Экономическое обоснование направлений производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей

В настоящее время и в последующие периоды развития экономики основу топливно-энергетического баланса России будут составлять органические виды топлива, среди которых значительная роль отводится каменным и бурым углям, как наиболее распространенным видам энергетических ресурсов. Согласно «Энергетической стратегии России» в перспективе они будут использоваться в качестве энергетического топлива для производства тепловой и электрической энергии и технологического сырья, подвергаемого термохимическим и механическим методами переработки с целью получения продукции с новыми потребительскими свойствами и более высокого качества, особенно по такому параметру как экологическая чистота. Последнее обусловливается необходимостью защиты окружающей среды от загрязнения сернистыми соединениями, угольной пылью и окислами азота. При этом одним из источников загрязнения, особенно воздушного бассейна, были и остаются тепловые электростанции, являющиеся главными потребителями углей с высоким содержанием серы, золы и влаги. В настоящее время они выбрасывают в окружающую среду примерно 2 млн. т оксидов серы, 1,3 млн. т угольной пыли и 1,1 млн. т окислов азота.

Необходимо подчеркнуть то, что защита окружающей среды от загрязнения отходами и вредными выбросами возникла при переводе энергетических и другого типа установок на минеральные виды топлива (уголь, нефть, газ, сланец). Острота названной проблемы и актуальность ее решения приобрела особое звучание в конце двадцатого столетия, когда природа не стала справляться с основным своим принципом — принципом самовосстановления. Достигнутый к этому периоду уровень материального производства и прогнозируемые темпы его роста в будущем обозначили резкие грани взаимоотношений общества и природы, когда использование естественных ресурсов на благо общества вступает в противоречие с состоянием окружающей среды, в части дальнейшего ее загрязнения. В этой связи вопросы взаимоотношения природы и общества подняты Организацией Объединенных Наций на уровень глобальных проблем (Конференция ООН по окружающей среде и развитию Рио-де-Жанейро, 1992 гСтокгольм, 2002).

Сказанное выше имеет непосредственное отношение к условиям России. Над решением проблемы повышения качественных параметров угольной продукции и защиты окружающей среды от загрязнения в нашей стране работали и продолжают заниматься научно — исследовательские институты, проектно-конструкторские организации различных министерств и ведомств (ИГИ, ИВТАН, ВТИ, ЭНИН, МГГУ, ИПКОН, НПО «Гидротрубопровод», НПЦ «Экотехника», ВНИПИЭнергопром). Работы исследовательского и опытного характера направлены на создание более прогрессивных технологий по производству экологически чистого энергетического топлива из многобалластных углей, улавливанию сернистых соединений из дымовых газов электростанций и снижению образования окислов азота.

Технологические разработки этих и других институтов, а также результаты отдельных специалистов, публикации которых приведены в списке использованных источников, были использованы при экономической оценке технологий, обеспечивающих получение из угля новых видов более качественного топлива для основного его потребления — тепловых электрических станций.

При исследовании темы были также использованы материалы институтов экономического профиля: Центрального научно-исследовательского института экономики и научно-технической информации угольной промышленности (ЦНИЭИуголь), Всероссийского научно-исследовательского института топливно-энергетических проблем — ВНИИКТЭП (ныне Институт микроэкономики).

При этом следует заметить, что разработки этих институтов в основном относятся к периоду, когда развитие экономики осуществлялась на плановой основе, чему и соответствовали соответствующие оценочные показатели экономических явлений. Переход к рыночным условиям обуславливает необходимость изменения методических подходов и выбора критериев оценки технологий, принятых для решения поставленных задач. Кроме того, к настоящему времени получены дополнительные технические результаты по рассматриваемым направлениям переработки углей, которые оказывают влияние на конечные результаты переработке углей и были учтены при экономической оценке технологий.

Приведенными обстоятельствами подчеркивается актуальность постановки и необходимость решения проблемы производства и использования экологически чистого топлива с экономических позиций. Применительно к топливу, используемому тепловыми электростанциями и другими энергетическими установками, эта задача в техническом плане может быть, во-первых, решена на основе реализации технологий газификации углей, обеспечивающих выработку синтетического газа, очищенного от сернистых соединений и пыли имеющимися средствами и, во-вторых, на базе применения метода производства водоугольных суспензий, сжигание которых обеспечивает снижение вредных выбросов в окружающую среду (угольной пыли, оксидов серы).

Общей (объединяющей) идеей этих направлений в технологическом плане является потенциальная возможность производства экологически чистого топлива энергетического. назначения, а с экономических позицийвозможность снижения затрат на производство тепловой и электрической энергии с одновременным вовлечением в хозяйственный оборот низкосортных углей, занимающих большой удельный вес в балансовых запасах и объем их добычи.

Вместе с тем реализация имеющихся технических решений в промышленном масштабе во многом будет определяться экономической целесообразностью производства и использования получаемых видов экологически чистого топлива по сравнению с рядовыми углями. Эти факторы и другие предпосылки обусловили формулировку цели и задач исследования.

Цель исследования состоит в обосновании экономической целесообразности производства и сжигания в энергетических установках экологически чистых видов топлива — синтетического газа из углей и водоуголь-ных суспензий.

Для реализации названной цели в процессе исследования решались следующие задачи:

— анализ современного состояния добычи и качественных параметров добываемых углейоценка их влияния на показатели работы энергетических установок и загрязнение окружающей среды;

— анализ новых технологий в области производства экологически чистого топлива из углей и возможности их применения с целью уменьшения загрязнения окружающей среды;

— выбор критериев оценки рассматриваемых технологий и обоснование методических подходов к распределению общепроизводственных затрат между комплексом продукции, получаемой при переработке углей;

— экономическая оценка различных форм организации предприятий переработки углей, обеспечивающих получение экологически чистого топлива в виде синтетического газа и водоугольных суспензий;

— определение экономической эффективности производства и использования экологически чистого топлива из углей по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

Предметом исследования является анализ эффективности производства и использования в энергетике экологически чистых видов угольного топлива.

Объектом исследования — производители и потребители экологически чистого топлива энергетического назначения.

Связь темы исследования с государственными и отраслевыми программами. Исследования корреспондируются с федеральными и отраслевыми научно-техническими программами: «Энергетическая стратегия России», «Чистая энергетика» (раздел «Топливо») и «Концепция развития угольной промышленности России до 2010 года».

Методология и методы исследования. Основной методологической базой исследования являются теоретические и методологические положения в области рационального использования природных ресурсов, организации и управления предприятиями, разработанные научно-исследовательскими организациями топливно-энергетического комплекса и отечественными специалистами. Основу методического инструментария работы составляет системный анализ сырьевых, технологических, экономических и экологических факторов. При решении конкретных задач использован набор общенаучных и специальных методов, позволяющих изучить сущность и содержание отдельных аспектов исследуемой темы: методы классификации, нормативов, экспертных оценок.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

— снижение уровня загрязнения окружающей среды предприятиями ТЭКа может быть достигнуто за счет использования новых экологически чистых видов топлива, получаемого на основе углей, запасы которых в десятки раз превышают запасы нефти и природного газа;

— методический подход к оценке эффективности производства синтетического газа из угля должен базироваться на распределении затрат между основной и попутной продукцией с учетом их потребительских свойств и направлений использования;

— подразделение по производству газа из многобалластных углей должно быть структурной единицей электростанции, что обусловливается не возможностью его передачи на большие расстояния и экономической целесообразностьютакое сочетание окажет положительное влияние на экономические показатели производства газа и выработку электроэнергии;

— стадии приготовления, транспортирования и сжигания водоуголь-ных суспензий должны иметь постоянные (устойчивые) связи на основе такой формы организации производства как кооперированиеэто обеспечит поставку угольного топлива постоянного качества и на этой основеснижение затрат на производство тепловой и электрической энергии по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

Теоретическая значимость результатов исследования заключается в обосновании необходимости обеспечения предприятий энергетического комплекса экологически чистым топливом и определении критериев, позволяющих оценить экономическую эффективность производства и потребления новых видов топлива из бурых и каменных углей.

Научная новизна полученных результатов заключается в:

— обосновании необходимости производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей (синтетического газа и водоугольных суспензий) с позиций защиты окружающей среды, повышения эффективности работы предприятий ТЭКа и рационального использования природных ресурсов;

— выбор критериев оценки производства экологически чистых видов топлива и обоснований метода распределения общепроизводственных затрат между основной и попутной продукцией с учетом ее качества и потенциально возможных направлений использования;

— экономической оценке применения новых технологий, обеспечивающих производство экологически чистого топлива для стационарных энергетических установок и обосновании оптимальной формы организации предприятийрешение этой задачи осуществлено на основе определения капитальных вложений на строительство объектов основного и вспомогательного назначения и эксплуатационных затрат на производство синтетического газа и водоугольных суспензий;

— определении эффективности производства экологически чистых видов топлива и обосновании их конкурентоспособности по сравнению с натуральными углями при производстве электрической й тепловой энергии.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

— соответствием научных и технологических положений диссертации современным представлениям в области рационального использования углей и защиты окружающей среды от загрязнения отходами и вредными выбросами, представленные в работах отечественных и зарубежных специалистов;

— использованием представительных объемов статистической информации и достоверных технологических результатов, полученных в опытных и опытно — промышленных условиях.

Практическая ценность результатов определяется возможностью их использования на конкретных предприятиях топливно-энергетического комплекса страны.

Реализация результатов исследования позволяет:

— объективно подойти к оценке технологий и сравнительной эффективности использования качественно различных видов топлива для удовлетворения потребности страны в энергоносителях;

— выбрать перспективные направления облагораживания и переработки углей с целью производства из них новых экологически чистых видов угольного топлива.

Практическая значимость подтверждается также использованием результатов организациями Минэнерго России:

Апробация результатов работы. Основные положения работы обсуждались на Международной конференции молодых ученых (2001 г) и Научном совете РАН (2003 г), а также на совместном семинаре в ИГИ с приглашением специалистов Института микроэкономики и ИГД им. Скочинского. и.

Публикации по теме диссертационной работы. Основные результаты исследования опубликованы в 8 статьях и докладах общим объемом 2,6 печатных листов.

Структура и объем работы. Содержание работы изложено на 128 страницах машинописного текста, включая 38 таблиц. Она состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 100 наименований и 16 приложений. у.

ЗАКЛЮЧНЕНИЕ.

На основе анализа материалов научно-исследовательских институтов, проектно-конструкторских организаций, промышленных предприятий, отечественных и зарубежных специалистов и собственных проработок можно сформулировать следующие пункты заключения, раскрывающие основные положения решаемой народно-хозяйственной задачи, касающейся эффективности производства и использования экологически чистого топлива в энергетике.

1. Электрические станции и другие энергетические установки были в видимой перспективе останутся основными потребителями каменных и бурых углей, сжигание которых в натуральном виде приводит к ухудшению теплотехнических показателей работы оборудования и экономических результатов хозяйственной деятельности, а также сопровождается загрязнением окружающей среды отходами и вредными выбросами (угольной пылью, сернистыми соединениями, окислами азота).

2. Отрицательные последствия, возникающие в основном из-за относительно высокого содержания золы и серы в углях, могут быть значительно уменьшены или полностью исключены за счет поставки (обеспечения) энергетических установок экологическим чистым топливом, в перечень которого на основе отечественного и зарубежного опыта в работе включены синтетический газ, очищенный от угольной пыли и сернистых соединений, и водоугольные суспензии, сжигание которых снижает выбросы оксидов серы до 95% и окислов азота до 80−90%.

3. Основными технологическими направлениями производства экологически чистых видов топлива, принятых в качестве объектов диссертационного исследования, являются технологии газификации много балластных углей и приготовление водоугольных суспензий. Практическая осуществимость первого направления подтверждена работой Головной опытной установки газификации углей, построенной при Московском коксогазовом заводе, и эксплуатацией опытного трубопровода Белово-Новосибирск.

4. Реализация рассматриваемых технологий в промышленных условиях при прочих равных условиях (техническая готовность к внедрению, потребность в энергоносителях) будет определяться эффективностью производства и использования экологически чистых видов угольного топлива по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде. В этой связи в работе решены конкретные задачи методического и прикладного характера, вытекающие из цели исследования. Перечень и сущность основных результатов приведены ниже.

4.1. Обоснован выбор показателей экономической оценки технологий производства экологического топлива, соответствующих условиям рыночной экономикииспользование их позволит осуществить всестороннюю оценку хозяйственной деятельности предприятий.

4.2. Предложены и обоснованы методические подходы к распределению общепроизводственных затрат между отдельными видами продукции, получаемых при производстве экологически чистого топлива методом газификации углейподходы базируются на общетеоретических положениях и учитывают качество и направления использования каждого вида продукции.

4.3. Выполнена комплексная оценка технологий производства экологически чистого топлива на основе капитальных вложений на строительство предприятий и затрат по их эксплуатации, массы прибыли, срока окупаемости капитальных вложений, уровня рентабельности и чистого дисконтированного дохода.

4.4. Определена сравнительная эффективность сжигания экологически чистого топлива и углей в натуральном виде на электростанциях и в котельных, критерием оценки которой принят уровень затрат на единицу электрической и тепловой энергииустановлено, что сжигание экологически чистого топлива вместо углей приводит к снижению эксплуатационных затрат на производство энергоносителей.

5. Производство и потребление экологически чистого топлива в организационном отношении следует рассматривать как звенья единого комплекса. Комбинирование газового производства с электростанциями обуславливается не целесообразностью передачи синтетического газа на большие расстояния из-за относительно низкой теплоты сгорания, а кооперированные объектов по приготовлению водоугольных суспензий с энергетическими установками обеспечит поставку им топлива постоянного качества.

6. Полученные результаты в области производства экологически чистых видов топлива представляют практический интерес в свете решения проблемы замены природного газа другими видами топлива на электростанциях европейской части России.