Татьяна Хамзина, ведущий инженер ИПКОН РАН, г. Москва
Российские угольные ТЭС являются крупнейшими потребителями энергетических углей. Качество углей можно отнести к числу параметров, регулирующих экономическую и экологическую деятельность двух смежных отраслей: угледобывающей и теплоэнергетики. В настоящее время в России приблизительно 80 угольных ТЭС. И все они создают людям отличные условия для жизни — производят свет, тепло и горячую воду.
Угли России, применяемые в настоящее время для энергетических целей в промышленности и быту, отличаются значительным разнообразием марок и месторождений, а также существенно различаются по составу и качественным характеристикам, определяющим энергетическую, экологическую и экономическую эффективность их использования. Угольное топливо представляется рядовыми необогащенными каменными и бурыми углями, отсевами и промпродуктами антрацитов и каменных углей, отсевами и промпродуктами коксующихся углей, должно иметь куски определенного размера, быть высококалорийным, атмосферо- и водоустойчивым, транспортабельным, выделять как можно меньше вредных веществ, загрязняющих окружающую среду при сжигании, обеспечивать нормальную и эффективную эксплуатацию оборудования. Зольность угольного топлива колеблется от 8,9 до 51,8 %, влажность — от 8,2 до 50,5 %, теплота сгорания на рабочую массу — от 7,90 до 25,12 МДж/кг. Более 25 % от общего объема энергетических углей, потребляемых в настоящее время, имеют зольность свыше 40 %, теплоту сгорания ниже 12,59 МДж/кг — около 20 %. На перспективу не следует ожидать улучшения качества энергетического угля, так как основной прирост добычи энергетических углей планируется обеспечивать путем разработки месторождений углей более низких рангов открытым способом. Углепользование России ориентировано на производство и потребление в промышленной энергетике угля-сырца, так называемого рядового угля.
Для России длительный период остается нерешенной проблема: нужно ли уголь, поступающий на ТЭС, обогащать? Если да, то до какой степени? Обогащение энергетического угля неэкономично, потому что современные ТЭС могут использовать уголь с любым показателем качества, поэтому обогащение топлива не представляет собой необходимую стадию его переработки до сжигания на ТЭС.
В общем виде ущерб от ухудшения качества энергетических углей поясняет схема на рис. 1.
Каждый процент золы низкосортного топлива — это: потеря мощности на 0,15 КПД; необходимость в дополнительном топливе 0,5 г/кВт·ч тонны условного топлива; остановка дополнительно на 65 часов в год из-за ремонта оборудования; установка дополнительного оборудования (капитальные затраты); возрастание на 0,20 % расхода электроэнергии на собственные нужды. Все это отражается на себестоимости производства киловатт-часа энергии. Эти убытки могут быть исключены при полном обогащении энергетического угля. Повышение качества топлива улучшает экономику угольной энергетики даже в случаях сжигания высококалорийных углей. Недовыработка электроэнергии на ТЭС из-за плохого угля могла бы покрыть все расходы на обогащение даже без учета выигрыша от экологии. Во всем мире признано, что в сыром виде рядовой уголь не представляет собой товарный продукт, уже давно используются только обогащенные угли стабильного состава с зольностью от 5 до 15 %.
Обогащение энергетических углей как способ повышения концентрации энергии позволяет увеличить калорийный эквивалент для топлива, что способствует смещению стоимости топлива в зону меньшего влияния транспортных затрат. Потребность в высококачественном энергетическом угле могла бы возникнуть при внедрении современных угольных электростанций, основанных на «чистых» угольных технологиях, которые пока в нашей энергетике отсутствуют. С позиции конкуренции угольного топлива с газом и нефтью основным критерием успеха выступает качество. Поэтому увеличение энергетической ценности, как обязательной ступени роста эффективности угольной энергетики, — предполагаемое условие приготовления топлива для сжигания. Для создания эффективной угольной энергетики и обеспечения облагораживания добываемых углей необходимо интенсивное развитие обогащения.
