Есть ли перспектива в системном использовании отходов ТЭС в дорожном строительстве?
Сегодня поговорим о возможностях использования вторичных материалов при выполнении дорожных работ. Спектр современных технологий по их применению довольно широк. В первую очередь остановимся на вопросах использования золошлаковых отходов (ЗШО) угольных тепловых электростанций (ТЭС) в дорожном строительстве. В июне 2020 года Правительство РФ одобрило Энергетическую стратегию Российской Федерации на период до 2035 года, где впервые в новейшей истории России установлен целевой показатель по доле утилизируемых ЗШО от годового объема их образования: к 2035 году она должна составить 50%.
В России ежегодно образуется около 18 млн тонн золошлаковых отходов в год. Доля вовлечения золошлаков в использование для различных целей от годового объема формирования в среднем составляет 8–10%. Чаще всего их утилизация носит несистемный характер, в том числе и в использовании ЗШО в автодорожном строительстве. К такому выводу пришли в результате изучения экологической проблемы директор Центра отраслевых исследований и консалтинга Финансового университета при Правительстве РФ Ирина Золотова и ее заместитель Никита Осокин.
Известны, к примеру, случаи использования ЗШО Дзержинской ТЭЦ–22 при возведении транспортной развязки на пересечении Лыткаринского шоссе и автодороги М–5 «Урал», а также применения золошлаков Каширской ГРЭС при строительстве железнодорожного перегона в Ступинском районе. Но реализация этих проектов с применением ЗШО стала возможной во многом благодаря тому, что лыткаринская развязка находится примерно в 7 км от Дзержинской ТЭЦ–22, а объект в Ступинском районе Подмосковья (насыпь мостового сооружения на 87–м километре железнодорожного перегона Михнево – Жилево) – в 35 км от Каширской ГРЭС. То есть везти золошлаковые отходы издалека в этих случаях не пришлось, транспортные расходы оказались незначительными. В этих и других случаях речь идет о ситуативном, а не системном применении, считают эксперты.
Справедливости ради надо напомнить, что еще в советские времена в нашей стране был накоплен определенный опыт использования зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов твердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий автодорог. В 80–е годы прошлого века научно–исследовательские работы в этом направлении и практическое использование таких материалов были значительно активизированы. Это было связано с созданием и развитием сети автодорог в Западной Сибири, Нечерноземной зоне, где ресурсы традиционных дорожно–строительных материалов (высокопрочного щебня, песка, цемента) ограничены. В 1976–1990 годах был даже разработан ряд нормативно–технических документов, развивающих возможности использования золы и золошлаковых смесей в дорожном строительстве.
Это способствовало использованию вторичных материалов при выполнении дорожных работ. Как отмечали сотрудники бывшего ФГУП «СоюздорНИИ» Е.И. Путилин и В.С. Цветков (данные 2003 года), с применением золы и золошлаковых смесей было построено около 300 км дорог Москва – Серпухов, Москва – Рига, Москва – Кашира. На автодороге Алтай – Кузбасс на отсыпке слоев земляного полотна использовано 65 тыс. кубометров золошлаковых материалов. Алтайавтодор в 1999–2002 годах применял золы уноса Барнаульской ТЭЦ в конструктивных слоях дорожных одежд на автотрассах III–IV категорий.
Этот ряд примеров можно было бы продолжить, но надо иметь в виду, что несколько десятилетий назад, когда реализовывались упомянутые проекты, интенсивность движения на российских трассах была совсем иной, так же как и требования к техническим характеристикам автодорог. Поэтому прежние нормативы в условиях нашего времени не годятся.
В 2013 году Росавтодор утвердил ОДМ 218.2.031–2013 «Методические рекомендации по применению золы уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве». В этом документе говорится, что золошлаковые отходы потенциально могут быть использованы в сооружении разных слоев дорожной одежды при соответствии критериям химического состава и физико–механических свойств.
Наименее жесткие технологические требования предъявляются к сооружению насыпи земляного полотна с использованием ЗШО. Данное направление вовлечения золошлаков имеет наибольший потенциал с точки зрения объемов утилизации, поскольку позволяет утилизировать даже золошлаковую смесь, полученную путем гидрозолоудаления, отмечают эксперты Центра отраслевых исследований и консалтинга. При прочих равных факторах золошлаки становятся экономически более привлекательной альтернативой традиционным грунтам. Именно в качестве насыпи земляного полотна ЗШО были использованы в упомянутых проектах в Ступинском и Лыткаринском районах. Однако надо иметь в виду, что расположенные там теплоэлектростанции используют угольное топливо как резервное, образуя ежегодно минимальный объем золошлаков.
Использование ЗШО в других слоях дорожной одежды крайне затруднительно из–за нестабильности физико–механических свойств золошлаков. Данная проблема возникает в связи с тем, что качество ЗШО не является приоритетным показателем деятельности ТЭС – во главу угла ставится максимально эффективная выработка электрической и тепловой энергии. Как следствие, станции могут изменять состав используемого твердого топлива и режим сгорания угля, что провоцирует изменение свойств образуемых ЗШО. Таким образом, нестабильность свойств ЗШО исключает возможность использования золошлаков при производстве асфальтобетонных смесей верхнего слоя дорожной одежды.
В то же время довольно успешно реализует шлаковые отходы ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Это стало возможно благодаря ГОСТ 3344–83 «Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия». Данный стандарт описывает требования к щебню, песку и щебеночно–песчаным смесям из шлаков черной и цветной металлургии и фосфорных шлаков. Упоминание возможности использования ЗШО, полученных в результате сжигания твердого топлива на ТЭС, в этом техническом документе отсутствует.
По данным экспертов, в 2019 году в дорожное строительство в общей сложности было вовлечено 3,15 млн тонн доменного шлака предприятий группы «НЛМК», примерно столько же и годом раньше. Такие объемы фактически идентичны ежегодным объемам утилизации ЗШО всех угольных ТЭС России. Предприятия «НЛМК» реализуют шлаковые смеси для дорожного строительства в одиннадцати регионах Центральной России.
Потенциал использования ЗШО в дорожном строительстве напрямую зависит от масштабов развития транспортных сетей, считают эксперты. В большинстве «угольных» регионов, расположенных в Уральском, Сибирском и Дальневосточном федеральных округах, темпы возведения новых автомобильных дорог существенно ниже, нежели в европейской части страны. По оценкам Центра отраслевых исследований и консалтинга Финансового университета, ежегодная потребность в грунтах для сооружения земляного полотна автодорог в таких регионах может достигать 7 млн куб. метров.
Однако ТЭС, работающие на угле, могут удовлетворить лишь небольшую часть потребности дорожной отрасли, поскольку в большинстве случаев линейные объекты возводятся за пределами эффективного радиуса транспортировки, что исключает (для дорожно–строительных предприятий) экономическую целесообразность использования золошлаков в качестве грунта.
Крупная дорожная развязка требует 600–700 тыс. кубометров грунта для сооружения насыпи. Однако для региональных дорожных сетей потребность в подобных объектах минимальна, а вероятность их возведения в непосредственной близости от угольных ТЭС крайне мала. Тем самым можно констатировать, что потенциал использования золошлаков в автодорожной отрасли остается ограниченным с точки зрения системного вовлечения, ибо транспортное плечо играет существенную роль в обеспечении экономической конкурентоспособности ЗШО как материальных ресурсов для дорожных насыпей, делают вывод эксперты.
Сергей Озун, обозреватель «ТР»
