Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ основных эколого – экономических показателей региональной энергетической отрасли 17
1.1 Особенности энергобаланса 17
1.2 Стратегия развития энергетической отрасли 24
1.3 Перспективы развития угольной и газовой энергетики с учетом экологических ограничений 29
1.4 Перспективы развития атомной энергетики с учетом экологических ограничений 41
1.5 Анализ динамики выработки, тарифной политики и эффективности использования электроэнергии в ЮФО и СКФО РФ.. 46
1.6 SWOT - анализ энергетической отрасли региона 56
1.7 Рабочая гипотеза и блок-схема исследований. 63 Выводы по главе 66
2. Ресурсно - технологическое обоснование организации энерготехнологического комплекса на базе энергетических предприятий ростовской области ... 68
2.1 Основные технические характеристики, значения энергетических
показателей с учетом экологических факторов Волгодонской ТЭЦ-2,
Ростовской АЭС и Новочеркасской ГРЭС 68
2.1.1 Волгодонская ТЭЦ-2 70
2.1.2 Ростовская АЭС 71
2.1.3 Новочеркасская ГРЭС 75
2.2 Критерии отбора эксплуатационных отходов предприятий для производства ликвидных продуктов 77
2.3 Использование золошлаковых отходов ТЭС 79
2.4 Сырьевой ряд для производства азотных удобрений 81
2.4.1 Производство, хранение и транспортировка водорода 81
2.4.2 Промышленное производство азота, кислорода и азотной кислоты (метод разделения воздуха, выделение из дымовых газов ТЭС) 82
2.4.2.1 Метод разделения воздуха 82
2.4.2.2 Выделение чистого молекулярного азота и азотной кислоты из дымовых газов ТЭС 83
2.4.2.3 Хранение и транспортировка продуктов разделения воздуха 85
2.4.3 Сырье для производства серной кислоты 86
2.4.4 Получение серной кислоты из дымовых газов угольных ТЭС 87
2.4.5 Серная кислота из углистых колчеданов (отходов углеобогащения)... 88
2.4.6 Дымовые газы ТЭС как источник диоксида углерода для синтеза карбамида 88
2.5 Оптимизация энергораспределения по часам суток 89
2.6 Конверсия вторичных технологических ресурсов
энерговырабатывающих предприятий 91
2.6.1 Использование избыточной кинетической энергии водотоков охлаждающих систем на сбросных сооружениях электростанций 91
2.6.2 Применение тепловой энергии оборотных систем охлаждения электростанций для развития тепличных хозяйств 95
2.7 Утилизация дождевых и талых стоков с территорий промышленных предприятий и электростанций 100
Выводы по главе 102
3. Эколого - экономические приоритеты в производстве дополнительных продуктов и конверсии вторичного энергетического потенциала ТЭС 104
3.1 Целесообразность использования золошлаковых отходов ТЭС в
водохозяйственном и мелиоративном строительстве 104
3.1.1 Экономическая эффективность . 104
3.1.2 Экологическая эффективность и безопасность 111
3.2 Обоснование оптимального метода получения водорода, азота и кислорода 114
3.3 Экономическая целесообразность производства азота, азотной и серной кислоты из дымовых газов ТЭС 117
3.3.1 Производство азота 117
3.3.2 Производство азотной кислоты 118
3.3.3 Производство серной кислоты 119
3.4 Экономическая целесообразность производства серной кислоты, сульфата аммония и сернокислотного мелиоранта из углистых колчеданов 121
3.5 Обоснование получения диоксида углерода из дымовых газов ТЭС для синтеза карбамида 123
3.6 Экологические аспекты получения азота, азотной и серной кислоты из дымовых газов ТЭС 128
3.7 Экологические аспекты получения диоксида углерода из дымовых газов ТЭС 131
3.8 Экономическая эффективность конверсии вторичных эксплуатационных ресурсов энерговырабатывающих предприятий 132
3.8.1 Конверсия кинетической энергии для целей энергоснабжения тепличных хозяйств и производства гипохлорита натрия 132
3.8.2 Использование избыточной тепловой энергии охлаждающих систем для обогрева тепличных хозяйств 145
3.8.3 Экономическая эффективность утилизации твердых атмосферных осадков за счет тепловой энергии оборотных систем охлаждения 150
3.9 Экономическая эффективность устройства утилизации дождевых и талых стоков с территорий энерговырабатывающих и промышленных предприятий 154
3.10 Энерготехнологический комплекс на базе НчГРЭС,
РосАЭС и ВолТЭЦ-2 в интересах АПК Ростовской области 156
3.10.1 Модель конверсии Новочеркасской ГРЭС в ЭТК 158
3.10.2 Модель конверсии ВолТЭЦ-2 в ЭТК 160
3.10.3 Модель конверсии Ростовской АЭС в ЭТК 163
3.10.4 Кластерная модель конверсии региональных электростанций в единый ЭТК 165
Выводы по главе 168
4. Маркетинговые исследования потенциального рынка сбыта продуктов регионального ЭТК 170
4.1 Общая характеристика Ростовской области 170
4.2 Оценка ликвидности строительных материалов с золошлаковыми заполнителями на внутреннем рынке региона 173
4.3 Актуальность применения фильтрующего сорбента из золошлаковых отходов ТЭС для муниципальных систем водоотведения в регионе 175
4.4 Целесообразность использования электрической и тепловой энергии, полученной путем конверсии вторичного кинетического и теплового потенциала ТЭС и АЭС 176
4.5 Оценка обеспеченности земель сельскохозяйственного назначения минеральными и органическими удобрениями 180
4.6 Целесообразность применения продуктов регионального ЭТК для сохранения и восстановления плодородия почв орошаемых земель 191
Выводы по главе 208
5. Применение гипохлорита натрия и бактерицидных ионов для борьбы с развитием синезеленых водорослей в технологических каналах и водоемах 211
5.1 Окислитель – дезинфектант как продукт конверсии энерговырабатывающих предприятий в ЭТК: технология, экономика и 5.2 Альгицидное и бактерицидное действие гипохлорита натрия и ионов
меди и цинка 216
5.2.1 Альгицидное действие 216
5.2.2 Бактерицидное действие 232
5.3 Организация крупномасштабного применения гипохлорита натрия и бактерицидных ионов на региональных технологических водоемах 238
Выводы по главе 244
6. Экономическая эффективность энерготехнологического комплекса в апк региона 246
6.1 Проект каскада малых ГЭС: технология и экономика на базе технологического водотока Новочеркасской ГРЭС 246
6.2 Использование гипохлорита натрия, выработанного на базе НчГРЭС, для целей водоснабжения и водоотведения близлежащего населенного пункта 257
6.3 Общие показатели экономической эффективности конверсии
НчГРЭС, РосАЭС и ВолТЭЦ-2 в ЭТК 259
Выводы по главе 263
Заключение 264
Список используемой литературы
- Перспективы развития угольной и газовой энергетики с учетом экологических ограничений
- Критерии отбора эксплуатационных отходов предприятий для производства ликвидных продуктов
- Экономическая эффективность
- Оценка ликвидности строительных материалов с золошлаковыми заполнителями на внутреннем рынке региона
Перспективы развития угольной и газовой энергетики с учетом экологических ограничений
В конце декабря 2013 года подведены итоги функционирования ТЭК России. По данным ЦДУ ТЭК [237] добыча нефти выросла на 1% по сравнению с 2012 г. В связи с этим, экспорт нефтепродуктов, ориентировочно, увеличится на 7%, потребление нефтепродуктов в России почти не изменится, а экспорт сырой нефти снизился на 2%. По добыче нефти поставлен очередной рекорд - 523 млн. тонн, однако в начале 2013 года прогнозировалось падение почти на 1%. Объем переработки нефти в России продолжил свой рост и достиг 273 млн. тонн. Следует отметить, что прирост добычи нефти идет в основном за счет освоения восточного и северного направлений. Добыча газа в 2013 г. составила 668,1 млрд. м3, его экспорт – 204,6 млрд. м3. По сравнению с 2012 г. добыча природного газа выросла на 2%, а его экспорт увеличился на 10%. Добыча угля в 2013 г. составила 352,1 млн. тонн, при этом экспорт достиг 143 млн. тонн. По сравнению с 2012 г. добыча природного газа снизилась на 0,78 %, а его экспорт увеличился на 10,13 %.
Следует отметить, что в последние годы рост количественных показателей сопровождают некоторые качественные перемены – в рамках выполняемой модернизации. Это важная перемена, происходящая в настоящее время. В декабре 2010 года Минэнерго России внесло на рассмотрение правительства новую государственную программу «Энергоэффективность и развитие энергетики», в которой в качестве целевых индикаторов обозначены восемь показателей – технологичность, энергоемкость, экологичность, динамичность, инновационность, безопасность, эффективность управления и социальность. Только их сумма даст требуемые результаты – позволит двигаться вперед, на ходу преодолевая накопившиеся проблемы прежних лет. Поэтому отчетные данные за эти годы можно назвать условиями новой, сложной государственной задачи – повышения энергоэффективности экономики России.
Из приведенных выше данных следует, что Россия продолжает оставаться крупнейшим в мире экспортером энергетических ресурсов, несмотря на то, что с каждым годом добывать их становится все труднее, добыча смещается на север, и в качестве перспективных называются уже прибрежная зона Северного Ледовитого океана и его дно. Очевидно то, что с увеличением затрат на разведку и освоение указанных месторождений нефти и газа их стоимость резко возрастет, а это, в свою очередь, лишит с таким трудом добытые энергоносители их экспортной привлекательности.
Необходимо понимание того, что Евросоюз потенциально не желает попадать в энергетическую зависимость от России. Не так давно было объявлено, что европейские страны планируют к 2030 году 20 % своих потребностей в энергии удовлетворять за счет альтернативных возобновляемых источников. Финансовый кризис, случившийся в 2008 году, несомненно, заставит ускорить реализацию этих планов. Последствия кризиса внесут существенные коррективы и в экономику России: остановка или переход на сокращенную рабочую неделю ряда крупных энергопотребляющих предприятий страны привели соответственно и к снижению энергопотребления – в среднем, на 4,6%. [195, 238]. Это произошло вслед за снижением промышленного производства на 14,2 %. В настоящее время, согласно заявлениям Министерства энергетики и «Системного оператора» ЕЭС энергопотребление в стране в 2013 году снизилось на 0,6% по сравнению с данными 2012 года. Падение этого показателя зафиксировано впервые с 2009 года. Эксперты объясняют данный факт снижением энергопотребления металлургической отраслью и сокращением производства в стране на 0,1% [238]. С 2011 по 2012 гг. доля экспорта снизилась с 23,65 млрд. кВтч до 14,31 млрд. кВтч (-39,5%), а с 2012 по 2013 гг. – увеличилась с 14,31 млрд. кВтч до 15,73 млрд. кВтч. (+9,0 %).
В соответствии с данными Росстата [236] - доля различных видов топлива в выработке энергии составляет: газ – 46 %, уголь и нефть – 24 %, гидроэнергетика - 17 % (в результате аварии на Саяно-Шушенской ГЭС этот показатель снизился, а доля угля возросла) и атомная энергетика – 13 %. Между тем, согласно [239] (без учета тарифа на мощность и ряда других параметров), один кВтч произведенный станцией, работающей на газе, стоит около 3,1 руб./кВтч; цена со станции, работающей на угле, составляет примерно 2,4 руб./кВтч; 1,0 руб./кВтч стоит энергия, произведенная на АЭС и 0,5 руб./кВтч – на ГЭС. Как следствие, в стране, обладающей крупнейшим в мире топливно-энергетическим комплексом, тарифы на газ и электроэнергию для населения России сравнялись с тарифами ведущих западных стран (к примеру, в США, где население платит за газ менее 80 долл. за 1000 м3, в то время как в 2010 году для населения России установлена цена более 90 долл.).
Увеличение роста добычи, экспорта энергоносителей и минерального сырья поднимает на более высокий уровень проблему топливно-энергетической безопасности нашей страны. Решение данной проблемы определяет перспективы экологически устойчивого развития отечественной экономики, при котором гарантируется соблюдение прав будущих поколений на чистую, здоровую, благоприятную для жизни окружающую природную среду, на надлежащее качество жизни.
С целью решения вышеуказанных проблем разработана новая Энергетическая стратегия России (Стратегия-30), которая одобрена Правительством страны в августе 2009 года и окончательно принята в ноябре этого же года. Стратегия включает в себя три этапа [216].
Первый этап – с 2009 до 2013 – 2015 годов. Здесь предстоит не только преодолеть кризис, но и использовать его для качественного обновления и модернизации ТЭК, чтобы обеспечить возможность ускоренного посткризисного развития.
Второй этап – до 2020 – 2022 годов – предусматривает более резкое повышение энергоэффективности экономики и энергетики, масштабное обновление отраслей ТЭК, ускоренную реализацию энергетических проектов в Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, полуострове Ямал и на шельфе арктических морей.
Третий этап – до 2030 года. Эта финишная восьми – десятилетка должна на базе уже накопленного потенциала привести отрасль к конечным результатам. Основной задачей является обеспечение развития российской экономики в указанный период и на перспективу, дать ей энергию для качественного рывка, модернизации производства и освобождения от топливной зависимости. Вопросы глубокой переработки топлива (твердого, жидкого, газообразного), причем с максимальным использованием отечественных технологий занимают в Стратегии-30 ключевое место. Развитие этого направления было актуально и раньше, но в свете мирового экономического кризиса и падения цен на углеводородное сырье такой подход стал просто необходим
В ноябре 2009 г. Президент РФ обратился с ежегодным посланием к Федеральному Собранию, в котором на основе сложившейся в мире и экономике России ситуации провозгласил новый курс на модернизацию и технологическое обновление всей производственной сферы [135].
Критерии отбора эксплуатационных отходов предприятий для производства ликвидных продуктов
Вполне очевидно, что крупное тепличное хозяйство должно включать в состав сооружений хранилище-холодильник. Его строительство и обеспечение эксплуатации вполне под силу крупному энерговырабатывающему предприятию. В этом случае, частично диверсифицированная АЭС или ТЭС может поставлять на рынок новую для себя, но постоянно востребованную населением продукцию. Использование внутренних ресурсов сделает электростанцию высококонкурентной, выиграет и население, покупая относительно дешевую и качественную продукцию, получит серьезную пользу государство за счет снижения затрат на закупку импорта. При таком подходе, создание тепличных хозяйств на базе АЭС и крупных тепловых электростанций внесло бы значительный вклад в решение проблемы обеспечения продовольственной безопасности страны. Рассчитывать же на то, что потенциальные инвесторы, даже после принятия программы развития защищенного грунта, начнут вкладывать деньги в строительство крупных теплиц, обеспечение которых тепловой и электрической энергией на фоне роста тарифов становится все более затратным и рискованным, по меньшей мере, необоснованно. Напротив, деловое сотрудничество частного капитала с такими крупными держателями активов, как АЭС или ТЭС, тем более осуществляемое под государственным патронажем, имеет большие шансы на успех. По крайней мере, соответствующее законодательство в области частно-государственного предпринимательства имеется и его надо реализовать на практике, прежде всего для решения социально значимых проектов. В Казахстане, например, с этой целью создаются региональные социально-предпринимательские корпорации под патронажем государственных структур, которые ориентируются на содействие социально-экономическому развитию ряда областей страны. Это осуществляется путем консолидации усилий государственного и частного секторов, создания единого экономического рынка на основе кластерного подхода, формирования благоприятной экономической и правовой среды для привлечения инвестиций и инноваций, разработке и реализации целевых программ развития экономики регионов [121].
Следующим рассматриваемым направлением для использования избыточной тепловой энергии электростанций является внедрение эффективных технологий утилизации твердых атмосферных осадков. Следует отметить, что процесс уборки снежной массы и льда с урбанизированных территорий является весьма трудоемким и неокупаемым при современных технологиях их утилизации. При этом основные трудности зимней уборки состоят в том, что для вывозки снега на свалки требуется значительное количество автотранспорта и снегопогрузчиков, а также многочисленный штат обслуживающего персонала. Естественно, указанные проблемы усугубляются на территориях с повышенной плотностью населения, интенсивным движением транспорта и людей. Следует отметить, что только на прилегающей территории могут одновременно скопиться десятки тонн снега, для вывозки которого потребуется значительное количество снегоуборочных машин и грузового автотранспорта. Например, особенности функционирования современных урбанизированных районов предъявляют повышенные требования к эстетическому виду территории, и это дополнительно подчеркивает необходимость поиска путей эффективной технологии утилизации. Помимо этого, технологически эффективная схема утилизации твердых атмосферных осадков позволит произвести экономию потребления воды питьевого качества и, соответственно, сократить данную статью расхода, являющуюся весьма существенной для любого учреждения, предприятия, муниципального образования и тем более региона.
В условиях климата Ростовской области среднегодовая норма осадков – около 500 мм. Сбор воды может традиционно происходить с площадей крыш зданий и сооружений. Согласно несложному расчету, 1 литр воды образуется при выпадении 1 мм осадков на 1 м2. поверхности. Так, среднемесячная норма выпадения осадков в Ростовской области составляет 42 мм. Таким образом, с крыши здания площадью 100 м2 можно собирать в среднем 4200 литров пресной воды ежемесячно. Следует отметить, что площадь крыши крупного предприятия (например электростанции) может быть в несколько раз больше. На основании этого можно сделать вывод о том, что если данный объем воды собрать и направить в один или несколько ливнестоков, его энергетический и ресурсный потенциал будет возможно использовать. Этот объем осадков, после дополнительной очистки, может использоваться на пожарные и хозяйственно - бытовые нужды той локации, где сток был собран. Данное обстоятельство позволит повысить эффективность утилизации, ее экологичность и обеспечить экономию воды питьевого качества.
В настоящее время известен ряд технических решений рассматриваемого направления, наиболее эффективными из которых являются:
Сеть отвода ливневых и талых вод, являющаяся элементом полной раз дельной системы водоотведения, состоящая из водоприемных колодцев, водоот водящих труб и локальных очистных сооружений поверхностного стока (Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: М.: АСВ, 2002, с.17, рис. 1.5, б).
Данная сеть производит сбор и очистку вод ливневого и талого стока, сбрасывая его в дальнейшем в водоем, но не обеспечивает его оперативное использование на хозяйственные нужды, исключая экономию питьевой воды, которая в значительной мере расходуется на орошение и прочие хозяйственные нужды.
Патент на изобретение РФ № 2347039 «Устройство отвода и утилизации ливневого и талого стока», бюл. № 5, опубл. 20.02.2009 г [150]. Данное устройство уменьшает поступление поверхностного стока с селитебных территорий в подземные коллекторы ливневой канализации, производит его очистку и позволяет использовать сток на хозяйственные нужды. Однако, это изобретение не предназначено для сбора и утилизации стока непосредственно с крыш зданий, не обеспечивает энергоэффективность утилизации стока и производство дополнительных продуктов за счет полученной электроэнергии [38, 150].
Экономическая эффективность
При проявлении недостатка в углекислом газе, который дополнительно образуется в генераторе (12) и необходимого для вегетации растений, в работу вступает устройство газораспределения (13). Для включения в работу устройства газораспределения (13) открывается кран (14) и углекислый газ, дополнительно очищаясь в фильтре (15), поступает через дефлекторы (16) в помещение теплицы, способствуя активной вегетации выращиваемых культур. Кроме того, требуемая температура в помещение тепличного хозяйства, по мере необходимости, поддерживается каталитическим нагревателем воздуха (17). По выходу из отопительного контура, вода может поступать в сбросной водоем-охладитель, либо в продолжение технологического цикла.
Следует также отметить актуальность применения при выращивании тепличных сельскохозяйственных культур генераторов углекислого газа [222]. В атмосфере Земли СО2 очень немного – всего 0,03%. В сухом атмосферном воздухе при стандартном барометрическом давлении (760 мм. рт. ст.) его парциальное давление составляет всего 0,2 мм. рт. ст. (0,03% от 760). Вследствие этого генераторы углекислого газа для теплиц – хорошая возможность получения экологически чистого углекислого газа для подкормки растений из атмосферного воздуха [223]. Стандартные устройства UniqfreshGreen для теплиц позволяют получать от 500 г до 20 кг в час чистого углекислого газа. Исследования, проведенные рядом профилированных специалистов показывают, что увеличение концентрации углекислого газа в теплицах в 2,5 раза больше атмосферного уровня позволяет повысить урожайность растений на 30-50%. Поэтому подобные устройства являются хорошей возможностью повышения урожайности. При этом помещения теплиц должны оснащаться газоанализаторами, служащими для контроля уровня углекислого газа.
Электроснабжение теплицы может осуществляться от разработанной конструкции МГЭС. Данное обстоятельство принесет значительное снижение эксплуатационных расходов тепличного хозяйства и, соответственно, себестоимости целевой продукции, что повысит ее конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынках нашей страны. Результатом работы предложенной конструкции является экономия и повышение эффективности использования энергетических ресурсов на отопление, газоснабжение и водных ресурсов на внутрипочвенное терморегулируемое орошение выращиваемых культур. Обеспечение регулируе 150
мого температурного режима и увлажнения корнеобитаемого слоя повышает качество протекания вегетационного периода растений и, соответственно, результативность эксплуатации теплиц [43]. Кроме того, это позволит снизить тепловое загрязнение прилегающей к ТЭС территории.
В отношении предлагаемой конструкции «Системы» была подана заявка на изобретение в Федеральный институт интеллектуальной собственности Российской Федерации (Роспатент), и в настоящее время получен патент на изобретение РФ № 2474108 бюл.№4, 10.02.2013г [156]. Проведены полевые испытания базовых элементов конструкции в ГНУ Бирючекутская ОСОС ВНИИО Россель-хозакадемия на площади 175 га, подтверждающие высокую результативность эксплуатации - приложение 6.
Экономическая эффективность утилизации твердых атмосферных осадков за счет тепловой энергии оборотных систем охлаждения
Для определения эффективности утилизации проведен анализ существующих стационарных конструкций, предназначенных для принудительного таяния снега, который позволил выявить их следующие недостатки: высокая стоимость конструкции; невозможность оперативного использования получаемой талой воды на орошение в период положительных температур, пожаротушение и другие хозяйственные нужды; неокупаемая энергозатратность на принудительное таяние снежной массы и льда; сложность конструкции и технологического цикла, определяющая значительные отчисления в амортизационном периоде [50, 148].
С учетом выявленных недостатков существующих конструктивных решений разработана конструкция стационарного устройства утилизации твердых атмосферных осадков, удаляемых с территории энерговырабатывающих предприятий, применение которой возможно с целью принудительного таяния собранной снежной массы, льда и дальнейшего использования получаемой талой воды для орошения в период положительных температур, пожаротушения и других хозяйственно – бытовых нужд (рисунок 3.11). Этим обеспечивается экономия нерационально используемой на эти нужды воды питьевого качества [39, 46].
Разработанное стационарное устройство утилизации твердых атмосферных осадков предназначено для размещения непосредственно на территории объекта обслуживания, в частности, энерговырабатывающих предприятий, обладающих значительными площадями.
Устройство состоит из здания технического павильона (1), циркуляционного нагревательного контура, снабженного подводящим трубопроводом (4), отводящим трубопроводом (6), центробежным насосом (3) и расширительным баком (5), всасывающего трубопровода (15) с сетчатым фильтром (14), а также технологической камеры (9), снабженной люком доступа (11) и лестницей (7), камеры приема и плавления снежной массы и льда (10), снабженной приемной решеткой (11), пластинчатым отопительным радиатором (8), представляющим собой изогнутую стальную трубу, на которую насажены металлические пластины, накопительного резервуара (19) с приемной камерой (18), снабженной центробежным насосом (16) и люком доступа в накопительный резервуар (17).
Оценка ликвидности строительных материалов с золошлаковыми заполнителями на внутреннем рынке региона
К настоящему времени известен ряд физических, биологических, гидро -и электротехнических, химических приемов и методов мелиорации по вовлечению в сельское хозяйство малопродуктивных земель, к которым, в том числе, относятся и солонцы содовог о зас оления. При имеющейся альтернативе выбора способов мелиорации солонцов, обеспечивающих рассолонцевание почв и предотвращение их ощелачивания и осолонцевания, необходимо учитывать содержание обменного натрия, глубину засоления и запасы гипса и карбонатов в солнцах, химизм засоления солонцов и зональных почв, а также величину вторично поглощенного натрия и вторичной соды, образующихся в результате обменных реакций. На основании этого химическая мелиорация, учитывающая все эти явления, является наиболее эффективным и экономически оправданным способом. Кислование солонцов серной кислотой позволяет нейтрализовать щелочность почвенного раствора, снизить содержание токсичных солей, улучшить физические свойства почвы и, соответственно, создать нормальные условия для роста и жизнедеятельности культурных растений. Однако, широкое распространение ки-слования сдерживается достаточно высокой стоимостью товарной серной кислоты. Применение же отработанных серных кислот, обычно используемых в качестве мелиорантов, не всегда возможно из-за наличия в них токсичных и/или труд-ноокисляемых примесей, способных нанести вред плодородию земель. Поэтому наиболее оптимальным подходом является использование, в рамках химической мелиорации солонцов, кислоту, полученную из отходящих газов промышленных предприятий. Это будет способствовать как решению проблемы охраны окружающей среды, так и повышению урожайности малопродуктивных земель.
Весьма перспективным способом переработки отходящих газов, содержащих диоксид серы, в серную кислоту, является каталитическое окисление в «кипящем» слое на твердофазных катализаторах. Использование катализаторов в псевдоожиженном слое неизбежно, по мере истирания, приведет к попаданию его частиц в продукционную кислоту. Такую кислоту, обогащенную микроэлементами (Fe3+, Cu2+, Zn2+, Ni2+), целесообразно применять для мелиорации почв содовго типа засоления. Количество таких микроэлементов будет зависеть от истираемости катализатора. Поэтому такое негативное свойство катализатора, работающих в «кипящем» слое, переходит в разряд технологических приемов, направленных на повышение качества конечного продукта. Следовательно, подбирая состав и истираемость катализаторов, можно получить сернокислотный мелиорант с заранее заданным содержанием полезных агрохимических добавок, необходимых для конкретного типа почв.
Обработка солонцов сернокислотным мелиорантом, содержащим микропримеси (Fe3+, Cu2+ и Zn2+), улучшит структуру, фильтруемость, химический состав и повысит урожайность почв в целом за счет положительного влияния на рост и жизнедеятельность различных сельскохозяйственных культур [50, 80-82].
В отношении практического применения сернокислотных мелиорантов и товарной серной кислоты на содово-засоленных почвах можно привести эмпирические данные, которые были получены в результате мелиоративной оценки серной кислоты, образованной из дымовых газов, и товарной серной кислоты, по их влиянию на водно-физические и физико-химические свойства почв содового засоления [35]. Эти данные приведены ниже.
Почвенные образцы отбирались в пойме реки Дон (Ростовская обл., совхоз «Елкинский»). Установлено, что химические мелиоранты в сочетании с последующей промывкой влияют на процессы солеотдачи, структуру, фильтрационные и другие свойства почвы. Причем наилучшие результаты получены в вариантах с внесением серной кислоты из дымовых газов. Это связано с наличием в такой кислоте ионов Fe3+. Благодаря высокой коагулирующей способности Fe3+, происходит улучшение структуры почвы [35, 50].
Внесение серной кислоты положительно сказалось на ионном составе и содержании водорастворимых солей в солонце-солончаке. Резко снизилась щелочность от нормальных карбонатов. Произошло снижение величины рН с 9,9-10,3 до 6,5-7,0. Увеличилось содержание водорастворимых солей кальция, тогда, как количество солей натрия значительно снизилось. Имели место значительные изменения и в составе поглощенных оснований солонца-солончака. Изменение водо-физических и физико-химических свойств солонца-солончака, вызванные кислованием положительно сказались на росте и развитии растений. В варианте с серной кислотой, полученной из дымовых газов, всходы ячменя появились на 1-2 дня раньше по сравнению с вариантами, где почва мелиорировалась товарной кислотой. В вариантах с кислотой из дымовых газов средняя высота растений на 7-ой день составляла 18 см, в то время, как в варианте с товарной серной кислотой -13 см. Для примера можно привести достигнутые показатели по сернокислотной мелиорации в хозяйстве «Южный» Ростовской области. При дозе 8 тонн/га серной кислоты (в пересчете на 85 %) прибавка урожая составила: ячменя 13ц/га, пшеницы – 8 ц/га, люцерны – 140 ц/га. Затраты на внесение мелиоранта приняты (с учетом инфляции) 8850 руб./га, доза мелиоранта (в пересчете на 98 %) – 7 тонн/га, площадь мелиорируемых земель – 8700 га. Согласно расчетам, доходы от прибавки урожая (млн. руб.) составили: по ячменю – 14,04; по озимой пшенице 14,04 и по люцерне – 29,4. Потенциальная потребность сельского хозяйства Ростовской области в сернокислотном мелиоранте оценена экспертами в 500 - 1000 тыс. тонн в пересчете на моногидрат (при дозах 5-10 т/га). Поэтому является основательным предположение, что предприятие по выработке серной кислоты с получением ежегодно 50-100 тыс. тонн H2SO4 будет иметь устойчивый рынок сбыта своей продукции, что обеспечит проведение коренной химической мелиорации солонцовых почв Ростовской области и региона в целом.
На сегодняшний день Россия занимает лидирующие позиции среди крупнейших мировых экспортеров всех видов минеральных удобрений. По экспорту калийных удобрений страна занимает 5-е место, фосфорных удобрений - 2-е, азотных - 1-е. Однако, из общего объема производства удобрений около 80-85% идет на экспорт и только 15-20% поставляется в сельское хозяйство.
Динамика тарифов и виды расчетов приведены в таблицах 4.10 и 4.11. После 1998 г. в отрасли минеральных удобрений также произошел рост, однако, в отличие от сельхозмашиностроения этот рост вызван не восстановительным ростом в сельском хозяйстве, но в большей мере благоприятной конъюнктурой мирового рынка и девальвацией рубля. В структуре производства 48% составляют азотные, 32% - калийные и 20% фосфорные минеральные удобрения. Весь прирост производства практически полностью экспортируется в целях получения коммерческой выгоды. По видам расчетов за реализуемую продукцию у частных предприятий доминирует безн аличный расчет (92-94%). Очевидно, что это все экспортные поставки. На внутреннем рынке преобладают бартерные сделки, по которым к тому же устанавливаются более высокие отпускные цены. Частные заводы работают по тарифным сеткам с гибкими системами цен по объемам и сезонности. Госпредприятия используют безналичный расчет в 55 - 60% случаев, остальное - бартерные сделки [35, 235]. Таблица 4.10 - Динамика тарифов приобретения минеральных удобрений,