Энергетика сегодня и завтра

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 пылением - 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. Прп 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 магистралп 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.