Повышение экономической эффективности недропользования при применении на ТЭС обогащенных углей Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Таким образом, при размещении объ- быть учтены санитарно-гигиенические,

ектов городской социальной инфраструк- геологические, эксплуатационные и худо-

туры в подземном пространстве должны жественно-эстети-ческие требования.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Колесникова Л.А. - аспирант, кафедра «Безопасность жизнедеятельности и гражданской обороны»,

Калинин А.Р. - кандидат технических наук, доцент, кафедра «Экономика природопользования», Московский государственный горный университет.

-------------------------------------------------- © Е.П. Пилова, 2005

УДК 338.45:[622.7:622.333:621.311.22]

Е.П. Пилова

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НА ТЭС ОБОГАЩЕННЫХ УГЛЕЙ

Семинар № 6

ТЪ производстве электрической .О энергии топливная составляющая производственной себестоимости является основной. Она превышает две трети всех издержек. Издержки на технологическое сырье (топливо) растут по абсолютной величине по мере увеличения расхода топлива на производство энергии, его цены, тарифов за перевозки и дальности, объемов его переработки на складах и в самом технологическом процессе.

При производстве электрической энергии затраты на топливо слагаются из себестоимости добычи угля или его цены в случае его покупки у производителя Су,

затрат на обогащение Соб, на транспортирование Стр, погрузочно-разгрузочные работы Сп, складирование Сск, а также подготовку топлива к сжиганию (на измельчение и сушку) Си. При этом величины Стр, Сп Сск, Си зависят от количества транспортируемого и обрабатываемого топлива.

Затраты ТЭС на топливо, получаемого из одной тонны угля составляют:

с = С + С б +у (С + С + С + С ).

т у об / к \ тр п ск и /

В обобщенном виде затраты, связанные с топливом, можно разделить на свя-

занные с его объемом и несвязанные, тот п

гда Ст = £ Сг +Ук £ С .

1=1 ]=1

Изменение стоимости топливной составляющей себестоимости производства электроэнергии в зависимости от качества и количества обогащенного угля можно оценить по стоимости топлива в производстве полезного тепла.

Количество полезного тепла, получаемого при сжигании обогащенного топлива, равно произведению низшей теплоты сгорания рабочего топлива на КПД электростанции пе и выхода концентрата ук, поскольку ему пропорциональна масса топлива, получаемого после обогащения,

т.е. Qn = у£н/!е. Низшая теплота сгорания

рабочего топлива определяется по высшей теплоте сгорания угля, зависящей от его петрографического состава и степени метаморфизма, с учетом зольности Ак и влажности Ш :

д = 0в (100 - Ак - Ж)/100 - 0,025Ш

Подстановка значений статей затрат в первоначальную формулу и ее преобразование приводят к зависимости себестоимости полезного тепла для производства пара, либо электроэнергии, от параметров топлива и затрат, связанных с его приобретением и транспортированием:

с £сг +г,

С = Ст =_________1=________£1____________.

2 дп 7К [дв (100- Ак -Ш)/100-0,025Г]п

КПД ТЭС зависит также и от зольности сжигаемого топлива. С ее увеличением КПД снижается. Обычно эта зависимость носит линейный характер: п = а - ЬАа .

Используя данные НИИ угольных энерготехнологий НАН Украины, получены линейные зависимости к.п.д. некоторых твердотопливных электростанций от зольности сжигаемых углей. Например, при сжигании углей зольностью 12-40 % для Трипольской ТЭС с использованием

котла ТПП-210 А для марок А, АШ получена зависимость

П = 39,18-(0,192...0,233)Аа,% .

Значение коэффициента Ь зависит от степени изношенности котла.

Меньшие его значения соответствуют лучшему техническому состоянию (новый котел или после капитального ремонта). Коэффициент увеличивается с ростом степени изношенности котла, т.е. котел становится более чувствительным к зольности топлива.

Для того же котла, но при сжигании углей марок А, ТР к.п.д. определяется уравнением:

П = 37,2-(0,14...0,15)Аа,% .

Для Старобешевской и Луганской ТЭС при сжигании в котле ТП-100 антрацитов марки АШ, зольность которых также изменялась в пределах 12-40 %, зависимость КПД от зольности характеризуется такими уравнениями:

Пе = 38,5-(0,2...0,2б) Аа,%,

?)е = 3б,5 - 0,3А^,%.

Более низкий КПД для Луганской ТЭС и большая его чувствительность к зольности связано с низким техническим состоянием используемого котла.

Исследование функции топливной компоненты в себестоимости производства электроэнергии с точки зрения ее минимизации может носить механистический характер, если не учитывать степень использования энергетического потенциала ископаемых углей. Она существенно влияет на экономику недропользования и рациональное использование природных ресурсов. Последняя особенность носит стратегический характер, поскольку мировая тенденция свидетельствует о постоянном росте цен на энергоносители.

Решение задачи минимизации стоимости топливной компоненты может быть осуществлено с использованием критериев оптимизации технологического цикла

«добыча угля - производство электроэнергии».

Для этого использованы критерии, учитывающие энергетический, технологический и экономический аспекты полного цикла производства электроэнергии [1].

Критерием, позволяющим выполнить количественную оценку эффективности переработки и сжигания каменных углей, может служить предложенный коэффициент их энергетического использования П .

Он представляет собой отношение количества фактически полученного (и/или превращенного в электроэнергию) тепла при сжигании угля или продуктов его обогащения к количеству тепла, которое могло бы быть теоретически получено из горючей массы добытого угля, т. е.

п = ук<2яр,л1 дяР0,

где ук - выход концентрата, полученного при обогащении данного угля.

Для оценки и оптимизации технологических процессов обогащения полезных ископаемых наиболее универсальным и распространенным является критерий Ханкока-Луйкена. Он представляет собой разность извлечений в продукт обогащения целевого и нецелевого компонентов, например, разность извлечений в концентрат полезного и неполезного компонентов: п =£п - вя. Его значение увеличивается по мере увеличения точности сепарации, обеспечивающей более полное отделение пустой породы от угля, и снижении его потерь. При известном выходе концентрата и его зольности этот критерий определяется упрощенной формулой п = £к -^к , где А - зольность исходного

х К

100 - А?

продукта, ек = ук--------^ - извлечение

100 А0

горючей массы в концентрат.

Между технологическим и энергетическим критерием установлена взаимосвязь:

На энергорынке Украины сложился определенный уровень цен на каменный уголь в зависимости от его качества. Например, в настоящее время ТЭС предъявляют требования к производителям угольной продукции о том, что зольность топлива должна быть на уровне 25 %. Однако остается неопределенным вопрос об экономической целесообразности производства угольных концентратов высокого качества. Его исследование необходимо также осуществлять и с помощью безразмерного критерия, учитывающего относительное изменение цены от качества топлива.

Для выбора экономического критерия принята методика корректировки цены на уголь и угольную продукцию в зависимости от ее качества. Она предусматривает линейное изменение цены в зависимости от содержания основных компонентов, снижающих энергетическую ценность продукта: зольности и влажности. При этом базовая цена изменяется на величину, пропорциональную отклонению фактической зольности и влажности от их базовых значений.

Вариативная часть цены полезных продуктов, т.е. товара, получаемого из единицы массы исходного угля, доля которого характеризуется выходом, принята нами как экономический критерий для оценки эффективности использования продукции угольной промышленности:

П = 7к [1 + кА (А - А) + к№ (Жь - Жк)],

где Ааь, Аак - базовая и фактическая зольность угля; кА - коэффициент, учитывающий изменение цены от зольности; Жь , Жк - базовая и фактическая влажность угля; кШ - коэффициент, учитывающий изменение цены от влажности.

Выполненные исследования позволили установить, что предложенные кри-

терии (энергетический, технологический и экономический) в зависимости от степени обогащения угля, определяющей зольность получаемых продуктов, носят экстремальный характер.

Максимумы этих критериев, в принципе, не должны совпадать. Однако для рассмотренных случаев, учитывающих особенности современных технологий сжигания и механизм взаиморасчетов потребителей и поставщиков топлива, они практически совмещаются. Это осуществляется при плотности разделения смеси фракций, составляющих горную массу, близкую к минимальной плотности породных фракций.

Режимы обогащения, при которых совпадают максимумы технологического и энергетического критериев, имеют физический смысл, состоящий в том, что конечных продуктом обогатительной фабрики является максимально очищенный от породы уголь при минимальных его потерях с породой. Однако энергетический критерий может не иметь максимума, если КПД ТЭС слабо зависит от зольности используемого топлива. Такой случай маловероятен, но возможет с развитием энерготехнологий. Но преимущества, связанные с дополнительным извлечением полезного тепла, могут не реализоваться в связи с дополнительными транспортными затратами.

Что касается экономического критерия, то совпадение режима достижения его максимума с режимами, обеспечивающими максимальные значения технологического и энергетического критерия является частным случаем, связанным с корректно установленным значением коэффициента, учитывающего отклонение зольности концентрата от базовой и равного 0,025. Повышение значения этого коэффициента смещает максимум экономического критерия влево от максимума технологического критерия, т.е. в сторону более низкой зольности концентрата. Его уменьшение, происходящее в случае меньшей значимости качества топлива для

потребителя, смещает максимум экономического критерия в область более высокой зольности.

Таким образом, задачей оптимизации качества углей является получение максимально возможной степени отдачи тепла при минимальной для данных условий его стоимости. Такое решение возможно при одновременном достижении максимальных значений технологического, энергетического и экономического критериев.

Результаты выполненных исследований подтвердили высокую экономическую эффективность использования обогащенных каменных углей в энергетике при современном соотношении цен и услуг в производстве этого вида топлива [2]. При этом повышается эффективность недропользования, потому что из добытого угля можно получить больше полезного тепла, а, следовательно, при неизменном уровне энергопотребления потребуются меньшие объемы его добычи.

Исследования топливной компоненты в себестоимости производства электроэнергии при использовании обогащенного топлива позволили установить зависимость количества полезного тепла, получаемого от сжигания массы угольного концентрата, произведенного из углей различных шахт при различной степени их обогащения. Зависимость носит экстремальный характер с максимумом при зольности концентрата порядка 8-10 % для углей шахт производственного объединения «Павлоградуголь», что примерно соответствует зольности беспородной массы этих углей. Различие значений максимума объясняется отличием фракционных составов рядовых углей и распределения внутренней зольности по фракциям плотности.

Значительное сокращение количества полезного тепла при дальнейшем понижении зольности концентратов объясняется резким падением выхода концентрата.

Для производства одинакового количества электроэнергии требуется различное

количество топлива разного качества, поскольку необходимо получать тоже значение полезного тепла. Если имеется топливо с повышенным качеством, характеризующимся зольностью А, и топливо с пониженным качеством с зольностью А , то во втором случае потребуется больший расход топлива на производство киловатт-часа электроэнергии. Оценка роста расхода топлива

возможно на основании формулы для полезного тепла, на основании которой можно записать:

(„в 100 - А - ж, „Л

УЛ 2в-------------1 -0,025Г, \п =

= /2Ів

100

100 - А - ж

100

Пренебрегая ввиду малости слагаемыми, связанными с влажностью, получаем соотношение выходов обогащенного топлива низкого и высокого качества, показывающее увеличение расхода топлива низкого качества:

к =^ (100 - А - Ж )(а - ЬА," )

^ (100 - А2" - Ж2) (а - ЬА ) .

Выполненные исследования этого соотношения для реального уровня качества топлива и КПД ТЭС показали, его расход можно сократить до 30 % при использовании угольных концентратов с оптимальной зольностью. Это означает, что на такую же величину должны сократиться объемы добычи каменных углей за счет увеличения степени использования их энергетического потенциала.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пилов П.И., Шаров А.И., Пилова Е.П. Технолого-экономическая модель обоснования качества угля для энергетики// Горный информационно-аналитический бюллетень 2001. - №3. - С. 161-165.

2. Пилова Е.П. Экономические аспекты производства и использования каменных углей в энергетике// Горный информационно-

аналитический бюллетень 2004. - №6. - С.176-181.

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------

Пилова Е.П. - ассистент кафедры маркетинга, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина.

-----Ф

Ъ------

----------------------------------- © Т.В. Петрова, 2005

УДК 338 Т.В. Петрова

ОБОСНОВАНИЕ СЦЕНАРИЕВ СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ С ИСТОЩАЕМЫМИ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ РЕСУРСАМИ