Глава VI
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
РАБОТЫ СТАНЦИЙ П. Г. У.
«Промышленно-экономической газете» (№ 70 от 11 июля 1956 г.) была дана следующая информация об экономической эффективности п. г. у.: «Подмосковная станция «Подземгаза» уже выработала и дала предприятиям Тулы несколько миллиардов кубометров высококачественного газа. Из опытной станция уже давно превратилась в промышленную. Она является теперь хозрасчетным и рентабельным предприятием. Подмосковная промышленная станция «Подземгаза» первая, но не единственная. Две другие станции уже действуют и три — строятся в различных угольных бассейнах страны». (Разрядка наша.— З. Чуханов).
Имея такое заключение авторитетного органа печати, правильнее всего, очевидно, технико-экономическую оценку п. г. у. начать с рассмотрения экономических и энергетических характеристик «рентабельных» промышленных предприятий «Подземгаза». Нам известны две так называемые промышленные станции п. г. у.— подмосковная и Лисичанская, третья, видимо, «существует» только в воображении корреспондента Промышленно-экономической газеты.
Что же представляют собой эти станции? Какую продукцию они дают? Каковы энергетические и экономические показатели их работы?
Подмосковная станция существует свыше 17 лет. На рис. 177 приведены основные технологические показатели*, характеризующие работу станции с 1940 г. Естественно, что с точки зрения сохранности оборудования и газопроводов компрессию и транспорт газа с сероводородом к потребителям нельзя считать в промышленных условиях целесообразными и поэтому следовало бы теплотворность газа как топлива рассматривать без H2S, однако мы, кроме основного газа (без H2S), будем в качестве варианта расчета рассматривать и газ, содержащий H2S.
Как видно из рисунка, производительность подмосковной станции (в дальнейшем называемая подм. ст.) по так называемому валовому газу, выдаваемому подземными газогенераторами, увеличилась с 1940 по 1955 г. во много раз и достигла в 1955 г. 412 млн. нм3, т. е. примерно равна уже проектной.
*Все материалы, приведенные в этом разделе, взяты из официальных отчетов BHIIII- Подземгаза и из статей, опубликованных в бюллетене «Подземная газификация углей».
Совершенно другие показатели мы имеем ио качеству газа. Как показывает рисунок, теплотворность газа, получаемого подм. ст., за эти годы практически мало изменялась; почти не изменялось и содержание основных горючих компонентов в газе. Средняя теплотворность газа (без H2S) за это время составляла примерно 720 ккал/нм, снижаясь в отдельные годы до 650 ккал/нм3 и поднимаясь 1 иногда до 780 ккал/нм3.
Каждому, кто знаком со свойствами генераторных газов, понятно, что газ теплотворностью в 740 ккал/нм3 не является высококачественным газом, как сообщает «Промышленно- экономическая газета», а представляет собой исключительно плохой - низкокачественный газ.
п. г. у. при сероочистке газа (сера и гипосульфит), 43 (49) т усл. топл. в год на одного работника.
Производительность труда при шахтной добыче угля в подмосковном бассейне составляет около 150—180 т усл. топл. в год на одного работника1, т. е. примерно в 3—4 раза больше, чем на подм. ст при добыче топлива методом подземной газификации.
Рис. 178. Основные технологические и энергетические показатели работы подмосковной станции п. г. у. за 1952—1955 гг.
Для определения экономической эффективности работы подм. ст. п. г. у. существенное значение имеют некоторые важные технологические и энергетические показатели ее работы, представленные на рис. 178, где, кроме производительности (млн. нм3 и т усл. топл.) по товарному газу (за вычетом газа, идущего на производство электроэнергии на собственные нужды), приведены потери газа (%) и удельный расход электроэнергии и условного топлива на собственные нужды.
Представленные данные достаточно наглядно характеризуют с энергетической точки зрения работу подм. ст. за последние годы. В 1956 г. и в последующие годы основные технологические и энергетические показатели, по данным BHИИПодземгаза, остались на уровне 1955 г.
Как мы отмечали в предыдущей главе, одним из важнейших показателей эффективности работы станций является степень полезного использования топливных запасов при п. г. у., т. е. доля этих запасов, доходящая до производственного или энергетического потребителя топлива. Определим для подм. ст. эту важную величину. Для вычисления необходимо знать прямые потери угля под землей, т. е. количество угля пли кокса, не сгоревшего и непрогазифицированного (оставшегося под землей) в процентах от запаса (по потенциальному теплу). Определить эту величину достаточно трудно, не имея данных вскрытия прогазифицированных панелей, однако приближенно за несколько лет по балансу топлива это можно сделать. По данным Г. О. Нусннова 1132], эти потери на подм. ст. достигают величины порядка 40%; по данным ΒΗИИПодземгаза потери угля за последние 5 лет составляют в среднем примерно 39% (от 30 до 45%).
1Или около 120—150 т усл. топл. в год с учетом рабочих, занятых на транспортировке топлива, выработке электроэнергии для собственных нужд шахтной добычи и на траспортировке угля потребителю.
Таким образом, газификации под землей подвергается примерно 61 % угля. К. п.д. газификации, поданным рис. 163 (стр. 262), составляет для условий подм. ст. — 55%,. Нусинов считает эту величину равной — 60—65%, [124,] 1132]. Принимая для расчета среднюю величину — 60%, получим, что под землей в горючий газ переходит —37% потенциального тепла промышленных запасов топлива.
Примерно 28% от этого количества газа, как показано на рис. 179, остается под землей, а из 26% газа, выданного на поверхность (см. рис. 177), половина расходуется на собственные нужды подм. ст. Таким образом, к потребителю поступает только 13—14% от подвергшихся газификации запасов топлива.
Обычное распределение потенциального тепла угольных запасов при и. г. у. на подм. ст. показано на рис. 179, а.
Учитывая, что рассматриваемый нами показатель — степень использования запасов топлива — имеет большое принципиальное и практическое значение, определим его для наиболее благоприятных результатов, получаемых в отдельные достаточно продолжительные периоды работы подм. ст. Потери угля под землей наиболее трудно определить, и лучшим показателем, который можно здесь принять для подм. ст., будут потери, равные 35%. Химический к. п. д. газификации не превышал здесь 65%, а потери газа под землей в отдельные периоды работы станции снижались до 23%. Расход энергии на собственные нужды не был ниже 45%. Для указанных наиболее благоприятных условий работы станции степень использования топливных промышленных запасов составляла — 19%. Распределение потенциального тепла топлива в этом случае показано на рис 179, б.
На этом же рисунке (179, в) представлено распределение тепла топлива в лучшем возможном для подм. ст. случае, который можно себе представить в будущем при освоении применяемого сейчас метода и. г. у. Как видно из рисунка, максимальная степень использования запасов топлива, которую, возможно, удастся получить при подземной газификации подмосковного угля, составит 25%.
В настоящее время, однако, только 13% угольных запасов переводятся на подм. ст. в низкокачественный газ, который может быть использован народным хозяйством в качестве товарного топлива.
Таким образом, картина промышленной деятельности подм. ст. поистине совершенно«исключительная». За все годы станция добыла не более 140тыс. т усл. топл., израсходовав для этой цели значительно больше двух миллионов тонн запасов условного топлива.
В настоящее время (по данным 1955 г.) подм. ст. п. г. у. ежегодно для получения 20000 т усл. топл. уничтожает запасы топлива, равные 150 000 т усл. топл. При шахтной добыче этого топлива в подмосковном бассейне современными методами потребитель получал бы* ежегодно около 90—100 тыс. т. усл. топл.. т. е. в 4—5 раз больше, чем при добыче методом подземной газификации. Для того, чтобы точнее оценить значение полученных цифр, представим себе, что на основе газа подм. ст. п. г. у. и на подмосковном угле, добываемом на угольных шахтах, работают электростанции, которые должны быть основными потребителями этих топлив. В этом случае при разработке одного и того же месторождения и расходовании одного и того же количества топливных промышленных запасов, при одинаковом, примерно, количестве рабочих электростанция, работающая на газе подм. ст. п. г. у., давала бы народному хозяйству в 4—5 раз меньше электроэнергии, чем работающая на угле шахтной добычи.
Следует отметить, что мощности электростанций различались бы в этих двух случаях не в четыре раза, а только в два, так как при работе на газе п. г. у. половина мощности, вырабатываемой электростанцией, уходила бы на покрытие собственных нужд подм. ст. Из сказанного очевидно, что такое недопустимое промышленное использование топливных запасов автоматически уменьшает их при подземной газификации примерно в четыре раза.
Возможно, однако, что те 13% топлива, которые получаются на подм. ст. п. г. у. в виде весьма низкокачественного газа, пригодного все же для энергетического использования, будут дешевыми и хотя бы экономически выгодными по сравнению с топливом, добытых/ шахтным способом.
Естественно, что экономический анализ мы проведем на основании материалов 15-летней работы этой станции, используя для расчетов наилучшие показатели за последние годы и главным образом за 1955 г.
Прежде, чем провести наш расчет, следует отметить, что технико-экономические расчеты п. г. у. по данным работы подм. ст. неоднократно проводились Главподземгазом, BHИИПодземгазом и отдельными специалистами. Недостатком этих расчетов является в первую очередь неправильный учет производительности станции по газу. Товарной продукцией обычно считался весь газ, отпускаемый подм. ст., без учета расхода газа на собственные нужды — на производство потребляемой для п. г. у. электрической энергии. Стоимость электрической энергии, получаемой подм. ст. п. г. у. из системы Мосэнерго, в расчетах, конечно, учитывается, но оценивается она не по себестоимости производства ее из газа п. г. у., а по 10,5 коп. за киловатт-час в соответствии с расценкой Мосэнерго. При таком подсчете автоматически в два раза увеличивается производительность труда рабочих по сравнению с действительной. Кроме того, в силу применения дешевой электроэнергии МОГЭСа, как мы увидим далее, резко (примерно в два раза) занижается действительная производственная себестоимость продикции.
Амортизационные начисления на себестоимость, взятые в экономических расчетах п. г. у. по нормам бывшего Министерства угольной промышленности, примерно в два раза меньше тех, которые следует считать на предприятиях типа станции п. г. у., аналогичных предприятиям химической и нефтяной промышленност11.
В других работах для расчета берутся необоснованно завышенные показатели, стр. 4, табл. 11: по выходу газа в недрах земли — 1,8 нм3 газа теплотворностью 900 ккал/нм3 на 1 кг рядового угля вместо существующего в действительности (примерно 0,4 нм3), по расходу электроэнергии — 63 кВт-ч на 1000 нм3 товарного газа вместо примерно 200 кВт-ч, расходуемых станцией, и т. д. Без всяких оснований в расчетах принимается теплотворность газа 900 ккал нм3 вместо 740, получаемых на станции; между тем, очевидно, что такое завышение теплотворности газа ведет к резким искажениям всех остальных экономических показателей п. г. у. Не останавливаясь более на этих расчетах, определим действительные расходы— издержки производства подм. ст. на выработку и транспорт газа — и рассчитаем себестоимость получаемого в виде газа энергетического топлива. Следует, конечно, предупредить, что этот расчет не претендует на абсолютную точность, так как многие данные и, в частности, величина капиталовложений отсутствуют или весьма неточны,тем не менее, этот расчет с точностью порядка +20% показывает действительное экономическое положение в области промышленной добычи топлива на подм. ст. п. г. у.
Выше мы уже определили один из важнейших экономических показателей работы подм. ст. п. г. у. — производительность труда, которая составляет 43 (49) т усл. топл. на 1 работника в год.
При средней полной зарплате трудящегося 1150 руб. в месяц (здесь и далее — масштаб цен, действовавший до 1. 1 1961 г.) эта составляющая себестоимости 1 т усл. топл. в газе будет:
что на 1000 нм3 товарного газа составит 34 (32) руб.
При средней величине зарплаты трудящегося на подм. ст. 890 руб., зарплата на 1 т полученного усл. топл. составит 247 (216) pуб. и на 1000 м3 соответственно 26 (23) руб.
Определим теперь расходы на производство электроэнергии, потребляемой подм. ст. Так как на топливной электростанции расход на топливо составляет в себестоимости энергии — 70%, то при работе на газе п. г. у. теплотворностью — 750 ккал/нм2 себестоимость 1 кВт-ч электроэнергии (без зарплаты и топливной составляющей)1 даст не менее 1,5 коп. за 1 кВт-ч., что на 1 т усл. топл. в товарном газе составит 30 (27) руб., или на 1000 м3 товарного газа 3 руб. 20 коп. (3 руб. 10 коп.).
* Топливом для производства электроэнергии на собственные нужды должен, конечно, служить газ п. г. у.
Остальные составляющие себестоимости топлива — газа подм. ст. п. г. у. — определяем по данным монографии Г. Д. Бакулева и отчета ВНИИПодземгаза о работе станции в 1955 г.; стр. 89, табл. 18, с учетом того, что эти расходы относятся не ко всему газу, получаемому станцией, а только к товарному газу, так как остальной газ должен быть израсходован на собственные нужды п. г. у. Кроме того, амортизационные начисления определяем не из расчета 5,3%, как это сделано в отчете ВНИППодземгаза, а из расчета 9%, в соответствии с минимальными нормами для такого типа предприятии. Рассчитанные таким образом данные по структуре себестоимости 1 т усл. топл. и 1000 нм3 газа, получаемых на подм. ст., приведены в табл. 5.
Таблица 5
Структура себестоимости газа п. г. у.
Проведем ориентировочную проверку полученной себестоимости газа.
По данным отчета о работе подм. ст. п. г. у. в 1955 г., себестоимость промышленной продукции станции составила 18,5 млн. руб., из которых на побочную продукцию (гипосульфит, серу, кислород) приходилось 2,5 млн. и на газ — 16 млн. руб.
В 1955 г. станция передала потребителям 376 млн. м3 газа, что по калькуляции отвечает стоимости 42,5 руб. на 1000 нм3 отпущенного газа, или 370 руб. на 1 т усл. топл.
За израсходованную электроэнергию подм. ст. уплатила Мосэнерго 40·106·10,5 4,2 млн. руб., в то время как если бы для выработки этой
электроэнергии был использован газ, получаемый на подм. ст. п. г. у., ей пришлось бы заплатить в соответствии с себестоимостью газа около 10,5 млн. руб. или на 6,3 млн. руб. больше. Учитывая также 9% амортизационных начислений (вместо 5,3, взятых в расчетах ВНИИПодземгаза), мы получаем общую себестоимость продукции подм. ст. в сумме — 26.5 млн. руб. При этом общая себестоимость газа составит примерно 24 млн. руб., или около 600 руб. за 1 т усл. топл., получаемого в газе.
Приведенная в табл. 5 себестоимость добываемого на подм. ст. п. г. у. топлива полностью отвечает отчетным данным станции.
Как видно из таблицы, себестоимость 1 т усл. топл. при подземной газификации примерно в 3—3,5 раза превышает себестоимость* подмосковного угля при шахтной добыче. Таким образом, даже та незначительная (— 13%) часть топлива, которая извлекается для потребителя на подм. ст. и. г. у , обходится в 3—3,5 раза дороже, чем при обычной добыче. Неэффективность такой эксплуатации станет еще более очевидной, если учесть, что подмосковный уголь обходится стране и без того в полтора раза дороже (на 1 т усл. топл.), чем уголь Донбасса и в среднем по СССР.
*С учетом стоимости транспортировки на такое же расстоянии, как и на подм. ст. и. г. у. Одним из важнейших экономических показателей, кроме себестоимости, являются удельные капиталовложения. Прямым путем определить их для подм. ст. трудно, так как расходы на создание этой станции были исключительно велики и принимать все их за начальные капиталовложения, конечно, нельзя. Если исходить из данных отчета BHИИПодзем газа, то но амортизационным расходам можно определить* капиталовложения в подм. ст. в 45 млн. руб., и тогда общие удельные капиталовложения составят 2000—2200 руб. на 1 т добычи товарного усл. топл. в год. или — 240 руб. на 1000 нм3 годового производства товарного газа. Полученные астрономические величины начальных удельных капиталовложений превышают более чем в три раза начальные капиталовложения в подмосковном бассейне , примерно в семь раз вложения в Донбассе и в 15—18 раз — капиталовложения при открытой добыче углей в Кузнецком бассейне.
Однако, даже полученная величина удельных капиталовложений —это только часть общих капиталовложений при п. г. у. Как мы уже отмечали, подм. ст. обслуживается электрической станцией Мосэнерго установленной мощностью не менее 7000 кВт. Таким образом, на 1 т усл. топл. годовой мощности подм. ст. п. г. у. приходится 0,35 кВт установленной мощности. Удельные капиталовложения на 1 кет установленной мощности электростанций составляют — 1000 руб. На газе подземной газификации эта сумма едва ли будет меньше, учитывая низкую температуру горения (пирометрический эффект) этого газа. Для наших расчетов мы принимаем, по данным ВНИИПодземгаза, более низкую величину — 900 руб. на 1 кВт установленной мощности [133], что дает дополнительные удельные капиталовложения на подм. ст. на 1 т товарного усл. топл. в год 900х0,35 = 315 руб. Следовательно, полные удельные капиталовложения на подм. ст. п. г. у. превышают 2400—2600 руб. на 1 т усл. топл., добываемого в год.
Для наглядности в табл. 6 приведены все наиболее важные сведения, позволяющие с достаточной полнотой экономически оценить работу станции и народно-хозяйственные перспективы применения этого способа добычи топлива.
Такая оценка не требует пояснений. Подм. ст. ежегодно сжигает около 135 000 т усл. топл. и приносит ежегодно прямой экономический ущерб народному хозяйству в сумме—8—10 млн. руб. **, не считая того, что она потребляет 7000 кВт энергетической мощности, которая могла бы быть использована для выпуска необходимой стране продукции. Такова «рентабельная» работа подм. ст. п. г. у.
Вторая станция «Подземгаза» — Лисичанская,— работающая уже более 10 лет, вообще не может быть названа промышленной. Едва ли имелась бы необходимость технико-экономического анализа работы этой станции, если бы, обосновывая необходимость строительства новых станций на каменных углях, работники ВНИИПодземгаза не ссылались на опыт промышленной эксплуатации Лисичанской станции (далее называемой Лис. ст.). Мы уже отмечали, что эта станция не дает горючего газа на воздушном дутье и лишь при обогащении дутья кислородом до 30—40% в ряде случаев производит «кондиционный» газ теплотворностью — 800 ккал/нм3.
Для того, чтобы получить представление о работе Лис. ст. с экономической точки зрения, достаточно проанализировать ее энергетический баланс.
Таблица 6
Основные технико-экономические показатели работы подм. ст. п. г. у. в 1955 г.
Расход электроэнергии на производство 1000 нм3 газа теплотворностью около 800 ккал составляет, поданным отчета ВНИИПодземгаза, — 330 кВт-ч, т. е. для добычи 1 т усл. топл. в виде газа на электростанции расходуется примерно около полутора тонн высококачественного угля, добытого в шахтах Донбасса. Следовательно, (Лис. ст., потребляя высококачественный донецкий уголь, фактически не только не дает никакой продукции* в виде товарного топлива, но и ежегодно сжигает около 7000 т угля, добываемого в шахтах.
Можно было бы в какой-то мере оправдать часть расходов подм. и Лис. ст. п. г. у., если бы они шли на исследовательские работы, так как в этом случае продвигалась бы вперед разработка проблемы п г. у. Используя израсходованные сотни милли; нов рублей, можно было бы провести крупные исследовательские работы, в том числе вскрытие панелей п. г. у, а также организовать работы на подземных и обычных стендах. Между тем, эти важные для решения проблемы работы выполняются в незначительном объеме.
Может быть, результаты, получаемые на подм. и Лис. ст., позволяют надеяться на радикальное изменение приводимых в таблице основных технико-экономических показателей п. г. т., и тогда строительство промышленных станций является оправданным? Попытаемся кратко рассмотреть эти перспективы на примере подм. ст.
Можно ли при существующем методе и способах п. г. у. на подм. ст. значительно повысить энергетический к. п. д. использования топливных запасов?
*Так называемая побочная продукция Лис. ст. не имеет никакого отношения к п. г. у., и, не умаляя значения этой продукции, не следует ее получение связывать с основной работой Лис. ст.
В предыдущей главе было показано, что рассчитывать на значительный рост к. п. д. без кардинального изменения процесса нет никаких оснований. В лучшем случае эта величина с 13% может увеличиться до 19—25%, что, безусловно, не решит проблемы.
Производительность труда при увеличении мощности станции и. г. у. может быть, конечно, повышена, однако рассчитывать на то, что в этом отношении будет достигнут уровень, соответствующий передовым промышленным методам добычи топлива, при существующей технике п. г. у. нет оснований. Такой же вывод получается при рассмотрении других энергетических и экономических показателей подземной газификации.
В данное время нет никаких объективных оснований для того, чтобы рассчитывать на экономически рациональную добычу топлива путем подземной газификации. Этот вывод основывается на результатах обычных для проектных организаций экономических расчетов. Еще более полно этот вывод будет подтвержден технико-экономическим анализом по новому методу, разработанному автором и принятому с поправками в методике, разработанной Гостехникой для расчетов экономической эффективности энергетических установок. Этот метод позволяет более правильно учитывать особенности социалистического хозяйства нашей страны, а также значительно более точно определять величину действительной стоимости продукции.
В заключение необходимо сказать несколько слов о том мнении, согласно которому комплекс подземной газификации и электростанции якобы является особо высокоэффективным сочетанием энергетического использования топлив. Возможно, что в будущем п. г. у. в сочетании с электростанциями и будет практически и экономически приемлемым комплексом для некоторых месторождений топлива, но в настоящее время, как мы видели, п. г. у. в сочетании с электростанциями делает работу последних абсолютно неэкономичной. Не говоря об исключительно высоких начальных капиталовложениях при п. г. у., следует учитывать, что электростанция половину или, во всяком случае, не менее 30% своей мощности должна будет отдавать для удовлетворения собственных нужд станции п. г. у. Это означает, что для производства заданного количества электроэнергии при и. г. у. придется строить примерно в полтора раза больше электростанций.
Применение газовой турбины может несколько (весьма мало) улучшить положение с п. г. т., но экономически выгодной электростанция на газе п. г. у. сможет быть только при действительном техническом и экономическом разрешении проблемы подземной газификации.
Разрешение этой важной проблемы, в тех случаях когда оно вообще возможно для достаточно распространенных видов топлива, может быть достигнуто только в результате планомерного развития исследовательских работ по единой программе и комплекса работ по теории процесса газификации.
