CC BY
21
УДК 658.262
ДИВЕРСИФИКАЦИЯ ГАЗОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ - ОСНОВА РАЗВИТИЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
© 2011 г. А.М. Васильев, В.В. Денисов, С.А. Манжина, Е.В. Головня
Новочеркасская государственная Novocherkassk State Land
мелиоративная академия Reclamation Academy
Выполнен технический анализ проблем развития агропромышленного комплекса. Предложено решение выявленных проблем за счет разработанной схемы диверсификации газовой ТЭС. Развитие в сельскохозяйственных регионах страны достаточно мощной индустрии местных, относительно дешевых удобрений неизбежно создаст объективную конкуренцию в этом сегменте экономики. Данное обстоятельство оптимизирует ценовую политику наиболее крупных предприятий, производящих основной спектр удобрений, которую они диктуют на внутреннем рынке страны.
Ключевые слова: продовольственная безопасность; развитие агропромышленного комплекса; схема диверсификации; газовая электростанция; электроэнергия; микроудобрения; макроудобрения.
In the article is executed the technical analysis of problems of agricultural development. The decision of revealed problems at the expense to application of the developed scheme of diversification of the gas power enterprise. Development in agricultural regions of the country enough the powerful industry local, concerning cheap fertilizers will inevitably create an objective competition in this segment of economy. The given circumstance optimizes the price politics of the largest enterprises making the basic spectrum of fertilizers whom they dictate in a home market of the country.
Keywords: food safety; agricultural development; scheme of diversification; gas power enterprise; electricity; microfertilizers; macrofertilizers.
Стратегической целью продовольственной безопасности России является обеспечение населения страны безопасной сельскохозяйственной продукцией и продовольствием. Гарантией ее достижения является стабильность внутреннего производства, а также наличие необходимые ресурсов и запасов.
Указом Президента Российской Федерации № 120 от 30.01.2010 г. утверждена Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации [1]. Данная Доктрина представляет собой совокупность официальных взглядов на цели, задачи и основные направления государственной экономической политики в области обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации. В Доктрине развиваются положения Стратегии национальной безопасности Российской Федерации до 2020 г, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 12 мая 2009 г. № 537, касающиеся продовольственной безопасности и других нормативно-правовых актов Российской Федерации в этой области. Продовольственная безопасность России провоз-
глашается одним из главных направлений обеспечения национальной безопасности страны в среднесрочной перспективе. Для оценки состояния продовольственной безопасности в качестве критерия определен удельный вес отечественной сельскохозяйственной, рыбной продукции и продовольствия в общем объеме товарных ресурсов (с учетом переходящих запасов) внутреннего рынка соответствующих продуктов, имеющий определенные пороговые значения. Очевидно, что заявленного Доктриной критерия невозможно достичь без наличия мощной индустрии минеральных удобрений, ориентированной в первую очередь на отечественное сельское хозяйство. В настоящее время российская отрасль минеральных удобрений в основном направлена на экспорт: если в 1991 г. он составлял 59 %, то в 2000 г.- 83 %, в 2008 г.- 75 %. При этом наибольшую долю в экспортных поставках составляли самые ценные удобрения азотного ряда. Между тем по уровню внесения удобрений — 1,3-1,5 млн т действующего вещества, сложившемуся в России с начала реформ, страна отброшена на 40 лет назад.
По нашему мнению, значительно ускорить достижение поставленной цели можно, если осуществить диверсификацию предприятий газовой энергетики, когда, помимо выработки основной продукции — энергетической, ее возможно использовать для производства социально востребованных продуктов, способный повысить качество жизни населения соответствующей территории, создать новые рабочие места и дать импульс развитию местной промышленности. Диверсификация энергетических предприятий в целях развития сельского хозяйства достаточно широко применяется в некоторых странах мира и имеет довольно высокую результативность, позволяющую обеспечить единицу площади пашни достаточным количеством макро- и микроудобрений. Следует отметить, что на 1 га пашни в России вносится всего лишь 20—25 кг действующего вещества, в то время как в Великобритании, Японии и Вьетнаме этот показатель составляет более 290 кг, в Китае— свыше 255, в ФРГ— 228, в США— 220, в Франции—215, в Республике Беларусь почти 129 кг, в Индии— 98,6 кг [2, 3]. Развитие в сельскохозяйственных регионах страны достаточно мощной индустрии местных, относительно дешевых макро- и микроудобрений неизбежно создаст объективную конкуренцию в этом сегменте экономики. Данное обстоятельство оптимизирует ценовую политику наиболее крупных предприятий, производящих основной спектр удобрений, которую они диктуют на внутреннем рынке страны.
На рисунке приведена разработанная схема диверсификации газовой ТЭС в интересах устойчивого развития агропромышленного комплекса и хозяйственно-питьевого водоснабжения прилегающего района.
Природный газ, поступающий из газопровода, предварительно очищается от сернистых соединений [4, 5] в типовой установке 1 и поступает в топку. В качестве окислителя для его сгорания используется кислород, полученный в блоке разделения воздуха — 9. Отходящие из топки высокотемпературные дымовые газы (ДГ) поступают в теплообменник 3, где извлекается большая часть их тепла с последующим использованием его для тех или иных технологических целей. Далее охлажденные дымовые газы после последовательного извлечения из них части водяных паров (в виде конденсата) и диоксида углерода отводятся в атмосферу. Возникает вопрос, как наиболее эффективно использовать содержащиеся в дымовых газах диоксид углерода и водяные пары [6—8]. При полном сгорании 108 м3 метана ежегодно образуются около 196 тыс. т СО2 и 160 тыс. т Н2О (водяных паров).
Известно, что СО2 является сырьем для производства наиболее эффективного концентрированного удобрения— карбамида (мочевины) [9]. Из 1 т СО2 можно получить 1,36 т карбамида стоимостью около 10 тыс. руб. Для этого стехио-метрически требуется 0,57 т NH3. Если из дымовых газов извлечь только 80 % от содержащегося в них диоксида углерода (~ 156 тыс. 800 т), возможно получение ежегодно почти 213 тыс. т карбамида стоимостью более 2 млрд руб. При средней дозе внесения 80 кг азота на гектар указанным количеством карбамида можно удобрить около 900 тыс. га земель. Предлагаемая схема диверсификации газовой ТЭС предусматривает и получение мочевино-формальдегидных удобрений (МФУ), отличающихся от других азотных удобрений постепенной отдачей содержащегося в них азота сельскохозяйственным растениям. Получают МФУ конденсацией мочевины с формальдегидом СН2О. В рамках диверсификации газовой ТЭС предлагается использовать часть вырабатываемой электроэнергии, а также водяного конденсата для получения перспективного окислите-ля-дезинфектанта гипохлорита натрия №СЮ, являющегося альтернативой привозного жидкого хлора. Его получают электролизом водного раствора поваренной соли. Затраты электроэнергии составляют 5—6 кВт.ч на 1 кг активного хлора, соли ~ 5 кг. При этом возможно получение по типовой технологии низкоконцентрированного (0,8 %) готового к немедленному употреблению гипохлорита натрия близлежащими поселениями, а также относительно концентрированного (10—15 %) раствора гипохлорита, который может быть предназначен отдаленным потребителям.
Позитивные стороны предлагаемого проекта диверсификации газовой ТЭС, построенной, например, в районе с сельскохозяйственной ориентацией, несомненны и выглядят следующим образом:
1. Сама ТЭС становится практически безотходным производителем энергии, экологические платежи за выбросы вредных веществ в атмосферу исключаются. Более того, превращаясь по сути в ядро агроводохозяйственного кластера, поставляя часть вырабатываемой энергии и образующихся отходов для производства продукции постоянного спроса (удобрения, питьевая вода, холод), она получает возможность не только извлекать из этого прибыль, но и повышать устойчивость своей работы, что особенно важно в условиях кризиса, приводящего к снижению спроса на электроэнергию.
2. Создание индустрии местных, высокоэффективных и при этом относительно дешевых азотных удобрений с относительно небольшим плечом подвоза внесет существенный вклад в развитие агропромышленного комплекса района.
Природный газ
Воздух
СО-, потребителям
СН20
УС
От
- -
БРВ N.
-
N.
(холод)
12
----► 10-15% ГХН
Ближним
потребителям Ы0 потребителям
Дальним потребителям
Рис. 1. Диверсификация газовой ТЭС в интересах развития АПК и водоснабжения района: 1 — установка сероочистки; 2 — ТЭС; 3 — теплообменник; 4 — получение конденсата; 5 — получение С02; 6 — получение мочевины; 7 — получение (1чГН4)2С03; 8 — получение мочевино-формальдегидного удобрения; 9 — блок разделения воздуха; 10 — хладокомбинат; 11 — получение гипохлорита натрия (0,8 %); 12 — получение концентрата гипохлорита натрия
Карбамид (мочевина) — ценное безбаластное азотное удобрение, содержащее более 46 % азота; применяется в качестве допосевного удобрения на всех почвах под различные сельскохозяйственные культуры. При дозах 30—60 кг азота для зерновых и 90—120 кг на 1 га для других культур карбамид дает высокие прибавки урожая, например, озимой ржи и пшеницы — 3,4 ц/га, картофеля 38 ц/га, кукурузы (зерно) — 8 ц/га, сахарной свеклы — 34—109 ц/га (в зависимости от почвы).
Карбонат аммония ^Н4)2СОэ по действию на растения приближается к аммиачной селитре — одному из самыгх эффективные азотныгх удобрений. Кроме этого, указанное вещество применяют как ускоритель ферментации в производстве вина, в качестве реагента при очистке промышленных газов от сероводорода и сероорганических соединений [8].
Мочевино-формалъдегидные удобрения (МФУ) отличаются от других азотных удобрений меньшей растворимостью в воде. Азот медленно переходит в растворимую форму и постепенно используется растениями в течение продолжительного времени. Общее содержание азота в МФУ 37—40 %, из них водорастворимого 4—10 % (или 10—25 % от общего азота). Водорастворимый азот МФУ усваивается, как и азот обычных удобрений, а нерастворимый постепенно переходит в растворимую форму с образованием мочевины. Указанные удобрения особенно эффективны на орошаемых землях [9]. Учитывая наличие в Ростовской области больших площадей орошаемыгх земель, перспективно расширить на них выращивание кормовых культур для интенсивного развития животноводства, прежде всего мясного. В этом случае производимые на базе ТЭС удобрения, доступные по цене и, более того, производимые поблизости, окажутся востребованными.
Диоксид углерода СО2, выщеляемыш из отходящих газов ТЭС, работающей на природном газе, помимо использования для производства азотных удобрений (карбамида и карбоната аммония), может направляться на выработку сухого льда, соды и других веществ, а также применяться при хранении продуктов питания.
3. Значительное количество холода, выфабаты-ваемого при получении кислорода и азота, облегчает решение задачи переработки и хранения овощной и мясной продукции. После использования в качестве хладоагента азот может найти применение при хранении плодов, овощей, семян и т.д. , для обеспечения безопасности транспортировки горючих и взрывоопасных веществ, для создания инертной среды во многих химико-технологических процессах и в качестве защитного газа, используемого в противопожарных целях.
В последнем своем качестве азот может быть востребован непосредственно на теплоэлектростанции, а также на других объектах, технологически сопряженныгх с ТЭС блоком разделения воздуха и др.
4. Весьма важным, по нашему мнению, является использование возможностей диверсифицированной газовой ТЭС для модернизации и, соответственно, улучшения качества хозяйственно-питьевого водоснабжения, в сельских населен-нык пунктах.
Организация производства гипохлорита натрия на газовой электростанции, где имеется относительно дешевая электро- и тепловая энергия, водный конденсат, а отход — водород — легко может быть использован как высокоэффективное топливо, открывает перспективы широкого внедрения в практику сельскохозяйственного водоснабжения как низкоконцентрированного раствора ГХН, так и относительно концентрированного [10].
Согласно расчетам, по существующим нормативам, 1 т ГХН в пересчете на активное вещество достаточно для ежегодного обеззараживания воды сельскому поселению с численностью 2700 чел. (при потреблении 0,2 м3 воды в сутки одним человеком). При условии выработки 2—3 тыс. т гипохлорита натрия можно полностью обеспечить потребности водного хозяйства Ростовской области в этом окислителе-дезинфек-танте, отказавшись от привозного хлора. Энергозатраты на производство указанного количества продукта составят 10—15 млн кВт.ч. При этом низкоконцентрированный ГХН может быть использован сельскими поселениями, животноводческими комплексами и другими потребителями, расположенными в непосредственной близости от места производства (плечо подвоза до 15—20 км). Что касается концентрированного раствора ГХН, он может быть поставлен более отдаленным потребителям, в том числе, находящимся за пределами Ростовской области. Его реализация принесет дополнительную прибыль для диверсифицированной ТЭС. Помимо использования ГХН в питьевом водоснабжении населения, он может найти применение в процессах обеззараживания сточных вод животноводческих комплексов, при профилактике развития сине-зеленых водорослей в водоемах и оросительных каналах [11].
Рассмотренный проект диверсификации газовой ТЭС, в случае его реализации, изменяет ее привычный статус, превращает в энерго-агро-водохозяйственный кластер, способствующий социально-экономическому развитию того административного района, где она расположена, улучшению экологической обстановки на значительной территории.
Инвестиционная привлекательность подобных проектов социально ориентированной диверсификации базовых энергопроизводящих предприятий регионов определяется:
- особенностями развития государства в посткризисное время, требующего повышения энергоэффективности и энергосбережения, перехода к рациональной модели потребления ресурсов, придания всей экономике инновационного характера, что провозглашено руководством России как вопрос выживания страны в современном мире;
- заинтересованностью российского общества, прежде всего малоимущих слоев, в расширении поставок на внутренний рынок отечественных продуктов питания надлежащего качества, ассортимента и приемлемой цены; этому и будет способствовать, по нашему мнению, развитие индустрии местных удобрений и питьевого водоснабжения, особенно в зонах интенсивного земледелия;
- ориентацией диверсифицируемой региональной энергетики на нужды агропромышленного комплекса, который способен обеспечить постоянный спрос на агрохимикаты плодородия, обладающие меньшей ценой при надлежащем качестве и не требующие больших затрат на их перевозку внутри региона;
- реальной возможностью для инвесторов извлекать прибыль от реализации продуктов диверсификации как на внутреннем, так и внешнем рынках. Важно отметить при этом наличие емкой и относительно дешевой местной ресурсно-сырьевой базы (вода, воздух, тепловая и электрическая энергия, некоторые отходы), что повышает конкурентоспособность конечной продукции;
- социальной значимостью реализации проекта диверсификации, определяемой оздоровлением среды обитания, созданием дополнительного количества рабочих мест (особенно важным в депрессивных районах), осознанием успешности отечественный технологий.
В Ростовской области имеются действующие электростанции на газе, которые, учитывая их расположение, могут представить интерес с позиций диверсификации в интересах АПК и водного хозяйства региона. Например, это Ростовская ТЭЦ-2 (установленная мощность 160 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии 750 млн кВт.ч, тепловая мощность — 730 Гкал/ч), а также Волгодонская ТЭЦ (соответственно 420 МВт, 750 млн кВт.ч и 1852 Гкал/ч). По нашему мнению, целесообраз-
Поступила в редакцию
но организовать крупномасштабное производство гипохлорита натрия на Ростовской ТЭЦ—2, в радиусе 50 км от которой проживает более 2 млн человек. Что касается Волгодонской ТЭЦ, она более предпочтительна как основа энерго-агропро-мышленного кластера, способствующего развитию кормовой базы для мясного животноводства, повышению отдачи орошаемого земледелия.
Справедливо будет заметить, что государственная поддержка, направленная на реализацию заявленных положений Доктрины продовольственной безопасности, вероятнее всего, будет приоритетно оказана тем субъектам Российской Федерации, где отдача от нее наиболее масштабна и относительно быстра, каковым и является Ростовская область.
Литература
1. Указ Президента РФ 30.01.2010 г. № 120 «Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации» // Рос. газета. 2010. 02.02.
2. Лайко А. В., Манжина С. А., Денисов В. В. Ресурсы, технологии и экологические аспекты применения местных удобрений и мелиорантов (на примере Ростовской области). Новочеркасск, 2009. 157 с.
3. Земледелие: учеб. пособие / под ред. А. И. Пупо-нина. М., 2004. 552 с.
4. Абрамов А. И., Елизаров Д. П. Повышение экологической безопасности тепловык электростанций. М., 2001. 378 с.
5. Мурзакаев Ф. Г. Соединения серы и окружающая среда. М., 1977. 64 с.
6. Электроэнергетика России-2030. Целевое видение / под общей ред. Б.Ф. Вайнзихера. М., 2008. 352 с.
7. Ходаков Ю. С. Новые и усовершенствованные технологии очистки дымовых газов ТЭС // Экология и промышленность России. 2005. Март. С. 20- 23.
8. Konnov А. А. Development and validation of a detailed reaction mechanism for the combustion of small hydrocarbons // 28-th Symposium (Int) on Combustion, Edinburgh, 2000, Abstr. Symp. Рр 317.
9. Агрохимия: учеб. пособие / под ред. П. М. Смирнова и А. В. Петербургского: 3-е изд., перераб. и доп. М., 1975. 512 с.
10. Григорьев А. Б., Расс Р. Сравнительная оценка высоко- и низкоконцентрированного гипохлорита натрия для дезинфекции питьевых вод // Водоснабжение и сан. техника. 2006. № 10. С. 42- 46.
11. Сиренко Л. А., Гавриленко М. Я. «Цветение» воды и евтрофирование. Киев, 1978. 232 с.
10 ноября 2010 г.
Васильев Алексей Михайлович — канд. техн. наук, доцент, Новочеркасская государственная мелиоративная академия. Тел. 8-928-988-05-47.
Денисов Владимир Викторович — д-р техн. наук, профессор, Новочеркасская государственная мелиоративная академия. Тел. (886352) 2-39-24.
Манжина Светлана Александровна — канд. техн. наук, доцент, Новочеркасская государственная мелиоративная академия. Тел. (886352) 2-39-24.
Головня Евгений Владимирович — канд. техн. наук, доцент, Новочеркасская государственная мелиоративная академия. Тел. (886352) 2-18-20.
Vasiliev Alexey Mihailovich — Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Novocherkassk State Land Reclamation Academy. Tel. 8-928-988-05-47.
Denisov Vladimir Viktorovich — Doctor of Technical Sciences, professor, Novocherkassk State Land Reclamation Academy.Tel. (886352) 2-39-24.
Mangina Svetlana Alexandrovna — Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Novocherkassk State Land Reclamation Academy. Tel. (886352) 2-39-24.
Golovnya Evgeny Vladimirovich — Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Novocherkassk State Land Reclamation Academy. Tel. (886352) 2-18-20.
