Пятница, 17.11.2017, 20:34Главная | Регистрация | Вход

Меню сайта

Форма входа

Приветствую Вас Гость!

Поиск

Друзья сайта



"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/!”

Мини-чат

Наш опрос

Оцените мой сайт
Всего ответов: 25

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Каталог файловКаталог файлов
Главная » Файлы » Тексты моих статей » Статьи по энергетике

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.
Категория: Статьи по энергетике | Добавил: utolin-k-v | Автор: Константин Утолин
Просмотров: 4033 | Загрузок: 0 | Комментарии: 7 | Рейтинг: 3.0/2 |
Всего комментариев: 6
6  
Преимущества нанопорошка антрацита:

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)

Взаимозаменяемость твердых видов топлив

5  
... 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)

4  
Уважаемый г-н Утолин!

Есть ли у Вас дополнительная информация по установке СТ-5 шахты Бельковская?
Спасибо!

3  
интересный сайт ,может кому понадобится http://radosvet.net/

2  
Я не специалист в столь специфической узкой теме.

1  
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 ]
Copyright MyCorp © 2017 |