Всъщност близо до всяка голяма мина, разрез или въгледопреработвателен завод има пейзаж
Огнена вода. Именно в песента до мините спят тъмни могили. Всъщност в близост до всяка голяма мина, разрез или въгледопреработвателен завод пейзажът е разнообразен не само от могили (с други думи, могили от отпадъчни скали, извлечени на повърхността заедно с въглища), но и от хвостохранилища - огромни складове на течни отпадъци, генерирани по време на пробиване на скали с вода или промивен разтвор, както и по време на обогатяването на суровини. Тези отпадъци се наричат утайки. Една средно голяма въглищна обогатителна фабрика или мина ежедневно произвежда 300-600 тона утайки, които се съхраняват в множество ями за утайки - същите тези опашки. Сега обаче не е съвсем коректно да ги наричаме отпадъци - технологията за използване на утайките като гориво се появи в България и вече се прилага на практика.
Павел Сухов, списание „Енергия на индустриалния растеж“.
Идеята за използване на водно-въглищни суспензии като гориво възниква през 50-те години на миналия век в Института по горими вкаменелости на Академията на науките на СССР. Разработването на такъв ефективен и безопасен метод като хидродобив доведе до образуването на огромно количество отпадъци под формата на суспензия от въглища и вода. Отпадъците, изпомпвани от мините на повърхността, образуват вече споменатите огромни мъртви опашки. Нещо подобно възниква в близост до обогатителни инсталации за въглища.
Нов етап в историята на водно-въглищното гориво започна само десетилетие по-късно. През това време използването на CWF в мащаб, сравним с индустриалните, беше усвоено в Япония и Китай; водно-дисперсионните въглищни смеси започнаха да се използват в Съединените щати - обаче водата се използва там само като транспорт: след като сместа се достави до района на топлоелектрическата централа, въглищният прах се изсушава и едва след това се изгаря. Технологията за изгаряне на CWF е разработена и в България - именно у нас е разработенатехнология, която позволява изгаряне на CWF без предварителна дехидратация и най-важното, използва не въглища за приготвяне на горима смес, а отпадъци от тяхното извличане и обогатяване.
В края на 80-те години на миналия век, въз основа на разработките на института, беше изграден пилотен продуктопровод, чрез който ВУТ беше доставен в Новосибирск от малкия кемеровски град Белово. Основната цел на този проект обаче не беше използването на въглищна утайка, а използването на нов вид въглищен транспорт за разтоварване на Кемеровския железопътен възел, така че в тръбата не се изпомпваше утайка, а смес от въглища и вода. Предвиждаше се по тръбопровода да се транспортират 3 милиона тона суспензия годишно. По време на тестовете през 1989-1993 г. повече от 350 хиляди тона CWF бяха доставени на Новосибирска ТЕЦ-5. Въпреки това, поради икономическата криза, която започна в страната, проектът за развитие на тази хидротранспортна система беше съкратен - според очевидци тръбата отдавна е демонтирана и най-вероятно бракувана.
Какво е гориво вода-въглища
В момента няколко предприятия се занимават с разработването на технологии за приготвяне на водно-въглищно гориво и проектиране на инсталации за неговото използване. Научноизследователската и развойната работа в тази област се извършва например от новокузнецката компания Sibekotehnika, Москва Kompomash-TEK и Gidrotruboprovod.
Водно-въглищното гориво е много по-евтино от газта или мазута и не им отстъпва по отношение на екологичността
Водно-въглищното гориво (WCF) е смес, която се състои от 60-70% фино смлени въглища и 29-39% вода. Друг процент са пластификаторите, които не позволяват на суспензията да се разслои в съставните си компоненти и поддържат нейната еднородност.
Sibekotechnika, напротив,се фокусира върху използването на CWF като ново самостоятелно гориво. Както обяснява Сергей Мосин, ръководител на проекта Integrated Energy Saving в Silicate Systems, който внедрява разработките на Sibekotechnika, разработчиците от Новокузнецк са концентрирали усилията си върху технологии за подготовка, локално транспортиране и автоматизирано изгаряне на CWF. Те създадоха нови, евтини и ефективни пластификатори и постигнаха успех в намаляването на енергийната интензивност на подготовката на CWF. Сибекотехника разработи и автоматизиран експресен метод за определяне състава на въглищата за CWF. Според Мосин, компанията подготвя тестов стенд за избор и сертифициране на класове водно-въглищно гориво в зависимост от свойствата на използваните въглища (в края на краищата въглищата от различни басейни и дори пластове са толкова различни по съдържание на пепел, наличие на сяра, тежки метали, че изискват корекции на нивото на състава на пластификатора). Също така бяха проведени тестове за работа на VUT за големи котли с капацитет на пара от 50 и 250 тона пара на час.
Всеки разработчик има свои собствени успехи. Специалистите на Kompomash, съвместно със служители на Конструкторското бюро по химическо инженерство от Королев, разработиха технология за едноелектродно плазмено запалване и поддържане на постоянно горене на водно-въглищни суспензии. Kompomash също може да се похвали с прототип на газификатор, който преобразува CWF от нискокачествени въглища с висока пепел в горим газ за мини-CHP котли. Технологията за получаване на синтетичен газ от водно-въглищна смес притежава и научно-производственото обединение „Гидротрубопровод“.
Въглищната компания Yuzhkuzbass-ugol ще модернизира котелните централи Abashevskaya и Kuznetskaya, налични в централните преработвателни предприятия (COF) и ще изградинова котелна централа с оползотворяване на генерираната пара в електрическа енергия с обща мощност 25 MW. Такава електрическа мощност покрива нуждите на CEP, а сравнителната оценка на тази електрическа мощност, използвана от парни котли по отношение на жилищно-комуналните услуги, е сравнима с потреблението на електроенергия от 25 хиляди индивидуални къщи (апартаменти) или около 75 хиляди жители със средно потребление.
Компанията не се ограничи до патентоване на своето ноу-хау, а успя успешно да ги приложи на практика. В България вече работят няколко електроцентрали на водно-въглищно гориво: от 2000 г. - в котелната централа на село Уляново, Московска област, от 2002 г. - в една от котелните с ниска мощност на компанията Kuzbassenergo. Sibekotehnika модернизира съществуващата котелна централа в мина Tyrganskaya в град Prokopyevsk, за да работи с всичките си парни котли (KE-10/1.
Краят на лопатата
Разработките са приложени и в завода за минно оборудване в град Белово, Кемеровска област, както и в новосибирското предприятие Хлеб, чийто представител каза, че през първите 20 дни от работата на котелната централа на ВУТ, която замени мазута, предприятието е спестило милион рубли.
Сергей Мосин изброява и други предимства на ВУТ: Водовъглищното гориво е пожаро- и взривобезопасно. Технологиите за неговото съхранение и транспортиране са прости и могат да бъдат напълно автоматизирани, изпомпването може да се извършва чрез тръбопроводи, подобни на петрола. За разлика от резервоарите за мазут, контейнерите, в които се транспортира CWF през зимата, се почистват лесно от остатъците от гориво. Освен това, според Мосин, прехвърлянето на котелни към VUT обикновено отнема не повече от седем месеца, а когато оборудването, необходимо за това, бъде пуснато в експлоатация, този период ще бъде намален наполовина. Спестявания от производството на топлинна и електрическа енергияпозволява да се възстановят разходите за реконструкция на котелна централа от три или четири котли за 2,5-3 години.
Съдейки по възторжените отзиви на хора, рекламиращи въглищно-водно гориво, това е един от най-важните енергийни носители на бъдещето. Основните предимства на VUT са неговата ниска цена и екологичност. Според изчисленията на Silicate Systems цената на готовия за директна употреба CWF, изразен в тон стандартно гориво, е два до четири пъти по-нисък от цената на мазута и не надвишава 15-20% от цената на оригиналните въглища на мястото на тяхното производство (виж таблицата). Ниската цена на една гигакалория се обяснява с факта, че течното въглищно гориво може да бъде направено от утайки: очевидно е, че отпадъците от производството на въглища са по-евтини от самите кафяви или твърди въглища. Сергей Мосин оценява цената на една гигакалория за CWF, произведена от обикновени въглища, на около 340 рубли, а от утайки на 230 рубли. За сравнение: от началото на 2006 г. тарифата за 1 гигакалория, произведена от газ в Москва, е 690 рубли (от които 200 рубли са транспортни разходи).
Преработката на утайки в CWF също ще реши някои други проблеми на въгледобива и жилищно-комуналните услуги. Рекултивацията на земи, заети от сметища и утаители, ще подобри екологичната ситуация във въглищните мини и разрези. И прехвърлянето на котелни към автоматизирани процеси за изгаряне на CWF най-накрая ще позволи да се изостави тежкият ръчен труд на каминарите.
Сред предимствата на VUT е, както вече беше споменато, неговата екологичност. Според доклада на президента на Съюза на индустриалците и предприемачите на въгледобивната промишленост Юрий Малишев, при замяна на въглища с водно-въглищно гориво е възможно да се намалят емисиите на прахови частици в атмосферата с 2,5-3 пъти, на азотни оксиди с 1,5-2 пъти и на серни оксиди с 2-2,5 пъти. Сергей Мосин обяснява: Ефективността на изгаряне на това гориво ене по-малко от 95 процента. След изгаряне на CWF остава прах под формата на бели или сиви конгломерати, състоящи се главно от незапалими минерални частици. Естествено, такъв нисък процент отпадъци улеснява решаването на трудната задача за улавяне на летлива пепел. Тук е уместно да припомним, че екологичната небезопасност на използваните в момента индустриални технологии за изгаряне на въглища е един от основните аргументи на противниците на по-широкото въвеждане на това гориво в енергетиката.
Въпреки това, не всички експерти хвалят водно-въглищното гориво. Един от разработчиците на технологията VUT, водещ изследовател в Института за изкопаеми горими вещества Генрих Ходоков, твърди, че използването на това гориво е безполезно. Суспензията съдържа поне 40 процента вода, чието изпаряване изисква енергия. И още повече енергия изисква процесът на получаване на самото окачване. За да се смила един тон сухи въглища, подходящи за използване в топлоелектрическа централа, е необходимо да се изразходват 15-20 киловатчаса, подобни разходи за енергия при приготвянето на суспензия, предназначена за транспортиране през тръби, могат да надвишат 100 киловатчаса на тон. И накрая, при смилането на течни смеси, износването на оборудването и следователно цената на неговата амортизация са многократно по-високи, отколкото при сухото смилане, - аргументира скептицизма си Ходоков към VUT. Според специалиста перспективите за използване на водно-въглищно гориво са свързани с факта, че поради спестяване на транспортни разходи ще бъде възможно да се компенсират увеличените разходи за подготовка и използване на ВУТ: Цената на въглищата от Кузбас в европейската част на България е три пъти по-висока от цената на въглищата в Кузбас. Тъй като тръбопроводният транспорт е с най-ниски разходи, възникна идеята въглищата да се транспортират потръби. Изчисленията показват, че този начин на транспортиране става изгоден само на разстояние от 500 километра.
Не трябва да се забравя също, че създаването на разширена тръбопроводна инфраструктура е много капиталоемък проект, който електроенергийната индустрия, страдаща от амортизация на дълготрайни активи, едва ли ще може да осъществи самостоятелно. Да, и днес нямат средства за преобразуване на електроцентрали във ВУТ.
Подобен скептицизъм споделя и главният инженер на Mosenergo Владимир Сергеев. Според него процесът на приготвяне на смес от вода и гориво за изгаряне е по-рентабилен в сравнение с превоза на въглища с железопътен транспорт и допълнително смилане на горивото до консистенция на захарен прах. Сергеев обаче обръща внимание на трудностите при използването на ВУТ: Основният недостатък е, че горивото от водни въглища е силно овлажнено. Котелните пещи на електроцентралите на Mosenergo са проектирани да изгарят сухи въглища със съдържание на влага от четири до десет процента, така че влагата трябва да се изпари от CWF преди изгаряне, като същевременно се запази калоричността на горивото.
Вярно е, че разработчиците на водно-въглищно гориво все още не се опитват да адаптират своите технологии към голямата енергетика. Те свързват надеждите си предимно с жилищно-комуналните услуги в региони, където се добиват местни въглища, а топлоенергетиката използва вносно гориво (както например в богатата на въглища Якутия, където скъпият вносен мазут се използва широко в енергийния сектор).