Экономическое обоснование направлений производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей

Потапенко, Игорь Олегович

Темы диссертаций по экономике » Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда

Экономическое обоснование направлений производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат

Ученаd>кандидат экономических наук
Автор	Потапенко, Игорь Олегович
Место защиты	Москва
Год	2003
Шифр ВАК РФ	08.00.05

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Экономическое обоснование направлений производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей"

На правах рукописи

ПОТАПЕНКО ИГОРЬ ОЛЕГОВИЧ

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ПРОИЗВОДСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЕЙ

Специальность 080005 - Экономика и управление народным хозяйством

Специализация Экономика природопользования, экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2003

Диссертационная работа выпонена в Федеральном государственном унитарном предприятии Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых Министерства энергетики Российской Федерации

Научный руководитель,

доктор экономических наук, профессор Крапчин Иван Петрович

Официальные оппоненты:

Доктор экономических наук, профессор Кудинов Юрий Сергеевич Кандидат экономических наук Грейнер Николай Николаевич

Ведущая организация Центральный научно-исследовательский

институт экономики и научно-технической информации угольной промышленности (ФГУП ЦНИЭИуголь)

Защита диссертации состоится л 10 декабря 2003 г в II00 часов на заседании Диссертационного совета Д 21600701 во Всероссийском научно-исследовательском институте экономики минерального сырья и недропользования, (ВИЭМС) МПР России и РАН по адресу: 123007, г. Москва, 3-я Магистральная, дом 38.

С диссертацией можно ознакомиться в научном фонде Всероссийского научно-исследовательского института экономики минерального сырья и недропользования.

Автореферат разослан л /Сои^ОА^Р 2003г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат геолого-минералогических наук

Прокофьева Л.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время основу топливно-энергетического баланса России составляют органические виды топлива, среди которых значительная роль отводится каменным и бурым углям, как наиболее распространенным видам энергетических ресурсов. Согласно "Энергетической стратегии России" в перспективе они будут использоваться в качестве энергетического топлива для выработки тепловой и электрической энергии и технологического сырья, подвергаемого термохимической и механической переработке с целью получения экологически чистой продукции с новыми потребительскими свойствами и более высокого качества. Производство такой продукции обусловливается необходимостью защиты окружающей среды от загрязнения сернистыми соединениями, угольной пылью и окислами азота. При этом одним из источников загрязнения, особенно воздушного бассейна, были и остаются тепловые электростанции, являющиеся главными потребителями углей с высоким содержанием серы и золы. Они выбрасывают в окружающую среду основную массу угольной пыли, оксидов серы и азога.

Необходимо подчеркнуть, что проблема защиты окружающей среды от загрязнения отходами и вредными выбросами возникла при использовании энергетическими и другими установками минеральных видов топлива (уголь, нефть, газ, сланец). Острота этой проблемы и актуальность ее решения приобрела особое звучание в конце двадцатого столетия. Достигнутый к этому периоду уровень материального производства и прогнозируемые темпы его роста в будущем обозначили резкое противоречие во взаимоотношениях общества и природы, когда всё возрастающее потребление естественных ресурсов на благо общества вступило в противоречие с состоянием окружающей среды. В этой связи вопросы взаимоотношения природы и общества подняты Организацией Объединенных Наций на уровень глобальных проблем (Конференция ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 1992 г; Стокгольм, 2002).

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.ПИтевург у, о * 09

Сказанное имеет непосредственное отношение к условиям России. Над решением задач повышения качественных параметров угольной продукции и защиты окружающей среды от загрязнения в нашей стране работали и продожают заниматься научно-исследовательские институты, проектно-конструкторские организации различных министерств и ведомств (ИГИ, ИВ-ТАН, ВТИ, ЭНИН, МГГУ, ВНИПИЭнергопром, ИПКОН, НПО Гидротрубопровод, НПЦ Экотехника), Работы исследовательского и опытного характера направлены на создание более прогрессивных технологий по производству экологически чистого энергетического топлива из многобаластных углей, улавливанию сернистых соединений из дымовых газов электростанций и снижению образования окислов азота. Разработки этих институтов, а также публикации специалистов были использованы при экономической оценке получения из угля новых видов более качественного топлива для основного его потребления - тепловых электрических станций.

При проведении исследования были использованы материалы институтов экономического профиля. Следует подчеркнуть, что разработки этих институтов в основном относятся к периоду, когда развитие экономики осуществлялось на плановой основе, чему и соответствовали оценочные показатели работы предприятий. Переход к рыночным условиям обусловливает необходимость изменения методических подходов и выбора критериев оценки результатов хозяйственной деятельности. Кроме того, к настоящему времени получены допонительные технические результаты по рассматриваемым направлениям переработки углей, которые вносят существенные коррективы в их оценку.

Приведенными обстоятельствами подчеркивается актуальность постановки и необходимость решения проблемы производства и использования экологически чистого топлива с экономических позиций. Применительно к топливу, используемому тепловыми электростанциями и другими энергетическими установками, эта задача может быть, во-первых, решена на основе реализации тех-

Х 'Л.' ' /'Х> .'

нологий газификации углей, обеспечивающих выработку синтетического газа, очищенного от сернистых соединений и пыли имеющимися средствами и, во-вторых, на базе применения метода приготовления водоугольных суспензий, сжигание которых обеспечивает снижение вредных выбросов в окружающую среду.

Общей (объединяющей) идеей этих направлений в плане охраны окружающей среды является потенциальная возможность производства экологически чистого топлива энергетическог о назначения, а с экономических позиций -возможность снижения затрат на производство тепловой и электрической энергии с одновременным вовлечением в хозяйственный оборот низкосортных углей, занимающих большой удельный вес в балансовых запасах и объемах добычи. Вместе с тем, реализация имеющихся технических решений в промышленном масштабе во многом будет определяться экономической целесообразностью производства и использования получаемых видов экологически чистого топлива по сравнению с рядовыми углями. Эти факторы обусловили формулировку цели и задач исследования.

Цель исследования состоит в обосновании экономической целесообразности производства и сжигания в энергетических установках экологически чистых видов топлива - синтетического газа из углей и водоугольных суспензий.

Для реализации названной цели в процессе исследования решались следующие задачи:

- анализ современного состояния добычи и качественных параметров добываемых углей; оценка их влияния на показатели работы энергетических установок и загрязнение окружающей среды;

- анализ новых технологий в области производства экологически чистого топлива из углей и возможности их применения с целью уменьшения загрязнения окружающей среды;

- выбор критериев оценки рассматриваемых технологий и обоснование методических подходов к распределению общепроизводственных затрат между комплексом продукции, получаемой при переработке углей;

- экономическая оценка различных форм организации предприятий переработки углей, обеспечивающих получение экологически чистого топлива в виде синтетического газа и водоугольных суспензий;

- определение экономической эффективности производства и использования экологически чистого топлива из углей по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

Предметом исследования является анализ эффективности производства и использования в энергетике экологически чистых видов угольного топлива.

Объектом исследования - производители и потребители экологически чистого топлива энергетического назначения.

Связь темы исследования с государственными и отраслевыми программами. Исследования корреспондируются с федеральными и отраслевыми научно-техническими программами: "Энергетическая стратегия России", "Чистая энергетика" (раздел "Топливо") и Концепция развития угольной промышленности России до 2010 года.

Методология и методы исследования. Основной методологической базой исследования являются теоретические и методологические положения в области рационального использования природных ресурсов, организации и управления предприятиями, разработанные научно-исследовательскими организациями топливно-энергетического комплекса и отечественными специалистами. Основу методического инструментария работы составляет системный анализ сырьевых, технологических, экономических и экологических факторов. При решении конкретных задач использован набор общенаучных и специальных методов, позволяющих изучить сущность и содержание отдельных аспектов исследуемой темы: методы классификации, нормативов, экспертных оценок.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

-снижение уровня загрязнения окружающей среды предприятиями ТЭКа может быть достигнуто за счет использования новых экологически чистых видов топлива, получаемого на основе углей, запасы которых в десятки раз превышают запасы нефти и природного газа;

- методический подход к оценке эффективности производства синтетического газа из угля дожен базироваться на распределении затрат между основной и попутной продукцией с учетом их потребительских свойств и направлений использования;

- подразделение по производству газа из многобаластных углей дожно быть структурной единицей электростанции, что обусловливается не возможностью его передачи на большие расстояния и экономической целесообразностью; такое сочетание окажет положительное влияние на экономические показатели производства газа и выработку электроэнергии;

- стадии приготовления, транспортирования и сжигания водоугольных суспензий дожны иметь постоянные (устойчивые) связи на основе такой формы организации производства как кооперирование; это обеспечит поставку угольного топлива постоянного качества и на этой основе - снижение затрат на производство тепловой и электрической энергии по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

Теоретическая значимость результатов исследования заключается в обосновании необходимости обеспечения предприятий энергетического комплекса экологически чистым топливом и определении критериев, позволяющих оценить экономическую эффективность производства и потребления новых видов топлива из бурых и каменных углей.

Научная новизна полученных результатов заключается в:

- обосновании необходимости производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей (синтетического газа и водо-

угольных суспензий) с позиций защиты окружающей среды, повышения эффективности работы предприятий ТЭКа и рационального использования природных ресурсов;

- выбор критериев оценки производства экологически чистых видов топлива и обоснований метода распределения общепроизводственных затрат между основной и попутной продукцией с учетом ее качества и потенциально возможных направлений использования;

- экономической оценке применения новых технологий, обеспечивающих производство экологически чистого топлива для стационарных энергетических установок и обосновании оптимальной формы организации предприятий; решение этой задачи осуществлено на основе определения капитальных вложений на строительство объектов основного и вспомогательного назначения и эксплуатационных затрат на производство синтетического газа и водоугольных суспензий;

- определении эффективности производства экологически чистых видов топлива и обосновании их конкурентоспособности по сравнению с натуральными углями при производстве электрической и тепловой энергии.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- соответствием научных и технологических положений диссертации современным представлениям в области рационального использования углей и защиты окружающей среды от загрязнения отходами и вредными выбросами, представленные в работах отечественных и зарубежных специалистов;

- использованием представительных объемов статистической информации и достоверных технологических результатов, полученных в опытных и опытно -промышленных условиях.

Практическая ценность результатов определяется возможностью их использования на конкретных предприятиях топливно-энергетического комплекса страны.

Реализация результатов исследования позволяет:

- объективно подойти к оценке технологий и сравнительной эффективности использования качественно различных видов топлива для удовлетворения потребности страны в энергоносителях;

- выбрать перспективные направления облагораживания и переработки углей с целью производства из них новых экологически чистых видов угольного топлива.

Практическая значимость подтверждается также использованием результатов организациями Минэнерго России:

Апробация результатов работы. Основные положения работы обсуждались на Международной конференции молодых ученых (2001 г) и Научном совете РАН (2003 г), а также на совместном семинаре в ИГИ с приглашением специалистов Института микроэкономики и ИГД им. Скочинского.

Публикации по теме диссертационной работы. Основные результаты исследования опубликованы в 8 статьях и докладах общим объемом 2,6 печатных листов

Структура и объем работы. Содержание работы изложено на 128 страницах машинописного текста, включая 38 таблиц. Она состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 100 наименований и 16 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для достижения поставленной в работе цели учитывались следующие объективно существующие предпосыки: первая - балансовые запасы углей позволяют рассматривать их как перспективное энергетическое топливо и вторая - качество углей, из-за относительно высокого содержания в них золы и серы, во многих случаях не отвечает требованиям потребителей и природоохранным нормам.

1. Снижение уровня загрязнения окружающей среды предприятиями ТЭКа может быть достигнуто за счет использования новых экологически чистых видов топлива, получаемого на основе углей, запасы которых в десятки раз превышают запасы нефти и природного газа.

Угольная промышленность России располагает значительными балансовыми запасами углей (200 мрд. т), обеспечивающими современный уровень добычи на сотни лет, что на порядок выше, чем обеспеченность нефтью и газом. С этих позиций уголь, как наиболее распространенный вид энергетических ресурсов, будет и в перспективе играть большую роль в удовлетворении потребности в топливе, технологическом сырье и создании условий энергетической безопасности страны. В программном документе Основные положения энергетической стратегии России на период до 2020 г предусматривается увеличение добычи углей с 253 до 450 мн. т.

Бесспорным является также и то, что в добываемых углях содержатся нежелательные компоненты, которые ухудшают качество энергетического топлива и являются загрязнителями окружающей среды. Это особенно касается электростанций и других энергетических установок, в топливных балансах которых больший удельный вес будут занимать каменные и бурые угли (табл. 1).

Таблица 1

Перспективная структура топливного баланса электростанций

Вид топлива Объемы и структура потребления по годам

2005 2010 2015

мн. т мн. тут % мн. т мн. тут % мн. т мн. тут %

Газ, мрд. м3 156 178 64 179 204 64 189 216 60,5

Уголь 143 82 30 170 97 зТ~1 218 125 35,0

Мазут 13 17,6 6 12,2 16,5 5 11,4 15,5 4,3

Прочие - 0,4 - - 0,5 - - 0,5 0,2

Итого - 278 100 - 318 100 - 357 100

Одной из особенностей большинства энергетических углей и мазута является повышенное содержание в них серы. Практически все жидкое топливо, используемое на электростанциях, имеет высокое содержание серы. Что касается угольного топлива, то оно разнообразно по составу и качеству.

Качественные параметры наиболее распространенных топлив энергетического назначения, удельные и суммарные выбросы загрязняющих веществ от их

сжигания на тепловых электростанциях приведены в табл.2.

Таблица 2

Качество жидкого и твердого топлива, сжигаемого в энергетических установках

Вид топлива Теплота сгорания, ккал/кг Содержание, % Выбросы, г/кВт. ч

серы золы золы оксидов

серы азота

Мазут 8500 2.8 0,1 0,4 15,9 2,4

Уголь

подмосковный 2720 2,7 25,2 242 53,9 2,15

донецкий 4450 2,8 23,8 97 21,6 2,8

кузнецкий 5200 0,4 18,9 82 3,5 3,7

канско-ачинский 3500 0,4 4,7 29 2,6 1,5

экибастузский 4200 0,8 45 335 9,1 3,4

печорский 4380 2,6 24,0 97 20,0 2,8

Дымовые газы электростанций, независимо от концентрации в них сернистых соединений, в настоящее время не подвергаются очистке, а поэтому можно констатировать, что находящаяся в них сера поностью выбрасывается в атмосферу, нанося вред людям, животному и растительному миру.

В настоящее время суммарные выбросы составляют около 5 мн.т, в том числе: летучей золы 1,4 мн.т, оксидов серы - 2 мн.т и оксидов азота - 1,2 мн.т.

Снижение или поное устранение негативных последствий, вызванных высоким содержанием серы, может быть достигнуто на основе применения различных технологий, которые по своей сущности и ожидаемым результатам

можно объединить в следующие группы: первая - улавливание серы на стадии подготовки к сжиганию (газификация) и, вторая - улавливание сернистых соединений из дымовых газов. При этом следует подчеркнуть, что реализация первого пути обеспечит кардинальное решение проблемы, поскольку в этом случае представляется возможным поностью исключить вредное действие серы на топливоиспользующие агрегаты и окружающую среду.

Уменьшение объемов образования и выбросов в атмосферу окислов азота электростанциями, как показывает зарубежный и отечественный опыт, может быть достигнуто за счет перевода их на сжигание водоугольных суспензий; в этом случае также исключается загрязнение атмосферы угольной пылью на стадиях транспортирования и сжигания по сравнению с углем.

2. Методический подход к оценке эффективности производства синтетического газа из угля дожен базироваться на распределении затрат между основной и попутной продукцией с учетом их потребительских свойств и направлений использования.

В процессе исследования мы исходили из общетеоретического положения о том, что получаемые при переработке углей все виды продукции и отходы по мере приобретения потребительской ценности дожны стать носителями части общепроизводственных затрат. Это положение поностью относится к производству экологически чистого топлива на основе газификации, когда в едином производственном процессе из одного исходного сырья получаются газ, смола, электроэнергия и шлак с большим теплосодержанием. При этом, учитывая масштабность выхода газа и исходя из поставленной цели переработки углей, газ необходимо относить к основному виду продукции, а остальные - к попутной. В соответствии с такой классификацией продукции в работе обосновывается целесообразность применения метода лотключения, сущность которого сводится к оценке стоимости попутных видов продукции и исключении ее из общепроизводственных затрат.

В соответствии с ним затраты на производство основной продукции - газа (Зосн) необходимо определять как разность между общими расходами и стоимостью улавливаемой серы, получаемой смолы, вырабатываемой электроэнергии и твердых отходов - шлака, и они находятся из следующего уравнения: ^ Зосн = Зобщ - (О,-С, + 02 С2+ Оз-Сз....), где

Зобщ - общие затраты на переработку угля методом газификации, руб;

Оь С>2,+ Оз - объемы производства каждого вида попутной продукции; > С1, С2, С3 - затраты на каждый вид продукции в руб.

Предложенный методический подход предполагает необходимость решения и второй задачи, а именно: по какой стоимости лотключить попутные виды продукции и какие затраты лежат в основе их формирования.

С учетом общеметодического подхода в работе обоснованы рекомендации по оценке отдельных видов попутной продукции.

Оценка серы. Применительно к рассматриваемому в работе методу газификации углей сера из газа будет улавливаться известняком, который насыщается ей до 20-25% и рассматривается как серосодержащее сырье. Поэтому затраты на улавливание серы дожны определяться с учетом стоимости адсорбента, текущих постадийных затрат и стоимости самой серы. Последнюю величину следует находить на основе цены 1 т угля, перерабатываемого газа, и количества серы в серосодержащем сырье (%).

Оценка смолы. Извлечение смолы из газа, получаемой в генераторах не' которых типов, достигается путем охлаждения (конденсации). Здесь также как и при улавливании серы, технология позволяет определять прямым счетом затраты на проведение основной части производственных стадий (охлаждение, сбор, хранение). Наряду с постадийными затратами необходимо учесть стоимость угля, который при его разложении перешел в смолу. В количественном отношении это будет доля от затрат на приобретение угля, соответствующая удельному весу тепла (условного топлива) перешедшего в смолу. Такой подход распределения

органической части и его стоимости между газом и смолой обусловливается одинаковым их производственным назначением (энергетическое топливо или технологическое сырье для дальнейшей переработки).

Оценка электроэнергии. При переработке углей методом газификации в кипящем слое, являющемся объектом изучения в настоящей работе, в технологическую схему производства газа, включается утилизационная турбина, вырабатывающая электроэнергию за счет использования температуры и давления получаемого газа. Исходя из объема вырабатываемой электроэнергии, одна ее часть используется на поное удовлетворение внутренних нужд газового производства, а вторая (излишки) - реализуются на сторону. Эти направления предопределяют уровень затрат и оценку ее стоимости. В первом случае расходы на производство электроэнергии дожны включаться в общую смету затрат газового производства, а во втором - оцениваться по региональным тарифам и исключаться из общепроизводственных расходов.

Оценка шлаков. При газификации углей получается твердый остаток -шлаки, которые, исходя из вещественного состава и качественной характеристики, а также учитывая опыт в области утилизации металургических шлаков, можно использовать в качестве строительных материалов или исходного сырья для их производства, а также рассматривать как потенциальный источник тепла для выработки теплоносителей (горячей воды, нагретого воздуха), что широко практикуется в цветной металургии. В обоих случаях стоимость шлаков необходимо определять затратами по сбору и внутризаводскому транспорту. При использовании физического тепла для производства энергоносителей необходимо из общепроизводственных затрат исключить стоимость сэкономленного топлива по цене энергетических углей.

В качестве критерия оценки эффективности производства экологически чистых видов топлива применяся показатель, соответствующий условиям рыночной экономики - уровень затрат на производство электрической и тепловой энергии.

3. Подразделение по производству газа из многобаластных углей дожно быть структурной единицей электростанции, что обусловливается невозможностью его передачи на большие расстояния и экономической целесообразностью; такое сочетание окажет положительное влияние на экономические показатели производства газа и выработку электроэнергии.

Газификация, как метод термической переработки твердых горючих ископаемых, имеет относительно длительную историю и в своем развитии прошла периоды становления, подъема и упадка. К настоящему времени в мире освоено несколько технологий, получивших одноименное название с фирмами изготовителями основного оборудования.

В настоящее время в эксплуатации в мире находится около 250 газогенераторов, в том числе типа Лурги - 196, Копперс - Тотцек - 26, Винклер - 21 и Тексако -5.

В России разработана технология газификации углей в кипящем слое под давлением 20 атм., возможность реализации, которой подтверждена длительной работой опытной установки, построенной при Московском коксогазовом заводе. В диссертационной работе рассмотрен экономический аспект производства и использования газа, получаемого из многобаластных углей. Экономическая оценка производства газа из углей выпонена для следующих, потенциально возможных условий:

- сырьем для переработки приняты подмосковные, донецкие и печорские угли, характеризующиеся относительно высоким содержанием серы и золы;

- газификация углей осуществляется в генераторах кипящего слоя на паровоздушном дутье с целью получения газа, используемого в качестве энергетического топлива;

- предприятие, (цех или отделение) по газификации углей, является структурным подразделением электростанций и условно имеет низший предел мощности, на котором эксплуатируется одна производственная линия (1 генера-

тор и сопутствующие ему другие виды оборудования); более высокие объемы производства газа обеспечиваются увеличением числа производственных линий. В работе оценены 4 линии, мощность которых соответствует потребности в топливе со стороны электростанции мощностью 300 тыс. кВт.

При этих условиях были определены капитальные вложения и эксплуатационные затраты на производство газа.

В основу расчета капитальных вложений положены материалы проектных организаций с соответствующей корректировкой, обусловленной изменением условий со времени подготовки этих материалов. Приведение капитальных вложений к современным условиям осуществлено на основе коэффициентов индексации, установленных Госкомстатом РФ и рекомендуемых для решения аналогичных задач.

Применительно к таким же объемам определены эксплуатационные затраты на производство газа из углей. Расчет выпонен с учетом ожидаемых норм расхода, действующих отпускных цен и тарифов в рассматриваемом регионе, нормативов по амортизации и заработной плате. Полученные расчетным путем годовые эксплуатационные затраты распределены между основной продукцией и попутной продукцией на основе разработанных методических подходов.

Результаты расчета затрат на производство газа приведены в табл. 3.

Полученные результаты подтвердили общую закономерность: рост объемов производства в пределах одного предприятия дожен сопровождаться снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат на единицу вырабатываемой на нем продукции.

На основе данных, приведенных в табл. 3, определена расчетная цена на газ как новый вид продукции и установлена эффективность его производства, если он будет вырабатываться на предприятиях, имеющих самостоятельный статус. Уровень расчетных цен приведен в табл. 4, а показатели эффективности в табл. 5.

Капитальные вложения и эксплуатационные затраты на производство газа из углей на предприятиях различной мощности

Показатели Величина затрат на производство газа

Сырье - подмосковные угли

Объем производства газа, тыс. м3 894600 1789200 2683800 3578400

Капиталовложения: суммарные, тыс. руб. удельные. руб/ЮООм3 116600 130 195888 110 265848 99 329978 92

Соотношение, % 100,0 85,0 76,0 71,0

Эксплуатационные затраты: суммарные, тыс. руб. удельные, руб/1000м3 110390 123,4 212064 118,5 312988 116,6 413449 115,5

Сы| эье - печорские угли

Объем производства газа, тыс. м3 1407000 2814000 4211000 5628000

Капиталовложения: суммарные, тыс. руб. удельные, руб/1000м3 151580 108 254654 91 348634 83 428971 76

Соотношение, % 100,0 84,0 77,0 70,0

Эксплуатационные затраты: суммарные, тыс. руб. удельные, руб/ЮООм3 271488 192,9 530043 188,4 789277 187,0 1045936 185,8

Сырье - донецкие угли

Объем производства газа, тыс. м3 1407000 2814000 4211000 5628000

Капиталовложения: суммарные, тыс. руб. удельные, руб/ЮООм3 108438 77 182176 65 249407 59 306880 55

Соотношение, % 100,0 84,0 77,0 71,0

Эксплуатационные затраты: суммарные, тыс. руб. удельные, руб/ЮООм3 223943 159,2 438066 155,7 650009 154,0 861994 153,2

Расчетная цена производителя на энергетический газ из углей, руб/1000м3

Вид продукции Уровень цены при норме прибыли, %

5,0 10,0 15,0

Газ из углей:

подмосковных 123,5 130,7 137,6

печорских 199,7 210,9 222,0

донецких 164,5 173,8 183,0

Таблица 5

Эффективность производства газа из углей

Показатели Размер Величина показателя при газифика-

ность ции углей

подмосков- печорских донецких

ных

Прибыль на 1000м3 руб 15,5 24,0 19,0

Срок окупаемости капиталовложений год 6,0 3,4 зд

Уровень рентабельности по: капиталовложениям % 24,0 42,0 32,0

эксплуатационным затратам % 19,4 18,7 12,3

Чистый дисконтированный доход руб/ 1000м3 342,0 582,0 512,0

Получаемый из угля газ может использоваться в качестве топлива для энергетических установок. Б эюм случае газовое производство дожно быть структурной единицей электрической станции. Это обусловливается прежде всего нецелесообразностью передачи газа на сколько-нибудь значительные расстояния из-за его низкой теплоты сгорания (1200-1440 ккал/м3 против 8000 ккал/м3 у природного газа). Такой подход является радикальным решением задачи по снижению загрязнения атмосферы по сравнению с использованием сернистых углей на тепловых электростанциях. Кроме того, котлоагрегат не подвергается воздействию сернистых соединений и абразивной коррозии.

Комбинирование (сочетание) газогенераторных отделений с электростанциями окажет разнонаправленное влияние на экономику производства электроэнергии: возникнут допонительные затраты на производство газа, одновременно снизятся капитальные вложения в расчете на кВт мощности, повысится КПД работы оборудования, увеличится число часов использования установленной мощности, уменьшится штатный коэффициент (чел/1000 кВт) и удельные нормы расхода топлива на единицу вырабатываемой электроэнергии.

В работе выпонена экономическая оценка следующих альтернативных вариантов производства электроэнергии:

- электроэнергия вырабатывается на электростанциях, топливом для которых является подмосковный, печорский и донецкий уголь;

- электроэнергия вырабатывается на электростанциях, в качестве топлива на которых используется газ, полученный из перечисленных выше углей. Результаты оценки этих вариантов приведены в табл. 6.

Таблица 6

Экономическая оценка альтернативных вариантов производства электроэнергии

Вид затрат Величина затрат при сжигании

подмос- газа из печор- газа из донец- газа

ковного него ского него кого из него

угля угля угля

Капитальные

вложения, 3000 3499 3000 3562 3000 3231

руб/кВт

Себестоимость,

руб/1000 кВтч 313,3 241,6 475,3 350,0 378,6 294,9

Соотношение, % 100,0 77,0 100,0 74,0 100,0 78,0

Сжигание энергетического газа, полученного из многобаластных углей, приведет к снижению загрязнения окружающей среды сернистыми соединениями и угольной пылью в районах размещения электростанций и уменьшению штрафов за вредные выбросы в атмосферу.

4. Стадии приготовления, транспортирования и сжигания водоуголь-ных суспензий дожны иметь постоянные (устойчивые) связи на основе такой формы организации производства как кооперирование; это обеспечит поставку угольного топлива постоянного качества и на этой основе - снижение затрат на производство тепловой и электрической энергии по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

Перспективным видом экологически чистого топлива для электростанций и другого типа энергетических установок специалистами признаются водо-угольные суспензии - смесь угля и воды в различных соотношениях. На их основе, как показывает отечественный и зарубежный опыт, представляется возможным решать проблемы транспортного, экологического и экономического характера. К их числу следует отнести:

- возможность более широкого вовлечения в топливный баланс углей меких классов и транспортирование их в виде непрерывного угольного потока по трубопроводам без проведения погрузо-разгрузочных работ;

-обеспечение снижение потерь и уменьшение запыленности атмосферы угольной пылью по сравнению с перевозкой углей в железнодорожных вагонах;

- уменьшение выбросов в атмосферу оксидов серы до 80-90%, окислов азота до 80-90% по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

В работе на основе анализа этапов развития этого направления использования углей, в нашей стране и за рубежом сформулирован вывод о технической возможности приготовления и сжигания водоугольных суспензий. Водоуголь-ные суспензии, как топливо, могут найти применение, если суммарные затраты на их приготовление, транспортирование и сжигание с целью производства энергоносителей (электроэнергии, пара) будут ниже по сравнению с использованием для этой цели традиционных видов топлива (угля и др.). В этой связи в работе были решены две взаимосвязанные задачи:

- определены затраты на приготовление и транспортирование водоугольных суспензий до потребителя;

- установлена эффективность использования водоугольных суспензий на основе применения обобщающего оценочного показателя - себестоимости производства энергоносителей.

Затраты на стадиях приготовления и транспортирования водоугольных суспензий определены для следующих реально возможных условий: I - для приготовления топлива в виде водоугольных суспензий используется

уголь марок Г и Д Беловского месторождения Кузнецкого бассейна с влажностью 6% и теплотой сгорания 6050 ккал/кг; эти показатели по водоугольным ^ суспензиям соответственно равняются 35-40% и 4550 ккал/кг;

-потребителем водоугольных суспензий является электростанция мощностью 800 тыс. кВт, размещаемая в районе г. Новосибирска, годовая потребность в этом виде топлива составляет 1950 тыс. т.

Оценка этого, условно принятого варианта, с позиций потребности в капитальных вложениях и эксплуатационных затратах на проведение конкретных операций приведена в табл. 7.

Таблица 7

На основе этих данных и другой исходной информации методического характера установлена расчетная цена на водоугольные суспензии, которая при условно принятой норме прибыли имеет следующие значения (руб/т):

Вид продукции Уровень цены при норме прибыли, %

5,0 10,0 12,0 15,0 20,0

Водоугольные суспензии Соотношение 237 100,0 251 106,0 256 108,0 264 111,0 277 117,0

Затраты на приготовление и транспортирование водоугольных суспензий до __района их потребления_

Стадии технологического комплекса Вид и величина затрат

капиталовложения эксплуатационные затраты

тыс. руб. руб /т тыс. руб. руб/т

Приготовление суспензии 329400 109,8 78300 26,1

Транспортирование суспензии 415200 138,4 53100 17,7

Себестоимость угля в суспензии - - 534300 178,1

Итого 744600 248,2 665700 221,9

Эффективность производства водоугольных суспензий с учетом транспортных расходов до района потребления, оцениваемая по массе прибыли, сроку окупаемости капитальных вложений, уровню рентабельности и величине чисто-

го дисконтированного дохода, представлена в табл. 8.

Таблица 8

Эффективность производства водоугольных суспензий

Показатели размер ность Величина показателя при норме прибыли, %

5 10 12 15

Прибыль руб/т 15 29 34 42

Срок окупаемости капиталовложений год 16,0 8,2 7,2 5,8

Уровень рентабельности по: капиталовложениям % 6 12 14 17

эксплуатационным затратам % 7 13 15 19

Чистый дисконтированный доход руб/т 554

В работе также установлено влияние водоугольного топлива на уровень затрат на конечной стадии производственного цикла - стадии сжигания.

Решение этой задачи осуществлялось для следующих условий:

- электростанции, независимо от вида сжигаемого топлива, размещаются на одинаковом расстоянии от топливных баз и отпускают в энергосистему одинаковое количество электроэнергии;

- базовым топливом для электростанций является каменный уголь Кузнецкого бассейна, а альтернативным - водоугольные суспензии из него;

- оценочными показателями рассматриваемых вариантов приняты годовые эксплуатационные затраты и себестоимость производства электроэнергии.

Результаты расчета, касающиеся влияния вида топлива на уровень эксплуатационных затрат, приведены в табл. 9.

Таблица 9

Влияние использования водоугольных суспензий на экономические показатели

Затраты на одинаковый отпуск электроэнергии в электросистему будут на 8% меньше при производстве ее из водоугольных суспензий. В этом случае , экономия эксплуатационных затрат на электростанции принятой мощности со-

ставит 89852 тыс. руб. в год или 19,6 руб на 1000 кВтч электроэнергии.

Выявление экономической целесообразности использования водоугольных суспензий для производства тепловой энергии исследуется по той же методической схеме, что и при сжигании их на электростанциях. Подход к оценке вариантов базируется на сопоставлении затрат на приготовление, транспортиро-' вание и сжигание водоугольных суспензий и углей в натуральном виде.

Экономическая оценка этого направления использования топлива выпонена для следующих условий:

- котельные типовой мощности, независимо от вида топлива, находятся на одинаковом расстоянии от поставщиков его;

- оба вида топлива - водоугольные суспензии и уголь в технологическом отношении доведены до кондиций, соответствующих требованиям потребителей.

производства электроэнергии

Элементы затрат Величина затрат при сжигании

каменных углей водоугольных суспензий из них

тыс. руб руб/ 1000кВт % тыс. руб руб/ 1000кВт %

Топливо 680451 128,3 66,7 697196 131,5 74,5

Расходы по сжиганию 339932 64,1 33,3 239335 45,1 25,5

Итого 1020383 192,4 100,0 936531 176,6 100,0

Соотношение, % - - 100,0 - - 92,0

При принятых условиях затраты на производство пара в котельных, сжигающих различные виды топлива, определены в следующих размерах (табл. 10).

Производство пара на основе сжигания водоугольных суспензий требует меньше капитальных вложений на 15% и эксплуатационных затрат на 9% по сравнению с использованием для этой цели углей в натуральном виде.

Таблица 10

Влияние использования водоугольных суспензий на экономические показатели

производства тепловой энергии

Вид затрат Величина затрат при сжигании

каменного угля водоугольных суспензий

тыс. руб руб/Гкал тыс. руб руб/Гкал

Капиталовложения 15148 296 12987 254

Соотношение, % - 100,0 - 85,0

Эксплуатационные за-трты 11802 230,5 10794 210.8

Соотношение, % - 100,0 91,0

Заключение, выводы и рекомендации В диссертационной работе сформулированы выводы и рекомендации соответствующие цели исследования - обоснованию экономической целесообразности производства и сжигания в энергетических установках экологически чис- , 1ых видов топлива - синтетического газа из многобаластных углей и водоугольных суспензий.

Выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. Основными направлениями производства экологически чистых видов топлива являются газификация многобаластных углей и приготовление водоугольных суспензий. Практическая осуществимость первого направления подтверждена работой Головной опытной установки газификации углей, построенной при Московском коксогазовом заводе, второго - эксплуатацией опытных

установок по приготовлению и сжиганию водоугольных суспензий.

Сжигание синтетического газа и водоугольных суспензий приведет к снижению выбросов оксидов серы на 90-95% и азота на 70-80%, а также поному исключению загрязнения окружающей среды угольной пылью.

2. Реализация рассматриваемых направлений - в промышленности при прочих равных условиях (техническая готовность к внедрению, потребность в энергоносителях) будет определяться экономической эффективностью производства и использования экологически чистых видов угольного топлива по сравнению со сжиганием углей в натуральном виде.

3. Предложены и обоснованы методические подходы к распределению общепроизводственных затрат между отдельными видами продукции, получаемых при производстве экологически чистого топлива методом газификации углей; подходы базируются на общетеоретических положениях и учитывают качество и направления использования каждого вида продукции.

4. В результате определения сравнительной эффективности сжигания экологически чистого топлива и углей в натуральном виде на электростанциях и в котельных (критерием оценки принят уровень затрат на единицу электрической и тепловой энергии) установлено, что использование экологически чистого топлива вместо углей приводит к снижению эксплуатационных затрат на производство энергоносителей.

5. Производство и потребление экологически чистого топлива в организационном отношении следует рассматривать как звенья единого комплекса. Комбинирование газового производства с электростанциями обусловливается нецелесообразностью передачи синтетического газа на большие расстояния из-за относительно низкой теплоты сгорания, а кооперирование объектов по приготовлению водоугольных суспензий с энергетическими установками обеспечит поставку им топлива постоянного качества.

6. Полученные результаты в области производства экологически чистых видов топлива представляют практический интерес в свете решения проблемы замены природного газа другими видами органического топлива на электростанциях европейской части России.

Список опубликованных работ

1. Потапенко И.О. Газификация углей, как метод производства экологически чистого топлива энергетического назначения. Труды Международной конференции и Международного симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов.-М.: 2001, с. 204-205.

2. Потапенко И.О. Техническая возможность и экономическая целесообразность переработки многобаластных углей в экологически чистое топливо энергетического назначения. Тезисы докладов расширенного заседания Научного совета РАН. - М.: 2003, с. 61.

3. Потапенко И.О., Хвостов Л.А. Эколого-экономические аспекты защиты окружающей среды на основе утилизации угольных отходов. Тезисы докладов расширенного заседания Научного совета РАН. - М.: 2003, с. 204.

4. Потапенко И.О. Перспективы производства экологически чистого топлива для электростанций на основе газификации углей: технология, экономика, экология. Химия твердого топлива, 2003, № 6.

5. Крапчин И.П., Потапенко И.О. Экономическая эффективность приготовления и использования водоугольных суспензий - экологически чистого топлива для электростанций. Уголь, 2003, № И.

6. Потапенко И.О. Социально-экономические аспекты решения проблемы снижения вредных выбросов энергетическими установками в окружающую среду. 2003, Депон. ВИЭМС № 1171 МГ-03, 13с.

7. Потапенко И.О. Методические подходы к определению стоимости отдельных видов продукции, получаемых при переработке углей в экологически чистое топливо. 2003. Депон. ВИЭМС № 1173 МГ-03, 11с.

8. Потапенко И.О. Экономическая эффективность водоугольных суспензий при производстве электрической и тепловой энергии. 2003, Депон. ВИЭМС № 1172 МГ-03, Юс.

Подписано в печать 06.11.03 Формат 60 х 84 /16

Уел печ л. 1,5

Тираж 100 экз. Заказ 95

Отпечатано в ВИЭМС 123007, г. Москва, ул. 3-я Магистральная, 38 24

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидат экономических наук , Потапенко, Игорь Олегович

Ведение.1.

Глава 1. Экологические проблемы в области использования угольного топлива стационарными энергетическими установками.

1.1. Современное состояние и потенциальные возможности угольной промышленности в области обеспечения страны энергетическим топливом.

1.2. Социально-экономическое значение решения проблемы снижения вредных выбросов энергетическими установками в окружающую среду.

Глава 2. Выбор критериев экономической оценки технологий про-л изводства экологически чистых видов топлива и обоснование методических подходов к определению их стоимости.

2.1. Анализ методико-нормативных документов по определению экономических показателей продукции при комплексной перера

А ботке горючих энергетических ресурсов и минерального сы

2.2. Обоснование методических подходов к определению стоимости отдельных видов продукции, получаемых при переработке углей в экологически чистое топливо.Х

Глава 3. Экономическая оценка газификации многобаластных углей - перспективного направления производства экологически чистого энергетического топлива. 3.1. Современное состояние технической базы в области газификации углей и обоснование необходимости реализации разработанных технологий в промышленных условиях.

3.2. Экономические показатели производства газа из многобаласт-г ных углей и эффективность его использования при производстве электрической энергии на электростанциях.

3.2.1. Экономические показатели и эффективность производства энергетического газа из много баластных улей.

3.2.2. Эффективность использования газа из углей при производстве электроэнергии на тепловых электростанциях.

Глава 4. Экономическая оценка технического потенциала в облас-г ти производства водоугольных суспензий - экологически чистого топлива для энергетических установок.

4.1. Современное состояние научно-исследовательских и опытно-промышленных работ в области производства (приготовления) и сжигания водоугольных суспензий в России и за рубежом. г 4.2. Экономические показатели и эффективность производства водоугольных суспензий.

4.3. Эффективность использования водоугольных суспензий при производстве электрической и тепловой энергии.

4.3.1. Влияние использования водоугольных суспензий на экономические показатели производства электрической энергии на электростанциях.

4.3.2. Влияние использования водоугольных суспензий на экономические показатели производства тепловой энергии в котельных.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Экономическое обоснование направлений производства и использования экологически чистого энергетического топлива из углей"

В настоящее время и в последующие периоды развития экономики основу топливно-энергетического баланса России будут составлять органические виды топлива, среди которых значительная роль отводится каменным и бурым углям, как наиболее распространенным видам энергетических ресурсов. Согласно "Энергетической стратегии России" в перспективе они будут использоваться в качестве энергетического топлива для производства тепловой и электрической энергии и технологического сырья, подвергаемого термохимическим и механическим методами переработки с целью получения продукции с новыми потребительскими свойствами и более высокого качества, особенно по такому параметру как экологическая чистота. Последнее обусловливается необходимостью защиты окружающей среды от загрязнения сернистыми соединениями, угольной пылью и окислами азота. При этом одним из источников загрязнения, особенно воздушного бассейна, были и остаются тепловые электростанции, являющиеся главными потребителями углей с высоким содержанием серы, золы и влаги. В настоящее время они выбрасывают в окружающую среду примерно 2 мн. т оксидов серы, 1,3 мн. т угольной пыли и 1,1 мн. т окислов азота.

Необходимо подчеркнуть то, что защита окружающей среды от загрязнения отходами и вредными выбросами возникла при переводе энергетических и другого типа установок на минеральные виды топлива (уголь, нефть, газ, сланец). Острота названной проблемы и актуальность ее решения приобрела особое звучание в конце двадцатого столетия, когда природа не стала справляться с основным своим принципом - принципом самовосстановления. Достигнутый к этому периоду уровень материального производства и прогнозируемые темпы его роста в будущем обозначили резкие грани взаимоотношений общества и природы, когда использование естественных ресурсов на благо общества вступает в противоречие с состоянием окружающей среды, в части дальнейшего ее загрязнения. В этой связи вопросы взаимоотношения природы и общества подняты Организацией Объединенных Наций на уровень глобальных проблем (Конференция ООН по окружающей среде и развитию Рио-де-Жанейро, 1992 г; Стокгольм, 2002).

Сказанное выше имеет непосредственное отношение к условиям России. Над решением проблемы повышения качественных параметров угольной продукции и защиты окружающей среды от загрязнения в нашей стране работали и продожают заниматься научно - исследовательские институты, проектно-конструкторские организации различных министерств и ведомств (ИГИ, ИВТАН, ВТИ, ЭНИН, МГГУ, ИПКОН, НПО Гидротрубопровод, НПЦ Экотехника, ВНИПИЭнергопром). Работы исследовательского и опытного характера направлены на создание более прогрессивных технологий по производству экологически чистого энергетического топлива из многобаластных углей, улавливанию сернистых соединений из дымовых газов электростанций и снижению образования окислов азота.

Технологические разработки этих и других институтов, а также результаты отдельных специалистов, публикации которых приведены в списке использованных источников, были использованы при экономической оценке технологий, обеспечивающих получение из угля новых видов более качественного топлива для основного его потребления - тепловых электрических станций.

При исследовании темы были также использованы материалы институтов экономического профиля: Центрального научно-исследовательского института экономики и научно-технической информации угольной промышленности (ЦНИЭИуголь), Всероссийского научно-исследовательского института топливно-энергетических проблем - ВНИИКТЭП (ныне Институт микроэкономики).

При этом следует заметить, что разработки этих институтов в основном относятся к периоду, когда развитие экономики осуществлялась на плановой основе, чему и соответствовали соответствующие оценочные показатели экономических явлений. Переход к рыночным условиям обуславливает необходимость изменения методических подходов и выбора критериев оценки технологий, принятых для решения поставленных задач. Кроме того, к настоящему времени получены допонительные технические результаты по рассматриваемым направлениям переработки углей, которые оказывают влияние на конечные результаты переработке углей и были учтены при экономической оценке технологий.

Приведенными обстоятельствами подчеркивается актуальность постановки и необходимость решения проблемы производства и использования экологически чистого топлива с экономических позиций. Применительно к топливу, используемому тепловыми электростанциями и другими энергетическими установками, эта задача в техническом плане может быть, во-первых, решена на основе реализации технологий газификации углей, обеспечивающих выработку синтетического газа, очищенного от сернистых соединений и пыли имеющимися средствами и, во-вторых, на базе применения метода производства водоугольных суспензий, сжигание которых обеспечивает снижение вредных выбросов в окружающую среду (угольной пыли, оксидов серы).

Общей (объединяющей) идеей этих направлений в технологическом плане является потенциальная возможность производства экологически чистого топлива энергетического.назначения, а с экономических позиций -возможность снижения затрат на производство тепловой и электрической энергии с одновременным вовлечением в хозяйственный оборот низкосортных углей, занимающих большой удельный вес в балансовых запасах и объем их добычи.

Вместе с тем реализация имеющихся технических решений в промышленном масштабе во многом будет определяться экономической целесообразностью производства и использования получаемых видов экологически чистого топлива по сравнению с рядовыми углями. Эти факторы и другие предпосыки обусловили формулировку цели и задач исследования.

Цель исследования состоит в обосновании экономической целесообразности производства и сжигания в энергетических установках экологически чистых видов топлива - синтетического газа из углей и водоуголь-ных суспензий