Нет дыма с огнем: как сделать уголь «чистым» и перестать сжигать попутный газ
Тема углубления переработки углеводородов стала одной из главных на Красноярском экономическом форуме (КЭФ-23), который прошел в столице Сибири в начале марта. Россия безусловно богата природными ресурсами, но они не вырабатывают свой полный потенциал: в стране продолжают сжигать попутный нефтяной газ, а при производстве угля используют устаревшие технологии, что вредит здоровью людей и экологии. Наши восточные партнеры, Китай и Индия, успешно перепродают уже переработанное российское сырье по более высоким ценам, из-за чего отечественные энергетические компании теряют потенциальный доход. Эти проблемы легли в основу экспертной дискуссии «Точки роста Сибири. Перспективы углубления переработки углеводородов в регионе». «Известия» приводят главные тезисы обсуждения.
Как сжигать уголь без дыма и золы
«Вроде всё хорошо, но счастья пока нет», — шутливо соглашаются участники дискуссии, прошедшей 3 марта в Красноярске. Россия — традиционный крупный экспортер полезных ископаемых, и внутри страны они тоже широко используются, но проблем, которые нужно решать по-прежнему немало. К примеру, многие домохозяйства по-прежнему отапливаются довольно дорогим углем, потому что к ним не подведен газ, а в промышленных городах постоянно объявляется режим «черного неба» из-за вредных выбросов, выделяемых при его сжигании. При этом мало кто задумывается, что согласно Конституции, ископаемые в недрах России принадлежат народу, а значит вопрос их более эффективного использования касается каждого.
Решением экологических и экономических задач может стать более глубокая переработка углеводородов, которая позволит реализовать полный потенциал ископаемого топлива, а заодно разрешить другие вопросы.
Губернатор Красноярского края Александр Усс на одном из пленарных заседаний КЭФ-23 однозначно заявил: «Хватит возить уголь». Сжигание угля и перевозка топлива существенно вредят здоровью людей и окружающей среде из-за золы и выбросов. Однако эксперты уверены: экологические проблемы связаны не с видом топлива — это следствие устаревших технологий сжигания.
Сегодня уже существуют эффективные способы переработки сырья, таким образом, чтобы при сжигании практически не выделялся дым и не оставалось золы. В этом случае выброс в воздух токсичного и опасного бензапирена почти обнулится, а углекислого газа — снизится на 20%. С точки зрения котельной это почти то же самое, что природный газ.
— Мы упорно продолжаем сжигать уголь, опираясь на технологические принципы времен промышленной революции в Европе. Но с тех пор прошло более двух веков! Безусловно, за этот период угольные котлы радикально изменились: их проектируют с помощью новейших компьютеров, строят из современных материалов, максимально автоматизируют. Однако, как и двести лет назад, после сжигания угля остаются золошлаковые отвалы, а из труб клубятся запыленные летучей золой дымовые газы. За углем прочно закрепился статус «самого грязного ископаемого топлива». И большинство людей считают эту ситуацию безысходной, — рассказал «Известиям» технический директор ООО «Уголь-Инжиниринг», дочерней компании Сибирской генерирующей компании — энергетического холдинга, входящего в Группу компаний «СУЭК», доктор технических наук Сергей Исламов.
Он поделился одним из вариантов инновационного подхода к использованию угля, основанном на его частичной газификации, то есть превращении в газ. Способ известен под названием «Термококс». Горючая часть энергетических углей почти наполовину состоит из углеводородов, которые довольно легко превратить в газовое топливо. Остаток («термококс») — практически чистый углерод с примесью минеральных веществ, которые изначально содержались в угле.
— Это совершенно новый продукт с огромными перспективами. Его можно использовать как бездымное топливо, сорбент для очистки сточных вод, углеродный восстановитель в черной металлургии, который заменяет классический кокс. В нашей стране коксохимическое производство занимает первое место в перечне экологически опасных производств. При таком взгляде на уголь становится очевидным инновационное решение: для производства тепловой энергии нужно сжигать только газовую компоненту угля, а твердый остаток использовать как технологическое сырье или топливо специального назначения. Бурый уголь, добываемый в Красноярском крае, — идеальное сырье для переработки по инновационной технологии частичной газификации, — отметил эксперт.
Кроме того, продолжает Исламов, с помощью специально выбранного режима частичной газификации можно производить твердый остаток в виде углеродного сорбента. Это крайне необходимый продукт для природоохранных технологий.
— Использование сорбента позволяет как минимум в полтора раза повысить производительность городских очистных сооружений без дополнительных инвестиций. Сегодня углеродный сорбент эффективно используется в технологии гидрокрекинга тяжелых нефтяных остатков. И, наконец, вспомним про фильтры для очистки питьевой воды на кухне, а также вытяжные устройства над плитой — они тоже оснащены углеродными сорбентами, — сказал Исламов «Известиям».
Как Китай зарабатывает на российском угле
Переработанный «зеленый» уголь в несколько раз дороже обычного, и его экспорт может привлечь дополнительные доходы в страну и улучшить экономику. Однако это капиталоемкое производство: крупные частные инвестиции не всегда могут окупиться, поэтому нужны масштабные программы со стороны государства с мощным финансированием. Научная база уже есть.
По словам главы Департамента развития угольной промышленности Министерства энергетики РФ Петра Бобылева, тезис «нет угля — нет проблем с климатом и экологией» — иллюзия. Топливо можно и нужно использовать, в некоторых случаях оно целесообразнее и эффективнее нефти и газа, но во всём нужен здравый смысл.
— Посмотрите, как на сверхкритике Китай строит тепловые электростанции на угле — 30 гигаватт в год, а сейчас согласовано 110 гигаватт в год. Температура пара 750 градусов. То есть КПД в этих блоках и на твердом топливе работает, показывает свою результативность. Но нужно сделать так, чтобы глубокая переработка угля соответствовала экологическим и климатическим целям, а ее продукт был конкурентоспособным, — пояснил он на форуме.
Бобылев добавил, что эта работа сейчас ведется и активно обсуждается, в том числе в части программ развития Сибири.
— Нужно понимать: мы не оставляем уголь, потому что условно подышим чем-то плохим, зато дешевле. Мы оставляем уголь там, где это рачительно и правильно в рамках топливно-энергетических балансов. Кроме того, мы один из самых крупных экспортеров угля в мире. Сегодня доля России в мировом экспорте — 15%. К чему я веду? Миру нужен российский уголь. Он изначально экологически более чистый. По сере мы в 10 раз чище, чем другие страны, — подчеркнул чиновник.
Представитель Минэнерго отметил, что потребность в российской углехимии тоже высока. Если обычное топливо стоит примерно 100-150 долларов за тонну, то переработанное — уже 2 тыс. долларов за тонну. Даже 10% такого угля даст государству в несколько больше прибыли, чем 90% продажи чистого сырья. А это в свою очередь приведет к росту ВВП, усилению социальных программ, созданию новых рабочих мест и прочее. Сейчас наращивание экспорта останавливают только логистические трудности.
По мнению председатель комитета по экологии, климату, охране окружающей среды Национального ESG-Альянса Ирины Бахтиной, углубление переработки ископаемого сырья в Сибири, в том числе нефти, угля и газа, может стать новым вектором развития страны и расширить экспортный потенциал РФ. Такой опыт есть, например, у алюминиевой промышленности. Сырье для производства алюминия — как свое, так и импортное — перерабатывается на 100%.
Как перестать растрачивать попутный нефтяной газ
Проблемы эффективной переработки относятся не только к углю, но и нефти и газу. Огромное количество попутного газа на нефтяных месторождениях сжигается, хотя ему можно было бы найти более достойное применение. За год факела буквально пускают по ветру столько же топлива, сколько тратят все россияне вместе взятые.
По словам заместителя директора по научной работе Института нефти и газа Сибирского федерального университета Евгения Агафонова, попутный нефтяной газ (ПНГ) сейчас используется на месторождениях в первую очередь на собственные нужды: для выработки электроэнергии, плюс газ закачивают обратно в пласт для поддержания пластового давления. Но многие скважины в Восточной Сибири обладают высоким газовым фактором, поэтому образуются существенные излишки.
— Проблема эффективного использования попутного газа — многоплановая. В ПНГ зачастую высокая доля азота, сероводорода и гелия. Для применения в качестве топлива требуется наладить процесс его разделения на компоненты. Эти технологии должны активно развиваться и применяться. В обозримой перспективе будут также развиваться способы получения жидких синтетических продуктов с применением ПНГ и тяжелых нефтяных остатков, поспособствует решению насущной проблемы использования попутного газа.
Агафонов отметил, что сложность любых процессов утилизации ПНГ несравнимо с их стоимостью. Часто нефтедобывающие компании сталкиваются с нерентабельностью развития таких технологий. Проблема может быть решена лишь комплексным системным путем, совместными усилиями компаний, регуляторных органов и научного сообщества.
Необходимо внедрять и технологию глубокой переработки нефти, отмечают эксперты. Как объяснил «Известиям» Агафонов, она преследует несколько задач. Среди них — повышение так называемого коэффициента глубины переработки — процента «выхода» светлых нефтепродуктов — бензина и дизельного топлива, то есть «безмазутная технология».
— Тяжелые компоненты нефти возможно «превратить» в легкие путем инноваций — гидрокрекинга и замедленного коксования. Пока Россия отстает от Запада по глубине переработки нефти в среднем на 10 процентов. Дополнительно, современный тренд — добыча полезных попутных элементов из нефти, среди которых редкоземельные элементы, в том числе литий. Технологии экстракции попутных элементов из нефти разрабатываются в России крупными нефтедобывающими и нефтехимическими компаниями.
Однако в стране уже реализован уникальный проект по производству инженерных пластиков — это результат глубокой переработки нефти. Они уже использовались при строительстве Крымского моста. Но без государственных программ не обойтись. Один из вариантов эффективной работы: государственные институты разрабатывают технологии, а бизнес их внедряет, при этом патенты остаются у организаций-разработчиков.
Попутно эксперты обсудили давно назревшую необходимость газификации Красноярска, хотя некоторые высказали мнение, что жители могут использовать новые энергоэффективные угольные котлы, которые выбрасывают меньше токсичных веществ. Но газ в Сибири очень дешевый, что выгодно домохозяйствам. Нужно сформировать в регионе новую газотранспортную систему с возможностью переработки. Это может привлечь до трех триллионов рублей инвестиций до 2050 года.
Не менее важно создать мощности, которые бы выделяли из газа ценные компоненты — пропан, метан, бутан, тяжелые углеводороды и гелий. Сибирь для этого подходит лучше всего.
