научная статья по теме ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗА И БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЕЙ Химическая технология. Химическая промышленность

Текст научной статьи на тему «ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗА И БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЕЙ»

ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2012, № 1, с. 69-73

УДК 338.2:622.33

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗА И БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЕЙ

© 2012 г. И. П. Крапчин*, Т. И. Кузьмина**

* ФГУП НТЦ по комплексной переработке твердых горючих ископаемых, Москва **Московский государственный открытый университет E-mail: tutor007@list.ru Поступила в редакцию 15.06.2011 г

Выявлена техническая возможность производства новых видов топлива из углей, наиболее полно отвечающих требованиям электростанций и энергетическим установкам коммунально-бытового хозяйства. Установлено влияние новых видов топлива из углей на экономические показатели производства электроэнергии и расходы индивидуальных потребителей на получение единицы полезного тепла.

Энергетические установки типа тепловых электрических станций, котельных коммунально-бытовых установок и отопительных печей населения являются основными потребителями природного газа, мазута и угольного топлива. Эти виды топлива одновременно участвуют в решении одной из важнейших национальных задач — удовлетворение потребности страны в топливе и технологическом сырье для переработки. Использование перечисленных видов топлива оказывает далеко неодинаковое влияние на загрязнение окружающей среды твердыми отходами и газообразными выбросами.

Так, при сжигании природного газа (кроме высокосернистого Астраханского месторождения) в атмосферу практически не выбрасываются загрязнители. При сжигании мазута, поставляемого в качестве топлива для электростанций, в атмосферу попадает большое количество сернистых соединений. Использование угля и продуктов его переработки (хвостов обогащения) приводит к загрязнению окружающей среды угольной пылью и сернистыми соединениями.

В соответствии с "Энергетической стратегией России на период до 2030 года" [1] должно произойти изменение структуры топливно-энергетического баланса страны в сторону увеличения в нем доли угольного топлива. Долгосрочными целями развития угольной промышленности предусмотрено надежное и эффективное удовлетворение внутреннего и внешнего спроса в высококачественном твердом топливе и продуктах его переработки, а также "обеспечение конкурентоспособности угольной продукции в условиях насыщенности внутреннего и международного рынков альтернативными энергоресурсами" [2].

В этой связи актуальны разработка и внедрение в промышленное производство экологически чистых продуктов из углей.

Рассмотрим технологические процессы, внедрение которых в угольной отрасли позволит решить поставленную задачу.

Экологически чистое топливо для тепловых электростанций на основе газификации углей. Газификация углей — один из основных методов их термической переработки, в результате которой получают технологические газы, используемые в качестве газообразного топлива. В настоящее время разработано несколько технологий газификации углей (в плотном слое, потоке угольных частиц, водоугольных суспензий и др.). Одной из эффективных технологий является газификация углей в кипящем слое под давлением с горячей очисткой газа от сернистых соединений и угольной пыли.

Для промышленного осуществления процесса газификации в мире разработаны различные конструкции газогенераторов, позволяющие проводить этот процесс как для кускового, так и для пылевидного угля [3].

Техническая база промышленного производства синтетических газов в России в последние годы была представлена тремя типами аппаратов:

во-первых, промышленными печами (коксовыми, полукоксовыми, доменными), в которых при производстве основной продукции на базе углей (кокса, полукокса, чугуна) попутно получаются соответственно коксовый, полукоксовый и доменный газы;

Таблица 1. Затраты на производство газа из углей, руб./1000 м3

Показатель Величина показателя при производстве газа из углей

подмосковных печорских донецких

Капитальные вложения Эксплуатационные затраты 110.0 118.5 99.9 116.6 92.0 115.5

Таблица 2. Влияние использования синтетического газа на эксплуатационные затраты производства электроэнергии

Величина затрат при сжигании

Вид затрат подмосков- газа печорского газа донецкого газа

ного угля из него угля из него угля из него

Себестоимость, руб./1000 кВт ■ ч 313.3 241.6 475.3 350.0 378.6 294.9

Соотношение, % 100.0 77.0 100.0 74.0 100.0 78.0

во-вторых, наземными генераторами, специально предназначенными для выработки газа как основного вида продукции;

в-третьих, подземными газогенераторами или, как принято их называть, станциями подземной газификации углей.

Практическая значимость производства газа в этих типах печей и генераторах вполне очевидна, но, с позиций производства экологически чистого топлива, не актуальна. Возможно, наиболее перспективна инновационная технология производства газа из низкосортных углей в генераторах наземного типа. Технология предусматривает осуществление газификации углей в кипящем слое под давлением 20 атм. Техническая возможность реализации этой технологии подтверждена длительной работой опытной установки, построенной при Московском коксогазовом заводе [3—5].

Таблица 3. Величина к.п.д. энергетических установок со слоевой системой сжигания (производительность 10 т угля в ч) в зависимости от вида угольного топлива

Вид сжигаемого топлива К.п.д.

Рядовой уголь с большим 0.467

содержанием мелочи

Сортовое угольное топливо 0.625

крупностью свыше 13 мм

Окускованное топливо:

брикеты, гранулы 0.70

термобрикеты 0.75

Рассмотрим экономический аспект производства и использования синтетического газа на основе данной технологии.

Экономическая оценка технологии выполнена для следующих условий:

— сырьем для переработки приняты подмосковные, донецкие и печорские угли (каменные угли энергетического назначения марок Г, Д и бурые марки Б2);

— газификация углей осуществляется в генераторах кипящего слоя на паровоздушном дутье с целью получения газа, используемого в качестве энергетического топлива — теплота сгорания газа из подмосковных углей составляет 5.26, печорских — 5.66 и донецких 5.64 Мдж/м3;

— предприятие (цех или отделение) по газификации углей является структурным подразделением электростанций с условно принятой мощностью 300 тыс. кВт;

— объем производства газа соответствует потребности электростанции в топливе.

При этих условиях были определены капитальные вложения и эксплуатационные затраты на производство газа (табл. 1).

Комбинирование (сочетание) газогенераторных отделений с электростанциями окажет разнонаправленное влияние на экономику производства электроэнергии: возникнут дополнительные затраты на производство газа, снизятся капитальные вложения в расчете на 1 кВт мощности, повысится к.п.д работы оборудования, увеличится число часов использования установленной мощности, уменьшатся штатный коэффици-

Таблица 4. Влияние крупности угольного топлива на его расход для удовлетворения одной и той же потребности в тепле

Вид сжигаемого топлива Потребность в тепле, т у.т. К.п.д. Расход топлива на удовлетворение потребности, т у.т. Тепловой коэффициент перевода в натуральное топливо Расход натурального топлива, т

Рядовой уголь 1.0 0.467 2.14 0.5 4.34

Сортовой уголь 1.0 0.625 1.59 0.6 2.65

Брикеты и гранулы 1.0 0.70 1.42 0.65 2.18

Термобрикеты 1.0 0.75 1.33 0.86 1.55

ент и удельные нормы расхода топлива на единицу вырабатываемой электроэнергии.

С учетом этих изменений выполним экономическую оценку следующих альтернативных вариантов производства электроэнергии:

— электроэнергия вырабатывается на электростанциях, топливом для которых являются подмосковный, печорский и донецкий угли (каменные угли энергетического назначения марок Г, Д и бурые угли марки Б2);

— электроэнергия вырабатывается на электростанциях, на которых в качестве топлива используется газ, полученный из перечисленных выше углей.

Результаты оценки этих вариантов представлены в табл. 2.

Данные таблицы подтверждают экономическую целесообразность использования синтетического газа вместо углей, из которых он вырабатывался. Наряду с этим сжигание энергетического газа, полученного из многобалластных углей, приведет к снижению загрязнения окружающей среды сернистыми соединениями и угольной пылью.

Инновационные технологии производства угольного топлива, отвечающего требованиям энергетических установок коммунально-бытового хозяйства. На удовлетворение потребностей этих потребителей в последние годы расходуется примерно 18 млн. т каменных и бурых углей, что составляет около 20% от общего их расхода [6].

Проблему обеспечения коммунально-бытового хозяйства угольным топливом следует рассматривать со следующих позиций:

— во-первых, полное удовлетворение потребности топливом требуемого качества (высокая теплота сгорания, определенная крупность);

— во-вторых, сжигаемое топливо должно соответствовать экологическим требованиям по уровню загрязнения окружающей среды дымовыми газами.

Применяемые в коммунально-бытовом хозяйстве энергетические установки с так называемой слоевой системой сжигания приспособлены к оптимальной работе на угольном топливе определенной крупности (размер куска свыше 13 мм). В противном случае, т.е. при сжигании углей с большим содержанием мелочи (а в добываемых углях может содержаться до 60% этого компонента) коэффициент полезно используемого тепла установки снижается на 25—30%. Это положение подтверждается опытами, проведенными Институтом горючих ископаемых и Институтом обогащения твердого топлива (табл. 3).

Данные, приведенные в табл. 3, позволяют сделать вывод о том, что для получения одного и того же полезного энергетического (теплового) эффекта потребителю необходимо расходовать неодинаковое количество различных видов угольного топлива, а следовательно, и средств на их приобретение. Этот вывод подтверждается данными табл. 4, в которой условно принято, что для поддержания жизнедеятельности человеку необходимо получать в год количество тепла в размере 1 т у.т. или 7000 -103 ккал/кг (29.3 -103 МДж/кг), независимо от вида сжигаемого топлива.

В настоящее время угольное топливо, отвечающее по крупности требованиям потребителей, производится на обогатительны

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком