Здравствуйте, уважаемый Гость! Приветствую Вас на моем сайте! Приглашаю прочитать и обсудить мои произведения. Конструктивная критика и советы тоже принимаются.
"Школа Разведчика наконец-то БЕСПЛАТНО раздает 2–й (!) уровень знаменитого курса Пимслера по английскому языку (уроки 31–60)! Спешите получить свой экземпляр курса в оригинальном качестве на странице http://blog.spyschool.ru/2010/02/19/pimsleur_english_2/!”
От нефти и газа - к нано и биоэнергетике - через… уголь
[
]
16.10.2008, 23:38
К. Утолин
От нефти и
газа - к нано и биоэнергетике - через… уголь
В
предыдущей моей статье «Руань как валюта
экономики периода перехода к новым мировым отношениям» было описано, как
может повлиять на будущее экономики России и мира в целом введение новой
валюты, обеспеченной энергетическими ресурсами. Естественно, что на фоне
сокращения разведанных мировых запасов углеводородов, легко извлекаемых при
существующих технологиях и все большей труднодоступности новых месторождений
естественно повышается интерес к альтернативным источникам и энергосберегающим
технологиям. Это направление развития интересно еще и тем, что энергетика
представляет собой особую сферу интереса для современной науки. Так, проект по
нанотехнологиям, уже заявленный в государственном бюджете, имеет к ней прямое
отношение. Например, есть теоретические разработки, гласящие о том, что в
принципе можно научиться контролировать процессы сгорания топлива в двигателе
на молекулярном уровне. Что делает возможным частичную регенерацию использованных
энергоресурсов. Есть и разработки нанобиоматериалов, обладающих гораздо более
высоким коэффициентом преобразования в электричество энергии падающего на Землю
излучения Солнца.
Введение же
энергообеспеченной валюты дополнительно стимулирует подобные разработки. Однако
может случиться так, что до момента, когда энергоисточники, использующие нано-
и биотехнологии, станут промышленно рентабельны, пройдет времени больше, чем до
момента, когда исчерпаются запасы извлекаемых углеводородов. И тогда возникнет
энергетический и одновременно сырьевой (те же нефть и газ можно либо сжигать в
разного рода энергетических циклах, либо использовать в химии) кризис. И едва
ли не единственным способом миновать его видится не только массовое
использование энергосберегающих технологий и поиск альтернативных источников
энергии, но и внедрение технологий максимально эффективного извлечения энергии
из тех источников, которые уже существуют. Например, из углей. И именно этот
путь представляется наиболее оптимальным.
Рассмотрим,
каким потенциалом на этом пути располагает Россия. И начнем с регионов, с
которыми не без оснований связывают будущее страны - Сибири и Дальнего Востока. В качестве
первого примера возьмем Таймырский угольный бассейн. Его близость к морскому
порту Диксон, а также высокое качество и значительные запасы углей выделяют
этот район как перспективный на разработку для экспорта. Но исходя даже из
текущей экономической ситуации, а тем более из той, которая может сложиться
после введения в оборот новой энергообеспеченной валюты, поставлять за рубеж
выгоднее всего коксующиеся угли, ресурсы которых в этом бассейне оцениваются в 74
млрд. т. А так как его общие ресурсы оцениваются в 175 млрд. т., то это делает
целесообразным помимо простой добычи и продажи углей изучение еще одного, стратегически более выгодного варианта
их использования - создания на базе Таймырского угольного бассейна химико-энергетическогокомплекса, применяющего: · различные
схемы газификации угля с последующим сжиганием полученных продуктов в бинарном
цикле парогазовых установок (ПГУ), а также ПГУ со сжиганием топлива в
циркулирующем кипящем слое под давлением; · технологии
термического обогащения (например, по методу компании «Сибтермо» (г.
Красноярск)) и термобрикетирования добываемого угля, а также производства из него
синтетического жидкого топлива и целой гаммы продуктов нетопливного назначения
(адсорбенты, удобрения, реагенты, редкие металлы, кремний, ферро- и
карбосилиций и др.). Такой
подход позволит поставлять на рынок
уже не только уголь, а и продукты из него с гораздо более высокой добавленной
стоимостью. Обеспечив тем самым диверсификацию сбыта по географии, продукции и
логистике. Задействовав при этом помимо экспорта также и внутренний спрос
России на электроэнергию и топливо.
Касательно перспектив производства синтетического жидкого топлива можно сказать следующее: в России тепловые электростанции около 1/3 всего добываемого в стране топлива используют со следующей структурой: нефть - 20%; газ - 40% и уголь тоже лишь 40%. Таким образом, в России доли угля в энергобалансе в целом и в производстве электричества, в частности, примерно равны и составляют в том, и в другом случае, по различным статистическим отчетам, не более 18%. В структуре же топливного баланса экономически развитых стран уголь используется гораздо активнее. Так, в США, например, доля угля составляет 80%, а нефти и газа соответственно лишь 6 и 14%. В Австралии, Индии и Китае эта доля также подтягивается к 80%. Да и во всех остальных развитых странах происходит постепенный перевод энергоснабжения на каменный уголь. Россия же отстает. И это при том, что она имеет огромные запасы угля и многие специалисты считают, что вся российская топливно-энергетическая политика должна базироваться именно на угле. Так, крупнейший специалист по энергетике академик РАН Александр Шейндлин считает, что всюду, где только это возможно, надо развивать энергетику с использованием новых технологий извлечения энергии из углей. Причем, прежде всего, вблизи от мест их добычи. Что должно идти в сочетании со строительством линий дальней электропередачи.
Это тем более
целесообразно потому, что такой подход с использованием наиболее современных
технологий энергоизвлечения и экологической безопасности позволит решить
существующую на сегодня важную проблему приближения центральных регионов России
к тому порогу, за которым они станут энергодефицитными. При этом мощности от
имеющихся и планируемых к созданию новых ГЭС в европейскую часть страны отвести
затруднительно как в силу того, что тогда не хватит энергии для реализации
планов вывода из депрессии и развития регионов Дальнего Востока страны, так и в
силу стоимости строительства новых магистральных ЛЭП такой протяженности. Угольная
же промышленность европейской части страны потеряла способность обеспечить
прирост добычи с приемлемыми показателями и весь прирост потребности в угле для
электростанций центрально-европейских регионов придется покрывать за счет
поставок из, прежде всего, Кузбасса. И в принципе его запасов для этого
хватает, но есть два больших «но». Первое - необходимость соответствующего
развития добывающих мощностей. Второе, более сложное - отсутствие возможностей
пропустить этот поток угля по железной дороге. уже не Нынешняя транспортная
система не соответствует даже одному только увеличению потребностей существующих
угольных электростанций. А если принять к осуществлению предлагаемую концепцию
перевода на угольное топливо уже работающих и строительства новых ГРЭС на
основе использования передовых технологий, то необходимое для этого количество
угля составит порядка 200 млн. тонн. А возможностей для перевозки такого
количества угля у транспортной системы России нет. Построить же новые мощные
ЛЭП дешевле, чем увеличить пропускную способность (фактически за счет
строительства новых или кардинального расширения старых) железных дорог. Альтернативой
же угольной электроэнергетике в европейской части страны может быть только
строительство АЭС. И едва ли не единственной возможностью избежать этого
становится, таким образом, только создание сибирских химико-энергетических
угольных комплексов и переброска в европейскую часть страны электроэнергии, выработанной
на них. Активное развитие направления использования новых технологий извлечения энергии из углей идет в США. Еще в 1995 году Департамент энергетики США утвердил программу использования угля в промышленности и коммунальном хозяйстве «Чистый уголь» (Chemical clean coal project) с общим объемом финансирования $6 млрд. Также в США реализуется спецпрограмма, предусматривающая льготное кредитование в области разработки синтетических твердых, газообразных и жидких высококачественных топлив из угля (при условии того, что их стоимость не превышает стоимости аналогичного по качеству продукта на основе нефти и природного газа). В частности, Аргонская национальная лаборатория США занимается уже не столько атомными проблемами, сколько новыми технологиями сжигания углей. Также новые технологии, связанные с углем, развивают Шелл и Шеврон-Тэксако. Более
того, значительный интерес к топливу на основе угля проявляют американские
военные. Так, американские военные уже с 2006 года проводят на базе Edwards в
Калифорнии и особом испытательном полигоне в пустыне Мохаве испытания жидкого
синтетического топлива для самолетов, произведенного из угля. Учитывая, что на
территории США находятся крупные залежи угля, производство топлива с его
использованием может снизить их зависимость от нефти. Признанным лидером в этом направлении является Германия, которая была одним из пионеров в углехимических технологиях, начав эту работу еще в годы 2-ой мировой войны. Тогда немцы, не имевшие своей нефти, разработали два основных используемых и поныне процесса получения жидкого топлива из угля - каталитическое гидрирование угля (бергинизация) и синтез Фишера-Тропша (Fischer-Tropsh synthesis - FTS). Активные работы по получению синтетического топлива из угля были развернуты в 80-е годы в ЮАР после введения эмбарго на поставку в эту страну нефти. В результате сегодня ЮАР перерабатывает 47 миллионов тонн угля в год, став одним из лидеров по применению этих технологий. В настоящее время большой интерес к переработке углей в жидкое топливо проявляют Китай и Индия. И даже правительство Киргизии решило начать реализацию технологии превращения каменного угля в жидкое топливо, разработанной, заметим, киргизскими учеными.
Наиболее известной
технологией использования угля для производства синтетического жидкого топлива
из угля (CTL) является его газификация, совмещенная с FTS. Технологические процессы для этого
способа производства CTL хорошо освоены, однако его себестоимость остается пока
еще высокой в сравнении с нефтепродуктами, осветленными традиционными
способами. Более того, капиталовложения в заводы по производству CTL из
угля подобным способом очень высоки - около 5 миллиардов долл. за комплекс
производительностью 80 тыс. баррелей в день в сравнении с 2 миллиардами долл.
за завод по производству CTL
из газа такого же размера. Кроме того, процессы производства CTL из угля также очень энергоемки. К
этому нужно добавить, что рост цен на нефть вызывает цепную реакцию подъема цен
не только на промышленное оборудование, но и на уголь. Поэтому промышленные
предприятия по производству CTL следует создавать только в районах, где имеются
месторождения угля, позволяющие организовать дешевую открытую добычу.
Среди новых
угольных технологий большой интерес представляют технологии создания
водоугольного топлива (ВУТ), которые возникли в 50 ÷ 60 гг. прошлого столетия и
интенсивно развиваются сейчас. При этом анализ требований международного рынка
продаж ВУТ показал, что основным недостатком этого топлива является его низкая
устойчивость (стабильность), не превышающая в большинстве случаев 1 - 2
месяцев. Основной причиной чего является недостаточная прочность системы
«жидкость - твердая фаза». Но сейчас уже разработаны технологии переработки
угля в аппаратах, использующих новые физические процессы, позволяющие получать
топливо с повышенной реакционной способностью, пригодное к хранению без
разрушения его физико-химической системы более года и при транспортировке
автомобильным транспортом на расстояния более 500 км. Чаще всего для
смесей этого типа используется название «искусственное композитное жидкое
топливо» - ИКЖТ. По совокупности своих качеств ИКЖТ способно практически без
переделки систем топливоснабжения замещать в энергетических установках мазут.
При этом высокая калорийность ИКЖТ достигается при применении качественных
обогащенных углей со сниженным содержанием золы до 2 ÷3% в твердой фазе и при
концентрации угольного компонента до 70 ÷ 75%. При таких характеристиках исходного
сырья ИКЖТ также выгодно отличается от традиционного угля и мазута снижением
количества выбрасываемых в атмосферу при сжигании вредных веществ. Заметим, что
с учетом этого и базовых условий логистики становится понятным, почему выгодно
создавать комплексы по переработке угля в жидкое топливо поблизости от мест его
добычи. А также использование части этого топлива для выработки электроэнергии
- в полном соответствии с мнением Шейндлина - в количествах, достаточных хотя
бы для обеспечения самого производственного комплекса.
Помимо
технологий создания ИКЖТ, в России есть также технология ЭКОВУТ НПО
"Гидротрубопровод" и разработанная и опробованная еще в 1986 - 1992
годах на заводе СТ-5 при шахте Бельковская ОАО «Тулауголь» технология создания CTL за счет насыщения углей
водородом под давлением при повышенной температуре с использованием
катализаторов (прямая гидрогенизация). А также разработанный в Институте нефтехимического синтеза РАН процесс синтеза
топливных углеводородов из угля через диметиловый эфир (ДМЭ). Правда, стоит
заметить, что отечественное энергетическое машиностроение не располагает пока
уже отработанными решениями в этой области, а имеющиеся в стране научные заделы
ока переведены «в металл» и апробированы на практике лишь в масштабах опытно-конструкторских
образцов или, в лучших случаях, отдельных установок на некоторых ГРЭС и ТЭС.
Для строительства же предлагаемых мощных энергоугольных комплексов нового
поколения необходимо освоить серийное производство оборудования для ПГУ, котлов
для сжигания угля в кипящем слое, мощных газовых турбин, оборудования по
улавливанию золы и газов и т.п. На все это нужно время и инвестиции на развитие
науки и мощностей заводов. Но наряду с
этим (необходимым!) направлением развития энергетики на основе новых технологий
использования угля есть и еще одно. И хотя наибольший экономический эффект от
внедрения CTL и ВУТ возможен
при вытеснении ими жидких углеводородных топлив, однако существенный
экономический эффект способна дать и модернизация уже существующих угольных
котельных с переводом их на CTL
и ВУТ. Косвенным подтверждением эффективности данного подхода является то, что
китайское правительство уже выделило 3 млрд. долларов на строительство во
Внутренней Монголии первого в КНР завода по сжижению угля. И еще 15 млрд.
долларов предполагается направить на строительство таких заводов в угольных
провинциях Шэньси и Юньнань в ближайшие 5-10 лет. Совокупный объем производства
должен составить 16 млн. тонн нефтяного эквивалента. При этом
целесообразно создавать не просто отдельные технологии переработки угля, а
выстраивать комплексные системы по производству из угля помимо энергетических
продуктов также еще и целой гаммы продуктов химических. Что позволит обойти
ограничение по пока еще сравнительно более низкой экономической эффективности
углехимических технологий по сравнению с другими. Это хорошо доказывает опыт
южноафриканской фирмы “Sasol”, суммарная стоимость продуктов переработки угля которой существенно
выше, чем стоимость самого угля, из которого эти продукты делаются. Аналогичные примеры мы
можем обнаружить и на Дальнем Востоке России. При том, что в отношении даже уже
существующих энергетических мощностей этого региона есть большая проблема - объединенная
энергосистема (ОЭС) ДВФО остается практически изолированной как от энергосистем
Сибири и Урала, так и от европейской части России: межсистемные перетоки
электроэнергии обеспечиваются лишь маломощными линиями напряжением 220 кВ. И
эта проблема требует скорейшего решения. Тем более, что инвестиции от бизнеса в
данный регион придут только в том случае, если государство будет инвестировать
в создание там соответствующей инфраструктуры. Впрочем, этот вопрос выходит за
пределы темы данной статьи. А в ее контексте актуально рассмотреть
перспективные планы освоения Инаглинского угольного бассейна. Тем более, что его
(а также месторождений других имеющихся в ДВФО минеральных ресурсов) освоение
является самым эффективным путем дальнейшего социально-экономического развития Якутии
и российского Дальнего Востока в целом. И хотелось бы,
чтобы в перспективных программах созданной для освоения якутских углей компании
«Якутские угли - новые технологии» и также интересующейся ими СУЭК присутствовали
планы не только добычи углей, но и создания химико-энергетических угольных
комплексов. В которых угли будут использоваться с более высоким КПД извлечения
имеющейся в них энергии и компонент для создания синтетических топлив и
органической химии. И что в планах американской энергетической компании AES
Silk Road, Inc.по созданию Джебарики-Хаинской угольной электростанции будут
задействованы все самые передовые разработки в области энергеоизвлечения. Реализация
подобных проектов наряду с освоением Талаканского и Чаядинского
нефтегазоконденсатных, Среднеботуобинского и Иреляхского нефтяных месторождений
и строительством Южно-Якутского гидроэнергетического комплекса придаст
экономике Якутии значительный импульс развития. Усилить который можно с помощью
создания в Амурской области электрометаллургического комплекса, использующего
изложенную в нашей с И. Никишкиной совместной статье «Потенциальное «лекарство» от «голландской болезни» идею о постепенном переводе российской электроэнергетики
со схемы продажи энергоресурсов на
новую схему ее использования, когда вместо продажи электроэнергии, т. е. выплат по тарифу за
предоставленное количество киловатт-часов, энергетики
будут это количество энергии инвестировать в создание металлургами конечной
продукции, имея потом свою долю в прибыли
от продажи этой продукции.
В целом же по
России потенциал использования предлагаемой схемы весьма значителен даже на уже
хорошо разведанных и принятых к разработке угольных месторождениях - каменноугольных
Воркутинском, Элегестском, Апсатском, Куреинском, Ерануковском, а также Ланковском
и Мелководненском бурого угля. Заметим, что все
изложенное выше укладывается и в избранную руководством России стратегию
превращения страны в ведущую энергетическую державу.
Уменьшение употребления природного газа вплоть до полной замены природного газа нанопорошком антрацита
Технология измельчения позволяет очистить антрацит от примесей до сгорания
Экологически чистое сгорание топлива с уменьшением выброса СО2 на 40%
Относительно небольшие вложения для внедрения технологии в существующие системы (требуются силос для хранения нанопорошка в инертной среде, дезинтегратор, дозировочное устройство, компрессор, горелка)
Низкая себестоимость измельчения и возможность измельчения альтернативных материалов (бурый уголь, шелуха подсолнечника, виноградные косточки)
... тема интересная и уже реализована, только за технологию реализации проекта платить ни кто не хочет!? считаем млрд..., а заплатить за готовый проект пару сотен млн. нет)
Пожалуйста помогите подготовиться к занятиям, необходима помощь с конкретными примерами о применении биотехнологии в горной промышленности. С применением каких реакций, методов можно использовать это в угледобывающей отрасли, в частности уголь или гипс. С уважением, Марина Ф.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]