Путь немалый - 4500 километров. Если взять трубы диаметром 1,5-1,8 метра и подавать водно-угольную смесь со скоростью 2,5 метра в секунду, то такая транспортировка, судя по всему, обойдется в полтора раза дешевле железнодорожной. Однако предстоит еще решить множество технических проблем.
Сейчас ведется строительство 250-километрового опытно-промышленного углепровода Бедово - Новосибирск. С 1966 года в Кузбассе действуют два трубопровода, транспортирующих водно-угольную смесь с гидрошахт "Инская" и "Юбилейная". Увы, в них на одну часть угля приходится семь-двенадцать частей воды. Вот когда содержание угля повысится до 60-70 процентов, а перекачивать его будут в виде мелкодисперсной (не более 0,2 миллиметра) пыли, которую можно сжигать без предварительной механической обработки, лишь тогда протяженные водно-угольные магистрали оправдают себя.
У канско-ачинских углей много недостатков, но каждал возникающая проблема, как видим, поддается творческому решению.
Например, казалось бы, выгодно построить на КАТЭКе ряд крупных теплоэлектростанций и подавать в другие районы страны электроэнегию. Но сжигать катэкское топливо чрезвычайно затруднительно из-за уникально-неприятных свойств образующейся золы.
Сейчас строится первая местная электростанция на канско-ачинских углях - Березовская ГРЭС. Восемь ее блоков по 800 тысяч киловатт каждый отличаются громадными котлами, которые раза в полтора больше, чем на обычных угольных станциях. Но гигантизм этот, из-за которого возрастает и расход металла, и объем строительных работ, вынужденный, связанный с неприятной особенностью получающейся золы зашлаковывать поверхности нагрева. Можно обдувать их поверхности паром или воздухом, очищать их вибрацией или обмывать водой.
Ни один из этих способов не дает удовлетворительного результата. На Березовской ГРЭС применяются пароперегреватели с разреженными пучками труб, что и влечет увеличение размеров котлов.
Но у березовской золы еще одна неприятнейшая особенность - повышенное содержание окиси кальция.
От этого зависит плавкость шлаков. Если его зольность меняется только на 1 процент, то на 100 градусов может повыситься температура плавления окиси кальция. Поскольку же зольность варьируется более чем на 1 процент даже в пределах одного месторождения, то при высоком содержании окиси кальция трудно выбрать оптимальное топочное устройство для удаления из него шлаков в жидкой или твердой форме.
Высокая зольность угля создает проблемы и на других месторождениях. Снижается калорийность топлива, и теряется энергия, а из-за неустойчивости горения приходится добавлять мазут, что ведет к преждевременному изнашиванию оборудования. Однако, подсчитали ученые, фактическая зольность отгружаемых углей растет со временем быстрее, чем природная их зольность. Как будто бы к добываемому топливу специально подмешивают пустую породу. Действительно, подмешивают. Правда, не специально. Если пласт тонкий, а ширина захвата угледобывающего комбайна больше толщины угольной жилы, то неизбежно засорение извлекаемого сырья. Еще одна причина - организация учета добычи по горной массе, а не по углю, позволяющая вполне законным образом включать в нее 10-12 процентов пустой породы, включать и отправлять потребителям. Разбирайтесь-де сами. Вот и ломают себе голову энергетики, но тоже по-разному.
Проще всего в высокозольный уголь добавлять мазут.
А вот на Ворошиловградской ГРЭС получаемое некачественное горючее, чтобы оно хорошо горело, превращают в очень тонкую пыль. Для этого поступающий уголь подсушивают в специальной печи и только затем направляют на угольную мельницу, где обеспечивается нужная степень помола. Образующаяся угольная пыль не забивает трубопроводы в котлах, и, главное, станции не нужен дополнительный мазут. В конечном итоге ворошиловградцы экономят каждый месяц по 50 (!) железнодорожных цистерн мазута.
Иногда под предлогом "оскудения недр" оправдывается повышение зольности углей, снижение показателей добычи, выработки энергии, производительности труда.
Но вот статистические данные по Донбассу: с 1975 года толщина пласта практически оставалась на уровне 1,15 метра, глубина добычи угля с того года практически не повышалась, а в последние годы даже уменьшилась с 327 метров в 1980 году до 325 метров в 1983 году. Происходит это из-за расширения добычи открытым способом, обозначенным в Энергетической программе СССР как главный. Первенство здесь де-ржит еще один гигантский угольный комплекс на востоке страны - Экибастуз.
В изданной в начале века "Настольной и дорожной книге" для путешествующих говорится: "Плавание по Иртышу от Омска до Семипалатинска не обещает ничего интересного. На расстоянии тысячи верст здесь расположен всего один небольшой уездный город и два десятка незначительных селений". Так выглядел ранее район Экибастузского и Майкубенского бассейнов, открытых в 1867 году. Однако уже в разделе плана ГОЭЛРО "Электростанции Западной Сибири" есть такие строки:
"Из других месторождений наибольшее значение имеют Экибастузские копи вблизи Павлодара". В 1922 году после изгнания колчаковцев ВСНХ выделил специальные средства на восстановительные работы в Экибастузских копях.
Угли Экибастуза по качеству уступают кузнецким и менее удобны для перевозки, поэтому их энергию предпочтительнее передавать по линиям электропередачи.
Конечно, для передачи значительной мощности на большое расстояние в центр европейской части мало даже напряжение в 500 или 750 тысяч вольт, которое уже освоено энергетиками: нужно напряжение в 1000-1500 тысяч вольт. Кроме того, будут велики потери энергии и затраты цветных металлов и стали.
Исследования показали, что наиболее экономична линия не переменного, а постоянного тока, позволяющая в случае необходимости менять направление передачи энергии (например, передавая из Центра избыточную ночную энергию). По такой линии с напряжением 1500 тысяч вольт можно пропустить в год 40 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, что эквивалентно перевозке 13 миллионов тонн условного топлива. Капитальные затраты на нее примерно равны стоимости перевозки такого количества угля по железной дороге. Строительство электрической лении Экибастуз - Центр уже началось, и вскоре энергия углей, добываемых на "Богатыре", вольется в Единую электроэнергетическую систему.
Ныне же этот промышленный район вырабатывает до 50 процентов всей электроэнергии Казахстана. Запасы энергетических углей здесь - около 14 миллиардов тонн. Крупнейший в мире угольный разрез "Богатырь"
дает до 500 миллионов тонн твердого топлива в год - около одной тридцатой доли всего угля, добываемого в стране.
Длина разреза "Богатырь" - около шести километров, ширина - почти два, глубина - 220 метров. В подобной глубокой выемке скапливается смог, приходится предусматривать проветривание, не допускать оползней и т. д.
Для карьера-гиганта требуется и соответствующая техника. Здесь работает более 100 экскаваторов с ковшами до 100 кубометров и впервые в мире в больших масштабах используются роторные экскаваторы, применявшиеся ранее только на мягких породах.
Без современной могучей техники много угля не взять ни в Экибастузе, ни в Кузбассе, ни в Донбассе. Наступит ли угольный ренессанс - в большой степени зависит от успехов машиностроения. И вообще, развитие машиностроения будет определять развитие всей энергетики. А у машиностроителей сейчас трудностей немало.
Однако советское машиностроение обладает гигантскими ресурсами, которые позволяют оптимистично оценивать его перспективы. Например, в нем занято 40 процентов всех рабочих промышленности, а с учетом персонала механических цехов немашиностроительных отраслей - 55-60 процентов. Кроме того, наш парк металлообрабатывающего оборудования превышает количество станков США, Японии и ФРГ, вместе взятых! Нужно только похозяйски распорядиться имеющимся потенциалом.
Возьмем тот же Донбасс. Если создать и внедрить более совершенные угледобывающие комбайны для тонких пластов и открытых разработок, то этот старейший поставщик твердого топлива еще долгое время может давать по 200 миллионов тонн угля в год, что составляет 40 процентов всего угля, добываемого ныне в стране. Однако мнения специалистов расходятся.
- Да, Донбасс многое дает, - говорят одни, - но ведь верно и другое. Если бы средства, используемые для поддержания угледобывающих мощностей в Донбассе, направить, скажем, на аналогичные цели в Кузбассе, то прирост угледобычи увеличился бы в 2-3 раза.
- Посмотрим не с ведомственной, а с государственной точки зрения, предлагают другие. - Если прекратить капиталовложения в угольную промышленность Донбасса, то что делать со сложившейся здесь промышленной инфраструктурой? Как быть с квалифицированными специалистами, рабочими этого региона? Энергетическая программа СССР отличается от программ в капиталистических странах тем, что ее конечная цель - не корыстный интерес тех пли иных социальных групп, а обеспечение благосостояния всего народа. Поэтому проблемы, подобные донбасской, будут решаться только на этой основе.
Так скудеют ли наши недра энергетическим сырьем?
Раз мы сжигаем больше, чем природа успевает произвести, значит, подземные кладовые топлива скудеют!
Однако угля у нас много. При нынешнем уровне производства энергии его хватит на многие десятилетия вперед. "Углю, - пишет М. Щадов в книге "Уголь: топливо или сырье?", - еще долго придется играть роль "буферного" топлива, несущего на себе значительную долю энергоснабжения на тот период, пока не удастся в полной мере освоить новые источники энрегии". С другой стороны, ускоряющийся научно-технический прогресс, достижения машиностроения позволяют открывать все новые и новые, хотя и более труднодоступные месторождения нефти, газа и угля, рачительнее и эффективнее хозяйствовать как в новых, так и в старых кладовых.
Энергия для энергии
Эксперимент длительностью пятьдесят лет
Какой автомобиль лучше - КамАЗ или КрАЗ? Что предпочтительнее развивать - электрические или газовые плиты? Какой тип солнечной электростанции выгоднее? Чтобы ответить на подобные вопросы, можно сравнить паспортные характеристики машин или провести экономический расчет. А еще лучше определить экспл"- атационные характеристики и надежность с помощью эксперимента.
Но никакой эксперимент не решит, какая энергетика лучше - газовая или угольная, атомная или солнечная?
Тут эксперимент не поставишь - он должен длиться десятки лет. А ответ нужен сейчас. Ведь энергетика страны развивается на основе пятилетних планов, путеводным маяком для которых и служит Энергетическая программа, определяющая основные направления энергетической политики на более длительный срок - на 15-20 лет.
В свою очередь, Энергетическая программа основывается на долгосрочном прогнозе развития энергетики с упреждением примерно в полстолетие.
Освоение новых первичных энергоресурсов, создание надежных технических средств для их транспортировки, преобразования и использования продолжается десятки лет. Поэтому в энергетике трудно обойтись без долгосрочных прогнозов и программ. Высокая капиталоемкость, широкая взаимозаменяемость энергоресурсов и видов энергии делают особенно важным заблаговременную разработку оптимальной структуры энергохозяйства страны.
Однако в энергетических прогнозах в мире царит разнобой. Одни говорят, что энергетика пойдет вперед чуть ли не семимильными шагами, другие предрекают чуть ли не нулевой ее рост. Большая неопределенность долгосрочных энергетических прогнозов зависит от недостоверности исходной информации, неполноты наших знаний.
Но основная причина прогнозного разнобоя - принципиально разные взгляды на развитие- больших систем энергетики.
Фаталисты, экзистенциалисты полагают, что в основе природы и общества лежит неопределенность и случайность, а потому огромные многокомпонентные энергетические комплексы - неуправляемые, чисто вероятностные системы. Человек не может активно воздействовать на них в нужном направлении.
Детерминисты же впадают в другую крайность и уверяют, что мир держится на однозначно определенных связях, благодаря чему можно безошибочно рассчитывать даже отдаленное будущее промышленности и энергетики.
Наши специалисты в своих прогнозах и планировании руководствуются объективными законами развития производительных сил, в том числе энергетического комплекса. Долгосрочные экономические и энергетические прогнозы соотносятся с генеральной целью развития нашего общества, с важнейшими социально-экономическими задачами, решаемыми во имя этой цели. Это способствует устойчивости, детерминированности прогнозов. В то же время нельзя не учитывать случайные, неопределенные факторы, способные ускорять или замедлять прогрессивные тенденции, влиять на судьбы энергетики.
Именно поэтому перед каждым очередным пятилетием Энергетическая программа должна корректироваться и точнее определять развитие отраслей топливно-энергетического комплекса на последующие 20 лет. Программе следует чутко реагировать на новые тенденции технического прогресса, новые оценки запасов энергетических ресурсов, новые способы преобразования этих ресурсов в необходимые виды энергии. И хотя энергетика - одна из наиболее древних отраслей экономики, совершенствование ее в последние десятилетия идет очень быстро.
Экономная энергетика
Чем меньше расходуется топлива на производство 1 киловатт-часа электроэнергии, тем лучше. 1 киловаттчас - это 860 килокалорий. На заре промышленной электроэнергетики для получения этого киловатт-часа нужно было сжечь 1300 граммов условного топлива, то есть затратить 9000 килокалорий. Значит, коэффициент полезного действия составлял всего 10 процентов. А сейчас на современных конденсационных электростанциях за счет прежде всего повышения температуры пара на получение одного киловатт-часа электроэнергии тратится всего около 330 граммов условного топлива.
На паротурбинных установках при давлении пара 240 атмосфер и температуре 540-565° С был достигнут КПД 37-39 процентов. Когда же на опытных установках подняли температуру до 620-650° С и давление до 300-350 атмосфер, КПД повысился до 40-41 процента!
Однако при таких параметрах очень сложно обеспечить надежную и длительную работу энергетического оборудования, поэтому за такими опытными установками серийные установки не последовали.
Как видели, каждый процент прироста КПД дается с огромным трудом. Но резервы есть. Так, можно повысить эффективность сжигания топлива в котлах, улучшить КПД турбины, использовать тепло газов, выходящих из котла, для подогрева питательной воды, уменьшить затраты энергии на собственные нужды станции и так далее. Открываются и новые возможности.
На очереди - комбинированные установки, их КПД может достигать 45-48 процентов. В них паровая турбина работает совместно с газовой. В камеру сгорания подается сжатый воздух после компрессора и топливо через форсунки. Горячие газы с температурой 900-1200° С направляются в газовую турбину и совершают работу, вращая электрогенератор и компрессор почти со стопроцентным КПД. Выходящий с последних ступеней еще очень горячий газ, имеющий температуру около 500- 600° С, подается в парогенератор паровой турбины. Если температура газа, выходящего из газовой турбины, недостаточна для получения пара высоких параметров, то в парогенераторе сжигается дополнительное количество топлива.