Охрана окружающей среды снижением энергозатрат при транспортировании угля Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

НАР 7 :

КЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ: ГО МОСКВА, МГГУ, 25,01,99 -.29.01.99

^^^^-МилоШ ГруЙИЧ, :2000 ' ::::::::::

УДК 622.004.3:622.014.3:502.76

Милош Груйич

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ СНИЖЕНИЕМ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ УГЛЯ |

Введение

Степень оснащенности угольных шахт механизацией является одним из основных показателей успешности работы, выраженных в первую очередь через производительность и уменьшение издержек производства. В развитии любого горного предприятия имеют место периоды интенсифицированной деятельности по внедрению механизации во все фазы технологического процесса. При этом в качестве основных критериев успешности такого процесса принимались технико-экономичес-кие показатели, причем в аспекте микросистемы (участка шахтного предприятия), оставляя вне поля зрения более широкий аспект проблем, возникающих вследствие увеличения степени механизированно-сти горно-добы-вающего производства.

Энергозатраты как один из наиболее ярких параметров, свидетельствующих о необходимости пересмотра и рационализации механизированно-сти шахты, явились исходным толчком для произведения многих анализов, результаты которых требуют проведения в жизнь определенных действий. Угольные шахты, являясь поставщиками энергетического сырья во многих странах, являются одновременно крупными потребителями энергии. Транспортные средства и установки на любом горном предприятии, учитывая их производительность, расчлененность и транспортную протяженность, относятся к крупным потребителям энергии.

Кроме увеличенных издержек, выраженных на единицу продукции, нерациональные энергозатраты сопровождаются и другими отрицательными последствиями, такими, как со-

кращение имеющихся энергетических балансов, увеличение отрицательных воздействий на окружающую среду и пр. В данной статье ставится цель -указать на необходимость рациональных энергозатрат в работе транспортных систем в процессе добычи и доставления угля, а также предложить отдельные решения, которые могли бы, не меняя их эксплуатационные характеристики, способствовать

уменьшению энергозатрат.

Взаимосвязь энергозатрат и нарушения окружающей среды

Исходя из общепринятого правила о том, что окружающая среда может находиться под угрозой в трех аспектах (истощением природных ресурсов, деградацией природной среды, загрязнением факторов внешней среды), можно констатировать, что при производстве энергии окружающая среда нарушается по всем указанным аспектам. Нарушение это может в той или иной степени проявляться в зависимости от характера первичных энергетических источников.

Истощение природных ресурсов имеет место при обеспечении энергетическим сырьем теплоэлектроцентралей (уголь, нефть, уран, природный газ), теплоцентралей и теплосиловых установок (уголь, нефть, газ), а также при приведении в движение автомобилей (нефть). Во всех указанных случаях речь идет о невозобновляемых природных ресурсах, что накладывает особый отпечаток на этот вид деятельности человека. Точные сведения о масштабном количестве добытого и использованного минерального сырья для целей производства энергии отсутствуют, однако с

уверенностью можно говорить о многих десятках миллиардов тонн всемирной годовой продукции энергетического сырья.

Наиболее легко обозримым проявлением деградации природной среды при производстве энергии можно считать горно-добывающую эксплуатацию энергетических полезных ископаемых. От обширных угольных карьеров остается иногда видоизмененный рельеф, напоминающий поверхность Луны. Отсыпка в отвал хвостов и золы как продуктов сгорания, так же, приводит к деградации природной среды. Вследствие подземной разработки угля оседает поверхность земли. На участках, где производится разработка месторождений энергетических полезных ископаемых, наступают изменения режима подземных вод, изменяется микроклимат, имеет место сокращение числа отдельных видов растений и животных. Деградация местности проявляет себя либо при сооружении небольших либо более крупных энергетических объектов.

Загрязнение окружающей среды является весьма заметным при всех фазах производства энергии. При эксплуатации месторождений энергетических полезных ископаемых происходит процесс загрязнения почвы, воды, воздуха. Загрязнение прилегающих к отвалам площадей, воздуха в силу увеличения запыленности и наличия отработавших газов, а также воды от вредных веществ, попадающих в региональные водотоки, - это лишь самые распространенные формы загрязнения среды. Имеется и целый ряд сопутствующих явлений, возникающих вследствие ущербного воздействия производства энергии на окружающую среду (шумы, вибрации почвы, процессы окисления на отвалах и пр.).

Эффективность определенного способа получения энергии в аспекте охраны окружающей среды можно выразить посредством так называемого фактора экологической целесообразности:

^ +р + q)

De ’

где De - прибыль от производства энергии; G - потери вследствие нарушения окружающей среды (оценен-

ные); т - степень угрозы окружающей среде вследствие истощения ресурсов; р - степень угрозы окружающей среде вследствие деградации природной среды; д - степень угрозы окружающей среде вследствие загрязнения.

На основе югославского опыта, накопленного в начальных исследованиях, значения для т, р, д используются, как это представлено в таблице 1.

Максимальное значение суммы всех степеней угрозы равняется 1, а именно - при получении электроэнергии из угля. Степень угрожающего воздействия атомных электростанций на окружающую среду не была предметом нашего рассмотрения, так как в Югославии такой способ производства энергии запрещается.

Результаты анализа энегозатрат при транспортировании угля

Учитывая факт о том, что увеличенные энергозатраты отрицательно сказываются на экономичности производства минерального сырья, в русле «Стратегического научноисследовательского проекта Уголь 2020» в период 1994-1995 гг. подлежала рассмотрению и тема, относящаяся к производству энергии при транспортировании угля средствами непрерывного транспорта. Точнее, анализу подлежали условия работы 7 угольных шахт с подземной разработкой, а также 3 комбинатов с 9 карьерами. Тогда сделаны некоторые весьма интересные выводы:

• производство угля требует на сегодняшний день такие энергозатраты, которые составляют 9% эквивалентной энергии, полученной из добытого угля;

• относительные энергозатраты на угольных шахтах и карьерах составляют в среднем 29 кВт ■ ч/т, причем лежащие в пределах средних для Европы значений единичных энергозатрат;

• процентная доля транспортных средств и установок в общих энергозатратах горно-добы-вающего предприятия составляет 31 %, тогда как их доля, исчисляемая в рамках более узкого производственного звена (шах-ты, карьера), равняется 76 %;

• доля транспортных средств систем непрерывного транспорта в энергозатратах составляет при транспортировании в среднем 87 %.

На горно-добывающих предприятиях по угольному производству в Сербии среди средств системы непрерывного транспорта на долю ленточных конвейеров приходится 96 %.

В табл. 2 представлены общие длины конвейерного транспорта с лентой, а также указана установленная мощность на 1 т добытого угля. Таблица 1

Подвергая анализу данные, полученные сопоставлением установленной мощности и действительных энергозатрат, выявлено, что угольные карьеры отличаются достаточной степенью механизированности, тогда как степень механизированности подземной эксплуатации мала. Относительно большие значения установленной мощности на 1 т угля представляют собой результат применения большого количества конвейеров небольшой длины, что обусловлено неблагоприятными горно-геологическими условиями и технико-технологичес-кими решениями отбойки.

Рассмотрением данных об установленной мощности на угольных карьерах можно в некоторых случаях прийти даже к выводам о незначительном использовании мощности. Последнее обусловлено - в меньшей степени, некоим нечетким определением мощностей, а продиктовано - по большей части, неблагоприятными условиями для развертывания хозяйственной деятельности, созданными наложением Югославии экономических санкций.

Мероприятия по снижению энергозатрат в системах непрерывного транспорта

По результатам анализа энергозатрат, имеющих место при транспортировании угля с использованием ленточных конвейеров, сделан вывод о том, что существуют реальные возможности уменьшить энергозатраты, а следовательно - добиться значительной экономии, уменьшая при этом степень угрозы окружающей

среде. На данном этапе намечены как важнейшие направления проведения мероприятий, так и комплексы предпринимаемых мероприятий. В общем виде, предусматриваемые мероприятия можно подразделить на организационно-технологические и конструктивные.

Здесь под организационнотехнологическими имеются в виду следующие мероприятия:

• улучшить использование систем, увязанных с транспортной системой;

• увеличить эффективность работы транспортных систем увеличением использования мощностей;

• улучшить уход за всеми узлами конвейеров с целью уменьшения сопротивления движению;

• обеспечить лучшие условия в окружающей обстановке и сгладить воздействие неблагоприятных рабочих и климатических условий;

• поднять уровень технической культуры всего рабочего персонала, занятого на транспортных системах и т.д.

Особый вопрос составляет недостаточное использование профилей (вертикальных разрезов) конвейеров при транспортировании угля. Оценивая использование профилей и произ-

Способ производства энергии т Р ч

Теплофикационные электростанции с использованием угля Теплофикационные электростанции с использованием мазута Теплофикационные электростанции с использованием природного газа Г идроэлектростанции 0,30-0,45 0,20-0,25 0,15-0,25 0,25-0,40 0,10-0,15 0,10-0,15 0,15-0,30 0,30-0,40 0,15-0,30 0,05-0,10 0-0,10

Таблица 2

Компания Длина конвейера, м Установленная мощность, кВт/т

Колубара 45.240 2,40

Косово 47.235 9,94

Костолац 32.640 4,99

Подземная эксплуатация 17.040 4,40

водя замеры действительно потребляемой энергии, сделан вывод о том, что соотношение энергозатрат при профилях, отображающих частичную загруженность материалом на ленте и полное ее использование, можно с приближенной точностью представить формулой:

*=1 + , (2)

3,6 М- V + Qh

где р - степень использования профиля ленты; Qh - часовая производительность ленты при профиле полного использования; M - масса подвижных деталей конвейера на 1м; V - скорость ленты.

Анализом выявлено, так же, что по мере увеличения параметра р при заданной мощности в значительной степени уменьшаются энергозатраты на 1т перевезенного угля.

Добиться снижения энергозатрат внедрением новых конструктивных

решений можно, а именно - следующим образом:

• внедрением новых более современных подшипников опорных роликов конвейера и уплотнений в целях уменьшения сопротивления движению;

• конструктивными улучшениями для натяжения ленты, при которых для предварительного натяжения используется приводной двигатель;

• автоматизированным согласованием скорости ленты с загруженностью последней при помощи приводного двигателя, самостоятельно производящего указанную операцию;

• выполнением специальных прокладок трения на приводных барабанах, коэффициент трения которых по мере истечения срока службы изменяется весьма медленно и пр.

По начальным подсчетам на основе этих разработанных и внедренных мероприятий можно добиться эконо-

мии, составляющей приблизительно 22 % теперешних энергозатрат при транспортировании угля.

Выводы

Большими энергозатратами на шахтах, добывающих уголь для отечественного потребления, вызвана необходимость пересмотреть вопрос о целесообразности отдельных решений. Подобного рода исследования в мире проводятся не только по экономическим соображениям, но и экологическим. Для транспортных систем, являющихся, как правило, крупными потребителями электроэнергии, необходимо предпринимать организационно-технологические мероприятия, добиваться конструктивных улучшений относительно транспортных средств так, чтобы уменьшить расход энергии. Таким образом можно осуществить прибыль и снизить ущерб, вызванный нарушением окружающей среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Grujic M., TRANSPORT MINERALNIH SIROVINA KROZ ZIVOTNU SREDINU, RGF, Beograd, 1998.

2. Stojanovic D., Ignjatovic D., Grujic M., PRZYKLADY ZASTOSOWANIA TASMOCIA-GOW Z TASMAMI GUMOWYMI W KOPALNIAH WGLA W SERBII. III Miedzynarodowe Sympozjum, Ustron, 1995.

3. Siedlar A., PROBLEMI UTROSKA ENERGIJE OSNOV-NIH SREDSTAVA PODZEMNOG RUDARSKOG TRANSPORTA (Predavanje po pozivu), RGF, Beograd, 1989.

4. Stangova N., Struna, STATISTICKE ZHODNOTENIE SPOTRE-BY ENERGIE PRI HLBENI VRTU PI-1 SUPRAVOU F-200. Zemni plyn a nafta, c.3, Praha, 1991.

Милош Груйич профессор Горно-ісо.іоі ическоіо Ье.ирадскоіо униксрсиїсіа, С'оюзная республика Юг ос.іавия.