Переработка бурого угля по схеме энерготехнологического кластера



Предыдущая | Следующая

 

Переработка бурого угля по схеме энерготехнологического кластера Рассматривается разработанная компанией «Сибтермо» принципиально новая технология использования бурого угля, которая заключается в его разделении на газовое топливо и коксовый остаток. Процесс «ТЕРМОКОКС» не имеет побочных продуктов, характерных для классических технологий коксования или пиролиза и является полностью безотходным. На основе новой технологии предлагается сооружение распределенной структуры локальных предприятий для энерготехнологической переработки угля по кластерной схеме.
Ключевые слова: топливо, энергия, котельная, термококс, бурый уголь, коксовый остаток, кластер, окружающая среда.
Решение проблемы вовлечения бурых углей Канско-Ачинского бассейна в энергетический баланс страны тесно связано с экономической и экологической эффективностью технологий сжигания угля. В подавляющем большинстве случаев традиционная угольная энергетика ис ИСЛАМОВ Сергей Романович Генеральный директор Энерготехнологической компании «Сибтермо» пользует технические решения, разработанные еще в первой половине прошлого века, когда экологическая безопасность процессов сжигания вообще не обсуждалась. Все последующие природоохранные усовершенствования в технике сжигания угля сводились к более глубокой очистке дымовых выбросов и к малоэффективным попыткам утилизации твердых отходов. Однако при этом не затрагивалась классическая схема сжигания, которая собственно и является причиной, порождающей забалластированные вредными веществами дымовые выбросы и золошлаковые отвалы.
Общепризнанно, что экономическая эффективность производства тепла и электроэнергии существенно сдерживается известными регулирующими механизмами формирования тарифов на энергетическую продукцию. Тем не менее эти тарифы повышаются год от года ускоренными темпами, главным образом за счет двух составляющих — роста цен на топливо и все возрастающей доли инвестиционной составляющей. При этом сроки окупаемости инвестиций в новые объекты угольной энергетики составляют не менее 12-15 лет. Здесь необходимо отметить, что современная экономика угольной энергетики в значительной мере является следствием использования классической схемы сжигания угля.
Основная часть добываемых канско-ачинских углей потребляется в Красноярском крае для целей теплоснабжения населения.
В конце 2008 г. администрация края приступила к разработке программы строительства новых жилых районов в рамках проекта «Красноярская Агломерация — 2020» (КА-2020). Эта задача неразрывно связана с принятием решений о схеме теплоснабжения и строительстве новых теплогенерирующих мощностей. Независимо от проекта КА-2020 существует острая проблема выборочной реконструкции действующих котельных как в городе Красноярске, так и по всему краю с целью повышения их эффективности и экологической безопасности. Часть существующих котельных должна быть ликвидирована ввиду полного физического износа или неприемлемого уровня загрязнения При решении обеих задач возникает неизбежный вопрос, какими должны быть котельные и ТЭЦ 21-го века? Продолжать тиражирование образцов, разработанных еще в 1950-е годы или в каких-то случаях уже можно обратиться к новейшим разработкам в области использования угля?
Эта проблема назрела сегодня во многих регионах страны, где главным видом топлива является уголь. На примере Красноярского региона проанализируем традиционные пути ее решения в двух главных сегментах потребления угля: малоэтажные поселки с автономным теплоснабжением и городские микрорайоны с централизованным теплоснабжением от ТЭЦ.
МАЛОЭТАЖНЫЕ ПОСЕЛКИ Очень часто при строительстве новых поселков предлагается индивидуальное отопление. Этот вариант реализован в крупном масштабе в течение последних 8-10 лет в Улан-Баторе (Монголия), где из 1,3 млн жителей около четверти населения сжигают уголь в частном секторе, расположенном по кольцу вокруг города. Итоговым результатом является постоянный концентрированный смог (зимой в безветренную погоду видимость — не более 5 м), резкий скачок заболеваний органов дыхания и канцерогенных заболеваний, особенно у детей. В 2008 г. правительство Монголии приняло национальную программу оздоровления атмосферы города, основная цель которой — перевод частного сектора на централизованное теплоснабжение и экологически чистое топливо.
В Красноярской агломерации при условии повышенной влажности из-за незамерзающего зимой Енисея и все более возрастающих объемов выбросов от автомобилей значительный объем индивидуального отопления приведет к катастрофическому результату в гораздо более короткие сроки.
Экологическая острота проблемы может быть несколько снижена при использовании индивидуальных отопительных устройств на сжиженном газе. Однако чтобы оценить перспективу использова ния этого топлива, достаточно напомнить, что сегодняшние цены за единицу тепла в виде угля и пропанобутановой смеси соотносятся примерно как 1: (10-15). Причем цена на сжиженный газ и впредь будет опережать цены на уголь. Безусловно, окончательный выбор здесь всегда останется за конкретным потребителем, но, тем не менее, индивидуальное отопление может составить лишь незначительный процент в общем объеме теплоснабжения проекта «КА-2020».
Альтернатива — строительство традиционных угольных районных ТЭЦ/котельных, автономно обеспечивающих теплом отдельные поселки. В этом варианте итоговый результат будет практически однозначным. Новые котельные будут иметь свои традиционные отходы (дымовые газы с зольным уносом и сажей, золошлаковые отвалы), а тарифы для населения начнут свой отсчет от сегодняшнего уровня с неизбежной перспективой роста.
МНОГОЭТАЖНЫЕ МИКРОРАЙОНЫ В этом сегменте потребления угля практически единственным решением остается строительство новых ТЭЦ наряду с расширением/реконструкцией старых. Новые станции, как правило, будут проектироваться на основе типового котельного оборудования.
Характерным примером является сооружаемая вблизи Красноярска новая ТЭЦ (г. Железногорск) с котлами, конструкция которых разработана много десятилетий назад. В дополнение к старой технологии заказчик выбрал неудачное расположение станции. И поэтому тема выбросов от этой ТЭЦ уже давно является предметом острой дискуссии общественности.
Решать тепловые проблемы центральной части г. Красноярска предполагается за счет расширения городской ТЭЦ-3, которая оказывается в географическом центре агломерации, и поэтому независимо от розы ветров шлейф от ее дымовых труб будет гарантированно накрывать какой-либо из жилых районов.
К этому можно добавить, что архитектурно-эстетический облик обсуждаемых объектов (любых ТЭЦ или котельных на твердом топливе, окруженных открытыми угольными складами и золоотвалами) принципиально не вписывается в концепцию города 21-го века.
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКТОР Не вызывает сомнения, что независимо от технического содержания принимаемых решений, отсчет тарифов на отпускаемое населению тепло начнется от сегодняшнего уровня с неизбежной и необратимой перспективой роста. Интересно отметить, что одним из факторов, обосновывающих строительство новых энергоблоков на угольных ТЭЦ, является хрестоматийная декларация о том, что при комбинированном производстве электроэнергии и тепла продукция имеет минимально возможную себестоимость. Однако, тем не менее, для жителей Красноярска на период 2009-2012 г. (т. е.
после ввода первых двух энергоблоков на ТЭЦ-3) уже заложено ежегодное 25-30 %-ное повышение тарифа на электроэнергию и соответственно на тепло.
Традиционные варианты теплоснабжения не обеспечивают решения экологической задачи (оздоровление атмосферы города), социально-экономической задачи (снижение тарифа для населения), а также не вписываются в новую ландшафтноархитектурную концепцию городов 21-го века.
ИННОВАЦИОННЫЙ ВАРИАНТ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ УГОЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Компания «Сибтермо» (г. Красноярск) разработала серию принципиально новых технологических процессов переработки бурого канско-ачинского угля, объединенных под торговой маркой «ТЕРМОКОКС», которые не имеют мировых аналогов.
Суть нового подхода к использованию малозольного бурого угля заключается в его разделении на газообразное топливо и коксовый остаток. Газовое топливо предназначается для сжигания на месте с получением тепловой энергии, а кокс поставляется на рынок металлургического сырья. Среднетемпературный кокс из бурого угля, кроме низкой себестоимости, обладает целым рядом положительных физико-химических характеристик, важных для металлургии.
В частности, это — высокая реакционная способность в процессах восстановления металлов, благоприятный химический состав минеральной части.
Принципиальная особенность новой технологии использования угля заключается в том, что она не требует использования каких-то способов очистки дымовых выбросов до требуемых санитарных норм, а также утилизации золы или шлака. Она просто не производит вредных выбросов и твердых отходов1.
Экономической предпосылкой для развития такой технологической схемы явилось резкое увеличение цен на традиционную коксовую продукцию, производимую из дефицитных коксующихся углей. Летом 2008 г. мировые цены на эти угли достигали 400-500 $/т, а цены на производимую из них продукцию приближались к уровню в 1000 $/т. С декабря 2008 г. цены на коксовую продукцию упали до 200 $/т. Это — ниже себестоимости классического коксового производства. Поэтому по мере восстановления мировой экономики цены постепенно будут возвращаться к докризисному уровню. В технологии «ТЕРМОКОКС» (рис. 1) прямые удельные затраты на производство 1 т кокса составляют примерно 2,2 т бурого угля, т. е. сырьевая составляющая равна примерно 10 $?? 2,2 = 22 $/т кокса. Поэтому технология имеет высокую рентабельность даже в условиях кризисного падения цен.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ «ТЕРМОКОКС» Экологические показатели Технология не имеет золошлаковых отходов, поскольку имеющаяся в угле зола остается в коксовом продукте. Соответственно отсутствует необходимость сооружения золоотвала. Единственным выбросом в окружающую среду являются продукты сгорания газового топлива. Сжигание газа в типовых котельных установках обеспечивает снижение контролируемых выбросов в атмосферу в 20-30 раз по разным показателям (пыль, оксид углерода, оксиды азота и др.) по сравнению с котельными, сжигающими уголь. Это подтверждено инструментальными замерами Гостехнадзора на действующей с 1996 г. котельной в г. Красноярске.
Социально-экономические показатели Комбинированное производство двух продуктов в одном технологическом процессе приводит к радикальному изменению интегральных экономических показателей. Продажа дорогостоящего коксового остатка (калорийность около 7000 ккал/кг) компенсирует все затраты производства и обеспечивает значительную прибыль.
При этом расчетная себестоимость горючего газа, являющегося попутным продуктом, может считаться нулевой, т. е. топливо является «условно бесплатным».
Энерготехнологическая переработка угля обеспечивает беспрецедентное условие для формирования тарифа на отпускаемое тепло, которое не может обеспечить ни одна из известных технологий использования природного топлива.
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЖИЛЫХ ОБЪЕКТОВ ПО СХЕМЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КЛАСТЕРА Теплоснабжение объектов «Агломерации-2020» предлагается организовать по схеме энерготехнологического кластера (ЭТК) (рис. 2).
В данный комплекс входит набор локальных экологически чистых, безотходных мини «заводов-котельных» (МЗК) модульной конструкции, накоторыхосуществляетсяпереработкаугляисжиганиепопутногогаза с получением тепловой энергии2. Они размещаются вблизи основных потребителей тепла. Для этой же цели могут быть использованы действующие котельные, переведенные на сжигание газа, поступающего от пристроенных блоков переработки угля, которые могут располагаться на расстоянии до нескольких километров от котельной.
На каждую из этих «котельных» с центрального перерабатывающего завода (ЦПЗ), размещенного за чертой города, поставляется фракционированный уголь и обратно вывозится коксовый остаток, который централизованно перерабатывается в коксовую продукцию различного назначения и отгружается оптовым потребителям.
Мини «завод-котельная» принимает уголь в закрытые накопители силосного типа, исключая тем самым сооружение традиционного для угольных котельных открытого склада угля. МЗК имеют современное архитектурное оформление и могут быть органично вписаны в любую архитектурно-ландшафтную компоновку жилых районов агломерации.
Основным хозяйствующим субъектом в данной схеме является ЦПЗ, который получает прибыль от продажи коксовой продукции металлургическим предприятиям. Новые минизаводы-котельные, как и старые котельные с пристроенными блоками переработки угля, могут находиться в муниципальной или частной собственности.
В любом случае они работают на договорной основе с ЦПЗ, который поставляет им уголь и забирает буроугольный кокс. Продажа кокса является дополнительной прибылью для МЗК, которая снижает тариф на отпускаемое тепло. Схема энерготехнологического кластера является открытой, поскольку к ней последовательно могут присоединяться все новые и новые объекты. В этой связи проект требует весьма умеренных стартовых инвестиций. Более того, затраты на сооружение локальных МЗК могут взять на себя муниципалитеты или частные инвесторы. Проект имеет короткий период проектирования и строительства и в зависимости от рыночной конъюнктуры за несколько лет выходит на самоокупаемость.
Кластерная технология обеспечивает население экологически чистой и дешевой тепловой энергией. Кроме того, она безотходно производит из угля дополнительный продукт с высокой потребительской стоимостью.

/*/

Кто нибудь знает как сейчас изменилась ситуация в Монголии?

/*/

Вообще то статься вовсе не о Монголии, а о новой технологии переработки угля. Новой, правда, технологию можно назвать только в кавычках.