Ближайшие российские конференции:
 
 
Сервис предоставлен Конференции.ru ©

России нужна новая энергетическая программа

№ 5(152), 30.05.2018 г.
Уж сколько раз твердили мы миру, что одна из фишек Новосибирской области — фундаментальная наука как основа современных технологий и производств, до которой нам при необходимости рукой подать. Однако руки, случается, бывают коротковаты.  
К примеру, технология получения сорбента из бурого угля, доказавшая свою перспективность более чем  двадцатилетней практикой применения красноярским опытно-промышленным предприятием ЗАО «Карбоника-Ф», в нашем бизнес-пространстве до сих пор неизвестна. 
Суть и экономический эффект процесса доходчиво разъясняет один из коллег авторов разработки — кандидат физико-математических наук Валентин Владимирович Данилов:
— Технология частичной слоевой газификации угля основана на эффекте «обратной тепловой волны» под названием Термококс-С. С ее помощью из бурого угля в одну стадию получают качественные нанопористые углеродные материалы — угольные сорбенты, широко применяемые в системах очистки воды и воздуха. В специальных угольных газификаторах с охлаждаемыми водой стенками волна горения угля движется навстречу воздушному потоку. Выделяющиеся при горении  смолистые вещества попадают в высокотемпературную зону термохимических преобразований и полностью разлагаются. Получаемый горючий газ сжигается в котле-утилизаторе, включенном в муниципальную тепловую сеть. Происходит полная утилизация тепловой энергии, выделяемой в процессе карбонизации угля. Таким образом, технология Термококс-С позволяет получать тепловую энергию с нулевой себестоимостью и уровнем вредных выбросов не выше, чем от котельных, использующих в качестве топлива газ.
Следует отметить, что традиционная технология производства активированного угля предполагает две стадии: сначала производят полукокс, затем его подвергают активации продуктами сгорания или перегретым паром, что требует больших энергозатрат. Данный же способ позволил объединить одним процессом все стадии производства.
Взявший на вооружение эту технологию упомянутый завод «Карбоника-Ф» успешно производит до трех тысяч тонн сорбента в год из бурого угля Канско-Ачинского месторождения. Получаемый таким способом активированный уголь — углеродный сорбент закупают многочисленные потребители. Второй получаемый продукт — чистый синтез-газ сжигается в газовом котле-утилизаторе, и горячая вода отправляется напрямую в районную теплосеть в Красноярске.
Специалисты характеризуют технологию Термококс-С как не имеющую аналогов в мире. За счет особого режима горения исходного угля получаемый синтез-газ не загрязнен вредными продуктами разложения угля. Соответственно, минимальны при его сжигании и вредные примеси в дымовых газах, что позволяет работать без применения дорогостоящего очистного оборудования. За счет этих особенностей продукция «Карбоники» на 25—30% дешевле получаемой с помощью аналогичных технологий.
Однако вопрос заключается не только в очевидной материальной выгоде, но и в очевидном ответе одному из серьезнейших вызовов нашего времени — изменению климата и его последствиям обеспечением перехода к рациональным моделям потребления и производства.
— 12 декабря 2015 года в Париже было достигнуто важное международное соглашение о борьбе с глобальным изменением климата, которое после 2020 года заменит Киотский протокол, — напоминает Валентин Владимирович.  
Благодаря активной поддержке этого соглашения со стороны США и КНР, уже в начале октября 2016 года оно было ратифицировано 55 странами, чьи суммарные выбросы парниковых газов превысили 55% от общемирового уровня. Данное соглашение вступило в силу 4 ноября 2016 года. По словам исполнительного секретаря ООН по климату Патрисии Эспиносы, принятый документ является историческим и закладывает основу для другого мира. Принципиальным отличием нового соглашения по климату является то, что каждая страна самостоятельно выбирает дорожную карту по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу, но акцент делается на международном сотрудничестве. И технология ТЕРМОКОКС как раз имеет хорошие перспективы для того, чтобы стать основой организации взаимовыгодного сотрудничества со всеми странами, присоединившимися к Парижскому соглашению.
— Экологические аргументы сотрудничества состоят в следующем, — разъясняет ученый, — при производстве угольного сорбента в любой стране вне России работают два независимых источника эмиссии парникового газа СО2: заводы по производству угольных сорбентов за рубежом и угольные котельные в России для отопления зданий. При переносе производства сорбента в Россию с одновременной утилизацией побочного тепла в централизованной системе теплоснабжения эмиссия СО2 от угольных котельных в России исключается за счёт подачи тепла от производства сорбента в централизованную теплосеть. Это проиллюстрировано на схеме (рис. 1), где в качестве страны с тёплым климатом, производящей угольный сорбент, выбрана Австралия, у которой нет центральной системы отопления.
Выходит, речь может идти о производстве не только сорбента, но и любых других углеродосодержащих продуктов, получаемых из угля (углеродные материалы для чёрной металлургии, бездымное топливо и др.).
В настоящее время объём производства угольных сорбентов в мире составляет более одного миллиона тонн в год с устойчивым ежегодным ростом около 5%. Вполне реально весь прирост производства угольных сорбентов осуществлять за счёт расширения его производства в России. В любом другом случае производство угольного сорбента будет сопровождаться ростом эмиссии парниковых газов.
— Главной особенностью России, в отличие от стран с мягким климатом, является то, что основным видом энергии, вырабатываемой энергетической отраслью, является тепловая энергия, — продолжает  Валентин Владимирович. — По данным Министерства энергетики РФ, потребление тепловой энергии в России — более двух миллиардов гигакалорий в год. Это в 11 раз больше, чем в США, в два раза больше, чем в странах объединённой Европы, и составляет около 44% мирового производства тепла. Из этого факта следует, что основной акцент при переходе на «зелёные» источники энергии в России должен быть сделан на низко-углеродные технологии выработки именно тепловой энергии. Переход на возобновляемые источники электрической энергии для России не столь актуален в сравнении с другими странами.
За счёт переноса производства ряда продуктов, в первую очередь угольных сорбентов и углеродных материалов для металлургии, в Россию с утилизацией их «сбросного» тепла в централизованные сети теплоснабжения может быть получен значительный экологический эффект в борьбе с глобальным потеплением климата, который трудно переоценить. Оценка эмиссии парниковых газов от систем теплоснабжения России даёт величину порядка 1 миллиарда тонн СО2 в год. Это в четыре раза превышает обязательства Японии, взятые ею согласно Киотскому протоколу. Если гипотетически перевести всё теплоснабжение России на сбросное тепло от производств, перерабатывающих уголь, в углеродосодержащие материалы, то можно будет исключить эту эмиссию в размере миллиарда тонн СО2 в год из общемирового баланса источников парниковых газов.
Это может послужить хорошей основой для перехода на рациональную модель потребления и производства в России и обеспечит её выдающийся вклад в борьбу с глобальным потеплением климата на планете.
Итак, зачем сжигать уголь до золы для отопления зданий, когда можно провести термохимическое преобразование угля так, чтобы он стал углеродным сырьем для получения из него ценных углеродных материалов для очистки воды и воздуха, а также для чёрной металлургии, — справедливо вопрошает ученый. — Уголь — это не топливо, а, в первую очередь, сырьё для производства углеродных продуктов. Угольный газ применялся для освещения улиц ещё в позапрошлом веке в Англии. В этом и состоит будущая парадигма развития теплоэнергетики в России. В буром угле содержится до 45% летучих веществ. По сути, при правильной организации процесса это газовое топливо. Поэтому с призывами к повсеместному переходу от угольных котельных к газовым трудно согласиться. Виноват в загрязнении окружающей среды не уголь, а устаревшая технология его использования. Технология ТЕРМОКОКС позволяет получать тепловую энергию с нулевой себестоимостью и с уровнем вредных выбросов не выше, чем от котельных, использующих в качестве топлива газ. Более того, есть вариант технологии ТЕРМОКОКС с кипящим слоем — Термококс-КС.
Качественно эту технологию можно представить, как перевод стандартного угольного котла после небольшой модификации на работу с большим недожогом угля. На выходе получается коксовая мелочь, из которой после брикетирования мы имеем или бездымное топливо, или углеродный материал для чёрной металлургии. Удельная производительность Термококс-КС на порядок выше, чем у Термококс-С.
В России были успешно реализованы две крупные энергетические программы. Первая — это план ГОЭЛРО (государственная электрификация России, 1920 год), вторая — массовое строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ, где осуществляется комбинированное производство тепловой и электрической энергии, 1939 год). С полным правом можно сейчас говорить о перспективном будущем низкоуглеродной угольной теплоэнергетики. Наступает время для третьей энергетической программы России — низкоуглеродной угольной теплоэнергетики. Старт для разработки такой программы дан 4 ноября 2016 года, когда вступило в силу Парижское соглашение по климату, — уверенно резюмирует Валентин Данилов.
А я добавляю: при этом слово «нефть» в утверждении Д. И. Менделеева можно с полным основанием заменить словом «уголь».
Наталья СЕКРЕТ
Просмотров: 34