Сланец — забытое богатство Северо-Запада России
«Горючий камень»
Специалистами Санкт-Петербургского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института «Атомэнергопроект» создана уникальная, не имеющая мировых аналогов технология по использованию сланцев для производства высококачественного топлива и других продуктов, традиционно получаемых из нефти и природного газа. По мнению Михаила Сергеевича Петрова, главного инженера проекта, сланцевое топливо может служить надежной и экономически выгодной базой для развития топливно-энергетического комплекса Северо-Запада.
— Процесс, на котором основана наша технология, был разработан Энергетическим институтом им. Кржижановского (г. Москва) и впервые реализован в 1963 г. при создании полупромышленного агрегата УТТ-500 для Эстонии, — рассказывает Михаил Сергеевич Петров. — Эксплуатация установки подтвердила, что в области переработки сланцев и других видов низкосортного топлива российскими учеными открыта принципиально новая технология. Наш институт продолжил исследовательскую и конструкторскую работу, подготовив ее к промышленному применению.
В 70-х годах были разработаны и готовы к серийному выпуску мощные, полностью автоматизированные промышленные агрегаты УТТ-3000. Они стали основой производства на сланцеперерабатывающем заводе, построенном по проектной документации «Атомэнергопроекта» в Эстонии. Эксплуатационные характеристики энерготехнологических установок УТТ-3000 и качество получаемой продукции превзошли мировые показатели.
По данной технологии из сланца получается жидкое топливо, которое по своим потребительским свойствам (вязкость, содержание серы, зольность) превосходит природные нефтепродукты, поступающие, в частности, на Северо-Запад России. Вторым продуктом переработки сланцев является полукоксовый газ с более высоким теплосодержанием, чем природный газ, поставляемый в Санкт-Петербург. Если калорийность природного газа составляет примерно 8 700 ккал на 1 нм3 (нормальный кубометр), то у искусственного газа, получаемого из сланца, она достигает 11 000 ккал на 1 нм3.
Между тем завод-автомат, оставшийся на территории Эстонии, продолжает приносить солидную прибыль. Его продукция, в виде жидкого топлива, уходит на экспорт по цене более чем $100 за 1 тонну.
В составе Прибалтийского сланценосного бассейна, о разработке которого идет речь, выделяют Ленинградское и Прибалтийское месторождения сланцев.
Центр Прибалтийского месторождения, находящегося на территории Эстонии, определен в районе города Йыхве.
Ленинградское месторождение начинается от границ Псковской и Новгородской областей и охватывает запад Ленинградской области. Его достоверные запасы превышают 1 млрд. 100 млн. тонн. С учетом сегодняшнего уровня добычи, которую осуществляет в основном российское объединение АО «Ленинградсланец» (г. Сланцы), — примерно 2,5 млн. тонн сланца в год — запасов Ленинградского месторождения должно хватить на десятки, сотни лет.
В старину сланец называли «горючим камнем», и, вспоминая известную народную идиому о «горючих слезах», не зря.
В годы советской власти в этом регионе существовал единый — и для Ленинградской области, и для Эстонии — топливно-энергетический и химический комплекс, использующий этот вид полезных ископаемых. Он включал в себя:
горнодобывающие предприятия, которые обеспечивали уровень добычи сланцев до 36 млн. тонн в год; перерабатывающие предприятия, где выпускались как топливные продукты в виде жидкого топлива и газа, так и различные строительные товары — мастики, битум и десятки других наименований; специализированные электростанции, суммарные мощности которых достигали 4 млн. кВт.
Практически все эти предприятия находились на территории Эстонской Республики и после распада СССР отошли к ней. На российской земле осталась часть этого богатейшего месторождения и крупный горнодобывающий комплекс «Ленинградсланец». В итоге начиная с 1991 года на Северо-Западе России прекратилось потребление сланцевого сырья и Сланцы — город горняков, специально построенный для разработки этого месторождения, — попал в прямую зависимость от поставок в Эстонию. Фактически Россия вынуждена дотировать эстонскую промышленность, отгружая сланец по заниженным ценам. В противном случае, если импорт «горючего камня» прекратится, пятидесятитысячный шахтерский город останется без средств к существованию.
Универсальность, эффективность, надежность...
Газогенераторные установки традиционной конструкции работают только на кусковом (технологическом) сланце, выход которого при горной добыче составляет лишь 25—30%. Они действуют по следующей технологической схеме: кусковой сланец загружается в вертикальную шахту до полного ее заполнения, подается воздушное дутье и сланец поджигается. Далее сланцевое сырье непрерывно поступает в шахту генератора и, постепенно опускаясь вниз, проходит различные зоны переработки: зону сушки, зону пиролиза, зону горения.
В нижнем слое сланец горит, и при повышенной температуре идет его разложение с выходом паров, которые проходят верхние зоны, где сланец еще влажен, которые подсушивают его и подаются на конденсатор. Температура паров на выходе из шахты составляет около +500 °С, и по мере ее снижения начинается конденсация различных фракций. Газогенераторы, в силу своих конструктивных особенностей, имеют ограниченную производительность. Суточная производительность генераторов, которые строились в Северо-Западном регионе, поставлялись в Китай (где и по сей день находятся в эксплуатации) и т. д., составляла 100—200 тонн сланца в сутки. Переработка 500 тонн сланца в сутки, как показал опыт совершенствования подобной конструкции на комбинате в г. Кохтла-Ярве (Эстония), явилась для газогенераторов пределом.
Кроме того, газогенераторные агрегаты дают на выходе очень грязное масло. Дело в том, что парогазовая смесь, которую пропускают через весь слой сланцевого сырья, вбирает и несет с собой мелкую дисперсную пыль, избавиться от которой практически невозможно. Полученный таким образом газ является низкокалорийным — не более 900 ккал на 1 нм3.
Также он захватывает с собой все продукты горения и всю влагу, которая испаряется из сланца, то есть получается разбавленным.
В энерготехнологических установках, разработанных коллективом «Атомэнергопроекта», в качестве сырья может использоваться сланец любого качества, с фракционным составом любой крупности, и даже пыль идет в переработку. Установки рассчитаны на непрерывную эксплуатацию и проверены в диапазоне суточных производительностей от 2,5 до 3 300 тонн перерабатываемого сланца в сутки. Их мощность можно варьировать. Конструкторам удалось достичь того, что преобразованию в пары подвергается более 90% от органической части сланца, поданного на переработку.
Технологический процесс не требует подачи энергоносителей, поскольку является аутогенным и температурный режим выдерживается за счет собственного тепла сланца. Установки полностью автоматизированы, и поддержание процесса не требует вмешательства людей. Затраты ручного труда отсутствуют. Качество выходящих продуктов подтверждено эксплуатационными испытаниями: теплотворная способность генераторного газа — 900 ккал на 1 нм3, а газ, получаемый по технологии «Атомэнергопроекта», содержит 11 000 ккал в 1 нм3.
Конструкция установки — «ноу-хау» — позволяет избавиться от попадания мелкодисперсной пыли в пары и избежать огромных потерь, поскольку пылинки являются центрами конденсации, на которых осаждается будущее сланцевое масло. Таким образом, непосредственно в самом процессе (без последующей обработки, необходимой по традиционной газогенераторной технологии) стало возможным получать чистые маслопродукты. Содержание механических примесей в них не превышает 0,01—0,06% весовых. Для сравнения, в обычном генераторном масле примеси занимают порядка 5—8% весовых, что делает невозможным прямое использование этого масла.
Высокий уровень фракционирования (т. е. разделения получаемого продукта на отдельные фракции: газотурбинные, дизельные и другие) при конденсации позволяет получать котельное топливо, дорожное масло, битум, дизельное топливо, бензин...
У «черного золота» новый конкурент
«Атомэнергопроект» предлагает построить в Ленинградской области, вблизи месторождения сланцев, производственный комплекс по энерготехнологической переработке этого сырья. Себестоимость товарной продукции в виде котельного топлива составит около $57 за 1 тонну, а себестоимость искусственного полукоксового газа, полученного по данной технологии, не превысит $17 за 1 000 нм3. В то же время отпускная цена на нефтепродукты доходит до $90—100 за тонну, а для природного газа — до $50—70 за 1 000 нм3.
Комплекс рассчитан на переработку 2,5—3 млн. тонн сланцевого сырья в год, что составляет полный объем добычи сланцев объединением АО «Ленинградсланец». Из этого объема возможно получать до 350 тыс. тонн жидких сланцевых топливных продуктов и порядка 100 тыс. тонн полукоксового газа ежегодно, что позволило бы полностью обеспечить выработку электроэнергии на местной ТЭС в г. Сланцы и отказаться от использования природного газа.
Очевидно, что сланцы — надежный источник сырья, использование которого станет источником поступления денег в экономику Северо-Западного региона. Сланцевое топливо, из-за низкого содержания серы, отсутствия влаги и инородных примесей, пользуется хорошим экспортным спросом.
Можно отметить, что, поскольку сланцевая зола содержит карбонаты и свободную окись кальция, она может использоваться в качестве сырья для производства цемента, а также как «раскислитель» почв в сельском хозяйстве.
Использование сланцевого сырья упрощает и значительно снижает себестоимость некоторых видов продукции, получаемых в настоящее время из нефти. Переработка сланцев происходит при низких давлениях (чуть выше 1 атм.) и относительно низких температурах, а нефтепереработка требует температур в сотни градусов и давлений в десятки атмосфер. Оборудование, разработанное «Атомэнергопроектом», по технологическим параметрам даже не подотчетно требованиям Госгортехнадзора, поскольку избыточное давление процесса менее 0,7 атм.
Планируемое производство отвечает экологическим нормативам и дает возможность вести переработку любых органосодержащих отходов (автопокрышки, бытовой мусор, технические масла, кислые гудроны и пр.) в объеме 250 тыс. тонн в год. Так, на эстонском заводе, оснащенном УТТ-3000, в течение 4 лет идет переработка замазученного грунта и старых автопокрышек, завозимых из европейских стран. Кроме оздоровления окружающей среды, утилизация приносит заметную прибыль за счет получения дополнительного топлива и платы за прием отходов ($25 за 1 тонну). Для строительства комплекса в г. Сланцы необходимы инвестиции в размере около $150 млн. Сроки строительства — порядка 3 лет. Однако, как подчеркнул Михаил Сергеевич Петров, капиталовложения окупятся в течение 5 лет от начала строительства. То есть уже через 2 года после ввода комплекса в эксплуатацию будут возвращены все кредиты и начнет поступать чистая прибыль.
Данный проект утвержден Министерством топлива и энергетики РФ в 1996 году, одобрен экспертными комиссиями различного ранга, в том числе экспертами Госстроя России, Министерства экологии РФ и других компетентных организаций, включен в Российскую Федеральную программу «Топливо и энергия».
В настоящее время идет работа по поиску инвестиций. Большие надежды на привлечение иностранных инвесторов дает распространение на деятельность предприятия Закона «О соглашениях о разделе продукции». По оценке специалистов «Атомэнергопроекта», через 1,5—2 года будет получен необходимый объем денежных средств и начнется строительство.
— Мы лидируем в этой области, но пока оставались невостребованными, — продолжает Михаил Сергеевич. — Перспективы применения нашей технологии очень велики. Есть страны: Иордания, Марокко, Израиль, Австралия, где сланцы — стратегическое сырье. И им необходимо иметь готовое производство на случай какого-либо кризиса. Существует большая потребность, например, в Китае. У австралийцев истощаются нефтяные месторождения, импорт нефтепродуктов дорог, и они приняли программу развития сланцевой энергетики. Для организации производства они взяли на вооружение канадскую технологию АОСТРА-Тасиюк, которая оказалась неэффективной для промышленного применения. Наша технология имеет в этих и других странах очень хорошие перспективы. Если бы мы на своей российской территории построили хоть один современный агрегат, то после реальной демонстрации смогли бы экспортировать эту технологию.
Регионы России сейчас вынуждены опираться на свои внутренние ресурсы, и данная технология может быть внедрена в Поволжье, на Сызранском месторождении сланцев, в Саратовской области, на Печоре. Там сланцы иного качества, они сернистые. Однако их переработка позволит получать очень дорогие лекарственные препараты с затратами значительно меньшими, чем при производстве таких препаратов из нефтепродуктов. В одной только Ленинградской области насчитывается порядка 500 местных котельных, обеспечивающих потребности отдельных городов и поселков. Их перевод на потребление сланцевого масла мог бы стабилизировать и снизить стоимость услуг теплоснабжения. Кроме того, сланцевое топливо является экологически чистым. Содержание серы в отечественных нефтепродуктах доходит до 3—5% весовых, а в жидком топливе, получаемом из сланца, — менее 1% весового.
— Если вы не хотите брать качественное топливо, вы все равно будете потом расплачиваться за экологию, — отметил Михаил Сергеевич Петров. — На Лондонской нефтяной бирже стоимость нефтепродуктов с содержанием серы до 1% в 1,5 раза дороже, чем продуктов с содержанием серы выше 1%. Необходимость учитывать не только экономическую эффективность, но и безопасность для экологической обстановки при использовании тех или иных энергоносителей или технологий прекрасно понимают на Западе. Начинают понимать и в нашей стране...Автор: Александр СЕРГЕЕВ
Дата: 12.11.2001
Журнал Стройпрофиль №4
Рубрика: ***
Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной.
| |
«« назад
