Глава Η
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОПЛИВ
1. ВВЕДЕНИЕ
Наиболее доступным направлением в области комплексных методов использования топлив является применение простейших энерготехнологических схем, усложненных в ряде случаев производством из топливной золы строительных материалов или получением из нее ценных элементов — германия, урана, вольфрама, молибдена, титана, ванадия и т. п. Эти простейшие схемы предназначены для получения следующих основных видов продукции:
- жидких смол и газового бензина, содержащих ценные виды химического сырья — фенолы, бензол, толуол, нафталин и т. д.;
- высококалорийного газа, содержащего компоненты так называемого сжиженного газа и непредельные углеводороды олефины — этилен, пропилен и бутилен (ценное химическое сырье для производства полимеров);
- редких и рассеянных элементов — германия, вольфрама, урана, молибдена, тория, ванадия, титана и других;
- цементного клинкера и прочих строительных материалов типа шлаковойлока, шлакоблоков, шлаковаты и т. п.
Производство первых трех видов продукции рассматривается в энергогазохимическом, а четвертого — в энергокликерном* разделах энерготехнологии.
Энерготехнологические схемы производства различных металлов относятся ко второму направлению, т. е. к созданию новых высокоэффективных методов производства промышленной продукции при эффективном использовании топлив и составляют самостоятельный энергометаллургический раздел энерготехнологии. Кроме энергометаллургии, ко второму направлению относятся схемы производства водяного газа, цементного клинкера (не на основе топливной золы) на мазуте и природном газе, различных видов химического сырья типа формальдегида, ацетилена, этилена, уксусной кислоты и других продуктов путем пиролиза и окислительного пиролиза углеводородов, производства карбида кальция и т. п.
Несколько особое положение занимает простейшая энерготехнологическая схема, предусматривающая одновременное производство (кроме электроэнергии) газа, химических продуктов, а также облагороженного высококалорийного твердого топлива. Эта схема имеет большое практическое значение в случае применения дешевых бурых углей открытой добычи и фрезерного торфа. Получаемые таким методом твердые топлива теплотворностью 5000—7000 ккал/кг будут весьма транспортабельны, а при малой зольности эти топлива (особенно фрезерный торф) могут быть использованы для получения агломерата и в качестве отощающих добавок при производстве металлургического кокса.
Большой интерес представляет также энерготехнологическая схема ЭНИН АН СССР для производства окускованного топлива и металлургического кокса по методу Института горючих ископаемых (ИГИ) АН СССР, которая позволит упростить технологический процесс, повысить его интенсивность и увеличить общий энергетический к. п. д., т. е. снизить суммарный удельный расход топлива на единицу получаемого кокса или окускованного топлива.
В зависимости от конкретных условий в различных районах страны энерготехнологические методы использования топлив должны развиваться на энерготехнологических комбинатах — электростанциях по различным схемам с преимущественным производством разнообразной продукции.
В тех районах страны, где экономически наиболее выгодны твердые топлива (угли, торф и сланцы), они, очевидно, будут главным и практически почти единственнььм энергетическим топливом крупных электростанций и энерготехнологических комбинатов. При избытке мазута и жидких немоторных топлив твердые топлива могут использоваться в этих районах в качестве энерготехнологического сырья для производства, наряду с электроэнергией, также бензола, этилена, пропилена, бутилена, сжиженного газа и других видов ценного химического сырья. Производство товарного высококалорийного газа в этих районах (в энерготехнологических установках) должно осуществляться для покрытия пиковых нагрузок и в том случае, если транспортирование природного газа экономически нецелесообразно или если не обеспечена потребность района в газе по другим причинам. В качестве бытового топлива в таких районах должны использоваться природный газ и вообще высококалорийные газы, сжиженный газ, жидкое топливо и кусковой высококачественный сортированный уголь. В районе Канско-Ачинского и Кузнецкого бассейнов 1 промышленным технологическим потребителям следует в максимальной степени использовать дешевые твердые топлива открытой добычи.
В совнархозах Белорусской ССР и Латвийской ССР, на Урале, в Тюменской области, а также в прилегающих районах и в некоторых других технологическому потребителю в ряде случаев также рекомендуется использовать природный газ и жидкое топливо. В дальнейшем, однако, будет более целесообразно, если основная часть технологических потребителей этих районов организует более эффективные энерготехнологические методы производства с использованием угля, сланцев, фрезерного торфа, мазута и природного газа.
В районах дешевых углей, сланцев и фрезерного торфа энерготехнологические комбинаты смогут в течение ближайших 30—40 лет почти полностью обеспечивать производство различных видов химического и технического сырья, а также сжиженного и отчасти высококалорийного газа.
1 Так же, как и в районе Экибастузского и Май-Кюбенского месторождений углей. В отдельных случаях для этой цели возможно применение и отходов древесины.
Практически все районы Сибири должны полностью обеспечиваться фенолами, уксусной кислотой, бензолом, нафталином, этиленом и некоторыми другими видами химического сырья на базе энерготехнологического использования твердых топлив — углей открытой добычи, и в некоторых районах — на базе использования фрезерного торфа. Эта продукция будет здесь в большинстве случаев экономически более выгодна, чем при использовании нефти и природного газа. Следует подчеркнуть, что во многих районах Сибири, даже в случае открытия значительных месторождений нефти и природного газа, последние едва ли будут экономически более выгодны, чем твердые топлива. Открытие промышленных месторождений нефти в Сибири имело бы практически большое значение главным образом для производства моторных топлив и масел, бытового топлива (для снабжения крупных городов), а отчасти и некоторых видов химического сырья, но не для экономически эффективного снабжения топливом энергетики и промышленности.
Важной задачей в этих районах является также разработка внедоменных методов производства черных металлов на базе дешевых энергетических топлив с тем, чтобы в максимальной степени сократить производство металлургического кокса.
Расширение сырьевой базы металлургического кокса путем применения энерготехнологического комплекса новой техники коксования для использования некоксующихся углей имеет важное практическое значение, особенно для районов с дешевыми энергетическими топливами.
Для районов, имеющих большие запасы дешевых, но не транспортабельных твердых топлив, исключительное значение, как отмечалось, приобретает разработка и скорейшее внедрение энерготехнологических схем производства из бурых углей и фрезерного торфа дешевых высококалорийных транспортабельных твердых топлив с целью снабжения ими районов, не имеющих этих топлив. Малосернистые облагороженные твердые топлива могут быть при этом использованы и в качестве недорогих отощающих присадок при производстве металлургического кокса.
Большое практическое значение имеет энерготехнологическая — энергоклинкерная схема использования многозольных дешевых углей (типа экибастузских) путем сжигания их в высокоскоростных топках (циклонных, слоевых и т. п.) с жидким шлакоудалением и соответствующими добавками для производства цементного клинкера или других строительных материалов.
Во многих районах нашей страны решение вопросов снабжения бытового потребителя газом оказывается затруднительным из-за отдаленности населенных пунктов от магистральных газопроводов природного газа и газа, получаемого от энерготехнологических комбинатов, нефтеперерабатывающих заводов и коксовых печей. В таких населенных пунктах в некоторых исключительных случаях может быть осуществлена электрификация быта, однако из-за общего дефицита электроэнергии и ее относительно высокой стоимости правильнее организовать в этом случае эффективное снабжение сжиженным газом (где это возможно) или перевести небольшие котельные агрегаты (производительностью 5—10 т пара в час) на энерготехнологическую (газоэнергетическую) схему с производством высококалорийного и сжиженного газов из твердых или жидких топлив.
В тех районах страны, где бытовой потребитель обеспечен дешевым природным газом и производство высококалорийного газа на энерготехнологических комбинатах не является необходимым, их основной технологической товарной продукцией должны быть технические и указанные выше виды химического сырья, производство которых экономически эффективно. Практически почти повсеместно необходимой продукцией энерготехнологических комбинатов будут различные строительные материалы и, в первую очередь, цемент и некоторые другие.
Рассмотрим более конкретно пути комплексного использования различных топлив.
