От новых катастроф на шахтах могут спасти газгенераторные комплексы, работающие на метане. Ставка на газ как наиболее доступное топливо — оправданна. При всем изобилии энергоэффективных решений возможности, использующие именно этот вид топлива, представлены наиболее широко.
Природный газ как топливо для электростанций доступен практически во всех промышленных зонах городов России. В 2010 году уровень газификации в России в среднем составил 62%. В городах уровень газификации поднялся за последние годы на 6%, до 67%. В сельской местности уровень газификации вырос на 8% и сегодня составляет 44%. При этом по какому-то удивительному стечению обстоятельств даже там, где централизованного доступа к природному газу нет, он все равно является основным видом топлива.
В этом смысле показательным примером служит визит Дмитрия Медведева на два месторождения — Западно-Сахалинское и Приобское, где открывали первую очередь газотурбинной электростанции. Ее можно назвать наглядной иллюстрацией того, ради чего не раз собирались за последний год чиновники и бизнесмены. Ведь попутный газ, образующийся при добыче нефти, здесь не сжигают, а утилизируют, чтобы потом использовать в качестве топлива. Это и есть энергоэффективность, которая должна стать не исключением, а правилом российского ТЭК.
Тем более что в зависимости от района добычи с тонной нефти получают от 25 до 800 куб. м попутного нефтяного газа — в среднем по России немногим более 100 куб. м на 1 тонну нефти. С учетом высокой энергоемкости нефтедобычи во всем мире существует практика использования "попутки" для выработки электроэнергии для промысловых нужд добывающей отрасли. "Попутные газы отличаются от очищенного природного газа, используемого в промышленности и энергетике, составом горючих элементов, калорийностью, количеством и видом примесей, а также их агрессивностью к конструктивным элементам камеры сгорания и проточной части газовой турбины, — описывает особенности работы с подобными видами топлива Михаил Тузников, директор производственного центра "Севзапвнипиэнергопром-Севзапэнергомонтажпроект" ОАО "СевЗап НТЦ". — Например, очень неблагоприятно с этой точки зрения высокое содержание серы. Кроме того, надо всегда оценивать стабильность поступления этого попутного газа и его количество".
Юлия Слюсарь, начальник отдела комплексной технологии подготовки газа компании "Звезда-Энергетика", отмечает, что экономическая выгода проектов генерации на попутном газе складывается сразу из нескольких составляющих. "Снижение штрафных санкций в свете исполнения постановления правительства РФ "О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках", а также генерации электроэнергии из собственного дешевого топлива, получаемого при добыче и подготовке нефти к транспорту", — говорит эксперт.
В то же время генерационные установки, использующие газ, являются инструментом, обладающим потрясающей гибкостью, — они могут работать на двух-трех видах топлива: будь то природный газ, сжиженный газ, дизельное топливо, попутный нефтяной газ, биогаз или шахтный газ. "Фактор топливной смеси, как и другие индивидуальные особенности каждого проекта, сильно влияет на компоновочные решения как самой газотурбинной установки, так и всей проектируемой на ее основе электростанции, на ее мощность, на объем капиталовложений и, в конечном итоге, — на себестоимость вырабатываемой электроэнергии", — отмечает Михаил Тузников. Евгений Демин, вице-президент компании "Звезда-Энергетика", говоря о масштабе инвестиций, на которые необходимо ориентироваться при реализации подобных проектов, назвал цифру в 30-50 тыс. руб. затрат из расчета на 1 кВт тепловой и электрической мощности. Также представители компании отмечают, что выбор поставщика оборудования, особенно в части когенерационных установок, растет, и немалое количество их производителей расположено в Петербурге. "Если говорить об отличиях в качестве и цене, то нужно отметить, что данное оборудование изготавливается для каждого конкретного заказчика по индивидуальному техническому заданию. Естественно, что наилучшее качество может предложить компания, имеющая собственное опытное инжиниринговое и производственное подразделения, а прямое сравнение продукции вряд ли возможно", — отмечает Любовь Михеева, начальник отдела маркетинга компании.
Успешной реализацией технологических возможностей, которые представляют газовые системы генерации, можно назвать проект теплоэлектростанции, работающей на шахтном метане, который реализует "Звезда-Энергетика" для компании "Воркутауголь". Блочно-модульная газопоршневая ТЭС предназначена для автономного теплоэлектроснабжения шахты "Северная". Электрическая и тепловая мощности станции составят по 16 МВт соответственно.
В компании рассказали, что проект строительства электростанции для собственных нужд для шахты "Северная" является "пилотным", а для угольной отрасли страны — инновационным. Его уникальность в том, что газопоршневая станция будет работать на метане действующей шахты при относительно невысокой и подверженной значительным колебаниям концентрации газа — от 25 до 70 процентов. Подобные технологии во многом являются ответом на вопросы экологии, защиты окружающей среды и безопасности производства. Использование шахтного газа для целей генерации — это достаточно сложная инженерная задача, требующая помимо проектирования и строительства самой электростанции, разработки систем газоподготовки и оптимизации режимов работы станции.
Повторяя во многом логику утилизации попутного газа в нефтегазовой отрасли, подобные проекты имеют ряд уникальных характеристик. Основным отличием является сама мотивация для извлечения метано-воздушной смеси из шахты — это требование техники безопасности при проведении горных работ. Применение подобных разработок способно повысить экономическую оправданность мероприятий по повышению безопасности труда, а значит, и хотя бы частично осуществить мечту социалистов-утопистов — примирив интересы трудящихся масс и капиталистов.
"Парные" технологии
АЛЕКСАНДР ИЗМАЙЛОВ, заместитель генерального директора ОАО "СевЗап НТЦ" по тепловой генерации:
Использование парогазовой технологии обеспечивает КПД при выработке электроэнергии на тепловой электростанции на уровне 50-60%, в то время как при использовании обычных паросиловых агрегатов этот показатель не превышает 40%. Это позволяет сэкономить до 20-25% топлива, а также значительно сократить объем вредных выбросов в атмосферу.
Парогазовая установка включает в себя одну или несколько газовых турбин с котлами-утилизаторами и паровую турбину. Отработанные газы, имеющие высокую температуру, из газовой турбины направляются в котел-утилизатор, где за счет их тепла идет выработка и перегрев водяного пара. Этот пар затем поступает в паровую турбину. Газовые турбины и паровая турбина вращают электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Использование парогазового цикла при том же расходе газового топлива позволяет увеличить выработку электроэнергии примерно в 1,5 раза.
Впервые в России для крупной тепловой электростанции данная технология была применена при строительстве Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге, проект которой выполнен специалистами "СевЗап НТЦ". Это первая у нас электростанция с парогазовым бинарным циклом, крупнейшая в стране и одна из самых современных в Европе, первая из российских электростанций нового поколения с высокоэкономичной и экологически безопасной технологией комбинированного производства электро- и теплоэнергии. Первый и второй энергоблоки Северо-Западной ТЭЦ, общей мощностью 900 МВт введены соответственно в 2001 и 2006 годах. КПД станции составляет 51,5%.