Модель выбора топлива для модернизации объектов ТЭК как необходимый элемент системы управления качеством производства тепловой энергии Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 621.1: 005.6

МОДЕЛЬ ВЫБОРА ТОПЛИВА ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ ТЭК КАК НЕОБХОДИМЫЙ ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Е.Д. Астафьева1, М.А. Семенов2, Р.В. Хаматаев3

1,2Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

3ОАО "Восточно-Сибирский комбинат биотехнологий",

665250, Иркутская обл., г. Тулун, ул. Гидролизная, 1.

Предложена модель выбора топлива для модернизируемых объектов малой энергетики (котельных муниципального или ведомственного уровня), обеспечивающая объективный выбор энергетических ресурсов с учетом экономических, экологических и социальных аспектов конкретной ситуации. Предпринята попытка разработки модели объективного выбора топлива для модернизации котельных с низким КПД и значительной степенью износа оборудования.

Ил. 4. Табл. 1. Библиогр. 9 назв.

Ключевые слова: модель; топливо; критерии; экономические; энергетические; социальные; весовые коэффициенты.

MODEL OF FUEL CHOICE FOR THE MODERNIZATION OF FUEL-ENERGY COMPLEX FACILITIES AS A NECESSARY ELEMENT OF THE QUALITY MANAGEMENT SYSTEM FOR HEAT ENERGY PRODUCTION E.D. Astafyeva, M.A. Semenov, R.V. Hamataev

National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074. PLC "East Siberian Plant of Biotechnologies", 1, Gidroliznaya St., Tulun, Irkutsk region, 665250.

The authors propose a model of fuel choice for modernized facilities of minor power engineering (boilers of municipal or departmental level) that provides an objective choice of energy resources taking into account economic, environmental and social aspects of the specific situation. The authors make an attempt to develop a model of fuel objective selection for the modernization of boilers with low efficiency and a significant degree of wear and tear of facilities. 4 figures. 1 table. 9 sources.

Key words: model; fuel; criteria; economic; energy; social; weighting factor.

Развивающийся мировой энергетический кризис все острее ставит вопрос о необходимости системного подхода к управлению функционированием и развитием ТЭК, как регионального уровня, так и уровня РФ в целом. Как нам представляется, обеспечение системного управления такими сложными объектами невозможно без формирования и реализации системы управления качеством для каждого энергетического объекта и всего регионального комплекса, элементом которого он является. В стране и в Иркутской области в частности, сформировано огромное количество программ федерального и регионального уровня развития ТЭК. Но, как правило, в них не ставится вопрос о необходимости разработки и реализации программ управления качеством. Хотя в некоторых регионах есть положительный опыт реализации подобных систем [1-5].

В работе [6] предложен достаточно общий алгоритм формирования и реализации системы управления качеством производства и распределения тепло-

вой энергии (ТЭ) в регионе.

В соответствии с законом РФ «О теплоснабжении» качество теплоснабжения понимается как совокупность установленных нормативными правовыми актами Российской Федерации и/или договором теплоснабжения характеристик теплоснабжения, в том числе термодинамических параметров теплоносителя» [7]. Таким образом, под качеством производства и распределения ТЭ будем понимать качество реализации бизнес- и технологических процессов на всех стадиях обеспечения потребителей ТЭ: от добычи энергетических ресурсов (угля, газа, торфа и т.д.) до обеспечения у потребителя необходимого температурного режима.

Ключевым этапом реализации такой системы является этап выбора наиболее подходящего вида топлива, отвечающего системе критериев экономической, экологической и социальной целесообразности использования традиционных или местных топливно-энергетических ресурсов.

1Астафьева Евгения Дмитриевна, студентка. Astafyeva Evgeniya, Student.

2Семенов Михаил Алексеевич, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, тел.: (3952) А0517А. Semenov Mikhail, Professor of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: (3952) А0517А.

3Хаматаев Роман Владимирович, главный инженер. Hamataev Roman, Chief Engineer.

Краткий анализ состояния тепловой энергетики Иркутской области. В топливном балансе области основным топливом является уголь, доля которого составляет 81%. Причем, из всего этого объема 82% приходится на бурый уголь, 18% - на каменный. Доля жидкого топлива сократилась до 5,5%. Прочие виды топлива составляют 13,4%. Доля газа в настоящее время не превышает 0,1%.

Коммунальная энергетика Иркутской области представлена 1152-мя теплоисточниками. Количество ведомственных котельных - 145, муниципальных -1007. Более 60% котельных выработали свой ресурс, их КПД ниже 30%, что требует их немедленной реконструкции и замены всего энергетического оборудования, КИПиА, топливоподачи и т.д.

В Иркутской области эксплуатируется порядка 3 тыс. котлов малой мощности, степень износа которых приближается к 100% [5]. Так, например, в котельной бывшего Тулунского гидролизного завода (акт экспертизы промышленной безопасности) из 6-ти котлов в рабочем состоянии осталось только два: Котел №2 Ла-Монт -79,5% износа; котел №6 Б-35/40, 82,0% износа.

Низкий КПД, отсутствие или значительный износ фильтров отходящих газов провоцируют выброс в атмосферу огромных объемов загрязняющих веществ, значительное превышение ПДК, практически по всем контролируемым параметрам.

Это определяет необходимость модернизации котельных на использование альтернативных экологически чистых видов топлива, использование инновационных технологий получения тепловой энергии. При этом к выбору топлива необходимо подойти объективно, с учетом экономических, экологических и социальных критериев.

Модель выбора топлива. Для объективного решения задачи попытаемся сформировать систему критериев, отражающую в максимальной степени проблему получения тепловой энергии с использованием различных видов топлива.

В качестве альтернативных видов топлива по отношению к традиционным (уголь, мазут, природный газ), будем рассматривать дрова, брикеты из торфа, пелеты из лигнина. Пелеты - это цилиндрические изделия диаметром 4 - 12 мм, длиной 20 - 50 мм, плотностью 1,25 - 1,30 г/см3, обладают высокой теплотой сгорания 6000-6500 Ккал/кг.

Начиная с 1930-х годов прошлого века, гидролизными заводами нашей страны произведено в качестве технологических отходов более 200 млн т гидролизного лигнина. Этот продукт повсеместно вывозился на свалку, где хранился в открытых отвалах, загрязняя окружающую среду. Особенно много его производилось в Иркутской области и Красноярском крае. Так, только в хранилищах лигнина ОАО «ВСКБТ» (бывший Тулунский гидролизный завод) его находится свыше 5 млн т [8].

Исследовательские и опытно-промышленные работы ряда организаций показали, что брикетированный гидролизный лигнин может являться ценным сырьем для металлургической, энергетической и хи-

мической отраслей народного хозяйства страны, а также высокосортным коммунально-бытовым топливом. Установлено, что лигнобрикеты являются высококалорийным малодымным бытовым топливом, качественным восстановителем в черной и цветной металлургии; заменяющим кокс, полукокс и древесный уголь, а также могут служить для производства угля типа древесного и углеродистых сорбентов.

К внедрению могут быть рекомендованы технологические разработки, позволяющие получать следующую брикетированную лигнопродукцию:

- лигнобрикеты для замены традиционных углеродистых металлургических восстановителей и кусковой шихты в производстве кристаллического кремния и ферросплавов;

- малодымные топливные пелеты и лигнобрикеты;

- брикетированный лигнинный уголь взамен древесного в химической промышленности;

- углеродистые сорбенты из лигнобрикетов для очистки промстоков и сорбции тяжелых и благородных металлов;

- энергетические брикеты из смеси с отсевами углеобогащения.

Лигнобрикеты представляют собой высококачественное топливо с теплотой сгорания до 5500 ккал/кг и низким содержанием золы. При сжигании брикеты лигнина горят бесцветным пламенем, не выделяя коптящего дымового факела.

Таким образом:

• брикеты и пеллеты из гидролизного лигнина по теплотворной способности немногим уступают традиционным видам топлива;

• сжигание брикетов и пеллет из гидролизного лигнина - процесс более экологически чистый в сравнении с традиционными видами топлива. Выделение оксидов азота и углерода при сжигании лигнина не превышает установленных нормативов;

• гидролизный лигнин является полностью возобновляемым источником энергии;

• стоимость пелет и брикетов из лигнина заметно ниже стоимости многих энергоносителей и эта разница со временем будет увеличиваться.

Использование лигнина в виде топлива решает проблему хранения отходов гидролизного производства и производства целлюлозы.

Система критериев:

• теплотворная способность, приведенная к теплотворной способности условного топлива;

• цена;

• влияние на экологию - характеристики продуктов сгорания того или иного топлива, относительно установленных норм ПДК;

• реконструкция котельных - степень необходимости реконструкции котельных при переводе их на иной вид топлива. Здесь мы будем только констатировать относительную необходимость модернизации энергоисточников, хотя более корректно следует указывать необходимый объем инвестиций на реконструкцию с учетом выбранного вида топлива;

• возобновляемый вид топлива;

• наличие промышленных запасов на территории муниципального образования или возможность организации производства данного ресурса.

Определив количественные оценки в соответствии с предложенной системой критериев, составим таблицу.

Очевидно, что предложенная система критериев может быть расширена путем введения дополнительных показателей: объем инвестиций для модернизации котельной к новому виду топлива, КПД до реконструкции и КПД после, себестоимость производства (Гкал) и т.д. Однако эти показатели необходимо учитывать, когда будет осуществляться проектирование конкретной котельной с её техническими характеристиками до и после реконструкции.

Необходимо отметить, что рынка пелет из лигнина в стране в настоящее время нет. Поэтому воспользуемся оценками себестоимости и цены на пелеты при массовом их производстве [9], которые дают разброс от 1800 до 2200 руб./т.

Цена на природный газ существенно зависит от теплотворной способности газа конкретного месторождения, которая колеблется в пределах от 7500 до

3

10500 ккал/м . В связи с этим принята некоторая условная цена на природный газ.

Для того чтобы в расчетах уйти от размерности показателей различных критериев будим использовать их относительные значения. Кроме того будем считать что мы определяем необходимость модерни-

зации котельных работающих на угле. В этом случае для газа, дров, мазута необходима радикальная реконструкция технологии и котлов, а для пелет из лигнина или торфа реконструкции практически не требуется [8,9]. Этот показатель будем отражать некоторой относительной величиной от 0 до 1. Наличие промышленных запасов того или иного ресурса на территории муниципального образования будем обозначать «0» или «1».

Тогда будем искать максимум целевой функции, отражающей эффективность использования того или иного вида топлива:

ХХ(и)*У(1Нтах,

где Х(У) значение ¡-го критерия, для ]-го вида топлива; У(1) - весовые коэффициенты отражающие значимость конкретного критерия.

Критерии Бурый уголь Каменный уголь Пелеты из лигнина Дрова сухие Мазут Брикеты из торфа Газ (7800) ПДК

Теплотворная способность 5000 ккал/кг 55007200 ккал/кг 6500 ккал/кг 4500Ккал/ кг 8500 ккал/кг 5,500 ккал/кг 9000 ккал/м

Относительная теплотворная способность (7000 ккал/кг) 0,71 0,791,03 0,93 0,64 1,21 0,77 1,27

Цена (руб./т) 1400 1700 1800-2000 1500 61029600 900 9200

Реконструкция котельных 0 0 0,1 1 1 0,1 1

Возобновляемый вид топлива 0 0 1 1 0 0 0

Наличие пром. запасов 1 1 1 1 0 1 0

Выбросы в атмосферу при сжигании

Оксиды углерода, мг/м3 4037 98-452 200 950 100 78 750

Оксиды азота, мг/м3 485 164-297 200 380 150 388 500

Диоксиды серы, мг/м3 1450 68-93 80 190 - 80 1500

Твердые вещества, мг/м3 1165,29 50 50 - 134 - 100

Буфер обмена г>

lili

цац '"и Шрифт

i — шшцпм Выравнивание G

1 .П I Ш3 --г-'--

Числа г» Ячейки

и îpn,iti|j ■ ьыде.'ип ь ' Редактирование

D13

¡7

■Л1

и =D3'Sl3+D5*Sl5+D6'5l5+D7*Sl7+D3,5lS+D9,Sl5/$JÎ+D10*Sll0/SJ10fDll*Slll/$Jll+

Е д В С D Е F G H 1 J

i критерии уголь бу уголь к а пелеты лип дрова су мазут торф бри газ при вес кри ПДК

2 Теплоте. Сп. (Ккал/кг.) 5000 6500 6500 4500 8500 5500 9000

1 Отн. Тепл. Способн. к у.т. 0,71429 0,92857 0,9285714 0,64286 1,2143 0,785714 1,2857 3

4 Цена (руб./т.) 1400 1700 2000 1500 8000 900 9000

S Относит. Цена 0,15556 0,18889 0,2222222 0,16667 0,8889 ОД 1 -3,5

6 Необх. Реконстр. Котельных 0 0 ОД 1 1 0,1 2 -0,9

7 Возобн. Вид топл. 0 0 1 1 0 0,1 о 0,1 0,5 -1

8 Пром. Запасы на террит. 1 1 1 1 0 1 0

9 Оксиды углерода (мг/м.куб) 4037 4037 250 200 950 100 78 750

10 Оксиды азота [мг/м. куб) 485 485 200 200 380 150 388 -1 500

11 Диоксиды серы (мг/м. куб. 1450 1450 80 80 190 30 80 -1 1500

12 Твердые выбросы (пыль, саж Обобщенный критерий 1150 -16,721 1150 -16,195 50 50 -0,1748 10 -2,622 100 0,97381 0 -2,376 -1 100

1Ï "14 1,23127

Титове

100%

Û_§_

Рис. 1. Весовые коэффициенты по цене и теплотворной способности равны, газа нет, учитывается загрязнение окружающей среды. Значение обобщенного критерия £Х(и)*Щ0^для лигнина максимально

Буфер обмена Г'

Шрифт

'' Выравнивание г< Чис/iù в1

Ячейки

Редактиробамие

G13

Е

U =G3*SI 3+G5*ÍI5+Gó*$lfrHS7*$l7+G8*$t8+<j9*$í9/$i9+G 1Û*$I 10/$J10+G11*$I11/$J 11+

Е А Б С D Е F G H 1 ■! 1

1 критерии уголь бу уголь ка пелеты лип дрова су мазут торф бри газ при вес кри ПДК

2 Теплоте. Сп. (Ккал/кг.) 5000 6500 6500 4500 8500 5500 9000

3 Отн. Тепл. Способн. к у.т. 0,71429 0,92857 0,9285714 0,64286 1,2143 0,785714 1,2857 3

4 Цена (руб./т.) 1400 1700 2000 1500 8000 900 9000

5 Относит. Цена 0,15556 0,18889 0,2222222 0,16667 0,8889 ОД 1 -3 а

6 Необх. Реконстр. Котельных 0 0 ОД 1 1 0,1 2 -1

1 Возобн. Вид топл. 0 0 1 1 0 0,1 0 0,1

S Пром. Запасы на террит. 1 1 0 1 0 1 1 0,9

9 Оксиды углерода (мг/м.куб) 4037 4037 250 200 950 100 78 -1 750 U

10 Оксиды азота [мг/м. куб) 485 485 200 200 380 150 388 -1 500

11 Диоксиды серы (мг/м. куб. 1450 1450 80 80 190 30 80 -1 1500

12 Твердые выбросы (пыль, саж 1150 1150 50 50 10 100 0 -1 100

1Ï Обобщенный критерий -16,243 -15,7 0,332381 0,20857 -2,277 1,41381 -1,176 1

14 _ ■

H » и Лист1 Пист2 ЛисгЗ Отчет о совместимости ÎJ lili un ► 1

Готово

100% H

Рис. 2. Весовые коэффициенты по цене и теплотворной способности равны, учитывается загрязнение окружающей среды, газ есть, но пелеты из лигнина не производятся в регионе. Выбираем торф

Значения весовых коэффициентов определяются группой экспертов, принимающих решение о необходимости модернизации котельной. Введя конкретные значения критериев и весовых коэффициентов, получим модель, позволяющую достаточно эффективно рассчитывать и анализировать варианты использования различных видов топлива (рис. 1-4).

В заключении отметим, в цене пелет из лигнина (в соответствии с [9]) стоимость сырья равна 520 руб./т.

Если производство пелет будет организовано на территории предприятий, где лигнин является вторичным продуктом технологии (ЦБК, гидролизные заводы) их себестоимость будет ниже на 520 руб. В результате для котельных, входящих в производственный комплекс этих предприятий пелеты как с экономической, так и с экологической точки зрения будут вне конкуренции.

Ьуфср Обмена '

[Выравнивание < Число

Рис. 3. Весовой коэффициент по цене в два раза меньше коэффициенты по теплотворной способности, экология на второстепенном уровне, пелеты из лигнина не производятся в регионе. Выбираем газ

Буфер обмена в Шрифт 1 ■ -■■ и-» 1 Выравнивание 15 Число "Ц' Ячейки Редактирование

аз д =СЗ*$13+С5=1$15+С6*$16+С7*$17+"СВ*$1в+С9*$19/^9-1-С10*5110/$Л0-1-С11*5111/$Л1+" . ¥

А | С с Е Р е н 1 j

1 критерии уголь бу уголь ка пелеты лип дрова су мазут торф бри газ при|вес кри ПДК

г Та п л ото. Сп. (Ккал/кг.) 5000 6500 6500 4500 8500 5500 9000 5 -3 ■1 0,1

3 Отн. Тепл. Способн. к у.т. 0,71429 0,92857 0,9285714 0,64286 1,2143 0,785714 1,2857

4 Цена (руб./т.) 1400 1700 2000 1500 8000 900 9000

5 Относит. Цена 0,15556 0,1Ш9 0,2222222 0,16667 0,8889 ОД 1 |

6 Необх. Ре кон стр. Котельных 0 0 0,1 1 1 ОД 1

7 Возобн. Вид то пл. 0 0 1 1 0 ОД 0

В Пром. Запасы на террит. 1 1 0 1 0 0 1 0,9

9 Оксиды углерода (мг/м.куб) 4037 4037 250 200 950 100 78 0 0 750 У

10 Оксиды азота (мг/м. куб) 435 485 200 200 380 150 388 500

11 Диоксиды серы (мг/м. куб. 1450 1450 80 80 190 30 80 1500

12 Твердые выбросы (пыль, саж 1150 1150 50 50 10 100 0 100

13 -та Обобщенный критерий 4,00476 4,97619 3,97619 2,71429 2,4048 3,538571 3,3286 Л

н < ► м Лю1 / Лисг2 ПисгЗ Отчет о со вмести мости КЗ |Ц Е Готово НИ'Щ 100% 1-)

Рис. 4. Весовой коэффициент по цене меньше коэффициенты по теплотворной способности, загрязнение воздушного бассейна не учитываем - весовые коэффициенты равны «0», пелеты из лигнина не производятся в

регионе. Выбираем уголь

Предложенная в настоящей работе модель выбора наиболее эффективного топлива для модернизации объектов тепловой энергетики является основой формирования объективной методики выбора традиционных или местных (альтернативных) топливно-энергетических ресурсов с учетом их экономиче-

ских, экологических и социальных преимуществ. Представляется, что данная методика должна стать необходимым элементом системы управления качеством производства и распределения тепловой энергии в регионе.

Библиографический список

1. Областная государственная целевая программа «Развитие коммунальной теплоэнергетики Иркутской области с 2004 по 2006 год».

2. Постановление Законодательного собрания Иркутской области «Об областной государственной целевой программе реформирования жилищно-коммунального хозяйства Иркутской области на 2004-2006 годы».

3. Программа развития топливно-энергетического комплекса Иркутской области на период до 2010 года, ИСЭМ СО РА / науч. рук. д-р техн. наук, проф. Б.Г. Санеев.

4. Перспективы развития теплоэнергетики в России. Электронный ресурс:

http://esco-ecosys.narod.ru/2007_8/art126.htm

5. http://www.dvkapital.rU/2010/2/21/ Инновации: вопрос выбора, Дальневосточный капитал, №2, 2010 г.

6. Семенов М.А., Черняк И.С., Черемных Т.В., Хаматаев Р.В. Инновационная модель и методика формирования системы управления качеством объектов тепловой энергетики // Вестник экономической интеграции. М. 2010. № 5.

7. Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2010 г. N 190-ФЗ "О теплоснабжении" //Российская газета. Федеральный выпуск. 2010. № 5247.

8. http://ecobiotech.com.ua/products/lignin

9. Расчет себестоимости производства топливных гранул (пелет). Электронный ресурс: http://www.wood-pellets.com/cgi-bin/cms/index.cgi?ext=content&pid =1349 &^д=1

УДК 338.43 (470)

КОНТРАКТАЦИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО РЫНКА

Э.Ц. Гармаева1

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в.

Несовершенство организационно-экономических взаимоотношений участников продовольственного рынка, недостаточно развитая инфраструктура и несовершенная система регулирования сдерживают развитие современного отечественного продовольственного рынка. В рамках реализации направлений по повышению эффективности и устойчивого развития продовольственного рынка можно предложить создание единого потока продовольствия от производителя к потребителю на вертикально-интегрированной основе, с широким использованием принципов контрактации. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: экономика; продовольственный рынок; кооперация; контрактация; интеграция.

CONTRACTING AS A TOOL TO INCREASE THE FOOD MARKET EFFICIENCY E.Tz. Garmaeva

East Siberian State Technological University, 40 в, Klyuchevskaya St., Ulan-Ude, 670013.

Imperfection of organizational and economic relations between the participants of the food market, insufficiently developed infrastructure and incomplete regulatory system keep back the development of modern domestic food market. Within the implementation of the course on the increase of efficiency and sustainable development of the food market the author proposes to create a single food flow from the producer to the consumer on a vertically-integrated basis, with extensive use of contracting principles. 5 sources.

Key words: economics; food market; cooperation; contracting; integration.

Необходимость структурирования рынка, которое имеет огромное значение с точки зрения экономической теории, обусловлена рядом причин. Во-первых, всё более возрастает территориальная и внутриотраслевая специализация, требующая, в свою очередь, координации и интеграции. Во-вторых, масштабы функционирующих компаний, корпораций, да и самого рынка заставляют переходить от случайных рыночных связей к постоянным товарным потокам. В-третьих, реализация принципа уравновешивающих сил требует в противовес монополиям организации фермерских

объединений для создания более равных условий на рынке. В-четвёртых, возникла необходимость создания не только экономических, но и организационных механизмов для обеспечения продовольственной безопасности, так как и в рыночных условиях нужно контролировать одну из главных функций экономики по удовлетворению первейшей жизненной потребности человека - потребности в продовольствии.

Проблемы структурирования рынка, создания вертикальных связей в современных условиях в разных странах решаются по-разному в зависимости от ха-

1 Гармаева Эльвира Цыреновна, старший преподаватель кафедры менеджмента, маркетинга и коммерции, тел.: 89G21689355, 83G12417162, e-mail: [email protected]

Garmaeva Elvira, Senior Lecturer of the Department of Management, Marketing and Commerce, tel.: 89G21689355, 83G12417162, e-mail: Garmaeva.elvira @ mai.ru