CC BY
33
© Е.А. Ельчанинов, Д.Е. Скопинцев, 2002
УДК 658.264.26
Е.А. Ельчанинов, Д.Е. Скопинцев
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СНАБЖЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
П
ереход экономики на рыночные отношения неизбежно требует повышения экономической эффективности и экологической чистоты энергетики. Некоторые звенья этой отрасли, сформированные в условиях централизованного распределения произведенного продукта, оказались не приспособленными к рыночным отношениям. В их числе и угольная отрасль. Высокая себестоимость и транспортные издержки привели к тому, что уголь, добываемый в России, оказался неконкурентоспособным как на внутреннем, так и на европейском товарных рынках. Появилась тенденция к свертыванию его добычи, закрытию большого количества угольных предприятий, снижению внимания к научно-техническому прогрессу в этой отрасли.
В то же время в различных регионах Российской Федерации то и дело возникают затруднения в энергоснабжении, и прежде всего в теплоснабжении коммунальной сферы и промышленных объектов. Это бесспорные свидетельства того, что снижение добычи угля не может обеспечить решения возникших проблем.
Анализ мирового опыта показывает, что неликвидность угля как одного из основных энергоносителей в период временного спада производства не может служить ориентиром в долговременной энергетической стратегии государства. Эта стратегия не только должна быть ориентирована на предстоящий подъем экономики, но и предопределять его ввиду базового характера данной отрасли.
Снижение добычи угля неизбежно вызывает необходимость замещения его в энергетическом балансе нефтью и газом, что невозможно считать экономически оправданным. Прежде всего
потому, что в условиях рыночной экономики наличие собственных природных запасов этих энергоносителей является только кажущимся преимуществом, так как потери одной страны от снижения их экспорта равны затратам других стран на их импорт, а компенсировать небаланс во внешней торговле России пока нечем.
Кроме того, Россия - страна с холодным климатом, и ответственность за коммунальное теплоснабжение лежит пока на государственных органах. Частному же производителю невыгодно отпускать нефтепродукты и газ по ценам ниже мировых, поэтому оплата бытового теплоснабжения при существующем уровне доходов становится непосильной для большинства населения, что вызывает необходимость в бюджетных дотациях. В связи с этим затруднения в теплоснабжении, а следовательно, и в энергоснабжении будут нарастать. Это тем более очевидно, что запасы газа и нефти истощаются быстрее, чем угольные месторождения.
Анализ сложившейся ситуации показывает, что для решения возникших проблем необходима разработка и последовательное осуществление новой торгово-экономической и технологической политики в области добычи энергоносителей, выработки, преобразования и использования энергии. Целью такой политики должно быть обеспечение рационального энергетического баланса России, создание условий для подъема экономики, сохранения экологической среды в условиях стабилизации рыночных отношений.
Определение направления работы по обоснованию энергетической политики вытекает из результатов выполненных нами исследований.
Важнейшей для условий Российской Федерации энергетической задачей является рациональное получение, переда-
ча на расстояние и экономное использование тепловой энергии, надежное обеспечение теплом бытовых и производственных объектов.
Традиционным направлением технического прогресса в данной области является централизованная теплофикация на основе комбинированной выработки тепловой энергии на крупных теплоэлектроцентралях. Экономичность такой энергетической системы основана на использовании остаточного тепла паровых турбин. Но даже теоретические расчеты показывают ограниченность условий, при которых преимущества централизованной теплофикации реализуются. Несмотря на это, она применяется повсеместно - от субтропических районов до Арктики. В связи с этим в южных районах России эффективность такого способа обогрева зданий низка вследствие малой продолжительности отопительного сезона. В северных же широтах она сильно уязвима: сравнительно небольшие аварии в Магадане, Норильске, Воркуте и других районах Севера и Сибири равноценны природным катастрофам. Много хлопот создают мощные теплотрассы в крупных городах. В редко заселенных регионах такая система неприменима и вместо нее применяют низкоэффективные маломощные котельные, наносящие колоссальный вред окружающей среде. Этим недостатком особенно отличаются угледобывающие регионы, где в котельных, не оборудованных системами очистки дымовых газов, сжигается самый низкосортный уголь.
На практике оказалось, что применяемая в России система теплоснабжения эффективно работает только на газе и нефтепродуктах. Использование на ТЭЦ угля сопряжено с большими сложностями при решении проблем экологии.
Не оставляя без внимания традиционную систему теплофикации в тех случаях, когда она обеспечивает максимальный эффект, предлагается произвести анализ эффективности применения альтернативных систем обогрева зданий, учитывающих многообразие климатических условий России и позволяющих использовать различные источники энергии.
Известен опыт эксплуатации электростанций, представляющих собой комплекс паросиловых установок, га-
зогенераторов и газотурбинных генераторов электроэнергии. Такие электростанции позволяют полнее, чем ТЭЦ, использовать остаточное тепло при применении различных видов топлива: каменного угля, бурого угля, горючих сланцев, теплоносителей растительного происхождения. В газогенераторах в качестве теплоносителей могут использоваться бытовые отходы при одновременном решении проблемы их утилизации.
В России и за рубежом накоплен большой опыт применения газогенераторов, однако в России в последнее время от них отказались, в основном по причине наличия природного газа и запасов нефти. Однако запасы этих ископаемых ограничены и их следует использовать более экономично. В связи с этим целесообразно выполнить современную оценку области рационального их применения с учетом нового технического уровня и новых задач. Опыт показывает, что реализуемый на основе этого вида техники технологический процесс позволяет более эффективно решать экологические проблемы при использовании угля, горючих сланцев, утилизации бытовых отходов и вторичных ресурсов.
Реализация данного направления технического прогресса позволяет более рационально решать задачу теплоснабжения в зависимости от климатических, географических и технических условий. Вместо единого шаблона должен быть использован дифференцированный подход. В одних случаях целесообразна традиционная система теплоснабжения, в других случаях окажется выгодно поставлять соответствующим способом газ и использовать его в районных, групповых и индивидуальных установках. Необходим анализ условий, в которых целесообразно применять электрическое отопление, используя для этой цели различные типы низкотемпературных электронагревателей, совмещая их работу с кондиционированием воздуха в помещениях. Этот вопрос особенно актуален для регионов с холодным климатом, где важное значение имеет уязвимость систем теплоснабжения.
Диверсификация тепло- и электроэнергетики позволяет выбрать более рациональные варианты размещения источников энергии, более экономичные способы транспортиро-
вания энергоносителей и подачи энергии к месту потребления.
Существенным экономическим резервом энергетической отрасли является более глубокая и полная переработка исходных сырьевых материалов, используемых в качестве энергоносителей. Отечественные и мировые научно-технические достижения позволяют значительно расширить ассортимент товарных продуктов, которые могут быть получены из угля, нефти и газа с целью повышения эффективности их использования. Данная задача особенно актуальна для угольной промышленности. Специализация предприятий основного профиля этой отрасли, как правило, ограничена добычей, обогащением и отгрузкой товарного угля. Даже временные затруднения со сбытом угля создают для такого предприятия непреодолимые трудности. Государство как собственник угольных предприятий готовит эту отрасль к работе в условиях рынка и в настоящее время проводит приватизацию, полностью прекратив бюджетные дотации. Однако угольная промышленность еще не готова структурно и технологически к рыночным отношениям.
История рыночной экономики однозначно свидетельствует, что для обеспечения экономической стабильности необходима диверсификация хозяйственной деятельности предприятия, расширение ассортимента выпускаемой продукции. Соответствующий вариант повышения эффективности производства весьма актуален и для предприятий по добыче энергоносителей. Для угольной промышленности он состоит в объединении в одном хозяйственном комплексе технологических звеньев по добыче угля, получению из него электрической и тепловой энергии, газообразного и жидкого топлива, других видов товарной продукции, а также использованию попутных ресурсов. В принципе дополнительные технологические звенья могут быть объединены на кооперативно-договорной основе. Но в этом случае возникнут затруднения при выполнении мероприятий по охране экологической среды, которые, как и сейчас, будут сказываться на себестоимости добычи угля. Многие угольные предприятия должны добывать из угольных пластов содержащийся в них метан. Реа-
лизация его как товара после соответствующей подготовки может, если не принести прибыль, то по крайней мере компенсировать затраты на обеспечение безопасных условий работы в угольных шахтах и предотвращение выбросов этого газа в атмосферу. Но пока современная узкая технологическая специализация шахт и кадровый состав специалистов не создают предпосылок для решения этой задачи на ближайшее будущее.
Упомянутым примером не ограничиваются возможности расширения области хозяйственной деятельности угольных предприятий как хозяйственной единицы. На имеющейся производственной базе вполне возможно организовать изготовление строительных материалов, используя породные отвалы; выращивание сельскохозяйственных продуктов, используя для обогрева парников и теплиц тепло, выносимое вентиляционными и водоотливными системами шахт.
В этом выход из создавшегося, несомненно, временного затруднительного положения. Существующая же сейчас узкая специализация приобретает в ряде случаев уродливые формы. Добывая энергоноситель, уголь-ные предприятия не в состоянии рассчитаться за электроэнергию, передаваемую за сотни и тысячи километров, вынуждены останавливать собственную резервную электростанцию, работающую на дизельном топливе. Известны случаи, когда угольные шахты оставались без тепла ввиду необеспеченности топливом собственных котельных, работающих на мазуте.
В этом отношении угольная промышленность не является исключением. Более глубокая переработка сырьевых материалов, расширение ассортимента получаемых из них товарных продуктов, а также тепловой и электрической энергии неизбежно будут способствовать повышению экономической эффективности и неуязвимости угольной шахты в любой ситуации.
Изложенные направления повышения эффективности функционирования топливно-энергетической отрасли экономики органически сочетаются с определением рационального удельного веса различных источников энергии в общем балансе ее получения и использования. Так, на
основе применения газогенераторной технологии могут быть более эффективно использованы возобновляемые источники энергии растительного происхождения. В России остаются неиспользованными значительные запасы отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности, которые при соответствующей организации могут быть применены для получения энергии, причем, в тех районах, куда доставка других энергоносителей экономически невыгодна.
Проведенный анализ показывает, что во многих государствах энергетические проблемы решаются аналогичными методами. В Европе и Америке принцип рационального использования различных энергоносителей, основанный на комплексном применении паровых и фреоновых турбин, газогенераторов и газовых турбин практически испытан на базе экспериментально-промышленных установок и получил название "процесс Ше-ля Ойл". На его основе создается ряд электростанций различной мощности. Опыт показал, что данная технология обеспечивает максимальную сохранность окружающей среды, высокую экономичность, может быть использована для утилизации бытовых отходов. Давно известен опыт применения энергоносителей растительного происхождения, используемый в Бразилии. Этот опыт в последнее время используется и в других странах. В
США выполняются НИОКР по разработке высокоэффективных газогенераторных транспортных средств. Получение газообразного и жидкого топлива из угля практикуется в Германии, Франции, ЮАР. Электрический обогрев помещений эффективно применяется во многих странах. Особенно рационально его применение в сочетании с тепловыми насосами, позволяющими использовать природные источники низкопотенциальной тепловой энергии и тепловые выбросы различных производств.
Техническое и технологическое обеспечение предлагаемых направлений в области энергетики подготовлено работами, выполненными нами совместно с институтами различного профиля.
Реализация этих предложений ориентирована на практическое использование закономерностей рыночной экономики в теплоэнергетическом хозяйстве промышленных и коммунальных предприятий угольной отрасли России. В этих условиях глобальные экономические связи внутри государства должны уступить место более гибким и рациональным деловым отношениям, основанным исключительно на равновесии интересов производителя и потребителя. Опираясь на опыт стран с развитыми рыночными отношениями, можно заключить, что вопросы, касающиеся производства и потребления энергии,
достаточно полно поддаются анализу и прогнозированию. В связи с этим необходимо провести анализ производства и потребления энергии с учетом доставки энергоносителей в основных угледобывающих регионах Российской Федерации, на основе этого анализа обосновать прогнозируемое распределение производства и потребления тепловой и электрической энергии по этим регионам, а также определить рациональные ее источники, исходя из условия минимальных материальных издержек и сохранности природной среды.
Результаты работы будут представлены в виде рекомендаций по формированию региональных топ-ливно-энергетичес-ких комплексов, обеспечивающих минимальные издержки на добычу энергоносителей, производство тепловой и электрической энергии, подачу ее к потребителям. Тем самым структура этих комплексов будет удовлетворять требованиям рыночной экономики. Одновременно будут учтены условия надежного обеспечения теплом коммунального и промышленного секторов, а также решения экологических проблем.
Энергетическая политика будет, как и в других странах, инструментом, определяющим направленность экономики на решение актуальных проблем общества и сохранение экологической среды.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Ельчанинов Евгений Александрович — профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Скопинцев Д.Е. — Московский государственный горный университет.
