Другое рационализаторское предложение, которое можно назвать новинкой лишь условно, связано с обеспечением промыслов дешевым горючим. Как известно, доставка из центральных районов страны для снабжения автотранспорта и котельных обходится в 200- 300 рублей за тонну. А топливо в Уренгое или Ямбурге лежит буквально под ногами.
Газ обычно соседствует с нефтью, и часто встречаются газоконденсатные месторождения, в которых на 100 кубических метрах содержится от 3 до 50 килограммов нефти. Самые примитивные ректификационные установки вполне способны обеспечить топливом северные промыслы.
Например, простейший, с плохоньким КПД нефтеперерабатывающий мини-завод задолго до освоения Уренгоя был построен по проекту Бакинского проектного института газа в Якутии. Его главная часть - большая стальная бочка со змеевиком, через который проходит пар. Температура достаточна, чтобы отогнать легкие фракции конденсата и получить бензин А-76 себестоимостью в 30 рублей за тонну. Такой бензин оказывается в 7-10 раз дешевле привозного. В результате экономится топливо, которое иначе пришлось бы затратить на доставку бензина с нефтеперерабатывающих заводов центра.
А вот новшество на перспективу. Прежде всего в одном кусте предлагается бурить сразу 8-9 скважин. Это почти вдвое больше, чем на Уренгое. Уменьшается занятая промысловиками территория, сокращаются затраты на освоение, лучше сохраняется природа. Дороги предлагается застелить нетканым синтетическим полотном, чтобы нанести меньше экологических ран. Газ из месторождения перед подачей в газопроводы будет охлаждаться, что позволит предотвратить таяние вечномерзлых грунтов. Охлаждение газа позволит решить и другую проблему - увеличить пропускную способность газопроводов, снизить мощности на прокачку. Сокращать обслуживающий персонал предполагается путем комплексной автоматизации, отказа от традиционных электроводогрейных котельных, перехода на огневые подогреватели.
В 1987 году страна получит газ из Ямбурга. Основной прирост добычи газа в двенадцатой пятилетке даст это месторождение. Нужно прокладывать новые газовые магистрали, а это дело очень дорогостоящее. На сооружение газопровода диаметром 1420 миллиметров, длиной в тысячу километров расходуется полмиллиона тонн металла и полтора миллиона тонн железобетона, а стоит он свыше миллиарда рублей. Зато по нему перекачивается за год 30 кубических километров. Каким же путем идти дальше по увеличению транспортировки газа?
Во-первых, можно проложить еще ряд газопроводов.
Но это будет стоить очень дорого.
Во-вторых, можно увеличить диаметр труб. Это потребовало бы смены почти всей строительно-монтажной техники, колоссальных расходов.
Дешевле всего третий способ - увеличить давление газа до 120 атмосфер (сейчас - 75 атмосфер) и понизить его температуру в магистрали до 20°С. Тогда по газопроводу того же диаметра будет перекачано в два раза больше топлива.
При таком высоком давлении на передний план выдвигается проблема надежности газопроводов, которая весьма заботит и сейчас. Например, нельзя выявить дефект трубы, зарытой в землю. Между тем незначительный изъян в стенке трубы шш в соединительном шве порождает трещину, которая может, распространяясь по трубе со скоростью звука, разорвать газопровод на протяжении сотен и тысяч метров. Переход на давление в 120 атмосфер потребует увеличения толщины трубы до 36 миллиметров. В итоге трубы значительно утяжелятся, существенно больше израсходуется дорогой стали, понадобятся новые формовочные прессы-гиганты.
Принципиально новое решение нашли в Институте электросварки Академии наук СССР. Труба делается не монолитной из толстого листа, а многослойной яз тонкой рулонной стали. Увеличивается прочность и вязкость стенок, многослойным трубам не страшно лавинное хрупкое разрушение.
Еще не освоен Ямбург, а уже планируется продвижение дальше на север, на Ямал. Подсчитано, что для получения одной тонны топлива с Ямала туда нужно завезти 16 тонн грузов! Поэтому целесообразно применять новую, облегченную технику. Разработчики обещают снизить ее металлоемкость в 2-3 раза.
Быстрый рост производства "голубого золота" продолжается. В 1984 году добыча газа в СССР превысила его производство в США. В 1985 году в нашей стране было извлечено из недр столько же газа, сколько и нефти, а сейчас газ вышел вперед. Доля его среди всех видов топлива поднялась с двух процентов почти до одной трети в 1986 году.
Применение природного газа в промышленности и быту наталкивается на одну серьезную трудность. Газодобытчикам выгодно получать и транспортировать его равномерно во времени: летом и зимой, ночью и днем. Потребителям же в холодную погоду и днем топлива нужно больше, а летом и ночью - меньше.
Чтобы выйти из положения, создаются специальные сезонные подземные хранилища газа. Когда же емкостей хранилищ не хватает, часть избыточного газа передают для сжигания на электростанции.
В нашей стране согласно Энергетической программе
продолжается создание единой газоснабжающей системы.
В нее входят несколько сот месторождений, около 150 тысяч километров магистральных и 250 тысяч распределительных газопроводов, а также несколько десятков подземных газохранилищ.
Такая разветвленная система позволит маневрировать потоками газа и обеспечить качественное снабжение потребителей.
Однако запасы "голубого золота" не беспредельны.
Необходимо искать новые и лучше использовать старые ископаемые источники энергии. Своего последнего слова еще не сказала и столь традиционная отрасль энергетики, как угольная.
Наступит ли угольный ренессанс!
На нашей планете открыто семь угольных месторождений-гигантов, и в каждом запасы угля составляют около 500 миллиардов тонн и даже более. Пять из них - в СССР. Почти нетронутыми лежат грандиозные месторождения: Тунгусское, Ленское, Таймырское.
Пока крупнейший по добыче и старейший угленосный бассейн - Донбасс. Его производительность - 200 миллионов тонн угля в год. Вторая по мощности угольная база - Кузбасс. Там добывается 150 миллионов тонн. Третий центр Караганда и Экибастуз. Их вклад - 130 миллионов тонн. Развивается и Канско-Ачинскии комплекс. Уже в 1985 году оттуда на нужды народного хозяйства поступило 40 миллионов тонн топлива.
А ведь у нас имеются десятки других месторождений.
Среди них и такие старые, как Подмосковный и Печорский, и совсем новый - Нерюнгринский, расположенный вблизи БАМа и славящийся отличными коксующимися углями.
Угольная промышленность снабжает коксующимися углями черную металлургию и энергетическими углями - электростанции и котельные страны. Дефицитный уголь для металлургии добывают в Печорском и Нерюнгринском бассейнах, но основными поставщиками остаются Донбасс и Кузбасс.
Ранее металлургия европейской части СССР обходилась только коксующимися углями Донбасса, но в последние годы их стало не хватать. В черной металлургии начались перебои. Шахтерам Донбасса приходится вырабатывать нижние пласты, и уже сейчас средняя глубина забоев достигла там 600 метров. Значит, ставку нужно делать на Кузбасс? Необязательно. Хотя кузбасский уголь содержит почти в четыре раза меньше вредной для качества металла серы, чем донбасский, все же можно было избежать достаточно дорогостоящих перевозок угля из Кузбасса, если бы вовремя удалось внедрить предложенный более четверти века назад способ получения так называемого формовочного кокса нужной прочности из слабо спекающихся донецких углей. Еще двадцать лет назад в Харькове была пущена опытно-промышленная установка. Подтвердилась высокая эффективность новой технологии. Но дальше дело не пошло.
Можно только догадываться почему. Слишком вольготно без дум об экономии энергии жила отрасль! Министерство черной металлургии не спешило с организацией производства формованного кокса, перекладывало возникшие трудности на угольщиков. Мол, пусть они любой ценой добывают жирный коксующийся уголь, тратят энергию - ведь простаивают домны! Конечно, такую ведомственную позицию, наносящую ущерб всему народному хозяйству, терпеть было нельзя. Но потерянного времени не вернешь.
Итак, все же Кузбасс? Да, тамошние коксующиеся угли способны выручить металлургов. Вне конкуренции кузнецкие энергетические угли. Высокая калорийность, низкая зольность оправдывают их транспортировку в европейскую часть СССР, Характер месторождений позволяет добывать в Кузбассе больше у!ля, чем его добывается ныне!
Одлако с 1979 года угледобыча в Кузбассе не растет по ряду причин. Энергетическая программа СССР предусматривает их преодоление. Прежде всего после более чем двадцатилетнего перерыва начнется строительство новых горнодобывающих предприятий.
Сейчас открытую добычу угля ведут в Кузбассе около 600 экскаваторов и 1000 автомашин грузоподъемностью до 120 тонн. Выработка на рабочего достигает 250 тонн в месяц, то есть в два-три раза выше, чем на шахтах. Если использовать гидравлический метод, когда угольный пласт разрушается струей воды и уголь транспортируется этой же водой, то производительность можно поднять еще в два раза. Угольные шахты Кузбасса по уровню комплексно-механизированной добычи занимают ведущее место в мире.
Поучителен как позитивный, так и негативный опыт кузбассцев. Так, для форсирования вскрытия и добычи угля на разрезах вместо того, чтобы транспортировать пустую породу на внешние отвалы, ее годами складывали на рабочих бортах. Сейчас там всего скопилось свыше 300 миллионов кубометров терриконов. Пустую породу надо убирать, без этого нельзя продолжать эксплуатацию разрезов. А для уборки необходимы многие месяцы и большое количество экскаваторов, транспортной техники, затрат горючего.
Плохо в Кузбассе и с использованием техники. Мелкие грузы перевозят тяжелые самосвалы, потому что нет автомашин средней и малой грузоподъемности. Много оборудования простаивает -- нет запасных частей. Необходимо строительство новых ремонтно-механических заводов. Хотя добыча угля все более перемещается в Сибирь, горное машиностроение сосредоточено в основном в европейской части страны. На перевозки горной техники за Урал ежегодно тратятся десятки миллионов рублей.
Нет пока удовлетворительного решения еще одной проблемы. Как известно, на обогатительных фабриках не только уменьшается содержание пустой породы, но и производится сортировка угля по степени крупности. Мелочь отправляется на крупные электростанции, где уголь сжигается в виде пыли, а более крупные куски направляются в средние и мелкие котельные. Однако вместе с кусковым углем в котельные попадает и много пыли. В печах она не успевает сгорать и уносится потоками воздуха. Потери составляют до 30 процентов, КПД - не выше 50 процентов. Некоторые специалисты считают, что сами по себе обогатительные фабрики не в силах выправить положение, так как к большим потерям пыли приводят перегрузки и перевозки угля. Наиболее разумный выход - делать из мелочи и пыли угольные брикеты. Нужно только оснастить обогатительные фабрики необходимым оборудованием.
Другое решение предлагают специалисты Института горючих ископаемых. Суть его в том, чтобы гранулировать угольную мелочь и сжигать в печах гранулы, обладающие более высокой механической прочностью, чем брикеты. Гранулы позволяют поднять КПД котельных почти до 75 процентов. Связующим веществом для гранулированного угля может быть сульфитно-дрожжевая бражка и другие отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Знакомство с состоянием дел в угольной промышленности (да и не только в угольной) еще раз подтверждает правоту оптимистов, считающих, что неразрешимых проблем нет.
Угольные сокровища Красноярского края - хороший тому пример. Крупнейшее месторождение угля с геологическими запасами 400 миллиардов тонн и промышленными - 100 миллиардов открыто здесь русскими инженерами еще в период изыскательских работ по трассе Транссибирской железнодорожной магистрали. По обе стороны железной дороги располагаются Ирша-Бородинское, Итатское, Березовское, Назаровское и еще около двадцати подземных угольных кладовых, входящих в Канско-Ачинский топливно-энергетический комплекс (КАТЭК).
Об этом районе сейчас говорится повсюду. Он действительно уникален. Угли в бассейне залегают на глубине всего от 10 до 60 метров! Чтобы добыть его открытым способом, нужно произвести вскрышные работы с помощью, например, мощной экскаваторной техники производительностью 5-10 тысяч кубических метров пустой породы в час. При открытых разработках важен коэффициент вскрытия - количество бесполезной породы, которую нужно убрать, чтобы добыть одну тонну топлива.
Эта величина для месторождений КАТЭКа очень маленькая - от 1 до 3 кубических метров. В пересчете на тонну условного топлива она удвоится, так как калорийность канско-ачинских углей мала - всего 3200-3500 ккал/кг.
В ФРГ сейчас считается рентабельной добыча угля даже при коэффициенте вскрытия в десять-двадцать раз больше - до 50 кубических метров на тонну условного топлива. Следовательно, угли КАТЭКа дешевы.
Но у них, к сожалению, много недостатков. О низкой калорийности мы уже упомянули. Кроме того, угли КАТЭКа очень влажные (до 40 процентов влажности), сыпучие и самовозгорающиеся.
Такое топливо трудно транспортировать. Зимой канско-ачинские угли из-за большой влажности смерзаются, что чрезвычайно затрудняет их перегрузку, а летом много угля пропадает из-за пыления. Низкокалорийное сырье вообще нерентабельно перевозить по железной дороге. К тому же в пути возможно самовозгорание угольной пыли. Но ведь уголь перевозить нужно! Если не в европейскую часть, то в близлежащие районы! Как же быть?
Возьмем потери из-за пыления. По подсчетам, они достигают в год несколько миллионов тонн. Особенно пылят перегруженные вагоны - с угольными "шапками". Простейший способ борьбы с пылением - утрамбовывать уже погруженный уголь катками. Еще более эффективный способ - обработать поверхность специальной эмульсией и тем самым создать защитную пленку.
Можно бороться и с зимним смерзанием влажного угля. Так, в США при перевозках зимой в угольную массу добавляется специальная жидкость, благодаря которой образующийся хлопьевидный лед в четыре раза уступает по прочности обычному льду.
Что касается самовозгорания, то оно происходит примерно через четверо-пятеро суток после того, как уголь поднят на-гора. Прп средней скорости железнодорожного состава, равной 20-30 километрам в час, даже за сутки можно перевезти уголь на расстояние свыше 700 километров. Задерживает возгорание утрамбовывание угольной массы с помощью катков, потому что благодаря уплотнению образуется меньше пыли и сокращается доступ кислорода. Еще надежнее предотвращается разогрев угля, если набрызгать на его поверхность защитную пленку.
Труднее добиться рентабельности железнодорожных перевозок канско-ачинских углей. Уже сейчас транспортировкой топлива занято около половины железнодорожных составов. В будущем в европейскую часть страны придется дополнительно доставлять сотни миллионов тонн угля. По железной дороге при средней напряженности перевозок обычно в год пропускается 20 миллионов тонн груза. Можно увеличить грузопоток в 4-5 раз - до 100-150 миллионов тонн, - и тогда составы весом в 4 тысячи тонн должны будут следовать по такой специализированной "угольной" трассе с интервалом 15 минут.
Но 100-150 миллионов тонн канско-ачинского угля эквивалентно 50-70 миллионам тонн условного топлива, так что сверхперегруженная железная дорога из Сибири в европейскую часть СССР длиной в несколько тысяч километров вряд ли оправдает надежды.
Некоторые специалисты предлагают перекачивать водно-угольную смесь по трубопроводу. Чем больше угля в смеси, тем выгоднее перекачка, но возрастают потери на трение, и надо увеличивать мощность насосов. Поэтому предлагается вместо воды использовать метанол - органическую жидкость, которую сейчас получают из природного газа, но и в принципе можно изготовлять и из угля. Метанол и сам по себе ценен для различных химических производств, в том числе для получения белков, и на нем даже могут работать двигатели внутреннего сгорания. Однако, к сожалению, пока не найден дешевый способ производства метанола из угольной массы.
Предлагается также перекачивать уголь с жидкой углекислотой. У нее меньше вязкость, чем у воды, и можно поставить менее мощные насосы. Из нее легче, чем из воды, выделять угольные частички, и потом не надо их сушить. На приемном конце трубопроводной магистралп угольный порошок выделяется из смеси с помощью специальных фильтров, а угольная кислота или возвращается в цикл, или продается. По оценкам американских фирм, эксплуатационные расходы при такой транспортировке снижаются на 30-50 процентов. Сказанного достаточно, чтобы прийти к выводу: у углепроводов многообещающее будущее.