Размещено на http://www.allbest.ru/

Энерготехнологическая компания «Сибтермо», г. Красноярск

Концепция теплоснабжения жилищно-коммунального сектора по схеме энерготехнологического кластера

С.Р. Исламов, генеральный директор

Проблемы угольной энергетики

В подавляющем большинстве случаев традиционная угольная энергетика использует технические решения, разработанные еще в первой половине прошлого века, когда экологическая безопасность процессов сжигания вообще не обсуждалась. Все последующие природоохранные усовершенствования в технике сжигания угля сводились к более глубокой очистке дымовых выбросов и к малоэффективным попыткам утилизации твердых отходов. Однако при этом не затрагивалась классическая схема сжигания, которая собственно и является причиной, порождающей забалластированные вредными веществами дымовые выбросы и золошлаковые отвалы.

Тарифы на энергетическую продукцию повышаются год от года ускоренными темпами, главным образом за счет двух составляющих - роста цен на топливо и все возрастающей доли инвестиционной составляющей. При этом сроки окупаемости инвестиций в новые объекты угольной энергетики составляют не менее 12-15 лет. Здесь необходимо отметить, что современная экономика угольной энергетики в значительной мере является следствием использования классической схемы сжигания угля.

Во многих регионах в предыдущие годы начали осуществляться крупные программы строительства нового жилья. Эта задача неразрывно связана с принятием решений о схеме теплоснабжения и строительстве новых теплогенерирующих мощностей. Независимо от новых проектов существует острая проблема выборочной реконструкции или замены действующих котельных с целью повышения их эффективности и экологической безопасности. Как правило, часть существующих котельных подлежит ликвидации в виду полного физического износа или неприемлемого уровня загрязнения.

При решении этих двух задач возникает неизбежный вопрос, какими должны быть котельные и ТЭЦ XXI в.? Продолжать тиражирование образцов, разработанных еще в 50-е гг. прошлого века? Или в каких-то случаях уже можно обратиться к новейшим разработкам в области использования угля? Эта проблема назрела сегодня во многих регионах страны, где главным видом топлива является уголь.

Проанализируем традиционные пути ее решения в двух главных сегментах потребления угля: малоэтажные поселки с автономным теплоснабжением и городские микрорайоны с централизованным теплоснабжением от ТЭЦ.

Теплоснабжение коттеджных поселков

Весьма популярным решением является индивидуальное отопление коттеджей. Этот вариант реализован в крупном масштабе в течение последних 8-10 лет в г. Улан-Баторе (Монголия), где из 1,3 млн жителей около четверти населения сжигают уголь в частном секторе, расположенном по кольцу вокруг города. Итоговым результатом является постоянный концентрированный смог в центральной части города (зимой в безветренную погоду видимость не более 5 м), резкий скачок заболеваний органов дыхания и канцерогенных заболеваний, особенно у детей. В 2008 г. правительство Монголии приняло национальную программу оздоровления атмосферы города, основная цель которой - перевод частного сектора на централизованное теплоснабжение и экологически чистое топливо.

Экологическая острота проблемы может быть несколько снижена при использовании индивидуальных отопительных устройств на сжиженном газе. Однако, чтобы оценить перспективу использования этого топлива, достаточно напомнить, что сегодняшние цены за единицу тепла в виде угля и пропанбутановой смеси (привозной) соотносятся примерно как 1 к 10-15. Причем цена на сжиженный газ и впредь будет расти опережающими темпами. Безусловно, здесь окончательный выбор всегда останется за конкретным потребителем. Однако, по нашему мнению, индивидуальное отопление может составить лишь незначительный процент в общем объеме теплоснабжения новых малоэтажных поселков.

Альтернатива - строительство традиционных угольных районных котельных и ТЭЦ, автономно обеспечивающих теплом отдельные коттеджные поселки. В этом варианте вне зависимости от того, в чьем ведомстве окажутся новые теплоисточники, итоговый результат будет практически однозначным. Новые котельные будут иметь свои традиционные выбросы (дымовые газы, золошлаковые отходы), а тарифы для населения начнут свой отсчет от сегодняшнего уровня с неизбежной перспективой роста.

Теплоснабжение многоэтажных микрорайонов

В этом сегменте потребления угля практически единственным решением остается строительство новых котельных и ТЭЦ наряду с расширением (реконструкцией) старых. Новые станции, как правило, будут проектироваться на основе типового котельного оборудования.

Удельные выбросы в окружающую среду на единицу производимой энергии (дымовые газы, золошлаковые отходы) во всех вариантах сохранятся на классическом, т.е. сегодняшнем, уровне и соответственно возрастут в количестве пропорционально дополнительному объему сжигаемого угля.

К этому можно добавить, что архитектурно-эстетический облик обсуждаемых объектов (любых ТЭЦ или котельных на угольном топливе) принципиально не вписывается в концепцию города XXI в.

Не вызывает сомнения тот факт, что отсчет тарифов на отпускаемое населению тепло начнется, как минимум, от сегодняшнего уровня с неизбежной и необратимой перспективой роста. Так, например, одним из факторов, обосновывающих строительство новых угольных энергоблоков, является хрестоматийная декларация о том, что при комбинированном производстве электроэнергии и тепла эта продукция имеет минимально возможную себестоимость. В какой же мере это отражается на тарифах? В качестве примера можно привести Красноярский край, где на период 2009-2012 г. (после ввода новых энергоблоков на городской ТЭЦ) уже объявлено о ежегодном 25-30%-ом повышении тарифов. Можно не сомневаться, что в других регионах ситуация аналогична.

Традиционные варианты теплоснабжения не обеспечивают решения экологической задачи (оздоровление атмосферы города), социально-экономической задачи (снижения тарифа для населения), а также вызывают проблемы при формировании ландшафтно-архитектурного облика города XXI в.

Инновационный вариант решения задачи теплоснабжения

В настоящее время разработана серия принципиально новых технологических процессов переработки низкосортных углей(бурых и длин-нопламенных), которые не имеют мировых аналогов (подробнее см. «НТ» № 1, 2007 г. - прим. ред.).

Суть нового подхода к использованию малозольного бурого угля заключается в его разделении на газообразное топливо и коксовый остаток (рис. 1). Газовое топливо предназначается для сжигания на месте с получением тепловой энергии, а кокс поставляется на рынок металлургического сырья.

Среднетемпературный кокс из бурого угля, кроме низкой себестоимости, обладает целым рядом положительных физико-химических характеристик, важных для металлургии. В частности, это - высокая реакционная способность в процессах восстановления металлов, благоприятный химический состав минеральной части.

Принципиальная особенность новой технологии использования угля заключается в том, что она не требует использования каких-либо способов очистки дымовых выбросов до требуемых санитарных норм, а также утилизации золы или шлака. Она просто не производит вредных выбросов и твердых отходов [1].

Экономической предпосылкой для развития такой технологической схемы явилось резкое увеличение цен на традиционную коксовую продукцию, производимую из дефицитных коксующихся углей. Летом 2008 г. мировые цены на эти угли достигали 400-500 долл. США/т, а цены на производимую из них продукцию приближались к уровню в 1000 долл. США/т. С декабря цены на коксовую продукцию упали до 200 долл. США/т. Это значение - ниже себестоимости классического коксового производства. Поэтому по мере восстановления мировой экономики цены постепенно будут возвращаться к докризисному уровню. В разработанной технологии прямые удельные затраты на производство 1 т кокса составляют примерно 2,2 т бурого угля, т.е. сырьевая составляющая равна примерно 10 долл. США Ч 2,2 = 22 долл. США/т кокса. Поэтому технология имеет высокую рентабельность даже в условиях кризисного падения цен.

Преимущества новой технологии газификации угля

угольный энергетика теплоснабжение газификация

Экологические показатели. Технология не имеет золошлаковых отходов, поскольку имеющаяся в угле зола остается в коксовом продукте, - соответственно отсутствует необходимость сооружения золоотвала.

Единственным выбросом в окружающую среду от данной технологии являются продукты сгорания газового топлива. Сжигание газа в типовых котельных установках обеспечивает снижение контролируемых выбросов в атмосферу в 20-30 раз по разным показателям (пыль, оксид углерода, оксиды азота и др.) по сравнению с котельными, сжигающими уголь. Это подтверждено инструментальными замерами Гостехнадзора на действующей с 1996 г. котельной в г. Красноярске.

Социально-экономические показатели. Комбинированное производство двух продуктов в одном технологическом процессе приводит к радикальному изменению интегральных экономических показателей. Продажа дорогостоящего коксового остатка (калорийностью около 7000 ккал/кг) компенсирует все затраты производства и обеспечивает значительную прибыль. При этом расчетная себестоимость горючего газа, являющегося попутным продуктом, может считаться нулевой, т.е. топливо является «условно бесплатным».

Энерготехнологическая переработка угля обеспечивает беспрецедентное условие для формирования тарифа на отпускаемое тепло, которого не может обеспечить ни одна из известных технологий использования природного топлива.

Теплоснабжение по схеме энерготехнологического кластера

Теплоснабжение жилых районов предлагается организовать по схеме энерготехнологического кластера (ЭТК).

В данный ЭТК (рис. 2) входит набор локальных экологически чистых, безотходных мини «заводов-котельных» (МЗК), на которых осуществляется переработка угля и сжигание попутного газа с получением тепловой энергии. Они размещаются вблизи основных потребителей тепла. Для этой же цели могут быть использованы действующие котельные, переведенные на сжигание газа, поступающего от пристроенных блоков переработки угля, либо от отдельно расположенных блоков, которые могут находиться на расстоянии до нескольких километров от котельной.

На каждую из этих МЗК с центрального перерабатывающего завода (ЦПЗ), размещенного за чертой города, поставляется фракционированный уголь и обратно вывозится коксовый остаток, который централизованно перерабатывается в коксовую продукцию различного назначения и отгружается оптовым потребителям. Газ, образующийся в результате переработки угля, сжигается на месте.

МЗК принимает уголь в закрытые накопители, что исключает сооружение традиционного для угольных котельных открытого склада угля. Поэтому МЗК могут иметь современное архитектурное оформление и быть органично вписаны в любую архитектурно-ландшафтную компоновку жилых районов.

Основным хозяйствующим субъектом в данной схеме является ЦПЗ, который получает прибыль от продажи коксовой продукции металлургическим предприятиям. Новые мини «заводы-котельные», как и старые котельные с пристроенными блоками переработки угля, могут находиться в муниципальной или частной собственности. В любом случае они работают на договорной основе с ЦПЗ, который поставляет им уголь и забирает буроугольный кокс. Продажа кокса является дополнительной прибылью для МЗК, которая снижает тариф на отпускаемое тепло. Схема энерготехнологического кластера является открытой, поскольку к ней последовательно могут присоединяться все новые и новые объекты. В этой связи проект требует весьма умеренных стартовых инвестиций. Более того, затраты на сооружение локальных МЗК могут взять на себя муниципалитеты или частные инвесторы. Проект имеет короткий период проектирования и строительства и в зависимости от рыночной конъюнктуры за несколько лет выходит на самоокупаемость.

Кластерная технология обеспечивает население экологически чистой и дешевой тепловой энергией. Кроме того, она безотходно производит из угля дополнительный продукт с высокой потребительской стоимостью.

Размещено на Allbest.ru