Следующим крупнейшим потребителем угля в регионе является Тайвань. Его энергогенерирющая отрасль схожа с корейской в том, что уголь играет важную роль наряду с ядерной энергией и импортируемым природным газом. Тайваньская государственная генерирующая компания Тайпауэр (Taipower) покупает 3/4 от своих потребностей по долгосрочным контрактам (главным образом – с Австралией) для поставки на свои несколько крупных электростанций, работающих на угле. Среди них – электростанция Taichung, вырабатывающая 4400 МВт и потребляющая 13 млн тонн угля в год.
Индонезия – третий крупнейший производитель угля в Азии, но из-за слабого экономического развития и малой потребности в энергии она потребляет в два раза меньше угля, чем Тайвань.
Что касается других стран Азии, то Таиланд потребляет примерно столько же угля что и Индонезия, но с лучшим экономическим положением там ожидается устойчивый рост потребления угля. Малайзия потребляет намного меньше угля, т.к. источником электроэнергии является добываемый в стране природный газ, хотя, в настоящее время там строится несколько крупных станций для работы на угле.
Промышленноразвитые страны Азии.
Среди них крупнейшим мировым экспортером является Австралия и крупнейшим импортером – Япония. Австралийский экспорт устойчиво рос в 1990-х годах, чему способствовала агрессивная ценовая политика. Австралия экспортирует боле половины своей добычи, из этого около половины приходится на Японию. Австралия является четвертым потребителем угля в азиатском регионе, используя уголь главным образом для производства электроэнергии.
Япония является третьим крупнейшим потребителем угля в Азии и пятым в мире. Часть угля используется для производства стали (Япония-третий крупнейший производитель стали в мире и второй – в производстве необработанного металла), в этом секторе наблюдается устойчивый рост. Доля угля в производстве электроэнергии в Японии – 16%, а на энергогенерирующую отрасль приходится 45% потребления угля.
Западная Европа.
Потребление угля в Западной Европе за последние 9 лет уменьшилось на 40 %, с 894 млн тонн в 1990-м году до 546 млн тонн в 1999 г. На базисе BTU уменьшение не было столь значительным, т.к. это уменьшение, в основном, произошло из-за снижения потребления низкоэнергетических лигнитов в Германии. Потребление угля до 2020 г. будет продолжать снижаться, но не такими быстрыми темпами. Одна из причин снижения потребления – ужесточение требований к защите окружающей среды. С другой стороны, положительными факторами оказались планируемое запрещение использования ядерной энергии в некоторых странах, а также устойчивый рост цен на природный газ.
Потребление сопровождалось также уменьшением добычи в этих регионах. В Бельгии и Португалии в начале 90-х годов закрылись последние угольные шахты, только Великобритания, Германия, Испания и Франция снижали уровень добычи в 90-х годах с замедлением темпов падения добычи. Однако, в будущем в Германии, Испании и Франции планируется прогрессирующее снижение уровня добычи.
В Великобритании, втором по величине потребителе угля в Европе, тенденция уменьшения потребления и добычи была подвержена влиянию приватизации шахт в 1990-х г.г. и дерегулирующимими программами в газовой и энергетической отраслях. Добыча каменного угля уменьшилась с 1991 по 1999 г. на62 млн т, а потребление – на 53 млн тонн (на 45%) за тот же период. Импорт угля устойчиво рос в последние несколько лет по причине более низкой стоимости и более низкого содержания серы. В 2000 г. было объявлено о переходе на импортные угли для электростанций Drax и Eggborough.
Дотирование угольных шахт в конце 1990-х годов было прекращено, но в 2000 г. опять было объявлено об их возобновлении, что поможет шахтам выжить в текущий период низких цен на уголь и снижения ограничений по использованию природного газа для выработки электроэнергии.
В Германии механизм дотирования отрасли получил негативную оценку со стороны Европейского Союза из-за большого размера дотаций и нежелания закрывать нерентабельные шахты. На Германию, крупнейшего потребителя угля в Западной Европе, приходится 47% регионального потребления в 1999 г. Основная часть потребления приходится на выработку электроэнергии и отопление. Подобно Великобритании, происходило снижение как потребления, так и добычи. В период 1991-1999 г. добыча лигнитов снизилась на 130 млн тонн, в основном, за счет закрытия нерентабельных шахт. К 2020 г. потребление будет уменьшаться не такими большими темпами: потребление снизится на 39 млн. тонн с 258 млн тонн в 1999 г. до 219 млн тонн в 2020 г.
Франция не является крупным потребителем и производителем угля, на нее приходится менее 5% потребления угля в Западной Европе в 1999 г. К 2005 г. все шахты будут закрыты, в основном из-за неблагоприятных геологических условий. Основной источник выработки электроэнергии – ядерная энергия, а на уголь приходится только 6%. В 2000 году частые остановки атомных станций привели к взрывному росту импорта угля, с 3 млн тонн, как было в последние годы, до 8 млн тонн.
Испания добывает и потребляет намного больше угля, чем Франция, но намного меньше, чем Великобритания. Она планирует реструктуризировать отрасль и уменьшить дотации. Добыча также будет уменьшаться.
В остальных странах Западной Европы потребление угля будет либо уменьшаться, либо оставаться на текущем уровне. В скандинавских странах (Дания, Финляндия, Норвегия, Швеция) из-за экологических факторов и конкуренции со стороны природного газа потребление будет снижаться. В Италии потребление останется на прежнем уровне. В Греции будет расти потребление местных лигнитов для выработки электроэнергии.
Восточная Европа и страны СНГ.
В этом регионе продолжается замещение плановой экономики на рыночную. Это привело к значительному уменьшению добычи и потреблению угля. Потребление угля в регионе снизилось на 674 млн тонн с 1988 г. до уровня 778 млн тонн в 1999 г. Однако, в будущем проектируется увеличение потребления энергии, в основном, в результате увеличения добычи и потребления природного газа. Доля угля в потреблении энергии уменьшится с 22% в 1999 г. до 10% в 2020 г., а доля природного газа увеличится с 45% в 1999 г. до 53% в 2020 г.
Три основные угледобывающие страны из республик бывшего СССР (Россия, Украина и Казахстан) испытывают похожие проблемы. Они разработали национальные программы реструктуризации и приватизации отрасли, но столкнулись с техническими и социальными проблемами. Из этих трех стран Казахстан показал наиболее значительный прогресс. Многие из казахстанских высокозатратных подземных угольных шахт были закрыты, а наиболее рентабельные открытые разработки были приобретены международными энергетическими компаниями.
В России и Украине усилия в основном были направлены на закрытие нерентабельных шахт и передачу местным советам социальных объектов. Заемные денежные средства на реструктуризацию отрасли зачастую шли не по назначению. К тому же Украина потеряла доступ к средствам МВФ.
В Восточной Европе крупнейшим производителем и потребителем угля является Польша. В 1999 г. потребление угля в Польше составило 134 млн тонн. В настоящее время угольная отрасль Польши испытывает затруднение из-за проведения реструктуризации, которая состоит в закрытии нерентабельных шахт и исключение государственных дотаций. Другие страны Восточной Европы потребляют, в основном, низкоэнергетические угли местного производства.
Северная Америка.
Ведущий потребитель угля в регионе – США. В 1999 г. потребление составило 1045 млн тонн, что составляет 93% от регионального. К 2020 г. потребление вырастет до отметки 1297 млн тонн. США имеет огромные запасы угля, который в основном используется для выработки электроэнергии. Эта тенденция будет продолжаться и в дальнейшем. Сейчас доля угля в выработке электроэнергии составляет 51%, а в 2020 г. – 44%. Этот прогноз отражает предполагаемое снижение (в реальных единицах) цен на уголь и транспортные перевозки, а также полную загрузку мощностей электростанций для удовлетворения возрастающей потребности в электроэнергии.
В Канаде и Мексике потребление угля увеличится с 77 млн тонн в 1999 г. до 93 млн тонн в 2020 г. Многие канадские производители цемента из-за высоких цен на природный газ в 2000 г. переходят на уголь. После достижения пика добычи угля в 1997 г. Канада снижала добычу в последующие годы, что сопровождалось закрытием нескольких шахт и небольшим уменьшением экспорта в результате международной конкуренции (особенно от экспортеров из Австралии, Индонезии и Китая).
Мексика потребила 13 млн тонн угля в 1999 г. Две электростанции, принадлежащие государству, потребляют около 10 млн тонн в год, в основном, местного производства. Мексика добывает в основном угли низкого качества, поэтому на тихоокеанском побережье недавно был построен терминал емкостью 10 млн тонн в год для импорта угля для электростанций Petacalco и близлежащего металлургического завода. Несмотря на это в энергетическом балансе страны будет продолжать доминировать природный газ.
Добыча и потребление угля в регионе в основном сконцентрированы в Южной Африке. В 1999 г. ЮАР добыл 248 млн тонн угля, из которых 70% предназначено для местного потребления, а остальное экспортируется. ЮАР является второй в мире страной по экспорту угля, крупнейшим производителем синтетических жидких топлив, произведенных из угля. В 1998 г. около 15% от потребления угля в стране пришлось на производство синтетического масла, на которое, в свою очередь, приходится более четверти от всех жидких топлив.
Для Африки в целом потребление угля возрастет к 2020 г. на 39 млн т, чтобы удовлетворить растущую потребность в электроэнергии (этот прогноз предполагает 4,1%-ный средний ежегодный экономический рост региона). Рост потребления будет происходить не только в ЮАР, но и в некоторых других странах региона, которые будут использовать местные ресурсы в поисках дешевых источников энергии.
В Нигерии, например, правительство одобрило план развития отрасли, предполагающий вход страны на международный рынок угля и увеличение местного потребления. В Кении началась активная разведка угольных месторождений, что обусловлено растущей потребностью в электроэнергии. В настоящее время большая часть электроэнергии производится на гидростанциях, что приводит к большим перебоям в снабжении. Танзания также начинает разрабатывать свои месторождения, привлекая иностранные инвестиции.
Центральная и Южная Америка.
Доля угля в энергетическом балансе региона составляет всего 5%, основная часть приходится на гидростанции, а строящиеся электростанции ориентированы на природный газ, добываемый в регионе.
Бразилия занимает 8 место в мире по развитию металлургической отрасли, на нее приходится более 66% потребления угля в регионе, а оставшаяся часть, в основном, приходится на Колумбию, Чили, Аргентину, и в меньшей степени – Перу. На металлургическую отрасль Бразилии приходится более половины потребления угля в стране, спрос на который покрывается за счет импортируемых коксующихся углей. Производство стали в Бразилии будет повышаться небольшими темпами.
Прогнозируется увеличение потребления угля для производства стали (как коксующегося угля, так и угля для порошкового впрыска в доменные печи), на который будет приходиться основная часть в увеличении потребления угля в Бразилии. Колумбия снизила иностранную инвестиционную активность и добычу угля в результате политической нестабильности. Пуэрто-Рико планирует построить 450 мегаваттную электростанцию, работающую на угле. В целом в регионе уголь будет продолжать оставаться конкурентоспособным в тех странах, где нет природного газа и невозможно использование гидроэнергии.
Средний Восток.
На средний Восток, включая Турцию, приходилось около 2% мирового потребления угля в 1999 г. В целом регион полагается на нефть и газ как источников энергии. Несмотря на это потребление угля будет увеличиваться с 96 млн тонн в 1999 г. до 120 млн тонн в 2020 г., представляя темпы среднегодового роста 1,1% .
На Турцию приходится большая часть потребления угля в регионе. В 1999 г. страна потребила 84 млн тонн угля, в основном, низкоэнергетического местного лигнита. К 2020 г. потребление угля (как лигнитов, так и каменного угля возрастет на 17 млн тонн). Этот рост, в основном, придется на энергогенерирующий сектор.
Другие основные потребители угля в регионе – Израиль и Иран. В Израиле весь уголь идет на выработку электроэнергии (его доля составляет около 7%) и бытовые нужды. Пуск двух новых электростанций, работающих на угле, в 1999 и 2000 г.г. увеличит потребление угля в стране на 3 млн тонн в год. В то же время Израиль пытается больше использовать природный газ. В Иране потребляется около 1 млн тонн угля за счет местных ресурсов.
** - BTU – британская термальная единица, 1 BTU = 0,251996 ккал.
*** - под термином извлекаемые запасы понимаются запасы, которые могут быть извлечены при существующих и ожидаемых в непосредственном будущем экономических условиях с существующими доступными технологиями.
**** - американский квадриллион – тысяча в пятой степени (единица с 15 нулями).
Как вид топлива, уголь до сих пор остается одним из самых эффективных, в том числе и экономически. Согласно статистике, сегодня каменный уголь используется при производстве 40%-45% всей мировой энергии. Размеры мирового потребления угля примерно совпадают с размерами его добычи.
Сочетание размеров добычи, экспорта и импорта угля, в конечном счете, определяет и размеры его потребления в отдельных странах. В качестве примера стран, где основным видом топлива продолжает оставаться уголь, можно привести ЮАР (73%), Китай (71%), Польшу (56%), Индию (53%), Казахстан (50%) (таблю.2.2).
В настоящее время потреблению угля характерны следующие положения:
Ø Во-первых, продолжается сокращение удельного веса угля в ТЭБ европейских стран, особенно заметное в бывших социалистических странах Восточной Европы (Россия, Казахстан).
Ø Во-вторых, имеет место стабилизация доли угля в таких странах как США и ЮАР.
Ø В-третьих, рост удельного веса угля во многих азиатских странах, таких как Китай, Индонезия, Израиль.
Ø В-четвертых, снижение доли угля в ТЭБ на всем постсоветском пространстве.
Ø В-пятых, снижение его доли в латиноамериканских и африканских странах, все больше ориентирующихся на собственные углеводородные ресурсы.
Таблица 2.2
Доля угля в потреблении первичной энергии в ведущих странах мира с 1990 г. по 2010г., % (сост авт по., )
| Страны | 1990 г. | 2000г. | 2010 г. |
| Австралия | 40,0 | 44,0 | 36,7 |
| Канада | 11,6 | 12,3 | 7,4 |
| Япония | 17,4 | 17,4 | 24,7 |
| Франция | 8,9 | 5,5 | 4,8 |
| США | 23,8 | 22,6 | |
| Испания | 21,2 | 16,4 | 5,5 |
| Великобритания | 29,7 | 14,4 | 14,9 |
| Италия | 9,9 | 6,6 | |
| Германия | 36,1 | 23,8 | 23,9 |
| Израиль | 19,8 | 38,0 | 32,5 |
| Республика Корея | 27,4 | 20,5 | 29,8 |
| Польша | 75,5 | 63,9 | 56,4 |
| Россия | 20,7 | 16,9 | 13,6 |
| Бразилия | 7,2 | 4,7 | 4,9 |
| Казахстан | 54,2 | 42,1 | 49,6 |
| Китай | 61,2 | 63,4 | 71,2 |
| Турция | 31,9 | 31,0 | |
| Индонезия | 3,8 | 12,8 | 28,1 |
| ЮАР | 72,9 | 74,0 | 73,4 |
| Индия | 33,2 | 54,1 |
Первое место по потреблению угля в 2010г. занимает ЮАР. Угольная промышленность занимает второе место по значимости в экономике страны после добычи золота. Доля угля в ТЭБ более 70%.Соотношение между внутренним потреблением и экспортом составляет 70: 30. Начиная с 1980 г. ЮАР увеличивала добычу в расчете на экспорт. С начала 2000-х годов рост экспорта происходит за счет снижения потребления угля на внутреннем рынке. Почти весь уголь в стране потребляется в электроэнергетике, где доля угольных ТЭС составляет 93%. В ЮАР вырабатывается самая дешевая в мире электроэнергия. Угольные ТЭС и широкое потребление угля в домашних хозяйствах обусловливают большое атмосферное загрязнение. Предполагается и далее развивать угольную электроэнергетику.
Второе место - Китай. Потребление распределяется следующим образом (в %): электроэнергетика - 40; обрабатывающая промышленность - 30; коксовые батареи - 15; сельское хозяйство - 2; транспорт - 1; прочее - 12 . Предполагается, что потребление угля в Китае будет расти и дальше, хотя темпы роста будут значительно меньше. Рост потребления угля
вызовет увеличение импорта угля, причем не только коксующегося, но и энергетического. Перспективы развития угольной промышленности Китая основываются на ее модернизации и реструктуризации. После модернизации китайская угольная промышленность станет важной составной частью мировой энергетики.
Третье место – Польша. Польский каменный уголь используется в основном для технологических нужд - в виде кокса для металлургической промышленности. В связи с сокращением добычи угля в Западной Европе Польша увеличила свой экспорт на европейский рынок. После вступления страны в ЕС Польша стала получать дешевые кредиты, направляемые на повышение конкурентоспособности отрасли, адаптации ее продукции к нормам ЕС, а также для создания мер по социальной защите населения при закрытии шахт. Угольная промышленность Польши находится сейчас в не самом лучшем состоянии. Добыча угля постоянно сокращается под влиянием энергетической стратегии ЕС. Кроме этого, факторами снижения добычи стали спад производства в металлургической промышленности и замещение местного угля более дешевым и качественным углем из России. Однако уголь остается главным топливом Польши.
В настоящее время в мировом хозяйстве электроэнергетика и обрабатывающая промышленность являются основными потребителями угля (рис.2.4).
Рис.2.4. Отраслевая структура потребления угля
Электроэнергетика - главная сфера потребления угля. Электроэнергетика ряда стран изначально развивалась на угле и сегодня на его основе работают 93 % электроэнергетических мощностей в Польше и ЮАР, 78-80% - в Китае и Австралии, 69-70% -в Индии и Казахстане, 59 % - в Чехии, 48-50% в Германии и США. Однако в настоящее время уголь стал основным видом топлива и в электроэнергетике ряда стран, не обладающих значительными угольными запасами или вовсе лишенных их (Израиль, Марокко).
Вторым по объемам использования угля сектором экономики стала обрабатывающая промышленность, на долю которой приходится почти 22% его потребления. Веду щее место здесь принадлежит черной металлургии, которая для производства кокса использует свыше 700 млн. т антрацита в год. Перспективы сокращения удельного расхода угля в чёрной металлургии связывают с действием сразу нескольких факторов:
· Во-первых, с перемещением производства с комбинатов-гигантов на мини-заводы, использующие для выплавки стали электроэнергию и металлический лом.
· Во-вторых, с широким внедрением технологии «PCL», при которой уголь используется в доменной печи минуя стадию коксования. При такой технологии возможно использование не только коксующихся марок углей, но также менее качественного, в том числе энергетического, угля.
Также в черной металлургии применяется древесный уголь для выплавки особо качественной стали, в цветной металлургии он используется в технологических процессах при получении алюминия и меди, в химической промышленности - при производстве вискозы, полупроводников и в качестве наполнителя для пластмасс, а в сельском хозяйстве его применяют в качестве пищевых добавок для кормов.
Помимо каменного угля (битуминозный уголь и антрацит) и лигнитов в мире используется также древесный уголь. Структура его потребления такова:
ü черная и цветная металлургия - 25%;
ü химическая промышленность- 25%;
ü сельское хозяйство -10%;
ü бытовое использование - 30%.
В целом же потребление угля в чёрной металлургии будет расти в связи с увеличением объемов производства, особенно в азиатских странах.
В конце XX и начале XXI вв. произошли капитальные сдвиги в географии потребления угля, отражающие как новую расстановку сил в мировом хозяйстве, так и различия в структуре топливно-энергетических балансов по регионам мира (рис.2.5).
Роль угля в энергетическом балансе стран мира в последнее время в большинстве стран уменьшается, а доля гидро - и атомной энергии увеличивается.
Рост потребления угля в странах Азиатско-Тихоокеанского региона происходит на фоне постоянного снижения удельного веса угля в европейских странах и странах бывшего СССР, которые все больше ориентируются на природный газ, поступающий как по трубопроводам, так и в сжиженном виде газовозами. Его доля в потреблении этого региона в 2010г. составила 34% - первое место в ТЭБ.
В Северной Америке доля угля составила 20%. Это связано не с уменьшением его потребления на электростанциях, которое постоянно увеличивается, а с ростом спроса на углеводороды, необходимые, прежде всего, для удовлетворения растущих потребностей на транспорте.
В Африке доля угля в ТЭБ составляет 26%, природного газа – 25%, нефти – 42%. Довольно низкая доля угля в потреблении ПЭР связана с тем, что большая часть добытого угля идет на экспорт.
Потребление угля на душу населения в мире на 2010г показано на рис.2.6. Наибольшим потреблением угля на человека выделяются такие страны как США, ЮАР, Австралия, Республика Корея и страны бывшего СССР. Наименьшее же потребление приходится на страны Африки, Центральной и Южной Америки, Ближнего Востока, Индонезии и др.
Рис.2.6 Потребление угля на душу населения в мире, млн т
Увеличивающиеся цены на нефть в последнее десятилетие стимулируют рост потребления угля, который по теплотворной способности уступает ей в 1,5 раза. До начала активной фазы финансового кризиса, когда стоимость нефти была чрезвычайно высока, соотношение цен на уголь и нефть составляло 1:10 (при цене нефти 40 долл. за баррель это соотношение меняется до 1:2). Это повлияло, в частности, на решение Японии возобновить добычу угля на ранее закрытых шахтах на о. Хоккайдо. Однако в нынешней ситуации может повториться циклическая динамика, характерная для 70-х-80-х годов XX века, когда рост цен на нефть вызвал увеличение добычи и потребления угля, а их последующее падение привело к замедлению в развитии угольной промышленности.
Прогнозируемое увеличение потребления угля на внутреннем рынке приведет к сокращению его экспорта. США сохранят такие приоритетные направления своего экспорта, как поставки энергетического угля на ТЭС Канады и коксующегося угля в европейские страны. Наряду с этим возрастет импорт дешевого и низкосернистого угля из Китая, Колумбии, Индонезии, России и Австралии. Это может негативно сказаться на положении многих угледобывающих американских компаний. Необходимы новые технологии переработки угля (например, в дизельное топливо) и газификация. Еще одним перспективным направлением может стать добыча метана из угольных пластов методом дегазации. Добыча метана таким способом уже осуществляется в некоторых штатах. Самое крупное производство находится на месторождении Сан-Хуан (штаты Колорадо и Нью-Мексико), самое экономичное - на шахте «Federal» в Пенсильвании, где стоимость 1 м 3 составляет 2 долл.
Топливо- и энергопотребляющие отрасли.
Потребители угля. Потребители нефтепродуктов. Потребители газа. Потребители электроэнергии. Потребители тепла.
Потребители угля.
Уголь потребляется в современной экономике в основном как энергетическое и технологическое топливо. При этом электростанциями потребляется в настоящее время 51% добываемого угля, коммунально-бытовым сектором и населением – 14%. Металлургией (в качестве технологического топлива – кокса) потребляется 19%, прочими потребителями, включая промышленность – 16%.
В качестве основных теплоносителей в промышленности, коммунально-бытовом секторе и в быту используются пар и подогретая паром или продуктами сгорания горячая вода.
Парогенераторная установка или водогрейный котел, работающие на угле включают в себя собственно паровой или водогрейный котел и вспомогательное оборудование, обеспечивающие подготовку и подачу топлива (угля), питательной воды и воздуха, удаление продуктов сгорания (золы и шлака), очистку дымовых газов и т.д.
Местом, где происходит сжигание угля и превращение его химической энергии в тепло, является топочное устройство. В топочной технике используют слоевой, факельный, вихревой и в кипящем слое способы сжигания угля.
Слоевой процесс характерен тем, что в нем поток воздуха превращается в топочные газы, проходя через неподвижный или медленно движущийся слой угля. Это основной способ сжигания угля населением, коммунальнобытовым сектором и промышленностью.
Факельный способ характеризуется непрерывной подачей в топочное пространство частичек пылевидного (подготовленного) угля и его сжиганием в потоке воздуха.
Вихревой способ – закручивание воздушного потока в топочном пространстве и сжигание в нем во взвешенном состоянии мелкозернистого угля.
Сжигание в продуваемом снизу воздухом кипящем слое мелкодробленого угля обеспечивает более низкую температуру процесса (1000°С вместо 1200°С).
Последние способы сжигания подготовленного угля применяются в основном в энергетике при больших объемах потребляемого топлива.
В качестве технологического топлива в металлургии переработанный уголь (кокс) используется в доменных печах при производстве чугуна.
Домна – противоточная шахтная печь, выложенная огнеупорным кирпичом обтянутым стальным кожухом высотой порядка 40 м. В шахте печи непрерывно взаимодействуют шихтовые материалы (кокс (С), железная руда (окись железа Fe 2 O 3), флюс (карбонат кальция СаСО 3) движущиеся сверху вниз, и продукты горения движущиеся снизу вверх. В нижней части печи в горне, в который через фурмы подается разогретый воздух, температура достигает 1750°С (температуры плавления железа). Исходные материалы, подаваемые в доменную печь в соответствии с температурными зонами в печи, претерпевают физические и химические изменения. В шахте сгорает кокс, восстанавливается, науглероживается и плавится железо, образуются шлаки и т.д.
Загруженный в доменную печь кокс опускается по шахте печи до уровня фурм и частично окисляется в струе поступающего воздуха до образования окиси углерода (СО).
Образующаяся окись углерода, поднимающаяся вверх печи и встречая на пути рудную колошу в нижней части шахты печи косвенно восстанавливает окись железа Fe 2 O 3 (косвенное восстановление) до его закиси FeO, которая в свою очередь коксом восстанавливается до собственно железа Fe (прямое восстановление) и частично тем же коксом науглероживается до карбида железа Fe 3 C.
Доставка, хранение и подготовка топлив к сжиганию на предприятиях, потребляющих уголь – трудоемкие процессы.
Доставка угля осуществляется главным образом железнодорожным транспортом. В зимнее время вагоны со смерзшимся топливом разогреваются перед разгрузкой в размораживающих устройствах. Для разгрузки вагонов с топливом применяются вагоноопрокидыватели.
Предварительное дробление угля производится в дискозубчатых дробилках на куски размером 50 – 150 мм. Основное дробление топлива на куски размером не более 25 мм происходит в молотковых дробилках.
Для улучшения санитарных условий труда обслуживающего персонала, а также предотвращения пожаров и взрывов при подготовке угляприменяют обеспыливание, используя аспирацию, паро-, гидро- и пенообеспыливание.
Срок хранения топлива на складе устанавливается для бурых углей 0,4 – 0,5 года, для каменных углей 2 – 6 лет в зависимости от устойчивости к самовозгоранию. Во избежание самовозгорания топлива на складе штабели и их откосы уплотняют укаткой бульдозерами и катками. Систематически контролируют температуру внутри штабеля.
Уголь - первое ископаемое топливо, которое начал использовать человек. В настоящее время в качестве энергоносителей применяются по большей мере нефть и газ. Однако, несмотря на это, угольная промышленность продолжает играть важнейшую роль в экономике любой страны, в том числе и России.
Статистические данные
В 50-е годы прошлого столетия доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляла 65 %. В последующем она постепенно сокращалась. В особенности серьезный спад начался в 70-е годы, после открытия газовых месторождений в Сибири. Во времена кризиса 90-х интерес энергетиков к этому виду топлива окончательно упал. Многие ГЭС, изначально спроектированные для работы на угле, были переоборудованы под газ.
В последующие годы добыча твердого топлива у нас в стране немного возросла. Однако развивается угольная промышленность России, несмотря на действующие программы по ее реанимации, и в наше время довольно-таки медленно. В 2015 г. добыча в России составила около 360 млн тонн. При этом российские компании закупили около 80 млн тонн. В советские времена, даже после начавшейся в 70-е «газовой паузы», этот показатель составлял 716 млн т (1980-82 гг.). Причем в 2015 г., по словам представителей Минэкономразвития, сократились и инвестиции в отрасль.
Угольная промышленность: структура
Видов добываемого угля существует всего два: бурый и каменный. Последний имеет большую энергетическую ценность. Однако запасов каменного угля в России, как и во всем мире, не слишком много. На долю бурого приходится целых 70 %. Добываться твердое топливо может двумя способами: открытым и шахтным. Первый метод используется тогда, когда расстояние от поверхности земли до пласта составляет не более 100 м. Шахтным способом уголь может добываться на очень большой глубине - в тысячу и более метров. Иногда используется также комбинированная методика разработки.
Помимо предприятий, занимающихся добычей этого вида твердого топлива шахтным и открытым способом, в структуру угольной отрасли включены обогатительные фабрики и производства по брикетированию. Природный уголь, а в особенности бурый, имеет обычно не слишком высокую теплотворную способность из-за содержащихся в нем примесей. На обогатительных фабриках его дробят и просеивают через сетку в воду. При этом само твердое топливо всплывает наверх, а частицы пород оседают на дно. Далее уголь высушивают и обогащают кислородом. В результате его тепловая способность значительно повышается.
Брикетирование в зависимости от показателей давления при обработке может производиться с применением связующих или без них. Такая обработка значительно повышает температуру сгорания угля.
Основные потребители
Приобретают уголь у добывающих компаний в основном предприятия топливно-энергетического комплекса, а также металлургической отрасли. Бурый уголь используется по большей мере в котельных. Также иногда его применяют в качестве топлива на ТЭЦ. Потребителями каменного угля являются по большей части металлургические предприятия.
Основные бассейны России
Самым крупным каменноугольным бассейном у нас в стране (и в мире) является Кузбасский. Здесь добывается 56 % всего российского угля. Разработки ведутся как открытым, так и шахтным методом. В европейской части России наиболее крупным и развитым районом является Печорский угольный бассейн. Твердое топливо здесь добывается шахтным способом с глубины до 300 м. Запасы бассейна составляют 344 млрд тонн. К наиболее крупным месторождениям также можно отнести:
- Качко-Ачинский угольный бассейн. Расположен в Восточной Сибири и дает 12 % всего российского угля. Добыча осуществляется открытым способом. Качко-Ачинский бурый уголь является самым дешевым в стране, но при этом и самым низкокачественным.
- Донецкий каменноугольный бассейн. Добыча ведется шахтным способом, а поэтому себестоимость угля довольно-таки высока.
- Иркутско-Черемховский угольный бассейн. Добыча угля ведется открытым способом. Себестоимость его невысока, однако из-за большой удаленности от крупных потребителей используется он в основном только на местных электростанциях.
- Южно-Якутский угольный бассейн. Находится на Дальнем Востоке. Добыча ведется открытым способом.
Также довольно-таки перспективными в России считаются угольные бассейны Ленинский, Таймырский и Тунгусский. Расположены все они в Восточной Сибири.
Основные проблемы угледобывающей отрасли России
Причин, по которым угольная промышленность у нас в стране развивается довольно-таки медленно, существует несколько. В первую очередь к проблемам этой отрасли народного хозяйства относят:
- затянувшуюся «газовую паузу»;
- значительную удаленность мест добычи от основных потребителей.
Также серьезными проблемами угольной промышленности в современной России считаются загрязнение окружающей среды и тяжелые условия труда рабочих.
Газ или уголь?
Таким образом, не особенно хорошо угольная промышленность России развивается прежде всего из-за нежелания потребителя переходить с голубого топлива на твердое. И неудивительно. Газ у нас в стране стоит очень недорого. Однако эта проблема угольной отрасли, по всей видимости, будет решена в довольно-таки короткие сроки. Дело в том, что «газовая пауза» близка к своему исчерпанию. По оценкам «Газпрома», продлится она еще не более 6-7 лет. Все дело в истощении наиболее рентабельных месторождений голубого топлива в России.
В связи с этим уже сегодня разрабатываются и начинают претворяться в жизнь программы, направленные на развитие угольной промышленности и внедрение технологий, основанных на использовании твердого топлива, по всей производственной цепи народного хозяйства.
Проблема удаленности от потребителей
Это, пожалуй, самая серьезная проблема угольной промышленности на сегодняшний день. Крупнейший бассейн России, Кузбасский, к примеру, расположен в 3000 км от ближайшего порта. Большие транспортные затраты приводят к понижению рентабельности шахт и разрезов и увеличению стоимости угля. Ситуацию усугубляет довольно-таки слабая развитость железнодорожных путей в Восточной Сибири.
Разумеется, в программах развития угольной промышленности уделяется внимание в том числе и этой проблеме. Одним из способов ее решения является вертикальная интеграция предприятий отрасли. Предлагается, к примеру, организовывать на базе шахт объекты энергетики малой и средней мощности. Такая реконструкция может быть без особых затрат произведена путем установки на шахтных котельных турбогенераторов.
Новые предприятия угольной промышленности, занимающиеся обогащением и брикетированием твердого топлива, также могут стать одним из решений этой проблемы. Очищенный уголь, конечно же, стоит дороже природного. А поэтому затраты на его перевозку окупаются быстрее.
Экологические проблемы
Разработка угольных пластов, а в особенности открытым способом, негативно влияет на окружающую среду. При этом проблемы могут быть такими:
- изменение ландшафтов;
- оседание земной поверхности и эрозия почвы;
- выбросы метана из шахт;
- загрязнение воды и воздуха;
- возгорание угля в отвалах и шахтах;
- отторжение земельных участков под хранение отходов добычи.
Решением экологической проблемы добычи угля может стать прежде всего принятие ряда нормативов и законов, регулирующих все этапы разработки месторождений. При этом следует стимулировать предприятия к осуществлению контроля за их соблюдением на всех этапах разработки угольных пластов.
Воздействие на здоровье человека
Добыча угля и разработка пластов в густонаселенных районах европейской части значительно усугубляет такие проблемы:
- снижение продолжительности жизни;
- увеличение количества врожденных аномалий у детей;
- повышение количества нервных и онкологических заболеваний.
В особенности актуальны эти проблемы могут быть в районе Подмосковного, Качко-Ачинского и Южно-Якутского бассейнов. В данном случае решением проблемы может также стать разработка разного рода нормативов, направленных на внедрение новых способов организации добычи, позволяющих сохранить чистоту окружающей среды.
Профессиональные заболевания
Проблемы угольной промышленности на самом деле многочисленны. Однако профессиональные заболевания являются, пожалуй, одной из самых актуальных. В особенности неблагоприятное влияние несоблюдение экологических норм производства оказывает на работающих в шахтах людей. Производства этой специализации считаются едва ли не самыми опасными и вредными для здоровья на сегодняшний день.
Болеть работники угольной промышленности могут такими заболеваниями:
- пневмокониозы;
- пылевые и хронические бронхиты;
- силикоз и кониотуберкулез;
- зрительное и слуховое перенапряжение;
- нервно-психические патологии;
- радикулопатия;
- артроз, катаракта, вибрационная болезнь.
Легочные заболевания возникают в результате вдыхания шахтерами угольной пыли и вредных газов. Зрительное и слуховое перенапряжение случается из-за нерационального освещения и тяжелых условий труда. Причиной нервно-психических заболеваний и радикулопатии также обычно является перенапряжение. Вибрационная болезнь и артроз связаны прежде всего с особенностями самого процесса добычи угля.
Нормы по разного рода вредным факторам в России приняты уже очень давно. А поэтому решением проблемы профессиональных заболеваний рабочих в такой отрасли, как угольная промышленность, может стать только неукоснительное следование им. Тем более что на сегодняшний день ситуация в плане развития профессиональных заболеваний шахтеров крайне неблагоприятная. По статистике, их уровень превышает средние по промышленности в 9 раз.
Производственный травматизм
Профессия шахтера, помимо всего прочего, является еще и одной из самых опасных в мире. В разрабатываемых угольных пластах всегда содержится ядовитый и взрывоопасный газ - метан. К его возгоранию может привести любая искра, появившаяся в процессе функционирования шахтного оборудования. В результате взрыва и последующего обвала слоев угля рабочие могут не только получить травму, но и погибнуть.
Предотвратить производственный травматизм по этой причине можно путем совершенствования средств предотвращения возгорания метана и угольной пыли. Базироваться разработка систем защиты должна прежде всего на автоматическом создании в шахтах взрывопреграждающей среды. На выработках должны распыляться ингибиторы реакции окисления метана кислородом. Газодисперсная предохранительная среда должна создаваться непрерывно. Любые опасные факторы взрыва следует снижать до безопасных пределов.
Также необходимо обеспечивать постоянную вентиляцию шахт, исключить возможность возникновения электрических разрядов и т. д. Конечно же, профессия шахтера в этом случае не станет легче. Но возможно, она будет гораздо более безопасной.
Проблема безработицы и ее решение
На сегодняшний день в России полностью закрыты нерентабельные шахты, в результате чего удалось избавиться от слабых звеньев производственной цепи, требующих, помимо всего прочего, еще и значительных вложений. Рост прибыли угледобывающих компаний в последнее время связан также с началом разработки действительно перспективных и выгодных шахт. Внедрение новейших технологий и оборудования вызвало, однако, проблему занятости жителей шахтерских поселков, поскольку потребность в ручном труде снизилась.
Министерство энергетики и угольной промышленности России, надо отдать ему должное, к этой проблеме отнеслось очень серьезно. Все сокращенные работники получили хорошую социальную защиту. Многим была предоставлена возможность устроиться на перерабатывающие предприятия угольной промышленности. Ведь с ростом добычи твердого топлива увеличилось и их количество.
Перспективы развития угольной промышленности в России
Предприятия, занимающиеся разработкой пластов твердого топлива в России, могут быть действительно очень прибыльными. Дело в том, что у нас в стране много таких месторождений, на которых выработка угля может вестись дешевым открытым способом. К примеру, угольная промышленность Украины на данный момент находится не в лучшем состоянии, именно потому, что пласты на территории этой страны залегают очень глубоко. Разрабатывать их приходится шахтным методом. Украинский уголь стоит в несколько раз дороже европейского, а поэтому о конкуренции не может быть речи.
В России же угольная промышленность является действительно перспективной. Интенсивное ее развитие может быть обеспечено только путем дальнейшего совершенствования технологий добычи и снижения издержек производства.
К настоящему времени приоритетными направлениями этой сферы топливно-энергетического комплекса являются:
- масштабная модернизация производства;
- вовлечение в обработку наиболее перспективных запасов;
- разработка антикризисных мер;
- снижение затрат на техническое перевооружение уже имеющихся малоперспективных шахт и разрезов.
Запасы и их характеристика
Достойных внимания перспективных месторождений, таким образом, в России имеется много. Печорский угольный бассейн, Кузбасс и другие выработки способны обеспечивать страну твердым топливом еще столетиями. Кондиционные запасы угля у нас в стране превышают 4 трлн тонн. То есть при текущей добыче в 300-360 млн тонн в год ресурсов хватит еще примерно на 400 лет.
Угольные бассейны на территории России многочисленны, а пласты доступны для разработки. Освоение последних не имеет практически никаких ограничений. Ко всему прочему, добываемое у нас в стране твердое топливо в большинстве случаев отличается очень хорошими качествами, а поэтому ценится на европейском рынке. Уголь, характеристики которого выше, чем у российского, поставляется только из Северной Америки и Австралии.
Вывод
Таким образом, основной задачей инновационного развития угольной промышленности в России являются:
- повышение безопасности добычи;
- внедрение новых технологий по переработке угля;
- вертикальная интеграция угольной отрасли промышленности.
Определяя политику и перспективы развития угольной промышленности, нужно сформировать эффективный механизм государственного регулирования, а также разработать систему экономических мер, способствующих активному движению инвестиций. Помимо этого должен быть принят комплекс организационных и законодательных мер, направленных на гармонизацию структуры топливно-энергетического баланса государства и обеспечивающих опережающий рост потребления угля в основном на ТЭЦ.
В начале июня на Черепетской ГРЭС в Тульской области введён в эксплуатацию девятый пылеугольный блок установленной мощностью в 225 МВт. Появление новых угольных мощностей скорее исключение из правил. Почему в России угольная генерация вытесняется газовой и атомной, а в «зелёной» Европе, наоборот, набирает популярность – разбирался «Переток.ру».
Источник: sdelanounas.ru
Угольные электростанции всегда играли важную роль в энергосистеме России. Но в последние годы стали значительно уступать газовым и атомным аналогам. По данным Института энергетических исследований (ИНЭИ) РАН, доля угольной генерации в России сократилась с 27% в начале 2000-х годов до 24% по данным на конец 2013 года (в Европейской части страны – с 19% до 16%). Новые тепловые мощности, вводимые в энергосистеме, также в основном используют газ. Угольные энергоблоки, впрочем, тоже строятся – например, на той же Черепетской, Березовской ГРЭС, Красноярской ТЭЦ-3, Благовещенской ТЭЦ и других станциях, но их намного меньше, чем газовых.
При этом электростанции, использующие уголь, наряду с нетопливными источниками вносят существенный вклад в диверсификацию топливного баланса, отметил заведующий отделом развития и реформирования электроэнергетики ИНЭИ РАН Фёдор Веселов, выступая на круглом столе «Газовая и угольная генерация России: реалии и перспективы». На сегодняшний день около 110 российских ТЭЦ и ГРЭС – это угольная генерация.
Сложности конкуренции
Угольные станции важны не только для диверсификации топливного баланса страны, но и для работы угледобывающих предприятий. Например, Новочеркасская ГРЭС «Газпром энергохолдинга» является самым крупным потребителем угля в Ростовской области. По данным ИНЭИ РАН, электростанции остаются важнейшими потребителями донецкого и канско-ачинского углей, а также месторождений Восточной Сибири.
Однако положение дел для угольных электростанций сегодня оставляет желать лучшего. Для примера: конкурентный отбор мощности на 2015 год на общих условиях не прошли шесть угольных станций общей мощностью 2,3 ГВт. Их «спас» статус вынужденных. Но проблема налицо: электростанциям, использующим уголь, сложно конкурировать с более эффективной газовой генерацией.
«Ключевой проблемой для угольной генерации на внутреннем рынке является высокий уровень конкуренции со стороны газовых мощностей. Это, в частности, объясняется разными способами ценообразования на угольном и газовом рынках: цены на уголь на внутреннем рынке образуются с учётом тенденций на мировых рынках, цены на газ в России регулируются государством», – сообщила «Переток.ру» начальник управления по экономике отраслей ТЭК Аналитического центра при Правительстве Российской Федерации Виктория Гимади.
Кроме этого, строить и эксплуатировать угольные станции дороже, чем газовые. Так, в постановлении правительства о параметрах договоров о предоставлении мощности (ДПМ) закреплён уровень капитальных затрат на строительство 1 кВт угольной мощности в 49–53 тысячи рублей, газовой – в 29–42 тысячи рублей. Эксплуатационные затраты угольных станций также выше (в постановлении о ДПМ – примерно на 53%).
Ещё одна проблема – экологическая. Газовые энергоблоки «чище» по выбросам, и им не нужно иметь специальные площадки для золоотвалов. По данным экспертов, сегодня на российских станциях накоплено свыше 1 млрд тонн золошлаковых материалов, а их переработка (например, на нужды строительства) пока развита не на полную мощность.
Есть блок проблем, одинаковых как для угольной, так и для других видов генерации. В частности, по-прежнему остро стоит вопрос неплатежей потребителей и труднодоступности кредитных ресурсов, необходимых для покрытия кассовых разрывов. «При этом особенностью угольной генерации является то, что в большинстве случаев она работает в режиме комбинированной выработки, что, с одной стороны, существенно повышает её эффективность и является её преимуществом. С другой стороны, сложности рынка тепла полностью перекладываются на производство электроэнергии. До сих пор сохраняется перекрёстное субсидирование между рынками тепловой и электрической энергии. Низкие тарифы для ТЭЦ на тепло приводят к снижению экономической эффективности угольных станций», – рассказали «Переток.ру» в «Сибирской генерирующей компании», которая является потребителем примерно 16% энергетического угля на внутреннем рынке России.
Дезориентирует энергетиков и отсутствие стабильных правил регулирования рынка – постоянное изменение правил делает крайне трудным планирование долгосрочных инвестиций. Страдают вложения в ремонт и обновление основных фондов, что является одной из причин аварий на электростанциях.
Участники сектора не просят прямой финансовой поддержки, желая лишь стабильных правил игры. «Сегодня в первую очередь нужны институциональные меры. Мы не просим прямой финансовой поддержки. Если выстроить правильно работу рынка, то угольная генерация сама по себе является достаточно эффективной, чтобы зарабатывать самостоятельно. При регулировании отрасли необходимо учитывать все факторы, в том числе и поддержание нормального технического состояние оборудования, а не только стремиться к максимальному сдерживанию цен», – говорят в «Сибирской генерирующей компании».
Эксперты считают, что пока предпосылок к интенсивному развитию угольной генерации в России нет. «Существенного роста доли угольных ТЭС в топливном балансе страны ожидать не стоит, скорее всего, их роль в перспективе не изменится (останется примерно на уровне 25% в потреблении топлива на ТЭС)», – считает Виктория Гимади. По её мнению, угольные станции будут строиться в регионах Сибири и Дальнего Востока, что обуславливается относительной территориальной близостью источников потребления угля и его добычи. Именно там задуман проект экспортно ориентированной Ерковецкой ТЭС – крупной электростанции, которая может использовать уголь с одноимённого месторождения. Электроэнергию, вырабатываемую ТЭС, предполагается поставлять в Китай. «Масштабное развитие угольной генерации на других территориях (например, в центральной части России) маловероятно по причине низкой экономической эффективности: высокий уровень конкуренции различных видов генерации, большие транспортные издержки», – считает Виктория Гимади.
Уголь подвинул газ
Рассматривая перспективы угольной генерации, любопытно обратить внимание на Европу. С одной стороны, ЕС является одним из самых громких приверженцев «зелёных» энергетических технологий – и при этом в последние годы там было введено значительное количество угольных мощностей (уголь, пожалуй, приходит в голову последним, когда думаешь о чистых технологиях). Сыграли свою роль экономические факторы. Как отметил руководитель департамента ТЭК Института проблем естественных монополий (ИПЕМ) Александр Григорьев, во-первых, в ЕС значительно сократился разрыв между ценами на газ и уголь. По данным института, если в 2007 году соотношение цен газа и угля составляло 1,6, то в 2013 году оно достигло отметки 3,0. Во-вторых, сыграло роль падение цен на углеродные квоты (инвестиции в газовую генерацию эффективны при стоимости квот более 34–38 евро за тонну CО2). В-третьих, влияние оказал и экономический кризис 2008 года, который привёл к спаду промышленного производства и, соответственно, электропотребления.
Эти факторы привели к тому, что газовые ТЭС были недозагружены. Собственники законсервировали многие станции, некоторые вообще демонтировали. А строить стало выгоднее ТЭС на угольном топливе. Кроме того, в Германии – крупнейшем потребителе энергоресурсов в Европе, после аварии на Фукусиме в марте 2011 года, правительство приняло решение постепенно закрыть все атомные станции.
Так, по данным ИПЕМ, с 2012 года по апрель 2015-го в европейских странах было введено 10,1 ГВт угольной генерации (преимущественно в Германии) – почти в шесть раз больше, чем количество введённых газовых мощностей. На стадии строительства находятся ещё 8,6 ГВт угольных мощностей: 3,3 ГВт – в Польше, 2,7 ГВт – в Нидерландах, 1,8 ГВт – в Германии.
Но надо понимать, что в большинстве стран ЕС нет своего газа (кроме Норвегии), поэтому развитие угольной генерации – во многом вынужденная мера, обусловленная экономическими факторами. Так, глава итальянской энерегетической компании Enel Франческо Стараче в кулуарах ПМЭФ заявил, что ситуация с ростом потребления угля в электроэнергетике вместо газа продлится недолго, газ в ближайшие годы будет больше использоваться в энергетике стран Европы. «Не думаю, что это продлится долго, это временная ситуация. Мы не планируем переводить свои станции с газа на уголь. Думаю, в ближайшие годы газ будет гораздо важнее угля в Европе», – цитирует Стараче Интерфакс.
Другие материалы по теме
Танцы на угле
Стремительный прирост доли газовой генерации в российской энергосистеме в ближайшие годы должен приостановиться, а в долгосрочной перспективе удельный вес станций, работающих на голубом топливе, и вовсе снизится относительно мощности угольных ТЭС. Это осмысленный выбор российских властей, в основе которого – диверсификация топливного баланса, развитие внутреннего рынка для угольной промышленности, а также перспективы использования новых технологий, позволяющих сделать угольную генерацию не только эффективной, но и экологичной.
27 Марта 2014 в 14:12
