. Но все без исключения топлива содержат фториды, ванадий, мышьяк, а некоторые даже ртуть, бериллий, германий и другие элементы. Поэтому осветленные воды ГЗУ практически всегда содержат ионы фтора и соединения других, перечисленных выше элементов. Концентрация фтора во многих водах оборотного ГЗУ достигает 50 ¸ 70 мг/л. Содержание мышьяка составляет примерно 0,5 ¸ 1 мг/л. Такова же в большинстве случаев концентрация соединений ванадия.

Существенным обстоятельством является то, что далеко не всегда удается сбалансировать водный режим систем ГЗУ. В них поступают атмосферные осадки, которые во многих районах нашей страны не полностью компенсируются испарением с золоотвала. Часто в систему ГЗУ сбрасывают и другие стоки, например нефтезагрязненные воды, отработавшие растворы после химических очисток и консерваций оборудования и т.д. Часть воды остается связанной компонентами золы; например, сернокислый кальций превращается в гипс, поглощая на молекулу CaSO4 две молекулы Н2О. Окись кальция и некоторые другие окислы гидратируются. Вода с рядом солей образует кристаллогидраты. Часть воды заполняет поры между частицами золы. Эти процессы могут быть изображены реакциями: