Наступит ли угольный ренессанс!

На нашей планете открыто семь угольных месторождений-гигантов, и в каждом запасы угля составляют около 500 миллиардов тонн и даже более. Пять из них - в СССР. Почти нетронутыми лежат грандиозные месторождения: Тунгусское, Ленское, Таймырское.

Пока крупнейший по добыче и старейший угленосный бассейн - Донбасс. Его производительность - 200 миллионов тонн угля в год. Вторая по мощности угольная база - Кузбасс. Там добывается 150 миллионов тонн. Третий центр - Караганда и Экибастуз. Их вклад - 130 миллионов тонн. Развивается и Канско-Ачинский комплекс. Уже в 1985 году оттуда на нужды народного хозяйства поступило 40 миллионов тонн топлива. А ведь у нас имеются десятки других месторождений. Среди них и такие старые, как Подмосковный и Печорский, и совсем новый - Нерюнгринский, расположенный вблизи БАМа и славящийся отличными коксующимися углями.

Угольная промышленность снабжает коксующимися углями черную металлургию и энергетическими углями - электростанции и котельные страны. Дефицитный уголь для металлургии добывают в Печорском и Нерюнгринском бассейнах, но основными поставщиками остаются Донбасс и Кузбасс.

Ранее металлургия европейской части СССР обходилась только коксующимися углями Донбасса, но в последние годы их стало не хватать. В черной металлургии начались перебои. Шахтерам Донбасса приходится вырабатывать нижние пласты, и уже сейчас средняя глубина забоев достигла там 600 метров. Значит, ставку нужно делать на Кузбасс? Необязательно. Хотя кузбасский уголь содержит почти в четыре раза меньше вредной для качества металла серы, чем донбасский, все же можно было избежать достаточно дорогостоящих перевозок угля из Кузбасса, если бы вовремя удалось внедрить предложенный более четверти века назад способ получения так называемого формовочного кокса нужной прочности из слабо спекающихся донецких углей. Еще двадцать лет назад в Харькове была пущена опытно-промышленная установка. Подтвердилась высокая эффективность новой технологии. Но дальше дело не пошло. Можно только догадываться почему. Слишком вольготно без дум об экономии энергии жила отрасль! Министерство черной металлургии не спешило с организацией производства формованного кокса, перекладывало возникшие трудности на угольщиков. Мол, пусть они любой ценой добывают жирный коксующийся уголь, тратят энергию - ведь простаивают домны! Конечно, такую ведомственную позицию, наносящую ущерб всему народному хозяйству, терпеть было нельзя. Но потерянного времени не вернешь.

Итак, все же Кузбасс? Да, тамошние коксующиеся угли способны выручить металлургов. Вне конкуренции кузнецкие энергетические угли. Высокая калорийность, низкая зольность оправдывают их транспортировку в европейскую часть СССР. Характер месторождений позволяет добывать в Кузбассе больше угля, чем его добывается ныне!

Однако с 1979 года угледобыча в Кузбассе не растет по ряду причин. Энергетическая программа СССР предусматривает их преодоление. Прежде всего после более чем двадцатилетнего перерыва начнется строительство новых горнодобывающих предприятий.

Сейчас открытую добычу угля ведут в Кузбассе около 600 экскаваторов и 1000 автомашин грузоподъемностью до 120 тонн. Выработка на рабочего достигает 250 тонн Б месяц, то есть в два-три раза выше, чем на шахтах. Если использовать гидравлический метод, когда угольный пласт разрушается струей воды и уголь транспортируется этой же водой, то производительность можно поднять еще в два раза. Угольные шахты Кузбасса по уровню комплексно-механизированной добычи занимают ведущее место в мире.

Поучителен как позитивный, так и негативный опыт кузбассцев. Так, для форсирования вскрытия и добычи угля на разрезах вместо того, чтобы транспортировать пустую породу на внешние отвалы, ее годами складывали на рабочих бортах. Сейчас там всего скопилось свыше 300 миллионов кубометров терриконов. Пустую породу надо убирать, без этого нельзя продолжать эксплуатацию разрезов. А для уборки необходимы многие месяцы и большое количество экскаваторов, транспортной техники, затрат горючего.

Плохо в Кузбассе и с использованием техники. Мелкие грузы перевозят тяжелые самосвалы, потому что нет автомашин средней и малой грузоподъемности. Много оборудования простаивает - нет запасных частей. Необходимо строительство новых ремонтно-механических заводов. Хотя добыча угля все более перемещается в Сибирь, горное машиностроение сосредоточено в основном в европейской части страны. На перевозки горной техники за Урал ежегодно тратятся десятки миллионов рублей.

Нет пока удовлетворительного решения еще одной проблемы. Как известно, на обогатительных фабриках не только уменьшается содержание пустой породы, но и производится сортировка угля по степени крупности. Мелочь отправляется на крупные электростанции, где уголь сжигается в виде пыли, а более крупные куски направляются в средние и мелкие котельные. Однако вместе с кусковым углем в котельные попадает и много пыли. В печах она не успевает сгорать и уносится потоками воздуха. Потери составляют до 30 процентов, КПД - не выше 50 процентов. Некоторые специалисты считают, что сами по себе обогатительные фабрики не в силах выправить положение, так как к большим потерям пыли приводят перегрузки и перевозки угля. Наиболее разумный выход - делать из мелочи и пыли угольные брикеты. Нужно только оснастить обогатительные фабрики необходимым оборудованием.

Другое решение предлагают специалисты Института горючих ископаемых. Суть его в том, чтобы гранулировать угольную мелочь и сжигать в печах гранулы, обладающие более высокой механической прочностью, чем брикеты. Гранулы позволяют поднять КПД котельных почти до 75 процентов. Связующим веществом для гранулированного угля может быть сульфитно-дрожжевая бражка и другие отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Знакомство с состоянием дел в угольной промышленности (да и не только в угольной) еще раз подтверждает правоту оптимистов, считающих, что неразрешимых проблем нет.

Угольные сокровища Красноярского края - хороший тому пример. Крупнейшее месторождение угля с геологическими запасами 400 миллиардов тонн и промышленными - 100 миллиардов открыто здесь русскими инженерами еще в период изыскательских работ по трассе Транссибирской железнодорожной магистрали. По обе стороны железной дороги располагаются Ирша-Бородинское, Итатское, Березовское, Назаровское и еще около двадцати подземных угольных кладовых, входящих в Канско-Ачинский топливно-энергетический комплекс (КАТЭК),

Об этом районе сейчас говорится повсюду. Он действительно уникален. Угли в бассейне залегают на глубине всего от 10 до 60 метров! Чтобы добыть его открытым способом, нужно произвести вскрышные работы с помощью, например, мощной экскаваторной техники производительностью 5-10 тысяч кубических метров пустой породы в час. При открытых разработках важен коэффициент вскрытия - количество бесполезной породы, которую нужно убрать, чтобы добыть одну тонну топлива. Эта величина для месторождений КАТЭКа очень маленькая - от 1 до 3 кубических метров. В пересчете на тонну условного топлива она удвоится, так как калорийность канско-ачинских углей мала - всего 3200-3500 ^ккал/_кг. В ФРГ сейчас считается рентабельной добыча угля даже при коэффициенте вскрытия в десять-двадцать раз больше - до 50 кубических метров на тонну условного топлива. Следовательно, угли КАТЭКа дешевы.

Но у них, к сожалению, много недостатков. О низкой калорийности мы уже упомянули. Кроме того, угли КАТЭКа очень влажные (до 40 процентов влажности), сыпучие и самовозгорающиеся.

Такое топливо трудно транспортировать. Зимой канско-ачинские угли из-за большой влажности смерзаются, что чрезвычайно затрудняет их перегрузку, а летом много угля пропадает из-за пыления. Низкокалорийное сырье вообще нерентабельно перевозить по железной дороге. К тому же в пути возможно самовозгорание угольной пыли. Но ведь уголь перевозить нужно! Если не в европейскую часть, то в близлежащие районы! Как же быть?

Возьмем потери из-за пыления. По подсчетам, они достигают в год несколько миллионов тонн. Особенно пылят перегруженные вагоны - с угольными "шапками". Простейший способ борьбы с пилением - утрамбовывать уже погруженный уголь катками. Еще более эффективный способ - обработать поверхность специальной эмульсией и тем самым создать защитную пленку.

Можно бороться и с зимним смерзанием влажного угля. Так, в США при перевозках зимой в угольную массу добавляется специальная жидкость, благодаря которой образующийся хлопьевидный лед в четыре раза уступает по прочности обычному льду.

Что касается самовозгорания, то оно происходит примерно через четверо-пятеро суток после того, как уголь поднят на-гора. При средней скорости железнодорожного состава, равной 20-30 километрам в час, даже за сутки можно перевезти уголь на расстояние свыше 700 километров. Задерживает возгорание утрамбовывание угольной массы с помощью катков, потому что благодаря уплотнению образуется меньше пыли и сокращается доступ кислорода. Еще надежнее предотвращается разогрев угля, если набрызгать на его поверхность защитную пленку.

Труднее добиться рентабельности железнодорожных перевозок канско-ачинских углей. Уже сейчас транспортировкой топлива занято около половины железнодорожных составов, В будущем в европейскую часть страны придется дополнительно доставлять сотни миллионов тонн угля. По железной дороге при средней напряженности перевозок обычно в год пропускается 20 миллионов тонн груза. Можно увеличить грузопоток в 4-5 раз - до 100-150 миллионов тонн,- и тогда составы весом в 4 тысячи тонн должны будут следовать по такой специализированной "угольной" трассе с интервалом 15 минут. Но 100-150 миллионов тонн канско-ачинского угля эквивалентно 50-70 миллионам тонн условного топлива, так что сверхперегруженная железная дорога из Сибири в европейскую часть СССР длиной в несколько тысяч километров вряд ли оправдает надежды.

Некоторые специалисты предлагают перекачивать водно-угольную смесь по трубопроводу. Чем больше угля в смеси, тем выгоднее перекачка, но возрастают потери на трение, и надо увеличивать мощность насосов. Поэтому предлагается вместо воды использовать метанол - органическую жидкость, которую сейчас получают из природного газа, но и в принципе можно изготовлять и из угля. Метанол и сам по себе ценен для различных химических производств, в том числе для получения белков, и на нем даже могут работать двигатели внутреннего сгорания. Однако, к сожалению, пока не найден дешевый способ производства метанола из угольной массы.

Предлагается также перекачивать уголь с жидкой углекислотой. У нее меньше вязкость, чем у воды, и можно поставить менее мощные насосы. Из нее легче, чем из воды, выделять угольные частички, и потом не надо их сушить. На приемном конце трубопроводной магистрали угольный порошок выделяется из смеси с помощью специальных фильтров, а угольная кислота или возвращается в цикл, или продается, По оценкам американских фирм, эксплуатационные расходы при такой транспортировке снижаются на 30-50 процентов. Сказанного достаточно, чтобы прийти к выводу: у углепроводов многообещающее будущее.

У нас в стране по трубопроводам с помощью воды ежегодно транспортируется 150 миллионов кубометров различных твердых материалов. На тепловые электростанции подается уголь, в отвалы - зола и шлак, на металлургические комбинаты - железная руда, на заводы строительных материалов - мел, песок, гравий. А нельзя ли уголь с Канско-Ачинского месторождения доставлять в центр страны тоже по трубопроводу?

Путь немалый - 4500 километров. Если взять трубы диаметром 1,5-1,8 метра и подавать водно-угольную смесь со скоростью 2,5 метра в секунду, то такая транспортировка, судя по всему, обойдется в полтора раза дешевле железнодорожной. Однако предстоит еще решить множество технических проблем.

Наступит ли угольный ренессанс?

Сейчас ведется строительство 250-километрового опытно-промышленного углепровода Белово - Новосибирск. С 1966 года в Кузбассе действуют два трубопровода, транспортирующих водно-угольную смесь с гидрошахт "Инская" и "Юбилейная". Увы, в них на одну часть угля приходится семь-двенадцать частей воды. Вот когда содержание угля повысится до 60-70 процентов, а перекачивать его будут в виде мелкодисперсной (не более 0,2 миллиметра) пыли, которую можно сжигать без предварительной механической обработки, лишь тогда протяженные водно-угольные магистрали оправдают себя.

У канско-ачинских углей много недостатков, но каждая возникающая проблема, как видим, поддается творческому решению.

Например, казалось бы, выгодно построить на КАТЭКе ряд крупных теплоэлектростанций и подавать в другие районы страны электроэнегию. Но сжигать катэкское топливо чрезвычайно затруднительно из-за уникально-неприятных свойств образующейся золы.

Сейчас строится первая местная электростанция на канско-ачинских углях - Березовская ГРЭС. Восемь ее блоков по 800 тысяч киловатт каждый отличаются громадными котлами, которые раза в полтора больше, чем на обычных угольных станциях. Но гигантизм этот, из-за которого возрастает и расход металла, и объем строительных работ, вынужденный, связанный с неприятной особенностью получающейся золы зашлаковывать поверхности нагрева. Можно обдувать их поверхности паром или воздухом, очищать их вибрацией или обмывать водой. Ни один из этих способов не дает удовлетворительного результата. На Березовской ГРЭС применяются пароперегреватели с разреженными пучками труб, что и влечет увеличение размеров котлов.

Энергетика сегодня и завтра

Но у березовской золы еще одна неприятнейшая особенность - повышенное содержание окиси кальция. От этого зависит плавкость шлаков. Если его зольность меняется только на 1 процент, то на 100 градусов может повыситься температура плавления окиси кальция. Поскольку же зольность варьируется более чем на 1 процент даже в пределах одного месторождения, то при высоком содержании окиси кальция трудно выбрать оптимальное топочное устройство для удаления из него шлаков в жидкой или твердой форме.

Высокая зольность угля создает проблемы и на других месторождениях. Снижается калорийность топлива, и теряется энергия, а из-за неустойчивости горения приходится добавлять мазут, что ведет к преждевременному изнашиванию оборудования. Однако, подсчитали ученые, фактическая зольность отгружаемых углей растет со временем быстрее, чем природная их зольность. Как будто бы к добываемому топливу специально подмешивают пустую породу. Действительно, подмешивают. Правда, не специально. Если пласт тонкий, а ширина захвата угледобывающего комбайна больше толщины угольной жилы, то неизбежно засорение извлекаемого сырья. Еще одна причина - организация учета добычи по горной массе, а не по углю, позволяющая вполне законным образом включать в нее 10--12 процентов пустой породы, включать и отправлять потребителям. Разбирайтесь-де сами. Вот и ломают себе голову энергетики, но тоже по-разному.

Проще всего в высокозольный уголь добавлять мазут. А вот на Ворошиловградской ГРЭС получаемое некачественное горючее, чтобы оно хорошо горело, превращают в очень тонкую пыль. Для этого поступающий уголь подсушивают в специальной печи и только затем направляют на угольную мельницу, где обеспечивается нужная степень помола. Образующаяся угольная пыль не забивает трубопроводы в котлах, и, главное, станции не нужен дополнительный мазут. В конечном итоге ворошилов-градцы экономят каждый месяц по 50 (!) железнодорожных цистерн мазута.

Иногда под предлогом "оскудения недр" оправдывается повышение зольности углей, снижение показателей добычи, выработки энергии, производительности труда. Но вот статистические данные по Донбассу: с 1975 года толщина пласта практически оставалась на уровне 1,15 метра, глубина добычи угля с того года практически не повышалась, а в последние годы даже уменьшилась с 327 метров в 1980 году до 325 метров в 1983 году. Происходит это из-за расширения добычи открытым способом, обозначенным в Энергетической программе СССР как главный. Первенство здесь держит еще один гигантский угольный комплекс на востоке страны - Экибастуз.

В изданной в начале века "Настольной и дорожной книге" для путешествующих говорится: "Плавание по Иртышу от Омска до Семипалатинска не обещает ничего интересного. На расстоянии тысячи верст здесь расположен всего один небольшой уездный город и два десятка незначительных селений". Так выглядел ранее район Экибастузского и Майкубенского бассейнов, открытых в 1867 году. Однако уже в разделе плана ГОЭЛРО "Электростанции Западной Сибири" есть такие строки: "Из других месторождений наибольшее значение имеют Экибастузские копи вблизи Павлодара". В 1922 году после изгнания колчаковцев ВСНХ выделил специальные средства на восстановительные работы в Экибастузских копях.

Угли Экибастуза по качеству уступают кузнецким и менее удобны для перевозки, поэтому их энергию предпочтительнее передавать по линиям электропередачи. Конечно, для передачи значительной мощности, на большое расстояние в центр европейской части мало даже напряжение в 500 или 750 тысяч вольт, которое уже освоено энергетиками: нужно напряжение в 1000- 1500 тысяч вольт. Кроме того, будут велики потери энергии и затраты цветных металлов и стали.

Исследования показали, что наиболее экономична линия не переменного, а постоянного тока, позволяющая в случае необходимости менять направление передачи энергии (например, передавая из Центра избыточную ночную энергию). По такой линии с напряжением 1500 тысяч вольт можно пропустить в год 40 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, что эквивалентно перевозке 13 миллионов тонн условного топлива. Капитальные затраты на нее примерно равны стоимости перовозки такого количества угля по железной дороге. Строительство электрической линии Экибастуз - Центр уже началось, и вскоре энергия углей, добываемых на "Богатыре", вольется в Единую электроэнергетическую систему.

Ныне же этот промышленный район вырабатывает до 50 процентов всей электроэнергии Казахстана. Запасы энергетических углей здесь - около 14 миллиардов тонн. Крупнейший в мире угольный разрез "Богатырь" дает до 500 миллионов тонн твердого топлива в год - около одной тридцатой доли всего угля, добываемого в стране.

Длина разреза "Богатырь" - около шести километров, ширина - почти два, глубина - 220 метров. В подобной глубокой выемке скапливается смог, приходится предусматривать проветривание, не допускать оползней и т. д.

Для карьера-гиганта требуется и соответствующая техника. Здесь работает более 100 экскаваторов с ковшами до 100 кубометров и впервые в мире в больших масштабах используются роторные экскаваторы, применявшиеся ранее только на мягких породах.

Без современной могучей техники много угля не взять ни в Экибастузе, ни в Кузбассе, ни в Донбассе. Наступит ли угольный ренессанс - в большой степени зависит от успехов машиностроения. И вообще, развитие машиностроения будет определять развитие всей энергетики. А у машиностроителей сейчас трудностей немало. Однако советское машиностроение обладает гигантскими ресурсами, которые позволяют оптимистично оценивать его перспективы. Например, в нем занято 40 процентов всех рабочих промышленности, а с учетом персонала механических цехов не машиностроительных отраслей - 55-60 процентов. Кроме того, наш парк металлообрабатывающего оборудования превышает количество станков США, Японии и ФРГ, вместе взятых! Нужно только по-хозяйски распорядиться имеющимся потенциалом.

Возьмем тот же Донбасс. Если создать и внедрить более совершенные угледобывающие комбайны для тонких пластов и открытых разработок, то этот старейший поставщик твердого топлива еще долгое время может давать по 200 миллионов тонн угля в год, что составляет 40 процентов всего угля, добываемого ныне в стране. Однако мнения специалистов расходятся.

- Да, Донбасс многое дает,- говорят одни,- но ведь верно и другое. Если бы средства, используемые для поддержания угледобывающих мощностей в Донбассе, направить, скажем, на аналогичные цели в Кузбассе, то прирост угледобычи увеличился бы в 2-3 раза.

- Посмотрим не с ведомственной, а с государственной точки зрения,- предлагают другие. Если прекратить капиталовложения в угольную промышленность Донбасса, то что делать со сложившейся здесь промышленной инфраструктурой? Как быть с квалифицированными специалистами, рабочими этого региона? Энергетическая программа СССР отличается от программ в капиталистических странах тем, что ее конечная цель - не корыстный интерес тех или иных социальных групп, а обеспечение благосостояния всего народа. Поэтому проблемы, подобные донбасской, будут решаться только на этой основе.

Так скудеют ли наши недра энергетическим сырьем? Раз мы сжигаем больше, чем природа успевает произвести, значит, подземные кладовые топлива скудеют! Однако угля у нас много. При нынешнем уровне производства энергии его хватит на многие десятилетия вперед. "Углю,- пишет М. Щадов в книге "Уголь: топливо или сырье?",- еще долго придется играть роль "буферного" топлива, несущего на себе значительную долю энергоснабжения на тот период, пока не удастся в полной мере освоить новые источники энергии". С другой стороны, ускоряющийся научно-технический прогресс, достижения машиностроения позволяют открывать все новые и новые, хотя и более труднодоступные месторождения нефти, газа и угля, рачительнее и эффективнее хозяйствовать как в новых, так и в старых кладовых.

Сколько стоит поставить брекеты karmenmed.ru/breket-sistemy.