Черная вода: как водоуголь заменит газ

Водоугольная смесь — одно из «лекарств», способных, по замыслу украинских чиновников, уменьшить зависимость страны от дорогого российского газа. «Эксперт» выяснил, что такое водоуголь и насколько эта технология выгодна.

Украина пытается активно заменять газ углем на китайские 3,5 млрд заемных долларов (см. «Житница Китая»). За эти деньги государство намерено осуществить пять инновационных проектов, в том числе внедрение технологий водоугольного топлива (ВУТ). В стране уже есть экспериментальная площадка, расположенная в Нововолынске (Волынская обл.), где в котельной природный газ заменили водоугольной смесью, и ожидаемая экономия уже в этом году составит около трех миллионов кубометров голубого топлива. Вторая экспериментальная площадка — Северодонецкая ТЭЦ (предполагаемый объем инвестиций — до 40 млн долларов, но там работы еще не начаты).

Растворить уголь

Водоугольное топливо представляет собой смесь мелкоизмельченного угля (57–70%), воды (29–43%) и стабилизирующей добавки. Внешне оно напоминает густой кефир черного цвета. По словам генерального директора российской инжиниринговой компании «Амальтеа-Сервис» (занимается внедрением ВУТ на объектах теплоэнергетики) Андрея Морозова, для приготовления ВУТ могут использоваться различные угли: бурые, каменные, антрациты, некоторые виды шламов (похожий на ил осадок, образующийся на обогатительных фабриках при мокром способе обогащения), а также угольный отсев (пыль), который обычно не находит применения в промышленности. «По физическим свойствам ВУТ близко к мазуту, используемому в котельных установках, поэтому может применяться для выработки тепла и электричества на газомазутных и угольных ТЭС. Эффективность сжигания ВУТ — не ниже 98 процентов. Оно годится и для электрогенерирующих станций от единиц до сотен мегаватт», — рассказывает Морозов.

Чтобы получить смесь, уголь сначала дробят на крошки размером 10–12 мм, потом перемалывают мокрым способом до фракции менее 150 мкм. Если в качестве сырья использовать шлам, штыб (мелочь с фракцией менее шести миллиметров), уголь-семечку (6–13 мм), то дробления не требуется. Дробилки — оборудование стандартное, а вот для помола нужны особые машины. Этот этап является ключевым, поскольку определяет дальнейшие характеристики ВУТ (состав, вязкость, стабильность и другие). Он же — самый энергозатратный: на каждую тонну ВУТ требуется около 50 кВт•ч электроэнергии.

Чем хорош и чем плох

В жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) Украины имеется более 3,5 тыс. котельных, большинство из которых можно перевести с газа на ВУТ. Это топливо значительно дешевле газа и мазута, поэтому рентабельность перевода котельных обычно не ниже 60%. По сравнению с углем ВУТ позволяет снизить выбросы оксидов азота и серы. «Существуют и другие преимущества ВУТ: снижение шлакования энергетических котлов, меньшая чувствительность режимов работы последних к маркам исходного угля, взрывобезопасность», — поясняет Морозов.

Правда, при сравнительно длительном хранении (от недели) водоугольная смесь расслаивается с выпадением осадка. Для борьбы с этим явлением используют химические добавки, что увеличивает себестоимость ВУТ на одну десятую, либо физические способы борьбы с расслоением. Поэтому эксплуатанты соответствующего оборудования обычно стараются не связываться с хранением, а сжигать топливо по мере производства.

Впрочем, многие эксперты относятся к перспективам применения ВУТ гораздо сдержаннее, нежели Андрей Морозов. Причин три: экологическая, логистическая и экономическая.

Так, эксперт по вопросам топливно-энергетического комплекса Фонда целевых экологических инвестиций Константин Тадля обращает внимание на то, что показатели выбросов водоугольного топлива обычно сравнивают с угольными, а ведь речь идет о замещении этой смесью газа. Действительно, при сжигании ВУТ сокращается образование оксидов серы (на 75–80%), оксидов углерода (на 50%) и оксидов азота (на 80–90%) по сравнению с углем. Но если сопоставить ВУТ и природный газ, то сравнение будет не в пользу первого. Кроме того, при сжигании водоугольной смеси образуется твердая фракция (зола) — в отличие от газа.

Как отмечает Тадля, важно учитывать, что котельные и ТЭЦ должны соответствовать экологическим стандартам, принятым в Европе и распространяющимся на Украину. По его данным, необходимые очистные сооружения будут стоить почти одинаково для мощностей, работающих как на угле, так и на водоугольной смеси. К примеру, для ТЭЦ стоимость системы очистки (включая золоулавливание, сероочистку, азотоочистку и электрические фильтры) составляет около 400 долларов за киловатт установленной электрической мощности. Так, для не самой крупной Северодонецкой ТЭЦ только система очистки обойдется в 100 млн долларов, а оборудование для производства ВУТ — минимум в 25 млн долларов. Кроме того, необходима еще модернизация котлов (новые горелки), инфраструктура для хранения угля и водоугольной смеси.

Для использования ВУТ в котельных установках, особенно в черте города, придется тратить деньги не только на систему очистки, но и на логистику. Либо сооружать хранилища для ВУТ и регулярно гонять к ним цистерны, либо строить углепроводы. А построить новый трубопровод в густонаселенном районе — задача не из простых. Сегодня к котельным газ поступает по трубам, но гнать по ним же «густой кефир черного цвета» не получится — нужна абсолютно другая инфраструктура.

Если не учитывать всех этих затрат (которые сильно зависят от конкретной местности), а смотреть только на топливные цены, то ВУТ действительно выглядит экономически и энергетически привлекательно. Стоимость тонны каменного угля составляет сто долларов, а бурого — 30 долларов. Тонна мазута марки М-100 производства Кременчугского НПЗ — около 750 долларов. Стоимость газа с НДС превышает 500 долларов за тысячу кубометров. С точки зрения теплотворной способности вместо тысячи кубов углеводородов нужно сжечь 1,2–1,5 тонны угля или 0,7 тонны мазута.

Другим путем?

Некоторые эксперты утверждают, что гораздо эффективнее не тратить деньги на замену газа углем, а больше уделять внимания экономии. «Одни из наиболее низких тарифов в Европе на тепло, газ и электроэнергию “расслабили” украинское население, которое не ощущает потребности в эффективном использовании энергоресурсов и применении современных технологий», — считает аналитик Центра возобновляемой энергетики Максим Кудимец. В прошлом году киловатт-час обходился жителю нашей страны в 0,28 гривни, Чехии — 1,60 гривни, а Германии — 2,81 гривни.

Но «тупое» повышение тарифов приведет не к экономии, а к социальным протестам. Важно не просто повысить цены, но и сформировать фонды для льготного кредитования тепломодернизации, установки счетчиков и т. д.. Чехия, например, основала такой фонд за счет продажи квот на выбросы парниковых газов по Киотскому протоколу.

Немаловажно при этом создать прозрачные и равные условия для установки мощностей «зеленой энергетики». В Европе и частные, и многоквартирные дома, и ЖЭКи могут получить льготный кредит (его удается возвращать за счет значительной экономии на оплате коммунальных счетов) на установку солнечных панелей, тепловых насосов, котлов на биомассе или биогазе. Причем там излишки произведенной электроэнергии и тепла, в отличие от Украины, по «зеленым тарифам» могут продавать не только олигархи, но и рядовые физические лица.

Плохо забытое старое

Впервые жидкое топливо из угля появилось в 1911 году, когда немецкий химик Фридрих Бергиус получил синтетический бензин. В Германии нет собственных месторождений нефти, зато имеются залежи бурого угля, причем одни из самых больших в Европе. К 1941 году Германия вырабатывала до четырех миллионов тонн угольного бензина в год. Кстати, именно поэтому немецкие танки времен Второй мировой снабжались карбюраторными двигателями: дефицитную солярку потреблял флот, а нефтяной бензин — авиация.

Илона Заец, Дарья Кутецкая