Роль угольного сырья в топливно-энергетическом комплексе Хабаровского края: настоящее, будущее
Варнавский В.Г., д.г.-м.н., Диденко А.Н., д.г.-м.н., Черепанов А.А., к.г.-м.н., Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, Хабаровск, Хабаровский край, Россия
Круглый стол «Развитие топливно-энергетического комплекса как условие эффективного развития Востока России» «Дальневосточного международного экономического форума» 2008
Большой объем ввозимых в Хабаровский край энергоносителей высокие транспортные тарифы и растущие цены на энергетическое сырье отвлекает огромные финансовые и материальные средства. Очевидно, успех в социально-экономическом развитии Хабаровского края в перспективе кроется в существенной перестройке структуры топливно-энергетического комплекса (ТЭК), создании собственной (резервной) сырьевой угольной и углеводородной баз.
Хабаровский край располагает крупным потенциалом природных энергетических ресурсов: угля (каменного и бурого), нефти и газа. В пределах края широко развиты битуминозные угли и горючие сланцы, возможно обнаружение залежей газогидратов. Хабаровский край, в перспективе, в состоянии перейти на полное самообеспечение топливно-энергетическими носителями, залежи которых имеются и в материковой части края, и в структурах сопредельного шельфа Охотского моря и Татарского пролива, в так называемых транзитных структурах, располагающихся на стыке «суша-море».
Вместе с тем, энергоресурсные возможности края носят в большей степени потенциально-оценочный характер из-за слабой геолого-геофизической изученности районов их распространения, снижения объемов геологоразведочных и проектно-изыскательских работ, дефицита средств для освоения разведанных месторождений и подготовленных проектов.
До недавнего времени основным источником энергопроизводства в крае являлся уголь. В связи со строительством нефтегазопроводов с Сахалинских и Сибирских месторождений нефти и газа, уголь частично будет заменен в энергетике края этим углеводородным сырьём. И, тем не менее, уголь останется основой энергетики Хабаровского края, судя по природному потенциалу, оценке которого посвящена первая часть настоящей статьи.
Использование угольного сырья в энергетическом комплексе влечет за собой ряд негативных последствий. Главные из которых – это отвод существенных территорий земель общего пользования под золошлаковые отходы при сжигании угля, пыление золоотвалов, загрязнение почв и водоемов тяжелыми и радиоактивными металлами. Проблеме утилизации золошлаковых отходов теплоэнергетики, получению из них ценных компонентов посвящена вторая часть статьи.
Уголь в мировой практике потребления
На Научной сессии Российской академии наук ([1].
Уголь является наиболее доступным и диверсифицированным видом ископаемого топлива в Мире. Почти 2/3 разведанных запасов (65.2%) в США, КНР и России (соответственно, 444.8, 296, 200.6 млрд. т.). В России 76% его располагаются в восточных регионах [1]. Существенны его запасы и в Хабаровском крае.
Структура баланса мирового потребления первичных энергоресурсов (ПЭР) на рубеже веков выглядела следующим образом (в среднемировых показателях, %): нефть – 40, природный газ – 23, уголь – 27.2, атомная энергия – 7.2%, остальные (гидро-, ветровая, солнечная, геотермальная энергии) – 2.6%. 90% общего количества ПЭР представлено нефтью, природным газом и углем. Мировая добыча их составляла, соответственно: 3331 (в т. ч. Россия – 323) млн. т, 2347 (584) млрд. м 3 , 5250 (280) млн. т в год, запасы: 1092 млрд. баррелей, 136000 млрд. м 3 , 14800 млрд. т. При таком соотношении уровня добычи и установленных запасов (даже без учета роста добычи и потребления) ресурсы будут исчерпаны: нефти через 40 лет, природного газа – 60 лет, угля — > 2000 лет [4]. Наши расчёты вполне согласуются с выводами геологической службы США – три четверти, изначально содержащейся в недрах Земли нефти и две трети природного газа, уже выявлены, и, следовательно, основные запасы нефти и природного газа (с учетом постоянно растущих темпов их потребления) могут быть исчерпаны в течение ближайших 40-50 и 50-60 лет соответственно, запасы же углей при любых темпах роста добычи практически неисчерпаемы [2].
После преодоления нефтяного кризиса в 80-х годах быстро растет потребление угля в странах Азиатско-Тихоокеанского региона и в Северной Америке. В Китае добыча углей в 2000-2005 гг. увеличилась вдвое, достигнув 2 млрд. т. Доля углей в мировом потреблении первичной энергии, например в 2004 г ., превысила уровень, достигнутый к концу XX в. Наиболее быстрый рост энергопотребления (3.5% и 3.2% в год) просматривается, соответственно, в Китае и Индии.
В структуре мирового потребления первичных энергоресурсов на рубеже веков уголь составляет более 27%. По данным Мирового энергетического агентства доля угля в 2010 г . достигнет 28.5% от общих энергоресурсов, в абсолютных же объемах уровень добычи удвоится. Нарастающими темпами будет увеличиваться потребление в энергетике продуктов переработки угля; к 2030 году объем их потребления будет равен, а возможно и превзойдет, объем потребления собственно углей. Общий же объем потребления угля и продуктов его переработки в 2030 году составит не менее трети всех источников энергии (рис. 1, табл. 1).
Рис. 1. Структура приходной части мирового энергетического баланса [2]
В развитых странах угольные электростанции производят 40-86%, а в Китае до 96% электроэнергии. В этих же странах наряду с увеличением доли нефти и газа в энергетике наращивается добыча и потребление угля. Причем более интенсивно (а в ряде стран преимущественно) рост добычи угля происходит за счёт открытых разработок. Открытым способом добывается: в США – 60%, Англии – 13%, Германии – 56%, Франции – 14%, Испании 48%, Греции и Турции – 100%, Канаде – 90%, Австралии – 67%, Индии – 50%.
Таблица 1. Мировые потребности первичных энергоресурсов [2]
| Источник первичной энергии | 2000 г. млрд. тонн усл. топлива | 2030 г. млрд. тонн усл. топлива |
| Нефть | 5.89 | 6.83 |
| Газ | 3.11 | 5.97 |
| Уголь | 4.94 | 11.98 |
| Ядерная энергия | 1.74 | 8.09 |
| Гидроэлектроэнергия | 0.83 | 1.46 |
| Солнечная энергия | 0.10 | 0.49 |
| Прочие виды энергоресурсов | 0.22 | 0.81 |
| Итого | 16.84 | 35.65 |
Состояние сырьевой базы и разведанных запасов угля в крае
В Хабаровском крае известно около 30 месторождений и проявлений каменных и бурых углей и столько же осадочных структур, перспективных на открытие месторождений угля, расположенных как в хорошо освоенных, так и удаленных, труднодоступных районах. Основными угленосными структурами в крае являются Буреинский, Южно-Якутский, Среднеамурский и Охотский осадочные бассейны. К первым двум приурочены одноименные каменноугольные, к двум другим – буроугольные бассейны.
В Буреинском каменноугольном бассейне известны Ургальское, Ургал-Солони, Усть-Умальтинское, Оланжинское месторождения, Ола-Адниканская угленосная площадь. Все они промышленно значимы. Однако кондиционно разведанными являются Ургальское и Ургал-Солони месторождения. В Южно-Якутском бассейне в зоне экономических интересов края находится восточная часть Токинского угленосного района, где выявлено Худурканское каменноугольное месторождение.
В Среднеамурском буроугольном бассейне известны Хабаровское, Литовское, Мухенское месторождения и Оборо-Уссурийская угленосная площадь. В Охотском буроугольном бассейне, простирающимся вдоль Охотоморья на восток в пределы Магаданской области, известно Мареканское месторождение.
Севернее Среднеамурского бассейна в пределах Нижнего Приамурья имеются рифтогенные структуры, палеогеновые и неогеновые осадочные комплексы которых угленосны. В двух из них разведаны Лианское и Хурмулинское месторождения бурого угля. Северо-восточнее, в горной зоне Сихотэ-Алиня известно Хунгарийское месторождение, вблизи города Николаевска-на-Амуре – Налевское буроугольное месторождение и перспективная впадина в бассейне р. Кумля.
По состоянию на начало 2006 г . государственным балансом запасов в Хабаровском крае учитывалось 6 месторождений угля, включающих 33 участка (объекты учета). Из числа последних 3 — с бурыми и 30 — с каменными углями.
На наиболее значимом в крае Ургальском месторождении шахтой вскрыто 35 пластов угля мощностью от 1 до 6.4 м . В их числе 10 пластов выдерживают среднюю мощность 1-3.7 м. Угли преимущественно газовые. В балансе разведанных запасов края категорий А+В+С1 они составляют 73.8%; 19.4% приходится на бурые. На начало 2006 г . в промышленное освоение вовлечено 29.9% балансовых запасов угля.
Таблица 2. Запасы угля по маркам в Хабаровском крае
| Тип, марка угля | Балансовые запасы на 01.01.2006 г. (млн. тонн) | |||||
| А+В | А+В+С | С2 | ||||
| всего | в т. ч. для открытой разработки | всего | в т. ч. для открытой разработки | всего | в т. ч. для открытой разработки | |
| Бурый | 125.59 | 125.59 | 319.40 | 319.40 | 3.42 | 3.42 |
| Каменный | 560.05 | 62.02 | 1326.16 | 162.37 | 705.55 | 79.08 |
| Край в целом | 685.64 | 187.61 | 1645.56 | 481.77 | 708.97 | 82.50 |
Перспективы прироста разведанных запасов угля
Оценку перспектив наращивания разведанных запасов угля следует рассматривать с позиции:
— доступности и рентабельности их освоения;
— размещения перспективных объектов в социально и экономически развитых зонах края, вблизи транспортных авто- и железнодорожных магистралей; русел судоходных рек;
— обеспечения местным топливом удаленных и труднодоступных поселений края;
— комплексности освоения месторождения и использования угольного сырья в экономике края (в связи с возможным содержанием в углях попутных ценных минеральных компонентов).
Применительно ко всем указанным позициям предпочтительны ресурсы, пригодные для более рентабельных (по сравнению с шахтной) технологий освоения (открытая добыча, подземная газификация, подземная скважинная гидродобыча и др.).
Основными перспективными объектами для дальнейшего усиления поисково-оценочных и разведочных работ, поддержания и развития угледобычи, возможного нового строительства шахт, разрезов, станций ПГУ в крае являются Ургальское, Ургал-Солони, Худурканское каменноугольные месторождения, Мареканское, Мухенское, Литовское, Хабаровское, Омогунское, Налевское, бассейна р. Кумля буроугольные месторождения.
Таблица 3. Объекты, перспективные на прирост разведанных запасов угля[3]
| Объекты | Информация по запасам (млн. т) | ||
| Разведанные и прогнозные по категориям | Ожидаемый прирост | в т.ч. для открытых работ | |
| каменный уголь | |||
| Буреинский — Ургальское | С2 — 185 | 185 | 185 |
| Солони-Южные | В+С1 — 65.5 | 15-20 | 5 |
| Ургал-Солони | В+С1+С2 — 5.5 | 45 | 5 |
| Ола-Адниканская | Р1 — 778 | 778 | 77 |
| Южно-Якутский | С2— 24.1; Р2 — 62.9; Р3 — 72.4 | 19.1 | |
| бурый уголь | |||
| Бассейн р. Кумля | P3 — 3-5 | 3-5 | 3-5(С1+С2) |
| Налевская | Р3 — 47 | 47 | 47 |
| Хунгарийское | Р1 — 24; Р2 — 4; Р3 — 28 | 15-20 | |
| Мухенское | C1-C2 | 11.9 | 11.9 |
| Литовское | Р1 — 85 | 85 | |
| Бассейн р. Омогунь | P2 — 36 | 36 | 36 |
По предварительным оценкам суммарно по всем этим месторождениям прирост запасов (путем перевода из категорий С2, Р1, Р2, Р3), пригодных для открытых работ составляет более 500 млн. тонн.
Россия (в т. ч. и Хабаровский край) имеют уникальные ресурсные возможности для решения острых энергетических проблем. Однако, в реализации этих возможностей имеются серьёзные недостатки. Главные из них, порождённые реформами 1991-2005 гг.:
— Многократное уменьшение объёмов геологоразведочных работ, направленных на восполнение запасов энергетического сырья, подготовленного к добыче.
— Резко сократились научно-исследовательские работы, а также поиски новых перспективных объектов.
— Весьма серьезны недочёты действующего закона «О недрах». Разработка приемлемого прогрессивного документа, нормализующего недропользование, пока ещё не завершена.
— Крайне недостаточными остаются темпы увеличения потребления углей [5].
На российском рынке в отношении производства и использования энергетических углей действует тенденция, противоположная мировой. Угольная промышленность России становится всё более экспортно ориентированной (по аналогии с другими горнодобывающими отраслями) [5]. Мы никак не можем избавиться от привычки быть сырьевым придатком мировой экономики (нередко во вред интересам своего народа).
В итоге просматриваются основные направления развития ТЭК: всемерное развитие геологоразведочных работ на уголь, научное обоснование их направлений, разработка и применение новых технологий поисков, разведки, освоения месторождений, обогащения и переработки угольного сырья, комплексирования его использования, обеспечение экологической безопасности этих технологий. И главное – радикально улучшить управление недропользованием со стороны государства.
Утилизация золошлаковых отходов теплоэнергетики
В процессе деятельности предприятий электроэнергетики образуется значительное количество золошлаковых отходов. В табл. 4 приведены данные по Хабаровскому и Приморскому краям о накопленных и ежегодно поступающих золошлаковых отходов.
Таблица 4. Поступление золы в отвалы в Хабаровском и Приморском краях
| Регион | В год | Всего накоплено |
| тонны | ||
| Хабаровский край | 0.95×10 6 | 28×10 6 |
| в том числе г. Хабаровск | 0.60×10 6 | 16.5×10 6 |
| Приморский край | 2.75×10 6 | 52×10 6 |
| в том числе г. Владивосток | 0.53×10 6 | 19×10 6 |
Утилизация золошлаковых отходов ТЭЦ целесообразна по двум причинам. Во-первых, отвалы золошлаковых отходов оказывают негативное воздействие на окружающую среду, что может привести к серьезным экологическим последствиям. К их числу необходимо отнести: а) занятие существенных площадей земель общего пользования; б) пыление тонкодисперсной золой; в) загрязнение атмосферы, почв, водоемов, донных осадков тяжелыми и радиоактивными металлами. Вместе с тем, сжигаемые на ТЭЦ угли, являясь природными сорбентами, содержат примеси ряда ценных элементов, включая редкие земли и драгметаллы. Это и есть вторая причина целесообразности их утилизации.
Например, бурые угли Павловского месторождения (Приморье) содержат скандия 40-80 г/т, меди 180-200 г/т, цезия до 0.15%, редкие земли до 0.8%, золота и платиноиды до 1-1.5 г/т. При сжигании их содержание в золе возрастает в 5-6 раз. В основном, практический интерес из составляющих золошлаковых отходов представляют благородные металлы, редкие и рассеянные элементы, железосодержащий магнитный концентрат, вторичный уголь, алюмосиликатные полые микросферы и инертная масса алюмосиликатного состава.
Известно более 300 технологий их переработки и использования, но они в основной своей массе посвящены использованию золы в строительстве и производстве строительных материалов, не затрагивая при этом извлечения из них как токсичных и вредных компонентов, так и полезных и ценных. В результате многолетних исследований получены положительные результаты по извлечению ценных компонентов из золошлаковых отходов и полной их утилизации. Испытания проводились на отходах ТЭЦ городов Хабаровска, Владивостока, Райчихинска.
Разработана принципиальная схема комплексной переработки золошлаковых отходов (рис. 2), где предусматривается выделение угольной с последующим отделением магнитной и тяжелой фракций.
Рис. 2. Принципиальная схема комплексной переработки золошлаковых отходов ТЭЦ
В зависимости от конкретных условий возможны различные варианты комплектации оборудования, включая упрощенные схемы переработки золошлаковых отходов. Наиболее действующая схема – измельчение золы с помощью гидрогрохота, разделение на тяжелую и легкую фракцию на концентраторах типа Говерла. Из тяжелой фракции с помощью методов доводки, включая автоклавное выщелачивание, магнитную сепарацию и другие методы извлекаются драгметаллы.
При переработке 100 тыс. тонн золошлаковых отходов можно получить: 1) строительный материал –
60 тыс. тонн; 2) вторичный уголь –
10-12 тыс. тонн; 3) железорудный концентрат –
1.5 тыс. тонн; 4) золото –
20-80 кг. Общая стоимость этих вторичных продуктов составит не менее 30-55 млн. рублей.
На основе рекомендуемых схем комплексной переработки золошлаковых отходов были сделаны технико-экономические расчеты рентабельности. В расчетах использованы варианты с переработкой от 200 до 400 т за смену. Все расчеты показали высокую рентабельность комплексной переработки золошлаковых отходов с полной окупаемостью капитальных вложений в течение 1.5-2.5 лет.
Золошлаковые отходы следует отнести к техногенному минеральному сырью, которое в отличие от природного со временем накапливается, а не истощается, что повышает перспективность их изучения и вовлечения в использование. Извлечение полезных компонентов и полная утилизация золошлаковых отходов за счет использования их полезных свойств и производства строительных материалов позволит высвободить занимаемые отвалами площади, понизить негативное воздействие на окружающую среду.
1. Лаверов Н.П. Топливно-энергетические ресурсы: состояние и рациональное использование // Труды научной сессии Российской академии наук. М.: Наука, 2006. С.21-29.
2. Макдональд А. Стратегия развития // Кн. Уголь и перспективы его использования. М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 182.
3. Карта прогноза угленосности Хабаровского края. (Отв. исп. В.И. Малыгин). Хабаровск: ФГУ ХТФГИ, 1998 г .
4. Программа геологического изучения недр, воспроизводства и использования минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых на территории Хабаровского края до 2015 г . Уголь. (Отв. исполнитель В.Г. Варнавский). Хабаровск: ИТиГ ДВО РАН, ХТФГИ, 2006. 81 с.
5. Трубецкой К.Н., Чантурия В.А., Малышев Ю. Н., Рубан А.Д. Проблемы и перспективы развития угольных ресурсов России, безопасных и экологически чистых технологий их освоения // Труды научной сессии Российской академии наук. М.: Наука, 2006. С. 208-222.
распечатать | скачать бесплатно Роль угольного сырья в топливно-энергетическом комплексе Хабаровского края: настоящее, будущее, Варнавский В.Г., Диденко А.Н., Черепанов А.А., Ю.А. Косыгина, Источник: «Дальневосточный международный экономический форум»,
www.dvforum.ru
скачать архив.zip(224 кБт)
Источник