Из грязи в князи: электроэнергия из отходов обогащения угля

Ученые Института экономики промышленности НАН Украины считают новую технологию переработки высокозольных отходов обогащения в электроэнергию и стройматериалы прологом "народной энергетики".

По преданиям, в лобби (вестибюль, холл) отеля Willard InterContinental Washington президент Грант принимал просителей из деловых кругов, коих, по месту заседаний, в шутку называл "лоббистами". Так и закрепилось это название за теми, кто оказывает воздействие на законодателей и госчиновников в пользу своих структур.

Лобби - это механизм. Двигатель - носители разного рода интересов. Инструмент - политики, продвигающие или принимающие решения. Трансмиссия - эксперты, консультанты, исполнители.

Мы эксперты, к которым, представьте, попал замыкающий фрагмент большого пазла - вставили, и открылась вдруг цельная картина: цепочки предприятий, регионов, национального хозяйства, социальной сферы и звено, за которое нужно потянуть, чтобы все пришло в движение. Прочтите и вы поймете, что в этом есть и ваши интересы. Но для начала воспользуйтесь ссылкой и проследите за чудесным превращением высокозольных отходов обогащения угля в электроэнергию и стройматериалы. После этого, если и сочтут нас лоббистами, то исключительно топливно-энергетических технологий, способных, по нашим представлениям, повлиять на микро-, мезо- и макроэкономику Украины, а то и других стран, где есть или велась угледобыча.

О техногенных угольных месторождениях

Вековая разработка природных месторождений угля привела к образованию крупных техногенныхугольных месторождений. Зольность выходящего из шахты рядового угля составляет около 40%. На обогатительных фабриках содержащуюся в горной массе органическую часть стремятся как можно более полно отделить от минеральной. Полученный угольный концентрат идет по назначению, а отходы обогащения - 20–22 млн т ежегодно (не считая шахтной породы) - складируются. В отвалы или в илонакопители - зависит от технологии обогащения.

Забалансовые шламы (флотоотходы), образующиеся в процессе мокрого обогащения, как правило, требуют использования илонакопителей (хвостохранилищ). В них, по данным Института угольных энерготехнологий НАН Украины, накоплено более 190 млн т углесодержащих материалов.

Это не привычные для европейских старопромышленных регионов "браунфилды" (brownfields - "коричневые поля"), то есть объекты недвижимости и участки земли, имеющие ограничения по дальнейшему использованию или развитию. Это настоящие техногенные месторождения высокозольных углей, не только занимающие обширную территорию, но и опасные для окружающей среды.

Различия в обращении с отходами горнодобывающей деятельности в Европе и Украине побудили европейцев внести в Соглашение об ассоциации Украины и ЕС требование о том, что процесс последующей за принятием документа реструктуризации должен охватывать все этапы угольного производства: от добычи и обогащения до обработки и утилизации отходов (ст. 339 разд. V, гл. 1).

Для Украины уроком европейского отношения к экологии может быть деятельность специальной экономической зоны "Катовице", созданной вблизи польского города Сосновец. Здесь после ликвидации старых угольных шахт и предприятий горной промышленности приоритетным стало возвращение постиндустриальных и постдобывающих территорий к экономической деятельности. Из 27 построенных крупных объектов 21 размещен на территориях, ранее загрязненных отходами деятельности шахт и обогатительных фабрик. Количество трудоустроенных на этих объектах - около 6 тыс. чел.

Правда, как показывает английский опыт, восстановление участков в бедных и далеких от центра регионах, а также находящихся в гос- и муниципальной собственности, происходит с меньшей интенсивностью и тщательностью.

Технологический выбор - ЦКС или туннельный котел?

Главный вопрос утилизации отходов углеобогащения сводится к выбору технологии. Наиболее перспективными, до появления анонсируемого способа, считались топки циркулирующего кипящего слоя (ЦКС). Опыт французской электростанции "Эмиль Уше" в этом плане хрестоматийный. Украина с модернизацией энергоблока №4 на Старобешевской ТЭС стала пионером применения ЦКС-технологий среди стран СНГ. Это действительно реальный путь утилизации высокозольного топлива. Но есть и отрицательные моменты. Прежде всего, трудности, связанные с подбором эффективных режимов сжигания топлива, сложность и дороговизна техники.

В отличие от ЦКС, туннельный котел, показанный на рекомендованном выше видео, прост в монтаже, наладке и эксплуатации, а процессы производства стройматериалов несложны и механизированы.

На 2-м международном Форуме чистых технологий ECOSMART-2012 говорилось о планах ввода в эксплуатацию предприятия по утилизации отходов обогащения в пригороде Красноармейска уже в 2014 г. Ситуация изменилась…

Установленная мощность предлагаемой станции 45 МВт (1/3 мощности 4-го энергоблока Старобешевской ТЭС по реальной нагрузке). Отпуск потребителям 360 млн кВт∙ч электроэнергии в год и 67 млн керамических строительных блоков массой 3 кг каждый - залог успешной микроэкономики.

Обнародованный технологический пример приурочен к крупным обогатительным фабрикам. Но в перспективе нельзя исключить появление типоразмерного ряда, что сделает достройку малых или средней мощности консольных ТЭЦ рациональной и при небольших объемах отходов.

Ценность обогатительно-энергетического комплекса может неизмеримо возрасти при достройке на угольных шахтах пиковых электростанций (см. ZN.UA №25 от 10 июля 2015 г.).

Когда поворачивают караван, хромой верблюд становится первым

Не хотелось бы аллюзий с Нью-Васюками, но широкое внедрение новой технологии может существенно изменить к лучшему жизнь в традиционных шахтерских регионах и сказаться на национальной экономике в целом. Во-первых, это способно конъюнктурно и технологически трансформировать характер мезоэкономики. Уместно предположить появление в старопромышленных регионах кластеров энергоиндустриальных парков и кластеров предприятий стройиндустрии, рост активности населения, развитие малого и среднего бизнеса, многомерные изменения социальной сферы.

Во-вторых, уменьшение количества отходов обогащения способствует существенному улучшению экологии.

В-третьих, децентрализация, обусловленная распространением ТЭЦ малой и средней мощности на предприятиях вместо единичных крупных электростанций, приближает наступление четвертой промышленной революции в части самообеспечения субъектов энергетическими ресурсами.

В-четвертых, энергоблоки на отходах углеобогащения при достаточно широком распространении способны затронуть структуру и повысить надежность функционирования ТЭК страны, способствовать оптимизации структуры топливной базы, укрепить энергобезопасность и усилить энергонезависимость экономики.

В-пятых, инновации в области генерации и аккумуляции электроэнергии способны послужить мощным посылом к развитию отечественного машиностроения, добывающей и перерабатывающей промышленности.

У немецких угольщиков есть поговорка: "Угольный шлам и угольные отвалы - не проблема, а сырье". Новая технология вполне в этом духе, она весьма перспективна. Но это наше видение. Нужна широкая апробация. И тут полезны академические слушания вроде тех, которые в 2013 г. провел Институт экономики промышленности НАН Украины (см. ZN.UA №14 от 12 апреля 2013 г.). Такой форум было бы рационально организовать под эгидой Бюро отделения экономики НАН Украины. Но не только с участием представителей подведомственных ему институтов (экономики промышленности, экономики и прогнозирования, демографии и социальных исследований, экономики природопользования и устойчивого развития), а также институтов, относящихся к другим отделениям НАН (геотехнической механики, угольных энерготехнологий, общей энергетики и др.), отраслевых институтов, университетов, бизнес-структур, министерств энергетики и угольной промышленности, экономического развития и торговли Украины, профсоюзов, народных депутатов.

Возможно, это и есть пролог народной энергетики.