CC BY
62
© А.И. Шунлулили, В.И. Мурко, И.В. Хямяляйнен, 2003
УЛК 338.45
А.И. Шунлулили, В.И. Мурко, И.В. Хямяляйнен
ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЛОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА
На рубеже XXI века уголь остается в мире стабильным и надежным источником энергии, что связано с его огромными запасами, несопоставимыми с запасами нефти и газа и относительно дешевой себестоимостью добычи.
Несмотря на то, что в последнее десятилетие доля угля в производстве электроэнергии постоянно снижалась, в планируемом до 2005 года периоде, по данным РАО «ЕЭС России», из 15 строящихся и проектируемых ТЭС мощностью более 2000 МВт 14 в качестве топлива будут использовать уголь.
Наибольший удельный вес в структуре себестоимости производства электроэнергии имеют затраты на топливо для технологических целей. Поэтому актуальной задачей на сегодня является снижение этих затрат путем использования наиболее экономичных видов топлива.
Сравним производство электроэнергии на основе различных видов топлива. Рассматриваются следующие варианты:
• сжигание твердого угольного топлива - пылевидное сжигание;
• сжигание мазута (нефтяного топлива);
• сжигание водоугольного топлива (ВУТ) в виде высококонцентрированной водоугольной суспензии;
• сжигание угольно-мазутной смеси (УМС).
Наряду с различными видами топлива возможны варианты использования в качестве угольной составляющей углей различного качества, причем рассматриваются как природные качественные различия, так и приобретенные в процессе добычи и обогащения.
Экономический эффект обогащения энергетических углей зависит от многих факторов, и в некоторых случаях обогащение углей является нецелесообразным. К числу положительных факторов эффективности обогащения энергетических углей относятся следующие:
• повышение КПД котельных установок;
• уменьшение количества перевозимого угля от места добычи за счет уменьшения балласта;
• снижение затрат у потребителей, связанных с экологическими проблемами (в частности, на нейтрализацию пылегазовых эмиссий и утилизацию золошлаковых отвалов).
Одновременно с этим обогащение имеет свои негативные последствия:
• при обогащении углей теряется часть горючей массы с отходами, т.е. уменьшается часть добытых из недр калорий;
• процесс обогащения углей увеличивает стоимость товарной продукции.
Эффективность обогащения энергетических углей должна рассматриваться как некая разница между экономическим эффектом от сжигания высококачественных обогащенных углей у потребителя и затратами на достижение этого качества. Для этого необходимо проводить технико-экономические расчеты, которые в качестве исходных данных должны включать многие величины и показатели, а именно: теплоту сгорания углей, их зольность, баланс продуктов обогащения, транспортные расходы (от места добычи до обогатительной фабрики (ОФ) и до потребителя), затраты, связанные с обогащением и сжиганием, степень изменения КПД установок,
необходимые капитальные затраты и др.
Основными потребителями энергетических углей являются электростанции, производящие электро- и теплоэнергию (ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ). Конкурирующими с углем видами первичных энергоносителей выступают газ и мазут. Повышение роли угля в энергетической политике России связано с изысканием наиболее экономичных и экологически безопасных видов топлива на угольной и угольно-углеводородной основе. Одним из основных направлений в этой области можно рассматривать сжигание обогащенного угля и новых видов топлива (водоугольное, мазутоугольное и др.), полученных на основе обогащенного угля.
Следует отметить факторы, влияющие на экономическую эффективность использования обогащенного топлива. Чем выше исходная зольность рядовых углей и чем дальше расстояние перевозки углей до потребителей, тем эффективнее при прочих равных условиях будет обогащение энергетических углей. По предварительным расчетам обогащение энергетических углей целесообразно при зольности исходного рядового угля, превышающей 20%, и при расстоянии их перевозки к потребителю более 1000 км.
В результате удаления из угля на месте добычи минеральных примесей уменьшается удельный расход натурального топлива и, следовательно, транспортные затраты. Кроме того, будет получена экономия капитальных вложений в котельные установки, т.к. увеличивается их производительность, снижаются затраты на ремонт и эксплуатацию оборудования, а также уменьшаются расходы, направленные на решение экологических проблем (уменьшение твердых отходов ТЭС, снижение вредных выбросов в атмосферу).
Несомненно и то, что рост зольности рядовых углей (на примере марок Г и Д), используемых в энергетике, диктует необходимость их обогащения и поиска новых видов топлива для улучшения экологической обста-
новки воздушного бассейна в районах сжигания.
Удельный расход топлива на производство единицы электроэнергии на ТЭС является основным показателем в расчете экономической эффективности использования данного вида топлива на ТЭС. Повышение теплотворной способности топлива на угольно-углеводородной основе (ВУТ, УМС) в результате уменьшения зольности угля, входящего в их состав, ведет к уменьшению потребления угля при условии неизменной мощности ТЭС и вырабатываемой ею электроэнергии.
В результате снижения удельного расхода топлива уменьшаются: удельные (на единицу товарной электроэнергии) выбросы вредных веществ и, соответственно, затраты на охрану окружающей среды; объемы транспортируемого топлива и, соответственно, транспортные расходы; площади шлакозоло-отвалов и связанные с этим расходы; отложения на стенках котлов, ведущие к уменьшению затрат на их очистку и повышению КПД котлов (в пределе до табличных значений - 93%); снижаются потери топлива с механическим недожогом даже при сохранении неизменным содержания несгоревшего угля в золе и шлаке. Наряду с этим, в результате снижения удельной нагрузки котла по поступающему в него топливу абсолютная величина механического недожога по содержанию в золе несгоревшего угля также может быть уменьшена (пропорционально или более того).
При сравнении различных видов топлива по затратам на экологию наиболее «экономичными» выступают ВУТ и УМС. Одной из очевидных статей экономии при сжигании на ТЭС ВУТ и УМС являются затраты на обработку отходов сжигания угольного топлива - золы и шлака. С уменьшением зольности угля они снижаются пропорционально удельному
содержанию золы и удельному расходу топлива.
Другой источник экономии -расходы на складирование угля. При сжигании ВУТ, транспортируемого по трубопроводу, эти затраты сводятся к нулю. Однако, при транспортировании ВУТ в цистернах или танкерах затраты на хранение жидкого топлива могут быть выше, чем для сухого угля. Способом снижения затрат на экологию для ряда ТЭС является продажа золоотходов (отходов летучей золы) как сырья для производства стройматериалов. Такие золоотходы должны иметь низкое содержание органической части 1-2%, что реально достижимо при сжигании ВУТ и УМС, и является неоспоримым плюсом экономии затрат при производстве электроэнергии на водоугольном и угольно-мазутном топливе.
Существенным источником загрязнения окружающей среды являются газообразные и твердые выбросы в атмосферу при сжигании топлив на угольной основе. В результате опытного сжигания ВУТ на Беловской ГРЭС в котле ПК-40 сократилось количество выбросов пыли в атмосферу в 1,8-2 раза, снизилось содержание оксидов азота в уходящих газах до 50%.
По предварительным расчетам снижение затрат на экологию в результате применения на ТЭС водоугольного и угольномазутного топлива может привести к снижению стоимости 1 МВтч отпущенной электроэнергии на 1-2%.
В результате предварительных исследований была подтверждена реальная возможность доставки водоугольной суспензии автомобильным и железнодорожным транспортом в цистернах из пункта приготовления до потребителя на большие расстояния. В связи с этим ВУТ рассматривается как замена не
только нефти, но и сухому углю, так как в России проблема угольного топлива имеет дополнительный аспект - большие расстояния доставки угля от мест добычи к потребителю и общая перегрузка железнодорожных путей. В настоящее время известен зарубежный опыт железнодорожного (в цистернах - Китай от 1000 до 2400 км) и водного (в танкерах - Япония) транспортирования ВУТ.
Рассмотрены варианты производства электроэнергии на различных видах топлива: пылеугольное сжигание, сжигание ВУТ, УМС и мазута. Наиболее эффективным по многим показателям является водоугольное топливо. Его основные преимущества:
• экологически чистое (позволяет в 1,5-3,5 раза снизить вредные выбросы в атмосферу пыли, оксидов азота, бензапире-на, двуокиси серы);
• технология сжигания подобна мазуту и при переводе теплогенерирующих установок на ВУТ не требует существенных изменений конструкций теплоаг-регатов;
• сохраняет свои свойства при длительном хранении и транспортировании;
• взрыво- и пожаробезопасно;
• снижает стоимость 1 тонны условного топлива (ТУТ) в 2-3 раза;
• повышает эффективность сжигания (более 95%);
• снижает эксплуатационные затраты при хранении, транспортировании и сжигании.
Считаем, что использование водоугольного топлива при производстве электроэнергии целесообразно и может принести значительный экономический эффект при условии дальнейших фундаментальных исследований, наличии заинтересованного эффективного собственника.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Шундулиди Александр Иванович- доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой экономики и организации строительства (КузГТУ);
Мурко Василий Иванович - доктор технических наук, директор Государственного унитарного предприятия «НПЦ «Экотехника»;
Хямяляйнен Игорь Вениаминович - аспирант кафедры экономики и организации строительства, КузГТУ.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
ШУНДУЛ~1
в:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\01ЛВ6_03
С:\и8еге\Таня\ЛррБа1а\Коат1^\М1сго80й\ШаблоныШогта1Ло1т
На рубеже XXI века уголь остаётся в мире стабильным и надёжным источ-
ником энергии, что связано с его огромными запасами, несопоставимыми с запасами нефти и газа и относительно дешёвой себестоимостью добычи Содержание:
Автор: 123
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки:
Дата печати:
При последней печати страниц: слов:
знаков:
15.05.2003 13:02:00 6
08.11.2008 22:25:00 Таня
5 мин.
08.11.2008 22:41:00 2
1 426 (прибл.)
8 134 (прибл.)
