CC BY
47
УДК 662.6/8:338 В.А. Овинников, О.В. Устинович
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА МЕЖОТРАСЛЕВЫМИ КОМПЛЕКСАМИ
Рассмотрены способы получения новых видов топлива для тепловых электростанций через создание усреднительно-подготовительных комплексов в структуре межотраслевого комплекса. Получение новых видов топлива будет осуществляться двумя способами: измельчение угольных кусков до определенного размера, чтобы увеличить скорость горения; смешивание или усреднение угольной массы, различных марок угля до получения определенной концентрированной угольной массы, соответствующей качеству топлива, поставляемого ТЭС. Представлены экономические аспекты и дано экономическое обоснование получения новых видов топлива для ТЭС, выявлены необходимые основные условия создания и месторасположения УПК.
Основной задачей межотраслевого комплекса является улучшение качества топлива угольными разрезами, в связи с тем, что от качества поставляемого топлива зависит работа и срок службы котлоагрегатов тепловых электростанций. В состав межотраслевого комплекса (МОК) может входить ряд различных отраслей промышленности, например, угольные разрезы, шахты, тепловые электростанции (ТЭС), линии электропередач (ЛЭП), электроподстанции, железная дорога. Ответственность за качество угольной смеси ложится на угольные разрезы и шахты, входящие в структуру МОК. Тепловые электростанции обычно ранее покупали уголь у угольных разрезов и шахт, находящихся вблизи от энергетиков. Ранее угольные разрезы не несли ответственность за поставляемый уголь, так как, во-первых, это была отдельная структура, во-вторых некачественный уголь только уменьшал срок службы котлоагрегатов ТЭС, а не выводил из строя оборудование ТЭС, в-третьих, теплоэнергетики вынуждены брать такой уголь, так как обычно электростанции строятся вблизи угольных разрезов и шахт, в-четвертых, более качественный уголь других поставщиков топлива будет обходиться дороже в связи с большими расстояниями и транспортными расходами. Надо учесть тот фактор, что котлоагрегаты являются очень дорогим оборудованием для тепловых электростанций и выход из строя хотя бы одного из котлоагрегатов может остановить работу всей ТЭС, что скажется в итоге на энергетической безопасности государства. Единственным правильным решением в такой ситуации, когда ответственность угольщиков перед теплоэнергетиками возросла за поставку топлива, в связи с тем, что они вошли в состав межотраслевого комплекса, является создание усреднительно-подготовительных комплексов (УПК) на базе угольных разрезов с вертикальной структурой управления. Научным и опытным путем установлено, что добиться желаемого качества топлива можно за счет правильного усреднения угольной массы, так как физико-химический состав угля каждого из угольных разрезов и шахт различен по содержанию зольности, серы, влажности, летучести и других ферментов. Строительство УПК возможно рядом с тепловой электростанцией, но это, во-первых, не безопасно для самой ТЭС из-за сильной горючести угольной смеси, во-вторых, может произойти заскладирование угля, что нежелательно для тепловой электростанции, в-третьих, при длительном хранении угольной массы качество угля теряется из-за его свойства впитывать влагу. Значит, решение проблемы поставки и сохранности качества угля зависит, в первую очередь, от угольщиков и работы железнодорожного транспорта, в жесткой увязке с режимом работы тепловых электростанций и при постоянной циклической равномерной поставки нового качественного топлива на ТЭС. Местонахождение и строительство УПК будет определяться из следующих условий:
1. Выбор основного добытчика угля из всех угольных разрезов и шахт, входящих в состав межотраслевого комплекса.
2. Выбор головной структуры УПК среди угольных разрезов и шахт, входящих в состав межотраслевого комплекса с вертикальной интегрированной структурой управления.
3. Выбор головной структуры ТЭС среди тепловых электростанций, входящих в состав межотраслевого комплекса с вертикальной интегрированной структурой управления.
Экономика
4. Непосредственное подчинение головной структуры УПК головной структуре ТЭС по принципу начальная и конечная продукция, где угольщики выпускают полуфабрикат-уголь, а тепловые электростанции готовую продукцию-электроэнергию.
5. Заинтересованность ТЭС в инвестировании и строительстве усреднительно-подготовительного комплекса.
6. Выбор более короткого расстояния от усреднительно-подготовительного комплекса до тепловых электростанций.
7. Выбор оптимального плана развития УПК в составе межотраслевого комплекса.
8. Наличие материальных и людских ресурсов для строительства усреднительно-подготовительного комплекса.
9. Наличие свободных площадей для строительства УПК, не нарушающих экологическую безопасность территории.
10. Наличие в составе межотраслевого комплекса своей железной дороги и транспорта.
11. Определение жезнодорожного транспортного узла и наличие уже имеющихся транспортных дорог и линий.
12. Выбор оптимальной экономико-математической модели размещения усреднительно-подготовительного комплекса.
На основании проведенного анализа, научных экспериментов и существующих литературных источников необходимо принять технологическую схему усреднительно-подготовительного комплекса, которая получила название комбинированной. Сократится протяженность конвейерных линий за счет привлечения железнодорожного транспорта. Порядок работы усреднительно-подготовительного комплекса при этой схеме состоит в следующем: с магистрального приемного железнодорожного пункта уголь через пункт разгрузки поступает по приемному ленточному конвейеру к штабелеукладчику, которые формируют штабели. Отгрузка готовой смеси будет производиться роторным погрузчиком на железнодорожный транспорт, далее поступает в вагонах на ТЭС.
Данная технологическая схема, как правило, требует больших капитальных затрат, но результаты ее эксплуатации показывают, что в этих случаях достигается более высокая однородность качества топлива и сглаживание технических недостатков, имеющих место при других ранее применявшихся технологиях.
В данной схеме система усреднения или смешения заключается в формировании заданного качества топлива с использованием механизмов непрерывного действия (конвейеров, метателей) на тракте топливо-подачи. Получить новые виды топлива можно двумя способами: первый способ - это измельчение угольных кусков до определенного размера, чтобы увеличить скорость горения, второй - смешивание или усреднение угольной массы различных марок угля до получения определенной концентрированной угольной массы соответствующей качеству топлива, поставляемого ТЭС. Первый или второй технологические способы можно использовать для создания УПК или параллельно в комбинированном варианте, не мешая друг другу в зависимости от востребованности каждой новой марки топлива, полученных своим способом, либо по отдельности каждый из способов может решить проблему создания УПК в межотраслевом комплексе.
При способе измельчения угля в качестве основных направлений создания усреднительно-подготовительных комплексов можно выделить следующие технологические аспекты - продольный сдвиг потока топлива, позволяющий управлять процессом выравнивания качества угля путем изменения длины сдвига (за счет регулирования скорости подачи метателя и приходящейся на него части потока угля); поперечный сдвиг потока топлива; суммирование потока топлива; выравнивание зольности топлива по его плотности (поскольку существующая корреляция зольности угля от его плотности позволяет подобрать жидкость соответствующей плотности, например, магнезитовую, и в ней разделять твердое топливо по плотности); выравнивание зольности топлива по его гранулометрическому составу, который основан на закономерности и корреляционной зависимости зольности от размера куска (до 100 мм) [1].
Физический смысл этой зависимости заключается в том, что высокозольная угольная масса, будучи более крепкой, разрушается незначительно в процессе добычи и в дробильной установке (роторный экскаватор, дезинтегратор и пр.) при сортировке и подаче в топливный агрегат (котел), чем низкозольный (мягкий) уголь. Для кусков, размер которых превышает 100 мм, подобная корреляция практически отсутствует [1].
Однако статистический анализ, проведенный на предприятиях угольных разрезов, шахт, тепловых электростанций показал, что доля таких кусков незначительна.
Результаты опытных сжиганий, проведенные ОАО СибВТИ г. Красноярска, показали, что при получении наибольшей теплотворной способности бурых углей, так и шлакоудаления, наиболее оптимальными являются параметры куска в пределах 100 мм + 10% [2].
Весьма благоприятные горно-геологические условия - мощные (20-70м) пологозалегающие пласты, относительно небольшая мощность вскрышных пород (коэффициент вскрыши составляет 0,5-2,5м3/т) - позволяют создавать в регионе КАТЭКа высокомеханизированные предприятия по добыче угля с высокой эффективностью производства и, в конечном итоге, межотраслевые комплексы.
Низкая зольность и небольшое содержание серы канско-ачинских углей повышает конкурентоспособность этого топлива, как более экологически чистого по сравнению с другими угольными бассейнами страны.
Выводы
На основании проведенных исследований и анализа литературных данных можно сделать следующие выводы.
1. Для развития межотраслевого комплекса необходимо проведение работ по смешиванию бурых углей КАТЭКа и каменных углей Кузбасса для получения новых видов топлива и создания усреднительно-подготовительного комплекса.
2. Наиболее эффективной технологической схемой усреднительно-подготовительного комплекса является комбинированная схема УПК, где применяются два способа: измельчение угля одной марки до требуемого качества и смешивание бурых и каменных углей.
3. Для более качественного сжигания смеси бурых и каменных углей операцию смешивания углей необходимо проводить непосредственно на предприятиях межотраслевого комплекса, для чего при проектировании и строительстве новых предприятий необходимо предусмотреть соответствующие дополнительные площади и капиталовложения.
4. Оптимальными размерами угольных масс (размеров кусков угля) при использовании их в качестве угольной смеси для ТЭС являются размельченные угли в пределах 100 мм ± 10%. Это подтверждается проводимыми технологическими операциями при проведении сортировки и подготовки угольной смеси на УПК, а также результатами опытного сжигания, проведенного институтом СибВТИ г. Красноярска.
5. Новые виды топлива, полученные через усреднительно-подготовительный комплекс, решат многие экономические задачи межотраслевого комплекса: снизятся затраты на производство электроэнергии межотраслевыми комплексами в регионах России; снизятся цены на энерготарифы; улучшится социальноэкономический климат в жилищно-коммунальном обслуживании населения страны.
Исходя из вышеизложенного, можно с уверенностью сказать, что в угольной отрасли и энергетике России есть экономические тенденции и аспекты создания новых видов топлива. Будущее и экономический потенциал России за межотраслевыми комплексами.
Литература
1. Федоров, Н.В. Создание усреднительно-подготовительных комплексов для получения смесей канско-ачинских углей с углями различных марок / Н.В. Федоров // Расширение области применения канско-ачинских углей не объектах электро- и теплоэнергетики Российской Федерации: науч.-техн. проект. -Красноярск, 1996. - С. 37-40.
2. Пронин, М.С. Сжигание канско-ачинских углей в смеси с основным топливом действующих электростанций Урала, Восточной Сибири, Дальнего Востока / М.С. Пронин // Расширение области применения кан-ско-ачинских углей на объектах электро- и теплоэнергетики Российской Федерации: науч.-техн. проект. -Красноярск, 1996. - С. 25-36.
