CC BY
40
СЕМИНАР 13
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001”
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© Ю.В. Шувалов, 2001
УДК 338:622.332/.335
Ю.В. Шувалов
ПОВЫШЕНИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ
\/ГЛПЬ илм ЛТПЛЛПІіІ ПЛЛЛІІІІІІ
Угольная промышленность является одной из основополагающих топливно-
энергетических баз мировой электроэнергетики (44 %), особенно интенсивно развиваясь в угледобывающих странах мира (США, Китай, Индия, Австралия, Польша, Германия и др.), где на ее основе производится от 50 до 88 % электроэнергии.
В топливно-энергетичес-ком балансе России доля угля за последние десятилетия существенно снизилась и в производстве электроэнергии составляет менее 20 %, в то время как его место занимает самый дешевый, транспортабельный, технологичный ресурс -газ (более 60 %), запасы которого несопоставимо малы по сравнению с углем, а затраты на освоение месторождений, добычу и транспортировку постоянно возрастают.
В 1998 г. 26 % угольных компаний (13 из 50) имели прибыль, остальные были убыточные. С
1995 г. себестоимость 1 т угля превышает отпускную цену (в
1996 г. на 5 %, в 1998 на 15 %); при этом цена у потребителя выше, чем у производителя более чем в 3,5 раза на коксующийся уголь и в 1,7 раза - на энергетический. Разница включает железнодорожные тарифы (около 30 %) и посреднические услуги (около 70 %).
Энергетический потенциал поставляемого на ТЭС угля в России
ниже (~19 МДж/кг), чем в большинстве угледобывающих стран (США, Австралия, Польша -25-30 МДж/кг), за исключением Китая (~20 МДж/кг). Это объясняется повышением в добыче в 2-5 раз по сравнению с другими странами доли угля низких категорий (около 35 %) (открытые работы) и снижением всех видов переработки (облагоражи-вания угля) с 57,2 % в 1990 г. до 47 % в 1999 г.
Реально лишь 30 % добытого угля в определенной степени обеспечивает максимальный экономический результат от его реализации. Этому препятствует также неоправданно высокий процент добычи низкосортных бурых углей (более 30 %), значительно превосходящий уровень добычи в основных угледобывающих странах мира (3-10 %).
По данным [1] в зависимости от дальности доставки угля стоимость единицы массы условного топлива (1 т.у.т.) растет пропорционально удельному объему и выравнивается для низкосортных, но дешевых углей (~50 руб/т на месте добычи), с более сортными ( ~ 100-110 руб/т) на расстоянии транспортировки около 1000 км. При большем расстоянии доставки стоимость 1 т.у.т. сортных углей становится существенно ниже (на 20 % при расстоянии 2500 км). Сжигание в топках ТЭС низкосортных углей приводит к большим потерям из-за низкого КПД энергоблоков (на 3-10 %), увели-
чения выхода золы и выбросов вредных веществ.
В этих условиях использование газообразного или жидкого топлива практически во всех регионах России становится предпочтительнее как экономически, так экологически и технически, о чем свидетельствует структура производства электроэнергии и топливный баланс страны.
Несмотря на высокую производительность труда, меньшие потери и аварийность, материальные и финансовые затраты, формирующие себестоимость добычи угля открытым способом и его привлекательность, критерий качества остается превалирующим, а транспортные и посреднические наценки существенно снижают конкурентноспособность угля, добытого как подземным, так и открытым способом.
Так [2] по основному угольному бассейну России - Кузбассу, где добывается более 90 млн т угля в год (открытым способом около 50 млн т), при средней себестоимости добычи 1 т около 125 руб, себестоимость добычи подземным способом составляет около 145 руб/т, открытым 110 руб/т. При этом производительность труда на открытых работах в 2-2,5 раза выше, потери угля меньше в 10-15 раз, аварийность и травматизм ниже в 10-15 раз. Эти данные иллюстрируют данные на рис. 1. Следует учесть, что продолжительность ликвидации одной аварии составляет от десятков до тысяч часов, а трудозатраты от тысячи до десятков тысяч человеко-часов.
Подавляющее число смертельных случаев в угольной отрасли происходит на шахтах. Относительные показатели смертельного травматизма на отечественных шахтах по сравнению с аналогичными показателями шахт зарубежных стран различаются в десятки раз.
Ущерб от аварийности и травматизма можно оценить, исходя из статистических данных в целом по стране [4, 5] и по отдельным предприятиям угольной отрасли [6] (таблица).
Данные по шахте «Воркутин-ская» [6] за 1995-97 гг. подтверждают, что удельные затраты, отнесенные к единичному случаю травмирования и профзаболевания (при отсутствии аварий I и II категорий на шахте) составляют около 1000 руб., при наличии аварий увеличиваются на порядок, а в случаях крупных аварий с катастрофическими последствиями возрастают до 100000 руб. и более на одного пострадавшего.
Общие затраты на мероприятия по охране труда, отнесенные к одному работающему на шахте, составляют [6] 5-8 тыс. руб. в год, а отнесенные к одной тонне добытого угля или одному человеко-часу работы, около 5-10 руб.
По единичной шахте производительностью более 1 млн т угля в год и общей численностью персонала более 2000 чел. затраты на охрану труда составляют 10-30 млн руб. в год (с учетом аварий).
Конкурентоспособность угля Таблица
ДАННЫЕ ОБ АВАРИЙНОСТИ И ИХ ПОС
может быть повышена административным путем (Правительством) в результате регулирования цен на энергоносители и железнодорожные перевозки, сокращения посредников, либо снижением затрат на производство товарной продукции.
Первый путь, кажущийся наиболее простым, требует изменения соотношения цены на 1 т.у.т. угля по отношению к газу обратного сложившемуся, на уровне 0,7. Имеются предложения о введении налога на использование газа ТЭС и котельными в размере 25-35 % от равновесной цены газа и создания фонда поддержки альтернативных технологий, а также снижения в указанных пределах тарифов на дальние перевозки (более 1000 км).
Более надежным способом, проверенным и апробированным длительный период как в мире, так и в России является дотация угольной отрасли, обеспечивающая искусственное снижение себестоимости угля.
При всей притягательности этого пути и необходимости государственного контроля за ценовой политикой в стратегических областях промышленности, он вле-
ГВИЯХ ПО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
чет за собой достаточно сложные изменения в экономике страны, последствия которых должны быть предварительно изучены и оценены.
Второй путь, приближающий угольную отрасль России к лучшим образцам других стран по технико-экономи-ческим показателям, заключается в реорганизации основных звеньев технологического цикла и связан с модернизацией оборудования, применением современных технических средств, автоматизацией процессов, снижением материало- и ресурсоем-кости производства, повышением качества готового продукта, снижения потерь и ущерба окружающей среде, использования попутных ресурсов и отходов производства.
Показатели Год
1991 1994 1997 1998
Количество аварий - - 1600 1527
в т.ч. техногенных - - 1174 955
Число пострадавших >300000 >300000 ~100000 112619
в т.ч. от техногенных ЧС - - 3600 3894
на 1000 работающих 6,5 5,5 - -
Число погибших 6500 6800 - -
в т.ч. от техногенных ЧС - - 1138 1557
на 1000 работающих 0,13 0,138 - -
Материальный ущерб, млрд руб - - - 17,9
в т.ч. от ЧС техногенных, млрд руб - - >2,0 2,0
(без учета аварий на гидротехн. сооружениях), млрд руб - - ~1,0 1,0
Материальный ущерб от несчастных случаев, млн руб 24,6 22556 - -
в т.ч. на 1 пострадавшего, руб 1170 1428800 ~150000 150000*
* Материальный ущерб от несчастных случаев и аварий, отнесенный к одному пострадавшему
Рис.1. Динамика показателей смертельного травматизма на угольных шахтах России за период 1991-98 гг.
Первые положения подробно и конкретно изложены в работах А.Д. Рубана [3]. Их реализация требует единовременных крупных капиталовложений (инвестиций) в объеме около 0,5-1 млрд долларов в год, что также достаточно проблематично и может быть решено лишь на уровне государства. Достаточно сказать, что в 1999 г. на техническое перевооружение, реконструкцию и строительство из бюджета страны угольной отрасли выделено 560 млн руб. (около 20 млн долларов), т.е. в 50 раз меньше необходимого и в 20 раз меньше, чем в 1993 г. Инвестирование отдельных предприятий и объединений не является привлекательной в связи с низкой рента-
Рис. 2. Зависимость экономических результатов от полноты извлечения и использования ресурсов недр.
1 - максимальный экономический результат комплексного извлечения качественных продуктов (уголь, газ, вода, металлы и др.); 2 - реальный экономический результат от извлечения единичного некачественного продукта (уголь с содержанием золы, серы, крупностью и т.д.); 3 - затраты на извлечение (по п.2); 4 - максимальный экономический результат от извлечения единичного качественного продукта (уголь с нормативными характеристиками); 5 -затраты на извлечение и переработку (облагораживание) продукта (угля); 6 - область рационального извлечения ресурса
бельностью и длительными сроками окупаемости вложений.
Наиболее сложное положение в угольной отрасли складывается при подземной добыче, где, несмотря на закрытие наиболее убыточных старых, продолжается процесс срабатывания и падения потенциала бывших перспективных и устойчивых шахт. Так, в основном регионе угледобычи - Кузбассе, большинство угольных шахт убыточны [2], а положительный баланс бассейна создают угольные разрезы, добывающие низкосортные угли.
Возможные и реальные способы изменения ситуации для многих шахт заключаются в последних положениях второго пути, иллюстрируемых схемой на рис. 2, на которой оценены потенциальные возможности и тенденции развития, характеризующиеся экономическое состояние угледобывающих предприятий в зависимости от полноты извлечения и использования ресурсов недр. Последние включают в себя не только основной продукт шахты -уголь, но и сопутствующие ему компоненты - газ, воду, рассеян-
ные редкие элементы и т.д., включенные в единицу объема (массы) добываемого угля, или отнесенные к ней, подобно газообильности (м3/т).
Полнота извлечения ресурсов недр, характеризующаяся отношением извлеченных и потенциальных запасов конкретных продуктов, линейно связана с экономическим результатом при максимальном (высшем) качестве каждого продукта, определяемого ценой у потребителя (кривая 1). При снижении качества продукта или селективной добыче экономическая результативность снижается (кривые 2 и 4). Полные затраты на извлечение продукта и его доставку потребителю (кривая 3) позволяют определить область экономически целесообразной полноты извлечения продукта и его оптимальный уровень. При этом потери продукта в недрах могут быть значительными (до 40-50 %), о чем свидетельствует опыт добычи угля камерными системами разработки, особенно популярный в 60-е годы (США и др.).
Деятельность многих угольных предприятий России характеризуются условиями, близкими к точке пересечения кривых 2 и 3 (с учетом затрат на транспорт и посредничество), которые характеризуются низкими потерями угля, но убыточностью производства.
Повышение экономической эффективности производства и получение прибыли возможно в результате повышения качества продукта (облагораживания) -кривые 4 и 5, получения дополнительного эффекта от добычи и реализации побочных продуктов (прибли-жение к линии 1). В последнем случае дополнительные затраты будут, подобно кривой
5, поднимать уровень кривой 3. Это относится к метану, выбрасываемому в атмосферу дегазационными системами или шламу
от обогащения угля, сбрасываемому в шламонакопители, штыбу и пыли и т.д.
Снижение базового уровня затрат (кривая 3) возможно в результате профилактики опасностей и получения эффекта от сокращения непланируемых расходов на ликвидацию аварий, оплату травм и профзаболеваний.
Реализация рассмотренной модели была выполнена для условий ОАО «Воркута-уголь» [6,
7, 8].
Исследования [6] экономического механизма управления безопасностью труда на угольных шахтах показали, что предприятиям необходимо сокращать расходы на охрану труда, не связанные с улучшением условий и безопасности труда, и перераспределять их на профилактику (адресную) аварийности, травматизма и профзаболеваний. Это позволит на 30-50 % сократить ущерб и расходы на компенсационное возмещение от реальных расходов на мероприятия по охране труда, составляющие сегодня 15-30 млн руб. в год по шахте, т.е. до 10-15 % себестоимости угля.
Экономический анализ ущерба от травматизма и аварийности может быть выполнен по разработанной в СПГГИ методике [9].
Еще один аспект повышения эффективности работы горнодобывающего предприятия и обеспечения безопасности ведения горных работ связан с энергозатратами и материальными затратами на обеспечение безопасных и комфортных условий труда, основными из которых для подземных предприятий являются климатические условия (поло-жительная температура воздуха) и нормативные концентрации механических примесей (пыль) в воздухе. Особенно значительны энергозатраты на подогрев воздуха, подаваемого в
зимний период в горные выработки шахт (мощность установок до 10-20 МВт, а расход тепловой энергии до 150 ТДж в год).
СПГГИ разработаны оригинальные системы кондиционирования воздуха для горнодобывающих предприятий Севера, в которых используются физические эффекты выделения или поглощения теплоты при фазовых переходах воды (газ-жид-кость-лед). Положительными качествами этих систем являются простота конструктивного исполнения, использование низкопотенциальных ресурсов теплоты и холода «бросовых» источников (атмосфера, шахтная вода и др.), интенсификация процессов теплообмена, экологическая чистота и безопасность энергоносителей (вода).
Сочетание отдельных геотер-модинамических систем с включением дополнительных теплотехнических устройств, например снегогенератора - воздухонагревателя (Авторские свидетельства: № 1174693, БИ № 31, 23.08.85; № 1132124. БИ № 48, 30.12.84; № 15444986, БИ № 2, 23.02.90 патент 2029973, БИ №6, 27.02.95) позволяет создать системы комплексного тепло-хладоснабжения подземных объектов с максимальным использованием природных и вторичных ресурсов тепла и холода. Подобные системы обеспечивают минимальные затраты дефицитных видов энергии и средств на капитальное строительство и эксплуатацию. Их реализация на крупных шахтах и рудниках, по проектным оценкам, в 2-3 раза сокращает затраты при ликвидации сложного и дефицитного теплотехнического оборудования.
На этих же принципах фазовых переходов воды работают разработанные в СПГГИ и прошедшие проверку на шахтах Воркуты и Сланцев устройства для борьбы с пылью, обеспечи-
вающие ее подавление в воздухе - снегогенераторы и парогенераторы (Патенты № 2029098, БИ № 5, 20.02.95; № 2039294, БИ № 19, 09.07.95 и др.), а также увлажнение аэрогелей угольной пыли, предотвращающие ее взрываемость. Экономическая эффективность этих установок в 2-5 раз выше базовых систем пылеподавления и борьбы с взрывами пыли.
Повышение эффективности добычи угля на основе улучшения его качества были рассмотрены применительно к энергетическим углям шахты «Ворга-шорская» при выполнении проекта ее модернизации [10]. Частичная реконструкция участка сортировки при внедрении отсадочной машины МОПР-2,8 позволяет снизить зольность угля с 19,8 до 15 % (класс +50 мм - 9 % общего объема угля), что повышает его цену с 176 руб. до 198 руб. и получить выручку от реализации до 8,0 млн руб. в год, т.е. около 2 руб. на тонну добываемого угля.
Еще более значительными являются результаты внедрения эффективной переработки угля после модернизации Центральной и других обогатительных фабрик в ОАО «Воркутауголь». Переработка отходов (шламов) с получением высококачественного коксующегося угля позволяет на 7-10 % повысить выход сортового топлива, снизить экологический ущерб и потери угля.
Получение максимально экономического результата за счет комплексности и полноты использования ресурсов оценено для шахт ОАО «Воркутауголь» [7, 8] на основе более эффективного использования каптированного метана 20-30 % от извлекаемых объемов которого уже сегодня обеспечивают тепловой энергией калориферные установки ряда шахт, а также брикетирования отходов обогащения и
добычи угля.
Утилизацию метана предлагается производить на основе малых ТЭС, работающих на основе серийно выпускаемых газодизельных установок мощностью 2500 кВт (АО «Русский дизель») или газопоршневых мощностью 1500 кВт («Эконефте-газ»), имеющих оптимальные технические и экономические показатели [7].
Выполненные по разработанной методике расчеты показали, что реализация проектов позволяет снизить себестоимость добычи угля по шахтам на 7-15 % за счет использования дешевой тепловой энергии и снижения платы за выбросы.
Расчеты показали, что дегазация и каптаж газа по шахтам ОАО «Воркутауголь» могут обеспечить выработку тепловой и электрической энергии в промышленных масштабах при их себестоимости (0,175-0,218
руб./кВт-ч и 87,2-108,8 руб./Гкал) на 30-50 % ниже стоимости местных энергопроизводителей (0,273 руб./кВт-ч и 136 руб./Гкал). При этом удельные затраты на извлечение газа могут достигать 0,388 руб./м3 и обеспечивать рентабельность
производства энергии не ниже 25 % (реальные затраты сегодня около 0,13 руб/м3).
При наличии потерь полезного ископаемого при добыче и обогащении, в среднем по отрасли составляющим 5-10 % и направляемым в шламонакопи-тели, реальным способом повышения эффективности является их переработка в топливные брикеты. Расчеты и экспериментальные исследования [8] позволяют оценить этот ресурс.
Наиболее доступным, изученным и технически подготовленным методом утилизации является метод окускования угольной мелочи способом брикетирования с последующим сжига-
нием в различных видах топок со слоевым сжиганием. Наиболее перспективным в этих условиях представляется способ брикетирования с применением тонкодисперсных активных вяжущих материалов (лигно-сульфонат технический - многотоннажный отход целлюлознобумажного производства, производящейся в настоящее время отраслью в огромных количествах, который также нуждается в эффективном решении утилизации, цемент, отходы местного производства и др.), базирующаяся на новой гипотезе брикетирования.
В результате применения разработанной технологии примерно за 10 лет удастся практически полностью ликвидировать наружные шламонакопители таких городов как Воркута и Инта, что существенно оздоровит экологическую обстановку в регионе. Освободившиеся площади могут быть использованы в производственных целях или рекультивированы.
При переработке 70 тыс. тонн отходов (шлама) в год стоимость 1 т брикетов составляет от 350-400 руб. (Инта) до 450-500 руб. (Воркута), что дает экономический эффект по отдельному объединению в размере 20-40 млн руб. в год.
В заключение следует отметить, что себестоимость (цена производства) угля определяют его конкурентоспособность и платежеспособный спрос на рынке. По данным ЭНИН РАН [3] при повышении экономического результата (отношение цены у потребителя к цене производителя) с 1,45 до 1,83 платежеспособный спрос на угли основных добывающих регионов (табл. 2) возрастает на 20 % (Восточно-Сибирский), 100 %
(Кузнец-кий, Канско-Ачинский) и даже 500 % (Печорский и др.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Линев Б.И., Дебердеев ИХ., Молчанов А.Е. Роль обогащения в структуре производства современной угольной продукции. Сб. трудов научно-практ. конф. «Уголь в энергетической стратегии Российской Федерации». М., Изд. МГГУ, 1999.
2. Кузнецов В.И. Открытый способ - основа роста объемов добычи угля и экономической эффективности угольной отрасли Кузбасса. Сб.трудов научно-практ. конф. «Уголь в энергетической стратегии Российской Федерации». М.: Изд. МГГУ, 1999.
3. Рубан А.Д. Формирование новой системы углепользо-вания России на основе научно-технического прогресса в отрасли. Сб. трудов научно-практ. конф. «Уголь в энергетической стратегии Российской Федерации». М.: Изд. МГГУ, 1999.
4. Состояние и меры по улучшению условий и охраны труда в Российской Федерации. Безопасность труда в промышленности. 1996, № 8.
5. Данные о чрезвычайных ситуациях, происшедших в Российской Федерации в 1998 году. Гражданская защита. 1999, № 6.
6. Латышева Т.А. Экономический анализ и оценка эффективности затрат на охрану труда в условиях угольных шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень.
М.: Изд. МГГУ, 2000, № 9.
7. Пашкевич Н.В., Шувалов Ю.В., Павлов И.А., Веселов А.П. Эффективность использования каптированного газа в качестве топлива для малых ТЭС на шахтах ОАО «Воркутауголь». Горный информационно- аналитический бюллетень. М.: Изд. МГГУ, 2000, № 8.
8. Нифонтов Ю.А. Рациональное использование отходов угля и снижение экологической напряженности при разработке месторождений Севера России. СПб, Изд-во СПГГИ, 2000.
9. Пашкевич Н.В., Шувалов Ю.В. Охрана труда, ресурсосбережение и экономика при добыче полезных ископаемых. Вестник горно-металлургической секции АЕН РФ, М.: Изд-во АЕН, 1996.
10. Краснер Л.И. Экономическая оценка производственного потенциала шахты «Воргашорская». Записки горного института. СПб.: Изд-во СПГГИ, 1999, том 144(1).
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
СГ5
'^с Шувалов Юрий Васильевич - профессор, доктор технических наук, Санкт-Петербургский государственный горный институт.
и
