Экономическая эффективность повышения качества угольного топлива

Известно, что наличие в добываемых углях золы и влаги существенно влияет на экономические и теплотехнические показатели работы тепловых электростанций. В зависимости от содержания указанных компонентов изменяется теплота сгорания угольного топлива, КПД котлоагрегатов, расход электроэнергии на собственные нужды, удельный расход топлива на выработку электроэнергии, коэффициент использования установленной мощности энергетических установок. Так, при снижении зольности углей на 1 % теплота их сгорания увеличивается на 68–78 ккал/кг. При уменьшении влажности угля на 1 % (и постоянной зольности) теплота сгорания возрастает в пределах 53–76 ккал/кг.

Обогащение углей связано с капитальными вложениями на строительство зданий и сооружений, приобретение и монтаж оборудования.

Удельные капитальные вложения на обогащение углей на индивидуальных фабриках приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Нормативы удельных капиталовложений на обогащение энергетических углей

Показатели	Глубина обогащения, мм
	0,5	13	25
Мощность фабрики по рядовому углю 1,8 млн т в год
Капитальные вложения в ценах 2015 г, руб/т	722	470	365
Мощность фабрики по рядовому углю 3 млн т в год
Капитальные вложения в ценах 2015 г, руб/т	570	355	270

Кроме того, стоимость обогащения углей определяется эксплуатационными затратами на вспомогательные материалы, топливо, электроэнергию, пар, воду, заработную плату работников, амортизационные отчисления.

Расчет экономических показателей производства электроэнергии выполнен для следующих условий:

1) топливом для производства электроэнергии служит или рядовой уголь зольностью 35 %, или полученный из него концентрат, содержащий 20 % золы;

2) электростанции, сжигающие рядовой и обогащенный уголь, имеют условно принятую мощность в размере 1,2 и 0,6 млн кВт и размещаются в одном случае — на месте добычи и обогащения углей, а в другом — они удалены от топливной базы на расстояния 500, 1000 и 1500 км, т. е. в пределах возможного расстояния перевозок;

3) электростанции, сжигающие рядовой и обогащенный уголь, вырабатывают одно и то же количество электроэнергии.

Исходя из себестоимости электроэнергии, планируемой прибыли, необходимых капитальных вложений определена эффективность работы электростанций, расположенных на месте добычи и обогащения углей (таблица 18).

Расчеты показали, что использование в качестве топлива концентрата при всех вариантах мощности электростанций и дальности транспортирования более эффективно по сравнению с рядовым углем. Удаление влаги из угля, используемого в различных производственных процессах, обусловливается технической необходимостью или экономической целесообразностью. Так, уменьшение влажности угля на 1 % повышает энергетический КПД парогенератора на 0,1 %.

Таблица 18 - Эффективность производства электроэнергии на электростанциях, размещающихся на месте добычи и обогащения углей

Показатели

Значение показателя при

сжигании углей на электростанции

мощностью, млн кВт

1,2

0,6

Зольность угля, %

Отпуск электроэнергии на сторону, млн кВт·ч

8,074

4,035

Тариф за 1000 кВт·ч.тыс. руб

0,64

Стоимость реализации, млн. руб

0,9

0,95

Эксплуатационные затраты на производство электроэнергии, млн. руб

2,54

2,46

1,34

1,33

Прибыль, млн. руб

1,058

1,108

0,45

0,46

Капиталовложения, млн. руб

2,21

2,058

1,27

1,18

Срок окупаемости капиталовложений, лет

2,1

1,8

2,8

2,5

Применяемые в настоящее время в различных отраслях промышленности сушильные агрегаты (барабанные сушилки, трубы сушилки, сушилки с кипящим слоем и др.) характеризуются значительной металлоемкостью.

Интенсификация проектируемых сушильных агрегатов с учетом последних достижений направлена на увеличение производительности, повышение удельных показателей работы, улучшение герметичности аппаратов и снижение выбросов в окружающую среду.

В связи с этим большой интерес представляет применение не традиционных методов сушки, основанных на скоростном нагреве, в частности, на использовании потока газового теплоносителя в аппаратах типа «вихревая камера».

1- бункер рядового угля, 2- бункер дроблёного угля, 3- мельница молотковая, 4- дробилка молотковая, 5- элеватор, 6- питатель скребковый, 7- питатель ленточный, 8- вихревая камера 1-ой ступени, 9 – вихревая камера 2-ой ступени, 10 – камера сгорания, 11- циклон с питательным силосом, 12- градиентный сепаратор, 13- динамический фильтр, 14- силос готовой продукции, 15- циклон первой ступени, 16 – циклон 2-ой ступени с расходным бункером, 17 – вентилятор мельничный, 18- дымосос, 19- питатель шнековый, 20 – модуль приготовления водоугольной суспензии, 21- труба газоотводная.

Рисунок 18 – Комплекс оборудования для скоростной термообработки бурых углей

Технологическая схема скоростной сушки включает стадии нагрева измельченного угля газовым теплоносителем в трехступенчатой системе вихревых камер, последующую выдержку нагретого угля и охлаждение. Парогазовые продукты, образующиеся при термической деструкции угля, используются на собственные технологические нужды. В качестве энергоносителя для процесса скоростной термообработки используются дымовые газы, образующиеся от сжигания в камере сгорания тонкодисперсной водоугольной суспензии. Для приготовления топлива применяется часть термообработанного бурого угля мелких фракций.

В ходе эксплуатации установки в результате нагрева угля влажность его снижается с 35 до 12 %, а теплота сгорания термически обогащенного угля увеличивается с 3600 до 6200 ккал/кг. Термически обогащенный уголь не самовозгорается и не смерзается при железнодорожных перевозках.

По результатам расчётов предлагается экономическая оценка технологии термообработки угля и эффективность использования термически обогащенного угля на электростанциях. Экономическую оценку выполнили для следующих условий (таблица 19).

Таблица 19- Условия оценки экономической эффективности использования термически обогащённых углей

Показатели	Вид топлива
	Рядовой уголь	Термически обогащенный уголь
Влажность, %	35	10
Содержание общей серы, %	0,2	0,22
Выход летучих веществ, %	48,3	43
Теплота сгорания, ккал/кг	3600	6200

Результаты расчета показали, что:

1) Прибыль, руб/т 1371

2) Срок окупаемости капиталовложений, лет 4

3) Уровень рентабельности, % 22

4) Чистый дисконтированный доход, руб/т 2576

Термически обогащенный уголь рассматривается как энергетическое топливо при производстве электроэнергии на тепловых электростанциях и поэтому можно определить затраты на производство одного и того же количества электроэнергии на однотипных электростанциях, сжигающих различные виды угольного топлива. При этом условно допускается, что оба вида угольного топлива (высоковлажный уголь и термически обогащенный) сжигают на электростанциях, удаленных на различное расстояние от топливных баз (от места добычи рядовых углей и производства термически обогащенного угля).

Транспортные затраты (тыс. руб), связанные с перевозкой по железной дороге 5335,5 тыс. т рядового угля и 3086 тыс. т термически обогащенного приведены ниже.

Расстояние перевозки 500 км (тариф 108 руб/т)
1. термически обогащенный	332670
2. рядовой	575165
Расстояние перевозки 1000 км (тариф 176,6 руб/т)
1. термически обогащенный	544987
2. рядовой	1273046
Расстояние перевозки 2000 км (тариф 1500 тенге/т)
1. термически обогащенный	925800
2. рядовой	1600646

Замена на тепловых электростанциях рядового угля термически обогащенным экономически целесообразна.

Кроме того, при использовании термически обогащенного угля достигаются следующие преимущества:

- снимаются ограничения на продолжительность хранения высоковлажных углей;

- исключается смерзание углей при железнодорожных перевозках и, как следствие, снижаются затраты на его размораживание;

- сокращаются транспортные расходы за счет уменьшения в угле массы воды.

При сопоставлении стоимости термически обогащенного и энергетического угля учитывалась их теплота сгорания, содержание влаги и серы. Сравнительную эффективность оцениваемых вариантов определяли на основе стоимости единицы того или иного вида топлива. При этом стоимость 1 т транспортируемого по железной дороге термически обогащенного угля устанавливали расчетным путем (цена производителя).

При этих условиях затраты на приобретение топлива электростанциями, удаленными от топливных баз на различные расстояния, характеризуются следующими значениями (таблица 20).

Данные, приведенные в таблицы 20, показывают, что затраты электростанций на приобретение термоугля значительно ниже по сравнению с рядовым углем [18].

Таблица 20 - Сопоставление цены термически обогащенного угля с углями энергетического назначения

Вид топлива	Цена 1 т, руб
Вид топлива	в районе добычи (производства)	в районе потребления
Расстояние перевозки 500 км
термически обогащенный	120,6	228,4
рядовой	460	576,8
Расстояние перевозки 1000 км
термически обогащенный	120,6	229,2
рядовой	460	657,2
Расстояние перевозки 2000 км
термически обогащенный	120,6	420,6
рядовой	460	760

Вопросы к лекции 6:

1. Как влияет зольность и влажность угля на его низшую теплоту сгорания?

2. Каким образом обогащение углей влияет на качество топлива?

3. Какими параметрами определяется стоимость обогащения углей?

4. На основании каких показателей производится расчёт экономической целесообразности применения технологии обогащения угля для тепловых электростанций?

5. Каким образом отражается дальность транспортировки угля на его стоимость и на сколько ниже стоимость транспортировки термоугля по сравнению с рядовым?

6. Применение какой технологии обогащения угля является экономически перспективным для тепловых электростанций?

7. Какова прибыль использования термического обогащения высоковлажных углей на тепловых электростанциях?

8. Основные преимущества использования термически обогащённого угля?

9. Экологическая составляющая экономической эффективности использования термически обогащённого угля?

10. Какие расходы сокращаются на тепловых электростанциях при использовании термически обогащённого угля вместо рядового?