Вугілля як альтернатива нафти і газу

Источник: http://www.alex.kr.ua/articles/720–vugllya–yak–alternativa–nafti–gazu.html

Добовий видобуток вугілля в Україну – близько 200 тисяч тонн. Вугілля як альтернатива нафти і газу.

У нашій країні видобувають в два рази менше вугілля, ніж у Польщі, в п'ять разів менше, ніж у країнах Західної Європи, і в двадцять разів менше, ніж у США, тобто 3,8% від рівня світового видобутку. При цьому за рівнем видобутку наша країна посідає 7–е місце у світі. Але кожен день урядове завдання по «чорному золоту» перевиконується на десяток відсотків.

Вітчизняна видобуток потихеньку росте. Вугілля стає все більш затребуваним. У світі на його частку доводиться близько 40% світового виробництва електрики. У деяких країнах ці цифри набагато вище: у Польщі частка вугілля у виробництві електроенергії становить 94%, в ПАР – 92%, в Китаї та Австралії – по 77%. І з кожним днем вуглевидобуток в Україні стає все більш привабливою для приватного бізнесу. Причина &Mdash; регулярне підвищення ціни на нафту і газ. Але ж і ТЕС, і коксохімічну промисловість необхідно чимось «годувати». Багато експертів вважають, що вугілля здатний забезпечити енергетичну незалежність України. Або, принаймні, знизити залежність нашої країни від «російської труби».

Вугілля – єдиний енергоносій, якого в Україні достатньо для повного забезпечення потреб національної економіки. Галузь розташована в Донецькому, Львівсько–Волинському кам'яновугільних та Дніпровському буровугільному басейні. Основною базою кам'яного вугілля Україні як і раніше залишається Донбас. У структурі наших запасів органічного палива частка вугілля займає 95%, а нафти і газу – лише 5%.

Була справа, навіть оголошували мораторій на закриття збиткових для держави, але ще не повністю виснажених шахт. Однак, уряд і зараз розраховує вдихнути в них життя шляхом залучення приватних інвесторів. Інвестори не заперечують. Ще б пак, адже собівартість вуглевидобутку, в залежності від умов в кожній окремій шахті, може відрізнятися уп'ятеро.

Природно, в завідомо збиткові шахти вкладати гроші ніхто не хоче. Так, у Луганській області в списках на продаж вже значаться шахти, що входять у ДП «Ровенькиантрацит» і «Свердловантрацит», одні з найпотужніших вуглевидобувних в області. Зрозуміло, що і в сенсі приватизації вони найбільш перспективні. До того ж, уряд сподівається, що приватники допоможуть вугільної галузі вийти на новий рівень. Хоча б за рахунок застосування у вуглевидобутку нового обладнання і прогресивних технологій. На державних шахтах ж, при тому, що вони мають підтримку у вигляді дотацій з бюджету, вугілля коштує дорожче, а заробітна плата співробітників значно нижче, ніж на приватних видобувних підприємствах. Так що приватизація у вугільній галузі рухається повним ходом. Наприклад, шахти Західного Донбасу, «Павлоградвугілля», «Комсомолець Донбасу», «Краснодонвугілля», які дають близько 40% усього видобутку Україні вже давно приватизовані. Але – не всі настільки райдужно для інвестиційних романтиків. Як і для вугільної промисловості.

Гори, гори ясно

З одного боку, нові технології видобутку та використання вугілля знову роблять цю галузь економічно привабливою. З іншого – шкода від видобутку і спалювання вугілля ніхто не відміняв. Тобто, зростання вугільної енергетики не тільки спричиняє за собою сталий розвиток видобутку, переробки і збагачення вугілля, а й екологічні проблеми, адже вугілля цілком заслужено вважається найбільш «брудним» енергоносієм, використання якого пов'язане з найбільшим забрудненням навколишнього середовища і викидом в атмосферу вуглекислого газу.

При спалюванні вугілля виділяються сполуки сірки та азоту, які є основою для смогу і кислотних дощів. При його видобутку відбувається забруднення наземних водних джерел та підземних вод, родючі землі перетворюються на терикони або відвали збагачувальних фабрик. При спалюванні вугілля в атмосферу виділяється на дві третини більше вуглекислого газу, ніж при використанні природного газу.

Екологічні рухи по всьому світу, до яких змушені прислухатися чи, принаймні, робити вигляд, що прислухаються, уряду «других» країн, виступають за повну відмову від спалювання вугілля. Підтвердження сили екологічних рухів, точніше, добробуту тих спонсорів, які за ними стоять – той же Кіотський протокол. Хоча передумови для боротьби за чистоту необхідного їм вихлопу, що утворюється при спалюванні вугілля, були створені ще в хаем нині радянському минулому.

Важке спадщина минулого

Одним із способів спалювання вугілля на переобладнаних для цієї мети ТЕС є застосування водовугільної суспензії або водовугільного палива (ВВП), ідея якого виникла ще в 1950–х роках в Інституті горючих копалин АН СРСР, а в 1959 році, за Наказом Ради Міністрів були розпочаті розробки з впровадження ВУТ.

Спочатку це був пошук можливості утилізації тонких вугільних шламів, що з'явилися у великих кількостях при інтенсивному розвитку гідровидобутку і гідротранспорту вугілля, а також при збагаченні вугілля мокрим способом. Цією проблемою в 1979–1984 рр.. займалися близько 100 організацій в США, Швеції, Великобританії, Китаї, Японії, Канаді, Італії та інших країнах. Були створені великі міжнародні корпорації Carbogel, Fluidgarbon, Co–Al, Densecoal та інші. У результаті були розроблені технології, що дозволяють в 1. 5 – 3. 5 рази знизити шкідливі викиди в атмосферу, а також підвищити ефективність використання вугілля до 98%, при тому, що традиційне спалювання вугілля дає ефективність не більше 60%. Саме головне достоїнство даного палива – його дешевизна і екологічність. Вартість готового ВУТ дешевше мазуту в 2–4 рази і не перевищує 15–20% ціни вихідного вугілля на місці його видобутку. До того ж ВУТ пожежо–і вибухобезпечні. Переклад котелень на ВУТ зазвичай займає не більше 7 міс. , А при серійному виготовленні необхідного для цього обладнання термін переведення скоротиться вдвічі. Економія на виробництві теплової й електричної енергії допоможе окупити витрати на реконструкцію котельні з трьох–чотирьох котлів за 2. 5 – 3 роки. Технології зберігання і транспортування ВУТ прості і можуть бути повністю автоматизовані, перекачування можна здійснювати по трубопроводах. На відміну від мазутних цистерн, ємності, в яких узимку транспортується ВУТ, легко очищаються від залишків палива. Втім, хоч в Україні можливості масштабного приготування і використання водовугільного палива поки лише вивчаються, ВУТ – не єдиний спосіб використання вугілля в енергетиці.

Вугілля по–білому

НТрадиційні вугільні енергоблоки, в яких використовуються сучасні системи очищення і видалення шкідливих домішок – перш за все, пилу, оксидів сірки і азоту можна умовно назвати «білими» Для цього застосовуються скрубери, електрофільтри і т. д. До «білим» також можна віднести котли, що спалюють низькосортне паливо в циркулюючому киплячому шарі і внаслідок цього сприяють зменшенню обсягу відходів, що є одним із способів спалювання ВУТ. Таким чином, викиди пилу та забруднюючих речовин можна скоротити до мінімуму, що, у міру сил постійно роблять вітчизняні ТЕС. Також обговорюється технологія комбінованого циклу комплексної газифікації (Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC). При ньому синтетичний газ, отриманий з вугілля, обробленого гарячою парою й стисненим повітрям або киснем, очищається від шкідливих домішок і спалюється в газовій турбіні для отримання тепло–і електроенергії. ККД такої турбіни, до речі, перевищує 50%. Ну і, звичайно, сама «біла» технологія та, при якому взагалі не відбувається його спалювання. На виході в даному випадку одержують синтетичний газ, що представляє собою, в основному, суміш водню і чадного газу і залежно від використовуваного процесу рідке паливо. Але про це – трохи пізніше.

Забутий вугілля

Вітчизняні енергетики майже не використовують буре вугілля у виробництві електроенергії, в той час як у країнах Європи його частка в даному виробництві становить майже 30%. Причина – в Україні основними первинними енергоносіями, як і раніше залишаються кам'яне вугілля та природний газ. Тобто, що використовуються на українських ТЕС котли спроектовані для спалювання переважно кам'яного вугілля. Якщо, за українськими нормами, для виробництва 1 кВт–год електроенергії необхідно близько 369,7 грама кам'яного вугілля, то бурого вугілля для вироблення такої ж кількості електроенергії необхідно спалити вже півтора кілограма. І, хоча наші запаси бурого вугілля оцінюються в 6–8 млрд т, серед яких достовірні запаси становлять 2 млрд т, і більше 1 млрд т можна добувати безпечним і дешевим відкритим способом, починаючи з 1990 р. , Видобуток бурого вугілля скорочувалася швидкими темпами і в даний час фактично припинено. Але ж можна використовувати цей вид вугілля як сировини для виробництва рідкого синтетичного палива і газу. Державні чиновники, час від часу, заявляють про те, що розробляється державна програма, спрямована на створення потужностей з виробництва синтетичного газу з бурого вугілля. Виходячи з наявних запасів цього енергоносія, в країні може бути вироблено порядку 280 млрд. куб. м газу. Поки ця програма не прийнята, буре вугілля використовувався тільки небагатьма теплоенергетичними комплексами, які перебувають у м. Олександрія Кіровоградської області. Втім, використання бурого вугілля на інших українських теплових електростанціях проблематично з огляду на його низьку теплотворної здатності, що робить його транспортування на значні відстані нерентабельною, а це вже – комерція чистої води. По всій видимості, будемо чекати, поки вартість кам'яного вугілля, мазуту, того ж бензину підскочить, якщо не до небес, то хоча б до рівня, що дозволяє бурому вугіллю перетворитися на рентабельне паливо. До речі, про бензин.

Альтернативний бензин

Буре вугілля вже давно переробляють за досить ефективними технологіями, в тому числі з отриманням синтетичного та водовугільного, про який було згадано вище, палива. На жаль, це відбувається в усьому світі, але не в нас. Вісім проектів на різних стадіях реалізації здійснюються в Китаї, і всі вони призначені для повної заміни традиційних видів палива. У Нігерії, Катарі, Малайзії та США на стадії проектування і будівництва перебувають близько 50 об'єктів сумарною потужністю понад 300 млн т палива на рік. У Японії, Індії, Польщі, Індонезії і Пакистані загальний обсяг офіційно оголошених інвестицій у цю сферу перевищив $ 15 млрд, а виробництво синтетичного палива досягло 20 млн т на рік. У нас же, як водиться, на це немає грошей. Більш того, згідно з наказом Мінвуглепрому № 381 від 10. 07. 2006 р. процес ліквідації буровугільної промисловості в України практично завершено – на сьогоднішній день в Україні підприємство повного циклу ВАТ ДХК «Олександріявугілля» ліквідовано і розграбовано. Але ж синтетичне паливо з вугілля вперше з'явилося в Німеччині у 1911 р., коли німецький хімік Ф. Бергиус отримав з вугілля бензин, а до 1941 р. Німеччина виробляла до 4 млн т рідкого палива на рік. Група заводів «Сасол» була створена на початку 70–х років в ПАР для переробки вугілля в синтетичне рідке паливо, що дозволило з меншими втратами пережити ембарго на постачання нафтопродуктів. Сьогодні компанія «Сасол» переробляє близько 47 млн т вугілля на рік, це близько 7 млн т рідкого палива і має річний прибуток у сотні мільйонів доларів. У нас з бурого вугілля поки що зможуть робити хіба що тільки суспензію – ВУТ, та й то «в недалекому майбутньому».

Синтетичне паливо

Сучасна технологія одержання синтетичних рідких палив з бурого вугілля включає три стадії. На першій стадії здійснюється процес зрідження бурого вугілля. У Розмельно–змішувальний апарат завантажується буре вугілля та модифікуючі добавки. У процесі розмелу і гомогенізації компонентів суміші здійснюється модифікація бурого вугілля: змінюється високомолекулярна структура, склад фрагментів, руйнуються електронно–донорно–акцепторні зв'язки, що призводить до деполімеризації бурого вугілля і перетворення його на рідку углеводородную суміш. На другій стадії здійснюється очищення рідкого бурого вугілля від механічних домішок, зважених часток, солей, сірки та інших компонентів, що підлягають видаленню. Третя стадія – поглиблена переробка рідкого бурого вугілля на синтетичне рідке паливо. Поки собівартість бареля синтетичного палива – 25 доларів, однак у найближчому майбутньому вчені обіцяють знизити її до 15 доларів. Завод вартістю 250 млн доларів щорічно може виробляти з чотирьох мільйонів тонн вугілля як мінімум мільйон тонн синтетичного палива, але з–за високих вимог до якості сировини рентабельність таких підприємств ще не до кінця вивчена. Втім, у доступному для огляду майбутньому відмову від вугільної галузі неможливий внаслідок занадто великої частки вугілля у світовому виробництві енергії. І не тільки енергії.

Кокс – він і в Україну кокс

Коксохімічна промисловість Україна – важлива ланка ланцюжка вугілля–кокс–метал. Абсолютний лідер у виробництві коксу і кількості коксових батарей на КХЗ (коксохімічних заводах) Україна – Донецька область. Сировиною для коксохімічної промисловості є коксівне вугілля, що видобувається в Донецькій і Луганській областях. Побічні продукти виробництва коксу, в тому числі фенол, широко використовуються на підприємствах хімічної промисловості області. В Україні 13 коксохімічних заводів, 1 фенольний завод, 2 машинобудівних підприємства, коксове виробництво Mittal Steel–Кривий Ріг. Всього 53 коксові батареї. З коксівного вугілля виробляють 6 -% кокс, кам'яновугільну смолу, бензол сирий, коксовий газ. Найбільші підприємства галузі: Авдіївський коксохімічний завод, «Запоріжкокс», Алчевський коксохімічний завод, «Донецьккокс», «Маркохім». Таким чином, найбільші центри коксового виробництва України розташовані в Донецьку, Макіївці, Єнакієве, Маріуполі, Алчевську, Авдіївці, Дніпропетровську, Кривому Розі, Запоріжжі та Дніпродзержинську. На підприємствах галузі працює близько 0,23% працездатного населення України. Коксохімічна промисловість споживає 8,1% палива і 2,8% електроенергії країни. Вона – невід'ємна частина українського металургійного виробництва.

Альтернативи немає?

У вугільній галузі залишається ще багато невикористаних резервів. У першу чергу мова йде про технології вилучення шахтного метану. Завдяки Кіотським протоколом багато шахт в Україні вже зараз могли б встановити у себе системи утилізації цього газу. Виробництво синтетичного палива – справа щодо далекого майбутнього. А ось що стосується перекладу доменних печей з природного газу на вугільний пил, воно вже відбувається. Адже, якщо доменні печі обладнати установками вдування пиловугільного палива, можна виключити з процесу виплавки чавуну природний газ, якого доводиться спалювати щорічно три мільярди кубометрів.

Контракт на постачання обладнання підписав з німецькою компанією Kuttner меткомбінат «Запоріжсталь». Витрати підприємства повинні скласти близько 2 – 2,5 млрд гривень, термін окупності проекту – менше двох років. І ось цієї осені «Запоріжсталь» почав гарячі випробування установки із вдування пиловугільного палива (ПВП) в доменні печі. Таким чином, «Запоріжсталь» став третім українським металургійним заводом, який зважився використовувати цю технологію слідом за «Донецьксталлю» і Алчевським меткомбінатом.

А ось на Єнакіївському металургійному заводі при реконструкції третин доменної печі від використання ПВП відмовилися. І, по всій видимості, ось з якої причини. Нова ДП № 3 на ЄМЗ повинна була бути, за проектом, обладнана системою вдування пиловугільного палива. Максимальна питома витрата пиловугільного палива повинен був скласти близько 240 кг на 1 тонну чавуну, що має знизити витрату коксу до 350 кг / т. Але метзавод не зможе забезпечити себе якісною сировиною, що технологічно необхідно в цьому процесі. Попросту, для використання цієї технології потрібно кокс більш високої якості, ніж випускається більшістю українських коксохімів. Це залежить від якості вихідної сировини.

Що ж стосується «Запоріжсталі», то на ньому використовується кокс із Польщі, Росії і Ясинівського коксохіму, який отримує якісне вугілля з шахти «Червоноармійська–Західна». При цьому продукція близького до «Запоріжсталі» Запорізького коксохімічного заводу, який імпортує російський вугілля не найкращої якості, виявилася не потрібна. У подальших планах українських меткомбінатів до 2020 року перевести на пиловугільне паливо 18 доменних печей, на яких буде виплавлятися 24700000. т чавуну з 32 млн. т.

Але зараз Україна бракує близько 20 млн тонн вугілля. При цьому малоймовірно, що такий значний обсяг можна буде імпортувати з Росії, яка на сьогодні є основним постачальником вугілля в Україні. А при змішуванні якісного вугілля з не дуже якісним українським буде страждати якість коксу, а значить, знижуватися економічна віддача від використання нової технології. Не буде відчувати особливих проблем лише «Донецьксталь», що володіє чи не єдиним в Україну якісним вугільним родовищем, а також «Метінвест», який зможе імпортувати вугілля зі свого американського підприємства United Coal Company. У будь–якому випадку, ось вже чого не вистачає, так це змінити імпортний газ на імпортне вугілля. . Крім того, сьогодні витрата палива на тонну прокату в середньому по галузі становить майже 1000 кг у. т. , Що в півтора–два рази вище, ніж у розвинених країнах. А в структурі собівартості прокату в Україну близько 50% припадає на витрати на паливно–енергетичні ресурси, у той час як у Європі ця частка становить не більше 20%.

Технічно це з часом можна вирішити. Питання в іншому. Більшість країн намагається, або ж, принаймні, заявляє, що всіляко мінімізує використання вугілля. Польща і Німеччина навіть взяли на себе підвищені капіталістичні зобов'язання «радикально знизити частки вугільної генерації в національній енергетиці до 2020–2030 рр.. ». Це дві країни з традиційно вугільної енергетикою. Як заміну обіцяють використати вітряки і природний газ ... Так от, наскільки Україна готова розмінюватися на «загальносвітові тенденції», піддаватися західному, і до решти тиску «недержавних організацій». І наскільки в змозі думати, перш за все, про себе в прийдешньому вугільному переділу?