"Чужой" уголь не греет Темиртау

С начала отопительного сезона в Темиртау прошло более 130 дней, и порядка 60% из них – с недогревом теплоносителя со стороны ТЭЦ-2. Низкая температура в квартирах горожан стала причиной социального напряжения – люди пытаются найти виновника своих бед.

Сложившаяся ситуация – результат недоработки городских властей или причина в  изношенной магистрали? А может, все дело в оборудовании станции, которое едва справляется с нагрузкой или проблема в топливе, которое не подходит этому оборудованию?

Темиртау в довесок

До 1996 года отопление города обеспечивали две станции – КарГРЭС-1 и ТЭЦ-2. В период финансового кризиса в Темиртау начались ещё и проблемы с электричеством и отоплением, так как КарГРЭС-1, запущенная в работу еще в далеком 1942 году, нагрузок не выдержала. После долгих переговоров с руководством градообразующего предприятия, чтобы не разморозить город, было принято решение и вернуть темиртауцев к цивилизованной жизни с отоплением и электричеством, временно направив работу ТЭЦ-2 на город. Подчеркну, что ТЭЦ-2 должна была лишь временно отапливать город. Но, как говорится, нет ничего более постоянного, чем временное.

Уголь преткновения

Спустя почти 27 лет энергетический кризис всё-таки случился, а уголь по-прежнему остался самым главным источником энергии в мире и все шесть котлов ТЭЦ-2 в Темиртау – не исключение.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в 2021 году на угольных электростанциях выработали почти 37% электричества, на втором месте – природный газ (23,5%). Нефть и газ являются дорогостоящими покупными ресурсами, на их фоне относительно дешёвый энергетический уголь не теряет своей популярности несмотря на то, что в энергетике он считается экологически грязным сырьём. При его сжигании образуется большое количество отходов. И чем ниже качество угля, тем больше отходов, в том числе и опасных.

Котлы ТЭЦ-2 Темиртау были спроектированы и построены с учётом использования энергетического угля Карагандинского угольного бассейна. И до 2022 года энергетические угли Карагандинского угольного бассейна использовались, как топливо для ТЭЦ-2. В 2022 году произошло значительное снижение добычи угля. В ноябре 2021 года после аварии на шахте "Абайская" произошло повышение газоносности угольных пластов. Меры промышленной безопасности при ведении работ усилили.

Последнее ЧП случилось на шахте им. Ленина, когда в ночь на 3 ноября 2022 года во время бурильных работ произошёл выброс метана. Эвакуировали 160 шахтёров, пять на-гора не поднялись. После этого стало ясно, что больше так продолжаться не может и необходимо предпринимать экстренные и более масштабные меры по предупреждению и недопущению подобных случаев. Они повлияли на дальнейшее снижение объёмов добычи угля. С этого момента используют коксующиеся угли только для производства кокса и для нужд металлургического комбината, а топливом для ТЭЦ-2 должны послужить энергетические угли, закупленные у сторонних производителей.

Стоит отметить, что метановые шахты являются самыми опасными, и трагедии случаются не только в Казахстане. Так, в мае 2017 года при взрыве на шахте в Иране погибли 42 человека. В апреле 2018 года взрыв в шахте стал причиной гибели 20 человек в Чешской Республике. В 2019 году при взрыве погибли 17 рабочих в шахте в Украине, в декабре 2020 года погибли 18 человек в шахте Китая – причиной стал пожар и последующее отравление угарным газом. В ноябре 2021 года в России при взрыве в шахте «Листвяжная» погиб 51 человек, в том числе пятеро спасателей. В апреле 2022 года, с разницей в 3 дня, произошли два взрыва на шахтах в Польше, в одном случае погибли 8, в другом – 10 человек. В октябре 2022 года на шахте в Турции погибли 42 человека. Трагедии на шахтах происходят по всему миру, но работы в них продолжаются, так как уголь – необходимое топливо.

Вопрос Чернышевского

Чтобы не оставить производство и город без энергии и тепла, то есть не срывать работу станции, комбинат вынужден приобретать уголь.  Единственный энергетический уголь в необходимых объёмах есть в Экибастузе. Однако один за одним котлы начали выходить из строя. Хотя, по словам работников ТЭЦ-2, ремонт к отопительному сезону 2022–2023 проводили тщательно – заменили 100% поверхностей на четвёртом котле, на третьем котле, провели капремонт второго котла, произвели замену 100% поверхности на нержавеющие элементы. 15 августа котел №3 был выведен из капитального ремонта, после полной замены элементов газоочистки на нержавеющие, но уже через два месяца работники станции обнаружили сквозные дыры на корпусе эмульгатора.

Проблемы на станции начались с момента использования «неродного угля». Разбираясь в проблеме, специалисты обнаружили интенсивный износ поверхностей эмульгаторов.

После всех экспертиз выяснилось, что одна из проблем сжигания углей в энергетических котлах кроется в существовании значительных отличий состава и качества сжигаемого топлива от его проектных характеристик. Результат – снижение эффективности работы систем газоочистки котлоагрегатов № 1,2,3,4.

В последние годы наблюдается дефицит высококачественного угля. Соответственно, низкое качество угля создаёт трудности при подаче на мельницы плохо транспортируемой, практически несыпучей топливной массы, которая вызывает обрывы факела. Это приводит к образованию сверхнормативных загрязнений топок шлаком и газоходов, снижению выработки пара и ухудшению экологических показателей.

Без резервного шестого котла под номером три ТЭЦ-2 осталась 13 января, когда на территории теплоэлектроцентрали произошло частичное обрушение газохода.

"Пострадавших нет. А вот виновника в виде угля заподозрить можно. Дело в том, что, когда система газоочистки работает неудовлетворительно, те же эмульгаторы, происходит подсос воздуха в те отверстия, которые образуются в результате коррозии. Дымососы тянут этот воздух, обогащенный влагой с золой, утягивают на газоходы, на дымовые трубы. Часть не улетает в трубу, а осаживается на горизонтальных участках. Тяжёлая зола постепенно забивает пространство. После падения газохода выяснилось, что он был забит на 80%", - отмечают специалисты ТЭЦ-2, которые участвовали в ремонте газохода, но пожелавшие остаться инкогнито.

Не по сценарию

Если котёл при проектировке был рассчитан на один уголь, а в него засыпали другой, возможны негативные последствия, подтверждает доктор технических наук, академик Международной Академии Информатизации при ООН, старший преподаватель кафедры теплоэнергетики «Казахского агротехнического университета имени С. Сейфуллина» в Астане Марат Кошумбаев.

"Это возможно в тех случаях, когда используется не совсем технологический сценарий. Вот если вы садитесь в свою машину и заливаете в бак грязный бензин с примесями, то машина будет глохнуть, двигатель «затроит» и вам придется менять цилиндр, поршень. Всё из-за того, что вы использовали не совсем качественное топливо. Такая же ситуация и с котлами. Если используют уголь, который не совсем соответствует их сценарию, который был первоначально отработан", - сказал Кошумбаев.

Все котлы рассчитаны на определённый режим. Нельзя что угодно там зажечь. И если уголь меняет свойства, меняется и схема сжигания топлива.

"Уголь бросают вагонами, потому что потребление тысячами тонн в сутки. Понятно, что никто не проверяет каждую тонну. Берут усредненные значения. И что попадает в деталях – непонятно. К сожалению, это не всегда благоприятно отражается на работе ТЭЦ и особенно на котлах", - отметил Марат Кошумбаев.

Малопригодный, но единственный

Самой важной характеристикой угля является зольность – процентное содержание негорючего остатка (золы), образуемого из минеральных примесей топлива после его полного сгорания.

Зольность измеряется в процентах от общей массы угля. Чем она выше, тем ниже теплота сгорания и, соответственно, качество угля. Поэтому именно зольность угля определяет его пригодность к использованию в качестве топлива.

Так, уголь с 25% зольностью относят к высокосортному, низкосортным считается уголь с показателем от 40%. Еще один критерий – содержание влаги и характеристики угольной пыли. Чем больше влаги, тем больше усилий нужно, чтобы перемолоть уголь в пыль. Особенно в зимний период, потому что такой уголь сильнее смерзается в мороз, чем сухой, и ТЭЦ тратит больше топлива для испарения влаги из него. 

Свой среди чужих, чужой среди своих

Что же можно сказать о приобретаемом угле? Экибастузский угольный бассейн находится в Павлодарской области. Уголь определяют как высокозольный, марки 1СС, то есть слабоспекающийся. Несмотря на то, что такой уголь достаточно сложно разжечь, у него длительное время горения и высокая степень теплоотдачи. Зольность на уровне 40%, изменяющаяся в зависимости от пласта и с большим содержанием примесей. При разработке Экибастузского месторождения из-за сложного геологического строения наблюдается, с одной стороны, большой выход высокозольных углей, с другой – значительные колебания качества угля. Сжигание угля без принятия специальных мер по усреднению ухудшает показатели работы электростанций.

Как показывает опыт работы тепловых электростанций, потребляющих Экибастузский уголь, колебания качества угля приводят к ухудшению условий работы ТЭЦ и увеличению расхода топлива. Ещё в 2014 году украинские эксперты признавали уголь из Экибастузского угольного бассейна малопригодным для украинских тепловых электростанций из-за высокой зольности.

Не самый удачный материал

Как же жителям Темиртау дожить до конца зимы, а возможно прожить и следующую? Специалисты уверяют, с задачей можно справиться. Так, на эмульгаторах второго котла выполнили футеровку внутренних поверхностей кислотостойкой плиткой. На всех остальных эмульгаторах работу повторят – другого варианта работы с «чужим» углем пока нет.

Оборудование тепловой электростанции включает механизмы топливоподачи, котлы, турбины, генераторы, а также сложные системы охлаждения, очистки дымовых газов и удаления золы. Все эти основные и вспомогательные системы рассчитываются так, чтобы работать с высокой надежностью в течение 40 и более лет при нагрузках, которые могут меняться от 20% установленной мощности станции до максимальной.

Единственный выход – реактор?

Подспорьем должен стать новый котел №7. Он будет мульти топливным, то есть сможет работать и на угле, и на мазуте, и на природном газе. Но здесь необходимо отметить тот факт, что дата проведения газопровода до ТЭЦ по-прежнему остается туманной, а мазут использовать не позволят из-за экологических вопросов. Хоть по своим эксплуатационным свойствам мазут близок к природному газу, при сжигании мазута выделяется много оксида серы.

По мнению Доктора технических наук, о переходе на газ в целом пока говорить рано, Казахстан не готов к такому скачку, да и списывать со счетов уголь значит отказываться от собственных богатств.

"На самом деле ТЭЦ могут работать сколько угодно лет, если вовремя делать ремонтные работы. Я видел в Германии ТЭЦ, которая построена в 18 веке и до сих пор работает. Строили её шведы. Германия перестала использовать атомную энергию, им не хватает газовых станций, и они возвращают в оборот старые угольные станции, в том числе, в Берлине. Она чадит страшно, но, как они говорят: «Зато мы обеспечиваем энергией нашу страну». Энергобезопасность важна", - отметил Кошумбаев.

По его словам, сейчас угольные станции стали изгоями. Западные страны переходят к политике углеродной нейтральности, отказываются от угля. Но, как отметил Кошумбаев, процесс изменения климата связан не с углём, а с процессом его горения. Сейчас 75% энергоисточников в Казахстане – это угольные станции. И заменить их практически невозможно.

"Что мы можем? Применить технологию безотходного сжигания угля Диханбаева. В чём она заключается? На ТЭЦ устраивается внизу дополнительный реактор. В результате его использования полностью ликвидируется СО2. Он находится вместе с металлами, которые остаются в том, что мы называем отходами. Но в этом остатке – цинк, железо, галлий, германий, медь, даже золото. Мы это выкидываем. А это можно использовать. Вытащить их из этой лавы, этой пульпы. Металл выходит, освобождается углерод и выводится в виде сажи. В конечном счете никакого СО2 нет, оксиды азота, оксиды серы тоже исчезают, потому что тоже используются в очищении золы", - подчеркнул Кошумбаев.

Казахстанские ТЭЦ смогут стать драйверами экономики. Потому что эти металлы – на порядок дороже. Тепло и энергию можно будет давать бесплатно, а золото, цинк и другие металлы продавать на рынке.

Тепло тревоги нашей

Если проанализировать публикации о газе, то можно отметить, как на голубое топливо надеются жители города и руководство комбината, они же хозяева ТЭЦ-2.

Марат Кошумбаев на этот счет иллюзий не питает. У Казахстана нет газа. Мы его покупаем у Туркмении, Узбекистана.

В Темиртау два теплоисточника. ТЭЦ-2 на сегодня отапливает 1078 многоквартирных жилых дома. Соцгород, посёлок Отрадное, центральные и восточные части, то есть 92% жителей, являются потребителями централизованного теплоснабжения. На сегодня тепловая мощность станции составляет 735 Гкал. Дефицит тепла при этом 200 Гкал.

Главная проблема теплоснабжения Темиртау

Аким города в одном из интервью местным журналистам также обозначил следующую проблему.

"Генерируемой мощности ТЭЦ-2 не хватает для того, чтобы обеспечивать качественным теплом всех подключенных потребителей тепла. Почему это произошло? Потому, что часть потребителей, которые раньше получали тепло от ГРЭС-1, были переданы ТЭЦ-2. Фактические цифры говорят, что генерируемая мощность ТЭЦ-2 порядка 735 гигокалорий, а подключены потребители на 935", - сказал аким города Темиртау Ораз Таурбеков.

Строительство котла №7, который планируется ввести в эксплуатацию в 2023 году, даст дополнительные 80 Гкал мощности. При этом дефицит сохранится. Станция ГРЭС-1 отапливает 8%, или 89 многоквартирных домов в старой части города. Производительность станции 70 Гкал. Профицит составляет 35Гкал. В связи с чем планируется строительство 3,5 км сетей от ГРЭС-1 до улицы Тулебаева, и подключение 91 дома к сети. При условии, что станция будет постоянным теплоисточником.

Главная же задача после прохождения отопительного сезона – незамедлительно начать серьёзную подготовку к следующему.

По информации пресс-службы АО «АрселорМиттал Темиртау» в 2023 году на ТЭЦ-2 уже запланированы ремонты, которые начнутся с апреля – первым в списке котлоагрегат №1 (с 1 апреля по 25 мая). Турбогенератор №1 по плану будут ремонтировать с 1 по 30 апреля, турбогенератор №2 - со 2 по 31 мая. Капремонт котла №4 запланирован со 2 июня по 15 октября. Турбогенератор №3 будет в ремонте с 12 июня по 9 сентября, на этот срок запланирован капитальный ремонт трансформатора. Есть в плане также ремонты вспомогательного оборудования.

На сегодня порядка 90% угля, потребляемого станциями АО «АрселорМиттал Темиртау», является покупным. К разработке новых пластов приступят только после подготовки шахтных полей, подобная работа займёт несколько лет.

"Выход всегда можно найти, главное, чтобы было желание и городских властей. Есть ещё один вариант решения проблемы. Нужно снизить нагрузку на ТЭЦ-2. Если расширить зону отопления ГРЭС-1, наладить работу тепловых сетей и внедрить мероприятия по энергосбережению – Темиртау встретит следующую зиму с горячими батареями", - отметил в завершении беседы Марат Кошумбаев.

Автор: Светлана Лебедева