В числе достоинств водно-угольного топлива – его экологичность. При замене угля на него можно существенно снизить вредные выбросы в атмосферу. Полнота сгорания этого топлива — не ниже 95%. А переработка шламов позволит решить и другие проблемы угледобычи и ЖКХ.

Около каждой крупной шахты, разреза или угольно-обогатительной фабрики пейзаж разнообразят не только курганы (попросту говоря, холмы пустой породы, извлекаемой на поверхность вместе с углем), а еще и "хвосты" — громадные хранилища жидких отходов, образующихся при бурении горных пород с водой или промывочным раствором, а также при обогащении сырья. Эти отходы называются шламом. Средних размеров углеобогатительная фабрика или шахта ежедневно выдают 300-600 тонн шлама, который хранится в многочисленных шламоотстойниках — тех самых "хвостах". Впрочем, отходами их сейчас называть не совсем правильно — в России появилась и уже применяется на практике технология использования шламов в качестве топлива.

Горючая смесь
Идея использования водно-угольных суспензий в качестве топлива зародилась еще в 1950-х годах в Институте горючих ископаемых АН СССР. Развитие такого эффективного и безопасного способа, как гидродобыча, приводило к образованию колоссального объема отходов в виде взвеси из угля и воды. Откачанные из шахт на поверхность отходы и образуют уже упоминавшиеся огромные мертвые "хвосты". Нечто подобное возникает и возле углеобогатительных фабрик.
На базе разработок института в конце 1980-х годов был построен опытно-промышленный продуктопровод, по которому ВУТ доставлялось в Новосибирск из небольшого кемеровского городка Белово. Впрочем, главной целью этого проекта было не использование углешламов, а применение нового вида транспортировки угля для разгрузки железнодорожного Кемеровского узла, поэтому в трубу закачивались не шламы, а смесь угля с водой. Планировалось, что по трубопроводу будет ежегодно транспортироваться 3 млн тонн суспензии. В ходе испытаний в течение 1989-1993 годов на Новосибирскую ТЭЦ-5 было доставлено более 350 тыс. тонн ВУТ. Однако из-за начавшегося в стране экономического кризиса проект развития этой гидротранспортной системы был свернут — по словам очевидцев, труба уже давно демонтирована и, скорее всего, сдана в металлолом.
Новый этап в истории водно-угольного топлива начался лишь спустя десятилетие. За это время использование ВУТ в масштабах, сравнимых с промышленными, было освоено в Японии и Китае; водно-дисперсионные угольные смеси стали использоваться и в США — правда, вода там применяется лишь в качестве транспорта: после доставки смеси в район теплоэлектростанции угольная пыль высушивается и лишь потом сжигается. Получила развитие технология сжигания ВУТ и в России — именно в нашей стране была изобретена технология, позволяющая сжигать ВУТ без предварительного обезвоживания и, главное, использующая для приготовления горючей смеси не уголь, а отходы его добычи и обогащения.
В настоящее время разработкой технологий приготовления водно-угольного топлива и проектированием установок для его использования занимаются несколько предприятий. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в этой области ведут, например, новокузнецкая компания "Сибэкотехника", московские "Компомаш-ТЭК" и "Гидротрубопровод".

У каждого разработчика свои успехи. Специалисты "Компомаша" вместе с сотрудниками Конструкторского бюро химического машиностроения из Королева разработали технологию одноэлектродного плазменного розжига и поддержания постоянного горения водно-угольных суспензий. "Компомаш" также может похвастаться опытным образцом аппарата-газификатора, который превращает ВУТ из низкосортных высокозольных углей в горючий газ для котельных мини-ТЭЦ. Технологией получения из водно-угольной смеси синтетического газа обладает также научно-производственное объединение "Гидротрубопровод".

"Сибэкотехника", напротив, сосредоточилась на использовании ВУТ в качестве нового самостоятельного топлива. Как поясняет Сергей Мосин, руководитель проекта "Комплексное энергосбережение" компании Silicate Systems, внедряющей разработки "Сибэкотехники", новокузнецкие разработчики сконцентрировали усилия на технологиях приготовления, локальной транспортировки и автоматизированного сжигания ВУТ. Они создали новые, дешевые и эффективные реагенты-пластификаторы и добились успехов в снижении энергоемкости приготовления ВУТ. "Сибэкотехника" также разработала автоматизированный экспресс-метод определения состава углей для ВУТ. По словам Мосина, компания готовит испытательный стенд, позволяющий подбирать и сертифицировать сорта водно-угольного топлива в зависимости от свойств используемых углей (ведь угли разных бассейнов и даже пластов бывают настолько различными по зольности, наличию серы, тяжелых металлов, что требуют корректировки на уровне состава пластификатора). Также проведены испытания работы на ВУТ для больших котлов с паропроизводительностью в 50 и 250 тонн пара в час.

Компания не ограничилась патентованием своих ноу-хау, а смогла успешно применить их на практике. В России на водно-угольном топливе уже работают несколько энергоустановок: с 2000 года — в котельной села Ульяново Московской области, с 2002 года — в одной из котельных малой мощности компании "Кузбассэнерго". "Сибэкотехника" модернизировала имеющуюся котельную на шахте "Тырганская" в городе Прокопьевске для работы на ВУТ всех ее паровых котлов (КЕ-10/14).
Угольная компания "Южкузбасс-уголь" собирается модернизировать имеющиеся на центральных обогатительных фабриках (ЦОФ) "Абашевская" и "Кузнецкая" котельные и построить новую котельную с утилизацией вырабатываемого пара в электрическую энергию с суммарной мощностью 25 МВт. Такая электрическая мощность покрывает потребности ЦОФ, а сравнительная оценка применительно к ЖКХ этой утилизированной из пара котлов электрической мощности сопоставима с потреблением электроэнергии 25 тыс. отдельных домов (квартир) или примерно 75 тыс. жителей при среднем потреблении.
Разработки применены и на заводе горношахтного оборудования в городе Белово Кемеровской области, а также на новосибирском предприятии "Хлеб", представитель которого заявил, что за первые 20 дней работы котельной на ВУТ, заменившем мазут, предприятие сэкономило миллион рублей.

Конец совковой лопаты
Судя по восторженным отзывам людей, продвигающих водно-угольное топливо, это один из важнейших энергоносителей будущего. Главные достоинства ВУТ- его дешевизна и экологичность. По расчетам Silicate Systems, "стоимость ВУТ, готового для прямого использования, в пересчете на тонну условного топлива ниже стоимости мазута в два-четыре раза и не превышает 15-20 процентов от цены исходного угля на месте его добычи" (см. таблицу). Низкая стоимость одной гигакалории объясняется тем, что жидкое угольное топливо можно изготавливать из шламов: очевидно, что отходы угольного производства дешевле, чем сам бурый или каменный уголь. Сергей Мосин оценивает стоимость одной гигакалории на ВУТ, приготовленном из обычного угля, примерно в 340 рублей, а из шлама — в 230 рублей. Для сравнения: тариф на 1 гигакалорию, вырабатываемую из газа, в Москве с начала 2006 года составляет 690 рублей (из которых 200 рублей — расходы на транспортировку).
Сергей Мосин перечисляет и другие преимущества ВУТ: "Водно-угольное топливо пожаро- и взрывобезопасно. Технологии его хранения и транспортировки просты и могут быть полностью автоматизированы, перекачка может осуществляться по трубопроводам аналогично нефти. В отличие от мазутных цистерн, емкости, в которых зимой транспортируется ВУТ, легко очищаются от остатков топлива". К тому же, по словам Мосина, перевод котельных на ВУТ обычно занимает не больше семи месяцев, а при постановке необходимого для этого оборудования на поток этот срок сократится вдвое. Экономия на выработке тепловой и электрической энергии позволяет окупить затраты на реконструкцию котельной из трех-четырех котлов за 2,5-3 года.
В числе достоинств ВУТ называется, как уже было сказано, и его экологичность. По данным доклада президента Союза промышленников и предпринимателей угольной промышленности Юрия Малышева, при замене угля на водно-угольное топливо можно снизить выбросы в атмосферу твердых частиц в 2,5-3 раза, оксидов азота — в 1,5-2 раза, а оксидов серы — в 2-2,5 раза. Сергей Мосин объясняет: "Полнота сгорания этого топлива — не ниже 95 процентов. После сжигания ВУТ остается порошок в виде конгломератов белого или серого цвета, состоящих в основном из несгораемых минеральных частиц". Естественно, столь низкий процент отходов упрощает решение сложной задачи по улавливанию летучей золы. Здесь уместно напомнить, что экологическая небезопасность применяющихся сейчас промышленных технологий сжигания угля — один из основных доводов противников более широкого внедрения этого топлива в энергетике.
Переработка шламов в ВУТ позволит решить и некоторые другие проблемы отраслей угледобычи и ЖКХ. Рекультивация земель, занятых отвалами и отстойниками, улучшит экологическую обстановку на угольных шахтах и разрезах. А перевод котельных на автоматизированные процессы сжигания ВУТ позволит наконец отказаться от тяжелого ручного труда кочегаров.

Не верю!
Впрочем, не все специалисты превозносят водно-угольное топливо. Один из разработчиков технологий ВУТ — ведущий научный сотрудник Института горючих ископаемых Генрих Ходоков утверждает, что использование данного топлива бесперспективно. "Суспензия содержит не менее 40 процентов воды, на испарение которой нужно затратить энергию. А еще больших затрат энергии требует процесс получения самой суспензии. Чтобы смолоть тонну сухого угля, пригодного для использования на ТЭЦ, необходимо затратить 15-20 киловатт-часов, аналогичные энергозатраты при приготовлении суспензии, предназначенной для транспортирования по трубам, могут превосходить 100 киловатт-часов на тонну. Наконец, при измельчении жидких смесей износ оборудования и, следовательно, затраты на его амортизацию в разы более высокие, чем при сухом помоле", — аргументирует свое скептическое отношение к ВУТ Ходоков. По словам специалиста, перспективы использования водно-угольного топлива связывались с тем, что за счет экономии на транспортных расходах можно будет возместить повышенные издержки на приготовление и использование ВУТ: "Стоимость кузбасского угля в европейской части России раза в три превосходит стоимость угля в Кузбассе. Поскольку наиболее низкими издержками отличается трубопроводный транспорт, появилась идея транспортировать уголь по трубам. Расчеты показали, что такой способ транспортировки становится выгодным лишь на расстоянии от 500 километров".
Отчасти подобный скептицизм разделяет и главный инженер "Мосэнерго" Владимир Сергеев. По его мнению, процесс подготовки водно-топливной смеси для сжигания экономически более эффективен по сравнению с отгрузкой угля железнодорожным транспортом и дальнейшим измельчением топлива до консистенции сахарной пыли. Однако Сергеев обращает внимание на сложности при использовании ВУТ: "Основной недостаток связан с тем, что водно-угольное топливо сильно увлажнено. Топки котлов электростанций "Мосэнерго" рассчитаны на сжигание сухого угля с влажностью четыре-десять процентов, поэтому из ВУТ нужно испарять влагу до сжигания, сохраняя при этом калорийность топлива".

Не следует также забывать, что создание протяженной трубопроводной инфраструктуры является весьма капиталоемким проектом, который энергетики, страдающие от износа основных фондов, самостоятельно осуществить вряд ли смогут. Да и на переоборудование электростанций на ВУТ средств у них сегодня нет.
Правда, разработчики водно-угольного топлива пока не пытаются "пристроить" свои технологии в "большой" энергетике. Надежды они связывают в первую очередь с предприятиями ЖКХ в регионах, где ведется добыча местного угля, а теплоэнергетика использует привозное топливо (как, например, в богатой углем Якутии, где в энергетике широко используется дорогостоящий привозной мазут).
"Интерес к технологии проявляют владельцы небольших котельных, а также угледобывающие компании. Экономить можно на всем. Если производить тепло в месте его потребления, то потери при транспортировке теплоносителя снижаются в разы", — говорит Сергей Мосин. На возражения критиков относительно эффективности технологий использования ВУТ он отвечает, что жидкость в дисперсной среде выполняет роль промежуточного окислителя и на основных стадиях горения активизирует поверхность угольных частиц твердой фазы, позволяя добиваться большей полноты сгорания ВУТ по сравнению с сухим углем. "Эта разница вполне позволяет расходовать энергию и на испарение воды, и на подготовку жидкой смеси", — комментирует Мосин. Он приводит еще один аргумент в пользу ВУТ: при строительстве газовых мини-ТЭЦ минимальная стоимость одного киловатта установленной мощности составляет 1100 евро, аналогичные же затраты при переоборудовании существующих котельных в мини-ТЭЦ на водно-угольном топливе составляют около 400 евро.
Основные же сложности Сергей Мосин связывает с тем, что бизнес в ЖКХ до сих пор весьма своеобразен: чем больше затрат, в том числе и на топливо, тем легче обосновывать бесконечное повышение тарифов. "А при таком подходе дело до внедрения инноваций дойти не может", — сокрушается Мосин. И с этим трудно спорить.

Павел Сухов, журнал "Энергия промышленного роста"