Экономическая эффективность применения технологий ресурсосбережения в условиях Республики Казахстан (стр. 4 )

На предприятиях угольной промышленности наряду с основной продукцией углем и концентратом образуются и газообразные отходы. Вещественный состав названных отходов позволяет использовать их в качестве энергетического топлива. В работе в качестве объекта и экономической оценки принят шахтный метан, это обусловливается тем, что при улавливании и использовании метана обеспечиваются безопасные условия работы на шахтах, экономится первичное энергетическое топливо, снижается себестоимость добычи угля и сокращаются штрафы за загрязнение окружающей среды. Отсюда решение проблемы применения метана обусловливается причинами социального, экономического и экологического характера.

В настоящее время эффективность использования метано-воздушной смеси для выработки пара определена с учетом реально существующих условий в отрасли. Во-первых, имеющиеся на предприятиях угольной промышленности котельные в большинстве случаев оборудованы котлами типа ДКВР, количество которых колеблется от 2 до 4 штук и, во-вторых, котельные сжигают сейчас и будут использовать в перспективе многобалластные угли, продукты их переработки, а также метано-воздушную смесь различного состава, входящую, в первую очередь, в кондиционную группу. Исходя из этого, в работе выполнена экономическая оценка следующих практически возможных вариантов:

- сжигается рядовой уголь с применением обычного дутья – воздуха. Этот вариант принят за базовый и не требует затрат на реконструкцию котельной;

- сжигается метано-воздушная смесь с содержанием в ней 40% чистого метана. По этому варианту предусматривается реконструкция котельной с целью перевода всех котлов на использование газа;

- сжигается рядовой уголь с применением в качестве дутья метано-воздушной смеси с 2,5% содержанием метана. Следуя этому варианту котельная, так же как и в предыдущем варианте, подвергается реконструкции.

При расчете показателей работы указанных групп котельных, независимо от вида сжигаемого топлива, последние условно размещаются в Карагандинском бассейне, при этом также принято, что все котельные вырабатывают одинаковое количество тепловой энергии в год.

Удельные капитальные вложения на производство пара в котельных мощностью 51200 Гкал и работающих на угле будут составлять для условий Карагандинского бассейна – 492 тенге/Гкал. Перевод котельных с угля на метано-воздушную смесь с 40% содержанием метана или применение метано-воздушной смеси в качестве дутья потребует дополнительных единовременных затрат на изменение топливного хозяйства. В первом случае капитальные вложения потребуются для строительства таких объектов как, вакуум-насосной станции, газопровода от этой станции до котельной, КИП и др. При размещении котельных в Карагандинском бассейне они будут равняться – 71 тенге/Гкал. Во втором случае, т. е. когда метано-воздушная смесь используется в качестве дутья, необходимо построить газо-подготовительную станцию, газопроводы, приборы и др. Капитальные вложения на сооружение этих объектов характеризуются величиной, применительно к котельной, размещенной в Карагандинском бассейне – 83 тенге/Гкал. Капитальные вложения на производство пара в котельных, сжигающих метано-воздушную смесь и другие виды топлива, приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Капитальные вложения на выработку пара в котельных, сжигающих метано-воздушную смесь и другие виды топлива, тенге/Гкал

Вид сжигаемого топлива	Величина капитальных вложений в объекты	Соотношение, %
основные	дополнительные	итого
Рядовой уголь с применением обычного дутья (воздуха)	492	-	492	100,0
Метано-воздушная смесь с 40% содержанием метана	492	71	563	114,0
Рядовой уголь с применением в качестве дутья метано-воздушной смеси с 2,5% содержанием метана	492	83	575	117,0
Примечание – рассчитано автором

На основании приведенных в таблице 8 данных можно констатировать следующее: во-первых, использование метано-воздушной смеси в качестве энергетического топлива приводит к росту удельных капитальных вложений на производство пара, поскольку затраты по сбору и распределению метана являются дополнительными по сравнению с угольным вариантом; во-вторых, использование метано-воздушной смеси в качестве дутья сопровождается более существенным увеличением удельных капитальных вложений на производство продукции в сопоставлении с другими вариантами топливоснабжения; это обусловливается относительно высокими затратами по сбору метана и разбавлению его воздухом и небольшим содержанием тепла в единице объема дутья. Стоимость углей, используемых в качестве энергетического топлива, принята на уровне затрат на их добычу, а метана – определена расчетным путем на основе разработанного методического подхода. Результаты расчета эксплуатационных затрат приведены в таблице 9.

Анализируя численные значения текущих затрат, касающихся различных вариантов топливообеспечения энергетических установок производства тепловой энергии можно установить некоторые закономерности. Во-первых, сжигание метано-воздушной смеси с 40% содержанием метана обеспечивает минимальный уровень себестоимости по сравнению с использованием для этой цели других видов топлива. Это обусловливается преимуществами газообразного топлива, при использовании которого, как известно, повышается к. п.д. тепло-

Таблица 9 - Эксплуатационные затраты на выработку пара в котельных, сжигающих метано-воздушную смесь и другие виды топлива, тенге/Гкал

Элементы затрат	Величина затрат на сжигание
рядового угля	метано-воздушной смеси (40% метана)	рядового угля и метано-воздушной смеси (2,5% метана)
Топливо	480	222	421
Расходы на сжигание	365	277	416
Итого	846	499	837
Соотношение, %	100,0	59,0	99,0
Примечание – рассчитано автором

вых агрегатов, снижается удельный расход топлива на единицу вырабатываемой продукции и уменьшается штатный коэффициент обслуживающего персонала. Следует также подчеркнуть, что при этом варианте топливообеспечения происходит оздоровление воздушного бассейна в районе размещения котельных. Во-вторых, сжигание рядового угля с метано-воздушной смесью с низким содержанием метана приводит к повышению себестоимости производства тепловой энергии по сравнению с рассмотренными видами топлива. Главной причиной тому являются такие факторы, как дополнительные затраты на строительство новых объектов с низким содержанием метано-воздушной смеси, используемой в качестве дутья.

Для установления влияния использования шахтного метана на результаты производственной деятельности шахт была выявлена эффективность выработки тепловой энергии. Оценочные показатели эффективности представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Эффективность выработки тепловой энергии в котельных при сжигании метано-воздушной смеси и других видов топлива

Показатели	Единица измерения	Величина показателя при сжигании
рядового угля	метано-воздушной смеси (40% метана)	рядового угля и метано-воздушной смеси (2,5% метана)
Стоимость реализации	тыс. тенге	65331	65331	65331
Эксплуатационные затраты	тыс. тенге	43315	25549	42854
Прибыль	тыс. тенге	22016	39782	22477
Капиталовложения	тыс. тенге	25190	28826	29440
Срок окупаемости капиталовложений	год	1,1	0,7	1,3
Уровень рентабельности	%	87,0	138,0	76,0
Примечание – рассчитано автором

В результате расчетов установлено, что наиболее эффективным является вариант, когда выработка тепловой энергии осуществляется на основе сжигания метано-воздушной смеси с 40% содержанием метана. В этом случае котельные будут иметь наибольший размер прибыли, меньший срок окупаемости капитальных вложений и более высокий уровень рентабельности.

Необходимость реализации стратегического направления переработки углей обусловливается тем, что качество каменных и бурых углей во многом предопределяет энергетическую, экологическую и экономическую эффективность их использования. Вместе с тем, как указывалось выше, поставляемый уголь таким крупным потребителям как электростанции и энергетические установки коммунального хозяйства и граждан не соответствуют их требованиям, что сопровождается ухудшением теплотехнических и других показателей работы потребителей.

Решение этой проблемы может быть достигнуто на основе имеющегося технического потенциала в виде следующих технологий облагораживания углей: по золе на основе применения метода обогащения, влаге – метода термического обогащения и гранулометрическому составу – методом окускования.

Зола в твердых видах топлива является нежелательным компонентом, поскольку она оказывает негативное влияние на теплотехнические и экономические показатели работы энергетических установок: снижается к. п.д. котлов и число часов использования установленной мощности, увеличиваются затраты на производство энергоносителей и расход электроэнергии на собственные нужды. Наряду с этим на строительство золошлаковых отвалов изымаются из оборота земельные участки, а неуловленная электрофильтрами летучая зола сожженного топлива является источником загрязнения окружающей среды. Экономическая эффективность выработки электроэнергии на электростанциях, размещающихся на месте добычи и обогащения углей и удаленных от топливной базы на различные расстояния, характеризуется величинами, приведенными соответственно в таблице 11.

Таблица 11 - Экономическая эффективность выработки электроэнергии на электростанциях, сжигающих угли различной зольности

Показатели	Единицы измерения	Показатели при сжигании углей на электростанции мощностью, тыс. кВт
1200	600
зольность угля, %
35	20	35	20
1	2	3	4	5	6
Отпуск электроэнергии на сторону	тыс. кВт. ч	8074000	8074000	4035000	4035000
Стоимость реализации	тыс. тенге			8998050	8998050
Эксплуатационные затраты на производство электроэнергии	тыс. тенге			6743887	6660412
Прибыль	тыс. тенге	5289503	5541740	2254163	2337638
Капиталовложения	тыс. тенге			6382461	5918820
Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5	6
Срок окупаемости капиталовложений	год	2,1	1,8	2,8	2,5
Уровень рентабельности	%	48	54	35	39
Примечание – рассчитано автором

К нежелательным компонентам в углях следует отнести влагу, которая является балластом при транспортировании, приводит к смерзанию углей в вагонах и при хранении на складах, отрицательно влияет на теплотехнические и экономические показатели работы топливоиспользующих агрегатов и во многих случаях уменьшает радиус их перевозки. Тем самым сужается сфера и район использования высоковлажных углей.