Насправді біля кожної великої шахти, розрізу або вугільно-збагачувальної фабрики краєвид
Вогненна вода. Це в пісні поряд із шахтами сплять кургани темні. Насправді біля кожної великої шахти, розрізу або вугільно-збагачувальної фабрики пейзаж урізноманітнюють не лише кургани (просто кажучи, пагорби порожньої породи, що видобувається на поверхню разом з вугіллям), а ще й хвости — величезні сховища рідких відходів, що утворюються під час буріння гірських порід. з водою або промивним розчином, а також при збагаченні сировини. Ці відходи називаються шламом. Середніх розмірів вуглезбагачувальна фабрика або шахта щодня видають 300-600 тонн шламу, що зберігається в численних шламовідстійниках - тих самих хвостах. Втім, відходами їх зараз називати не зовсім правильно — в Україні з'явилася і вже застосовується на практиці технологія використання шламів як паливо.
Павло Сухов, журнал Енергія промислового зростання
Ідея використання водно-вугільних суспензій як паливо зародилася ще у 1950-х роках в Інституті горючих копалин АН СРСР. Розвиток такого ефективного та безпечного способу, як гідровидобування, призводило до утворення колосального обсягу відходів у вигляді суспензії з вугілля та води. Відкачані з шахт на поверхню відходи і утворюють величезні мертві хвости, що вже згадувалися. Щось подібне виникає і біля вуглезбагачувальних фабрик.
Новий етап історія водно-вугільного палива почався лише десятиліття. За цей час використання ТВП у масштабах, порівнянних із промисловими, було освоєно в Японії та Китаї; водно-дисперсійні вугільні суміші стали використовуватися і в США — правда, вода там застосовується лише як транспорт: після доставки суміші в район теплоелектростанції вугільний пил висушується і лише потім спалюється. Набула розвитку технологія спалювання ВУТ і в Україні — саме в нашій країні була винайденатехнологія, що дозволяє спалювати ВУТ без попереднього зневоднення та, головне, що використовує для приготування горючої суміші не вугілля, а відходи його видобутку та збагачення.
На базі розробок інституту в кінці 1980-х років був побудований дослідно-промисловий продуктопровід, яким ВУТ доставлялося в Новосибірськ з невеликого кемерівського містечка Белово. Втім, головною метою цього проекту було не використання вуглешламів, а застосування нового виду транспортування вугілля для розвантаження залізничного вузла Кемеровського, тому в трубу закачувалися не шлами, а суміш вугілля з водою. Планувалося, що трубопроводом щорічно транспортуватиметься 3 млн тонн суспензії. У ході випробувань протягом 1989-1993 років на Новосибірську ТЕЦ-5 було доставлено понад 350 тис. тонн ТВП. Однак через економічну кризу, що почалася в країні, проект розвитку цієї гідротранспортної системи був згорнутий — за словами очевидців, труба вже давно демонтована і, швидше за все, здана в металобрухт.
Що таке водно-вугільне паливо
Наразі розробкою технологій приготування водно-вугільного палива та проектуванням установок для його використання займаються кілька підприємств. Науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи в цій галузі ведуть, наприклад, новокузнецька компанія Сибекотехніка, московські Компомаш-ПЕК та Гідротрубопровід.
Водно-вугільне паливо набагато дешевше газу або мазуту і не поступається ним в екологічності
Водно-вугільне паливо (ВУТ) - це суміш, яка на 60-70% складається з тонко подрібненого вугілля і на 29-39% - з води. Ще один відсоток припадає на пластифікатори, які не дозволяють суспензії розшаровуватися на складові компоненти та підтримують її однорідність.
Сибекотехніка , навпаки,зосередилася на використанні ВУТ як нове самостійне паливо. Як пояснює Сергій Мосін, керівник проекту Комплексне енергозбереження компанії Silicate Systems, яка впроваджує розробки Сибекотехніки, новокузнецькі розробники сконцентрували зусилля на технологіях приготування, локального транспортування та автоматизованого спалювання ВУТ. Вони створили нові, дешеві та ефективні реагенти-пластифікатори та досягли успіхів у зниженні енергоємності приготування ВУТ. Сибекотехніка також розробила автоматизований експрес-метод визначення складу вугілля для ВУТ. За словами Мосіна, компанія готує випробувальний стенд, що дозволяє підбирати і сертифікувати сорти водно-вугільного палива залежно від властивостей вугілля, що використовується (адже вугілля різних басейнів і навіть пластів бувають настільки різними по зольності, наявності сірки, важких металів, що вимагають коригування на рівні складу. пластифікатора). Також проведено випробування роботи на ВУТ для великих котлів з паропродуктивністю 50 і 250 тонн пари на годину.
Кожен розробник має свої успіхи. Фахівці Компомашу разом із співробітниками Конструкторського бюро хімічного машинобудування з Корольова розробили технологію одноелектродного плазмового розпалювання та підтримки постійного горіння водно-вугільних суспензій. Компомаш також може похвалитися досвідченим зразком апарату-газифікатора, який перетворює ВУТ із низькосортного високозольного вугілля на горючий газ для котельних міні-ТЕЦ. Технологією отримання з водно-вугільної суміші синтетичного газу має також науково-виробниче об'єднання «Гідротрубопровід».
Вугільна компанія Южкузбас-вугілля збирається модернізувати наявні на центральних збагачувальних фабриках (ЦОФ) Абашевська та Ковальська котельні та побудуватинову котельню з утилізацією пари, що виробляється в електричну енергію з сумарною потужністю 25 МВт. Така електрична потужність покриває потреби ЦЗФ, а порівняльна оцінка стосовно ЖКГ цієї утилізованої з пари котлів електричної потужності можна порівняти зі споживанням електроенергії 25 тис. окремих будинків (квартир) або приблизно 75 тис. жителів при середньому споживанні.
Компанія не обмежилася патентуванням своїх ноу-хау, а спромоглася успішно застосувати їх на практиці. В Україні на водно-вугільному паливі вже працюють кілька енергоустановок: з 2000 року — в котельні села Ульяново Московської області, з 2002 року — в одній із котелень малої потужності компанії Кузбасенерго. Сибекотехніка модернізувала наявну котельню на шахті Тирганська у місті Прокоп'євську для роботи на ВУТ всіх її парових котлів (КЕ-10/1).
Кінець совкової лопати
Розробки застосовані і на заводі гірничошахтного обладнання в місті Білово Кемеровської області, а також на новосибірському підприємстві Хліб, представник якого заявив, що за перші 20 днів роботи котельні на ВУТ, що замінив мазут, підприємство заощадило мільйон рублів.
Сергій Мосін перераховує й інші переваги ВУТ: Водно-вугільне паливо пожежо- та вибухобезпечне. Технології його зберігання та транспортування прості і можуть бути повністю автоматизовані, перекачування може здійснюватися трубопроводами аналогічно до нафти. На відміну від мазутних цистерн, ємності, в яких взимку транспортується ВУТ, легко очищаються від залишків палива. До того ж, за словами Мосіна, переведення котелень на ТВП зазвичай займає не більше семи місяців, а при постановці необхідного для цього обладнання на потік цей термін скоротиться вдвічі. Економія на виробленні теплової та електричної енергіїдозволяє окупити витрати на реконструкцію котельні з трьох-чотирьох котлів за 2,5-3 роки.
Судячи із захоплених відгуків людей, які просувають водно-вугільне паливо, це один із найважливіших енергоносіїв майбутнього. Головні переваги ВУТ - його дешевизна та екологічність. За розрахунками Silicate Systems, вартість ВУТ, готового для прямого використання, у перерахунку на тонну умовного палива нижча за вартість мазуту в два-чотири рази і не перевищує 15-20 відсотків від ціни вихідного вугілля на місці його видобутку (див. таблицю). Низька вартість однієї гігакалорії пояснюється тим, що рідке вугільне паливо можна виготовляти зі шламів: очевидно, що відходи вугільного виробництва дешевші, ніж саме буре або кам'яне вугілля. Сергій Мосін оцінює вартість однієї гігакалорії на ВУТ, приготовленому зі звичайного вугілля, приблизно 340 рублів, а зі шламу — 230 рублів. Для порівняння: тариф на 1 гігакалорію, що виробляється з газу, у Москві з початку 2006 року становить 690 рублів (з яких 200 рублів - витрати на транспортування).
Переробка шламів у ВУТ дозволить вирішити й деякі інші проблеми галузей вуглевидобутку та ЖКГ. Рекультивація земель, зайнятих відвалами та відстійниками, покращить екологічну обстановку на вугільних шахтах та розрізах. А переведення котелень на автоматизовані процеси спалювання ВУТ дозволить нарешті відмовитися від важкої ручної праці кочегарів.
Серед переваг ВУТ називається, як уже було сказано, і його екологічність. За даними доповіді президента Союзу промисловців та підприємців вугільної промисловості Юрія Малишева, при заміні вугілля на водно-вугільне паливо можна знизити викиди в атмосферу твердих частинок у 2,5-3 рази, оксидів азоту – у 1,5-2 рази, а оксидів сірки - У 2-2,5 рази. Сергій Мосін пояснює: Повнота згоряння цього паливане нижче 95 відсотків. Після спалювання ВУТ залишається порошок у вигляді конгломератів білого або сірого кольору, що складаються в основному з негорючих мінеральних частинок. Природно, такий низький відсоток відходів спрощує вирішення складного завдання з уловлювання летючої золи. Тут доречно нагадати, що екологічна небезпека промислових технологій спалювання вугілля, що застосовуються зараз, — один з основних доводів противників ширшого впровадження цього палива в енергетиці.
Втім, не всі фахівці звеличують водно-вугільне паливо. Один із розробників технологій ВУТ — провідний науковий співробітник Інституту горючих копалин Генріх Ходоков стверджує, що використання цього палива є безперспективним. Суспензія містить не менше 40 відсотків води, на випаровування якої потрібно витратити енергію. А ще більших витрат енергії вимагає процес отримання суспензії. Щоб змолоти тонну сухого вугілля, придатного для використання на ТЕЦ, необхідно витратити 15-20 кіловат-годин, аналогічні енерговитрати при приготуванні суспензії, призначеної для транспортування трубами, можуть перевищувати 100 кіловат-годин на тонну. Нарешті, при подрібненні рідких сумішей зношування обладнання і, отже, витрати на його амортизацію в рази вищі, ніж при сухому помелі, — аргументує своє скептичне ставлення до ВУТ Ходоків. За словами фахівця, перспективи використання водно-вугільного палива пов'язувалися з тим, що за рахунок економії на транспортних витратах можна буде відшкодувати підвищені витрати на приготування та використання ВУТ: Вартість кузбаського вугілля в європейській частині України втричі перевищує вартість вугілля в Кузбасі. Оскільки найнижчими витратами відрізняється трубопровідний транспорт, з'явилася ідея транспортувати вугіллятруб. Розрахунки показали, що такий спосіб транспортування стає вигідним лише на відстані від 500 кілометрів.
Не слід також забувати, що створення протяжної трубопровідної інфраструктури є вельми капіталомістким проектом, який енергетики, які страждають від зносу основних фондів, самостійно здійснити навряд чи зможуть. Та й на переобладнання електростанцій на ТВП коштів у них сьогодні немає.
Почасти подібний скептицизм поділяє головний інженер Мосенерго Володимир Сергєєв. На його думку, процес підготовки водно-паливної суміші для спалювання економічно ефективніший у порівнянні з відвантаженням вугілля залізничним транспортом та подальшим подрібненням палива до консистенції цукрового пилу. Однак Сергєєв звертає увагу на складності при використанні ВУТ: Основний недолік пов'язаний з тим, що водно-вугільне паливо дуже зволожене. Топки котлів електростанцій Мосенерго розраховані на спалювання сухого вугілля з вологістю чотири-десять відсотків, тому з ТВП потрібно випаровувати вологу до спалювання, зберігаючи при цьому калорійність палива.
Щоправда, розробники водно-вугільного палива поки що не намагаються прилаштувати свої технології у великій енергетиці. Надії вони пов'язують насамперед із підприємствами ЖКГ у регіонах, де ведеться видобуток місцевого вугілля, а теплоенергетика використовує привізне паливо (як, наприклад, у багатій на вугілля Якутії, де в енергетиці широко використовується дорогий привізний мазут).