Методология и прогноз сбалансированного развития Канско-Ачинского бассейна с учетом возможностей управления качеством угольных ресурсов тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Методология и прогноз сбалансированного развития Канско-Ачинского бассейна с учетом возможностей управления качеством угольных ресурсов"

1 и

V/ г,

~ ;; Я4

МИНИСТЕРСТВО ЭКОНОМИКИ РОССИИ Всероссийский научно-исследовательский институт комплексных топливно-энергетических проблем (ВНИИКТЭП)

УДК 338.14:553.94 На правах рукописи

ФЕДОРОВ НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ И ПРОГНОЗ СБАЛАНСИРОВАННОГО РАЗВИТИЯ КАНСКО-АЧИНСКОГО БАССЕЙНА С УЧЕТОМ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ УГОЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Специальность 08.00.05

— экономика, планирование, организация управления народным хозяйством и его отраслями

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва — 1994 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте комплексных топливно-энергетических проблем (ВНИИКТЭГ1)

Научные -руководители:

доктор экономических наук И.В.Гранин

доктор технических наук,

профессор В.М.Зыков

Ойипиальнне оппоненты; доктор экономических наук,

профессор И.П.Крапчин

кандидат экономических наук С.М.1>сев

Ведущая организация: Сибгипрошахт

Защита состоится "_"_ 1994 г.

в _ часов на заседании Специализированного Совета

Д 043.09.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата экономических наук при Всероссийском научно-исследовательском институте комплексных топливно-энергетических проблем: 117259, г.Москва, ул.Б.Черемушкинская, д.34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

. | И

Г.Г.Коварская

Актуальные исследования. Важнейшая роль в совершенствовании энергетики России принадлежит уникальному по запасам и качеству ресурсов Канско-Ачинскому угольному бассейну. Только балансовые запасы месторождений этого бассейна, пригодных для разработки наиболее экономичным открытым способом, составляют около 115 млрд.т. При этом сравнительно низкая зольность - до 10-15% и незначительное содержание вредных примесей (серы и азота) определяют это топливо как наиболее экономически чистое в сравнении с угольными ресурсами других крупных бассейнов и месторождений. Поэтому устойчивое тошшвообеспечение энергетики и ослабление экономической напряженности в делом ряде топливопотребляющих регионов России можно обеспечить в результате расширения использования ресурсов этого уникального угольного бассейна.

Действующие разрезы Канско-Ачинского бассейна поставляют угольную продукцию по пяти видам потребления: 82% - на пылевидное сжигание, 12% - на слоевое сжигание, Ъ% - на коммунальные нужды и около 1% - на производство кирпича и цемента. При этом специфические особенности физико-химических свойств этих углей в настоящее время ограничивают объемы, снижают эффективность их использования, особенно по основному направлению потребления при сжигании в качестве пылевидного топлива. Основными причинами этого являются высокая шлакующая способность углей, широкий диапазон и нестабильность в поставляемом топливе его качественных характеристик. ,

По существу в настоящее( время действуют жесткие ограничения на использование этих угольных ресурсов в энергетике. Так, пригодным топливом на электростанциях для котлов с жидким шлако-

удалением (ЖШУ) является только бородинский уголь с зольностью менее 12% и назаровский уголь с содержанием золы до 16$. В то же время угли Бородинского разреза с зольностью более 12$ и все угли Березовского разреза (а это более половины ежегодно подготовляемых на разрезах запасов) не пригодны для использования на таких электростанциях. В результате батане добычи и потребления канско-ачинских углей (КАУ) складывается таким образом, что в углях для котлов ЖШУ постоянно испытывается значительный дефицит, а для котлов с твердым шлакоудалением (ТШУ) имеется большой избыток. Так, например по заявленной потребности на 1995 год только в Объединенной энергосистеме (ОЭС) Сибири имеет место дефицит-угольных ресурсов дая котлов ЖШУ около 9 млн.т. С другой стороны, из 61 шн.т производственной мощностью около 20 шш.т производственных .мощностей разрезов бассейна в настоящее время не используется (добыча в 1993 г. составила всего 41 млн.т.).

Таким образом, в настоящее время наблодается полная разба-лансированность функционирования этого важнейшего для ТЭКа РФ угольного бассейна.

С целью решения данной проблемы необходимо исследовать и установить закономерности, обеспечивающие возможность подготовки угольных ресурсов требуемого качества и управления ими для различных категорий потребителей, с учетом обеспечения их доставки и расширения рынков сбыта, что крайне необходимо в новых условиях хозяйствования. Изложенное в значительной мере определяет актуальность настоящей диссертационной работы (подобного рода заключение исследования к настоящему времени не известна). :

Предметом исследования являются теоретико-методологические ' организационно-технические и эколого-экономические проблемы сбалансированного развития Канско-Ачинского бассейна с учетом возможностей управления качеством его угольных ресурсов.

■ Целью работы является разработка методологии и прогноза сбалансированного развития производства и использования канско-ачинских углей с учетом качества угольных ресурсов, потребительского спроса и возможности транспортировки.

В соответствии с поставленной целью решались следующие конкретные задачи:

.- оценка фактического состояния тошшвообеспечения угольными ресурсами тепловых и энергетических станций;

- выявление основных проблем и приоритетных направлений расширения производства и эффективного использования углей КАТЭКа;

- установление основных зависимостей и закономерностей изменения . физико-химических свойств канско-ачинских углей (их основных качественных характеристик) и возможностей управления шли;

- разработка методологии установления предельных для использования параметров качества угольных ресурсов с учетом конечного эффекта у потребителя;

- формирование ограничений производственных мощностей угледобывающих разрезов по наличию различных видов ресурсов с учетом их потребительских свойств и регионов тошшвопотребления;

- разработка методологии обоснования сбалансированного развития КАТЭКа с учетом выявленных возможностей управления качеством угольных ресурсов л экономической эффективности их использования в тепловой энергетике;

- разработка предложений и экономическая оценка различных технологических- схем получения оптимального•качества угля;

- экономико-математическая модель рационального обеспечения потребностей тепловой энергетики канско-ачинскими угольными ресурсами оптимального качества.

Теоретической и методологической основой выполненных исследований по рассматриваемой проблеме явились в первую очередь труды Н.В.Ржевского, A.A. Макарова, В.И.Потапова, И.П.Кргпчина, Г.В.Сперанской и других отдельных крупных ученых, а также целых научных коллективов, особенно ВНМИКТЭП, диалектический метод и системный подход к решению проблемы и задач, сформулированных выше.

В процессе исследований использовались официальные документы и материалы о работе КАТЭКа, данные статистической отчетности предприятий концерна "Красноярскуголь", материалы научно-исследовательских и проектных институтов, публикации отечественных и зарубежных авторов.

Научная новизна. Разработана принципиально новая методология сбалансированного развития Канско-Ачинского угольного бассейна с учетом возможностей управления качеством угольных ресурсов, их транспортировки и конечного эколого-экономического эффекта у потребителя. Конкретные результаты .этого заключаются в следующем:

- научно обоснованный критерий оценки влияния минерального состава золы угольных ресурсов на шлакоудаляемость при сжигании канско-ачинских углей различного качества на электростанциях с жидким шлакоудалением;

- теоретически определена и экспериментально подтверждена область рациональной селек^«*; различных ресурсов рассматри-

ваемого бассейна в зависимости от температуры плавления золы в котлоагрегатах;

- разработана методика установления оптимального качества углей бассейна с учетом эколого-экономического эффекта у потребителя;

- разработана методология сбалансированного развития и расширения масштабов использования канско-ачинских угольных ресурсов с учетом максимума эколого-экономической эффективности при производстве тепловой и электрической энергии;

- разработана экономико-математическая модель рационального обеспечения потребности энергетики в канско-ачинских углях и проведена оптимизация на ЭВМ топливоснабжения с учетом предложенных возможностей управления качеством этих угольных ресурсов на всех стадиях системы - от геологоразведки и угледобычи до получения конечного продукта в виде электро-теплоэнергии.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации обосновывается представительной по содержанию и объему исходной информацией, которая характеризуется достаточной сходимостью результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований с данными практики.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на Коллегии Минтопэнерго РФ, Компании "Росуголь", технических Советах ОЭС Сибири, Красноярскэнерго, Красноярскуголь, Красноярск-углесбыт, научных семинарах ВНШКТЭЦ, ЦНИИЭИуголь, на научно-

I

технической конференции КАТЭКНИИуголь. Работа одобрена на секции Ученого Совета ВНИИКТЭП, расширенном научном семинаре отдела промышленности твердых видов топлива ВНИИКТЭП и рекомендована к защите.

Практическая ценность исследования состоит в том, что предложенная методология и разработанный комплексный прогноз и конкретные рекомендации по сбалансированному развитию Канско-Ачинско-го бассейна с учетом выявленных возможностей управления угольных ресурсов позволяет принципиально по-новому подходить к разработке топливно-энергетических балансов отдельных регионов РФ, развитию и размещению угольной промышленности в увязке с транспортом угольных ресурсов и конкретных объектов электроэнергетики.

Разработанные рекомендации диссертационной работы в настоящее время широко внедряются на угольных, транспортных и электроэнергетических предприятиях Красноярского края и Сибири.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены б публикациях общим объемом свыше 10 п.л.,(две брошюры и 5 статей).

Объем и структура работы. Диссертация состоит: из введения, трех глав, выводов и приложения, изложенных на 142 страницах машинописного текста, включая 36 таблиц, 20 рисунков и списка литературы из 90 наименований.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЖССЕРТАЖОБНОЙ РАБОТЫ

' I. Методические и концептуальные положения.

Основной предпосылкой крупномасштабного развития КАТЗК является наличие на его территории крупнейших в РФ и мире запасов бурых углей. Это позволяет в ближайшие 10-15 лет довести баланс годовых объемов добычи канско-ачинских углей с 50 млн.т в настоящее время до 110-150-млн.т. Невысокая заль-ность (10-15$) при калорийности 3600-3800 Ккал/кг предопределяют основное назначение канско-ачинских углей - для производства электро- и теллоэнергии. При этом незначительное содержание вредных примесей (серы, азота и др.) определяют это топливо, как наиболее экологически чистое в сравнении с другими угольными ресурсами, что. особенно важно при широкомасштабном использовании в энергетике. '

В настоящее время в Канско-Ачинском угольном бассейне в эксплуатации находятся три разреза, суммарная производственная мощность которых оценивается в пределах 60-66 млн.т угля в год; фактически добыча угля в 1993 г. была ниже на 20 млн.т. Основной причиной этого и имеющего место' сдерживания роста добычи угля является технологическое несоответствие котлов тепловых электростанций, предназначенных в основном для жидкого шлакоудаления и . 'физико-химическими свойствами товарных ресурсов ачинских углей. а

В этой связи возрастает роль изучения физико-химических свойств углей и возможности расширения их использования прежде всего на действующих Электростанциях.

Большой вклад в изучении влияния физико-химических свойств канско-ачинских углей на процессы сжигания в котлоагрегатах внесен учеными институтов _ВТИ им. Дзержинского, Сибгилрошахт, Ново-

сибирский Энергосетытроект, СибВТИ, УралВТИ, КАТЭКНИИуголь, а также специалистами производственных объединений "Красноярскэнер-го" и "Красноярскуголь". В результате многочисленных исследований были определены качественные параметры и требования по условиям сжигания к КАУ. Пригодными для сжигания в котлоагрегатах с ЖС являются угли Бородинского и Назаровского разрезов с зольностью до 12% (при оптимальной зольности 8-10$). В виде исключения до-лущены к сжиганию угли Назаровского разреза с зольностью до 16$.

Непригодными для котлоагрегатов с ЖШУ являются Бородинские угли с зольностью менее 7% и более 12%, а Березовские угли полностью. Это составляет более 50% ежегодно подготавливаемых ресурсов на указанных разрезах.

В условиях начавшегося перехода России к рыночным отношениям резко возросла значимость качества поставляемого топлива и надежность поставок угольных ресурсов с необходимыми для теплоэнергетики его качественными характеристиками. В этих условиях возрастает значение канско-ачинского угля при соответствующем управлении его качеством, использование которого может быть резко увеличено. К числу принципиальных проблем, сдерживающих, однако, развитие этого бассейна и сопрягающих отраслей экономики России, относятся следующие:

1. Планируемые новые электростанции на углях КАБа (кроме

0

Томской ТЭД-3), практически законсервированы по строительству или находятся на стадии ТЭО.

2. Из установленных в настоящее время котельных агрегатов для сжигания КАУ наиболее распространенным парком котлов являются

котлы с ЖШУ типа ЕКЗ, которые весьма чувствительны к качеству сжигаембго угля и способны обеспечить надежную работу только на проектном топливе, которое не соответствует фактически поставляемому с разрезов КАТЭКа.

■3. Перевод котлов с режима ЖШУ в режим твердого шлакоудаления (ТШУ) потребует значительных капитальных затрат и материальных ресурсов и приведет к потере производительности этих агрегатов на 10*15%. Если учесть, что таких котлов только в регионе ОЭС Сибири около 60 общей производительностью 21,5 т.т./час, то ука- . занные по расчетам диссертанта потери составят 2150-2220 т/час.

4. Технология закладки складов'то шшвоподачи на действующих ТЭС и ограниченная емкость складов ТЭЦ, расположенных в черте города, делают практически невозможным организацию подготовки топлива по качеству на складах ТЭЦ.

5. Ограниченность в угольных ресурсах требуемого качества ставят перспективу дальнейшего развития уникальных разрезов КАТЭКа в тупиковую ситуацию.

С учетом изложенного, в условиях восстановления суверенитета республик, краев и областей и перехода к рыночным отношениям, при усилении роли местных органов власти и ориентации регионов на топливно-энергетический, необходимо пересмотреть стратегию производства и использования ресурсов канско-ачинского угля с целью обеспечения максимального использования введенных и намечаемых- к вводу производственных мощностей, реструктуризации ресурсов по направлениям их использования, частичном или полном замещении низкокачественных углей других бассейнов России и углей, ввозимых из стран СНГ. При такой стратегии само понятие "качество"

выступает как ключавая экономическая категория, во многом определяющая уровень и эффективность производства и использования угольных ресурсов в условиях рыночной экономики. В данном случае под понятием "качество" целесообразно понимать совокупность основных свойств и характеристик продукции, которые придают им способность удовлетворять рыночные потребности в конкретных топливно-энергетических ресурсах с требуемыми качественными характеристиками.

Соответственно экономическая оценка качества таких ресурсов должна осуществляться на основе суммарного критерия: от геологоразведки^ производства ресурса до его конечного потребления с учетом экологической составляющей.

Конкретизация изложенного методического подхода в настоящей диссертационной работе и проведенные в ней соответствующие исследования показали, что физико-химический состав ряда канско-ачинских углей неблагоприятен для сжигания его в топках с ШИУ в основном из-за содержания в их золе определенного соотношения М 0ц ж С«. О,

а именно: 55-85$ и 66-23%. Сжигание таких углей приводит к снижению надежности работы оборудования за счет затягивания . летки топок вплоть до прекращения выхода жидкого шлака.

Для определения требуемого качества угля, а также установления рационального режима шлакоудаления при сжигании канско-ачинских углей установлена эмпирическая зависимость между температурой жидкоплавкого состояния шлака от соотношения ¿»Ог и С а. О

^ Г ¿г (_ ¿С - ■/, & -/,ю + а/9,

ус соотношение Л и - С-л О в золе' топлива; - температура жидкого состояния шлака, С0; а,в - постоянные коэффициенты.

Проведенные аналитические исследования по критерию пшакуе-мости углей от соотношения окиси кремния и окиси кальция выявили определенные ограничения в области эффективного использования •КАУ. Для расширения ресурсной обеспеченности энергетики, с учетом необходимости управления вышеуказанными параметрами качества

углей, экспериментально обоснована необходимость и возможность угольных

подготовки^смесей требуемого качества путем смешивания различных углей, в том числе по участкам месторождений (рис.1,2.).

Изложенный методический подход к улучшению качества угля и расширению объемов его эффективного использования устанавливает допустимые пределы такого смешивания.

2. Организационно-технологические и экономические принципы управления качеством углей.

Проведенные исследования наличия ресурсов месторождений по вышеприведенным критериям качества позволили выявить следующие основные организационно-технологические принципы, которые могут быть положены в основу системы управления качеством угольных ресурсов:

I. Традиционная добыча углей и их использование.

П. Подготовка угольных ресурсов оптимального качества в процессе:

- добычи;

- формирования угольных маршрутов по транспортировке;

- на складах электростанций;

- на промежуточных усреднительно-подготовительных комплексах.

ХАРАКТЕРИСТИКА СМЕСЕЙ БЕРЕЗОВСКОГО И БОРОДИНСКОГО УГЛЕЙ

10 15 18

ХАРАКТЕРИСТИКА СМЕСЕЙ БЕРЕЗОВСКОГО И НАЗАРОВСКОГО

6 10 15

Рис. 1.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕСЕЙ БОРОДИНСКОГО И НАЗАРОВСКОГО УШЕЙ

Рис. 2.

Уровень подготовки угольных ресурсов оптимального качества в работе устанавливается дифференцированно в зависимости от суммарных затрат на производство конечной продукции.

Установление критерия ограничения объемов подготовки ресурсов определяется с учетом возможных дополнительных затрат у поставщика и потребителя, в том числе от снижения объемов добычи, уплаты за сверхнормативные потери запасов, достижения требуемого качества, недостпуска электроэнергии, стоимости ремонта, расхода мазута, золошлакоудаления, компенсации недовыработанной электроэнергии, экологического воздействия и прочих факторов.

Необходимые качества ресурсов по соотношению окислов кремш и кальция определены в пределах 0,25*4.

• На основе выше проведенных исследований предложена система оптимизации и определения оптимального уровня добычи и экономически эффективного использования рассматриваемых угольных ресурсов, что графически представляется следующим образом:

3. Основные варианты управления качеством угольных ресурсов

В результате проведенных технико-экономических исследований установлено:

Прямое использование добываемого угля (без шихтовки и у сред-' нения). Следует рекомендовать для Назаровского месторождения с максимальной зольностью до 16% и первому пласту Бородинского месторождения с максимальной зольностью до 12%.

Шихтовка, усреднение угля. Рекомендуется реализовать несколько вариантов усреднения топлива для сжигания на тепловых электростанциях; в вагоне; в составе (маршруте); на сборочном технологическом конвейере разреза; также на сборочном конвейере тепловой электростанции, а также усреднительном комплексе, который может по транспортным затратам и возможности создания больших объемов складирования только вне региона производства угля и его использования.

Особенностью тепловой энергетики является то обстоятельство, что станции располагаются в непосредственной близости с городами, обслуживающими ее энергией. В связи с этил создание в пределах городов больших площадей под угольные склады не представляется * возможным. В настоящее время из семи электростанций Красноярск-энерго, котрые потребляют канско-ачинские угли, не могут создать дополнительные- площади под усреднительные склады, кроме имеющихся под сезонные, страховые и т.д. запасы. В этой связи возникает . проблема по реализации на основе совершенствования качества поставляемых углей за счет подачи на тепловые электростанции усредненного угля, получаемого на складах,, а не за счет усреднения • топлива в вагонах, маршрутах, на технологических-процессах.

Что касается создания процесса усреднения качества канско-ачинских углей за счет технологических процессов или усреднения

его качества на основе ..... маршрутных схем это экономически

нецелесообразно.

Таким образом, как показали исследования, определяющим направлением повышения качества топлива, подаваемого на электростанции, является создание усреднительных комплексов.

4. Экономико-математическая модель оптимизации процесса управления качеством и сбалансированного развития бассейна

Формирование баланса добычи угля оптимального качества по угольным пластам и месторождениям и дальнейшее его распределение между ГРЭС на основе минимизации суммарных приведенных затрат . на всех производственных этапах Геологоразведка, добыча, транспортировка, .распределение,- усреднение и сжигание) описывается с помощью интегральной экономико-математической модели, включает шесть взаимосвязанных блоков.

Первые пять блоков включают матрицы добычи, транспортировки и распределения угля на всем протяжении производственных звеньев: пласт - ГРЭС-УПК, шестой блок - матрицу удельных приведенных * затрат по всей рассматриваемой технологической цепочке.

Бяок I. Ограничение по объему добычи угля.

Объем добычи угля по кавдому пласту (X) находится в заданных пределах в соответствии с техническими возможностями разреза, либо не должен быть ниже предельно допустимого уровня ( В; ):

Х;>-В , ГЫ0

Суммарный объем добычи угля по совокупности угольных пластов не должен быть ниже заданной величины (В):

'о ю

2 X = В, при этом В/ ^ В

с/'-/ </-/ * ^

Елок 2. Распределение добытого угля по каждому угольному пласту ГРЭС и У1Ж.

Добытый уголь по каждому угольному пласту (Ху ) распределяется на две части: первая предназначена для обеспечения потребности ГРЭС ( Х^ +9), вторая направляется дая усреднения в ■ целях повышения качества угля на межкарьерной усрёднительно-подготовленный комплекс (Х^у +10):

X} + 9 +Ю> ¡=1-10

Уголь, предназначенный для обеспечения потребности ГРЭС +9), распределяется между станциями следующим образом:

^ +9 = ¿С Ы +23ш' </'=1-10

Блок 3. Обеспечение загруженности УПК.

Поступающий уголь с каждого пласта ( +Ю) Для усреднения формирует общую загруженность УПК С^рд-):

<1т1

Общая загруженность УПК не должна быть ниже заданного уровня (Р):

ХЮ1 = Р

В последующем весь усредненный более высокого качества уголь распределяется между ГРЭС без остатка:,

ХЮ1 = ^ ХЮ1 +к '

Елок 4. Обеспечение потребности ГРЭС в угле. Потребность каждой ГРЭС в угле ( 0К ) обеспечивается как за счет прямых поставок с каждого угольного пласта ( Х^ ^ +23+к), так и за счет усреднения угля с УПК +к):

ю

+23+К + Х101+к =0К №=1-7

Блок 5. Ограничение на содержание в угле золы, двуокиси кремния и окиси кальция.

Общее содержание золы в суммарном объеме добываемого угля

не превышает 12$: ю

(А<У - 0,12) * Х^' , =0,

где - содержание золы в ^ -ом пласте, в долях единицы.

Соотношение между средним содержанием двуокиси кремния и средним содеражнием окиси кальция во всем добытом угле находится в пределах от 0,25 до 4:

Д О"; 02^ - 4 СаО^ <=0

■0: Щ 0^- 0,25 СаСу ) / А<у ЛХ^* у =0 о"

где • Si 021* и СаО^' - содержание двуокиси кремния и окиси

кальция в ^'-ом пласте, в долях единицы.

Блок 6. Расчет суммарной величины проведенных затрат. Суммарная величина приведенных затрат ( Р ) стремится к минимуму и включает следующие элементы: - добычу угля

где ^ _ удельные приведенные затраты на добычу 1т угля по^-му пласту, руб./т.

- транспортировку угля от каждого пласта до УПК /а

^ ^ У +1° ^ +10'

где у^ ! ~ удельные приведенные затраты на транспортировку О 1т угля от ^ -го пласта до УПК, руб./т.

транспортировку угля от каждого пласта до каждой ГРЗС. /о ?

¿Г +23+К / Хг^' +23+К,

где +23+к - удельные приведенные затраты на транпортировку " 1т угля от у-го пласта до К-ой ГРЭС, руб./т. '

Х^} ~ транспортировку угля от УПК до кавдой ГРЭС <7 ?

X НЮ1+к у- Х101+к

где: Н101+к - удельные приведенные затраты на транспортировку 1т угля от УЖ до к-ой ГРЭС, руб./т;

х

101" усреднение угля на УПК °Ю1 * ^ОР

где: О-^ - удельные приведенные затраты на усреднение 1т угля, руб./т.

УСюх ~ сжигание угля непосредственно с каждого пласта на ^ТРЭС

Ж 2 /?/ /X,; +23+к, _ ¿.Ч ^ 4 "У

где:/?у'- удельные приведенные ратраты на сжигание 1т угля

непосредственно с^'-го пласта, руб./т;

ДГ?/ - сжигание усредненного угля с УПК на каждой ГРЭС а 7- \

? >к <*Х101+к ;

где: >к - удельные приведенные затраты на сжигание 1т угля с УЖ на к-ой ГРЭС, руб./т.

Целевая функция представлена следующим образом:

+ ^ #101 +Х / +6?,о,*ЯС/о/ +

5. Расчет вариантов развития угледобывающих предприятий в увязке с работой транспорта и тепловых электростанций - осуществляется в соответствии с разработанной выше экономико-математической моедаью. При этом коэффициенты целевой функции остаются- неизменными, а в качестве переменных, значения которых зависят от той или иной экономической ситуации, выступают объемы добычи угля по каждому пласту, потребности ГРЭС в угле и мощность УПК. Для каждой такой ситуации имеется оптимальный вариант баланса добычи, транспортировки и распределения канско-ачинских углей, причем рекомендуемые объемы-добычи угля по каждому пласту в результате оптимизационных расчетов могут отличаться от объемов, принятых в качестве исходных.

Окончательный рекомендуемый вариант, обеспечивающий необходимый' объем добычи угля в размерё около 45 млн.т и полностью ' покрывакэдий потребности ГРЭС в угольных ресурсах (см.табл.I.). . Выбор пластов, с которых уголь поступает на ту или иную ГРЭС для сжигания и на УПК для усреднения, осуществляется всякий раз с учетом минимума затрат на добычу, транспортировку и усреднение угля. В целом потребности в угле каждой ГРЭС будут покрываться за счет

<7 • *■■=/

/а ?

* ^ ^ ^ X?;{¿ык у-

Таблица I.

Потребность ГРЭС в канско-ачинских углях ТЭО "Сибирьэнерго"

№№ ; Наименование энергосистемы,

группы ; электростанции

Потребность,

млн.т

КРАСНОЯРСКЭНЕРГО

ТЭЦ-1 ТЭЦ-2 ГРЭС-1

ИТОГО по I гр.

НГРЭС-1 БГРЭС-1 АбТЭЦ

ИТОГО по 2 гр. КТЭЦ

ИТОГО по. 3 гр.

ИРКУТСКЭНЕРГО

ТЭЦ-6

ТЭЦ-7

ТЭЦ-9

ТЭЦ-10

НИрТЭЦ

УТЭЦ

ИТОГО по 4 гр.

НОВОСИБИРСКЭНЕРГО

ТЭЦ--3

ИТОГО по 5 гр.

БАРНАУДЭНЕРГО

ТЭЦ-3

ИТОГО по 6 гр.

БУРЯТЭНЕРГО

1>сГРЭС ИТОГО по 7 гр.

4,1

2.5

6.6 13,2

6,5 9,4 2,11 18,01

0,34 0,34

2.5 0,4 0,7 0,8 0,5 3,7

8.6

2,3 2,3

2,1 2,1

0,4 0,4

I

2

3

4

5

6

ВСЕГО:

44,95

непосредсгвенной поставки угля с того или иного пласта, а недостающая потребность, если таковая имеет место, - за счет УПК. При этом в расчетах по каждому пласту и по каждой ГРЭС также соблюдается принцип минимальности затрат, необходимых для добычи, транспортировки и распределения угля.

В результате усредненный уголь с содержанием золы до 12% в размере 9 млн.т направлять исключительно на вторую группу ГРЭС (табл.2).

Общие суммарные затраты: по рекомендуемому варианту составляют 717,6 млн.руб. (в ценах 1991 года).

Рекомендуемый к внедрению вариант обеспечивает покрытие дефицита указанной потребности в углях КАБа, соответственного качества и расширения его использования, что улучшает экологическую обстановку, по расчетам, за счет снижения вредных выбросов не менее чем на 30-40$, по сравнению с использованием других углей России.

Таблица 2.

БАЛАНС ДОБЫЧИ, ТРАНСПОРТИРОВКИ И РАСЕРЕЯШШЯ УГЛЕЙ, ылн.т

в том числе направлено на

№№ Добы- ГРЭС |

плас- ча Всего из них: ] УПК

та 1 11 1 > 1 1 1 1 | I | 2 ¡3 | 4 | б|б ¡7

I 6,0 6,0 1,21 0,39 0 0 2,30 2,10 0 0

2 3,0 0 0 0 0 0 0 0 0 3,0

3 7,95 7,95 0,73 0 0 7,22 0 0 0 0 .

4 2,0 0 0 0 0 0 0 0 0 2,0

5 5,0 5,0 4,26 0 0,34 0 0 0 0,40 0

6 2,0 2,0 2,0 0 0 0 0 0 0 0

7 5,0 5,0 5,0 0 0 0 0 0 0 0

8 5,0 1,38 . 0 0 0 1,38 0 0 0 3,62

9 8,0 8,0 0 8,0 0 0 0 0 0 0

10 1,0 0,62 0 0,62 0 0 0 0 0 0,38

ПОСТУПИЛО С УПК НА ГРЭС 0 9,0 0 0 0 0 0 9,0

ВСЕГО:'44,95 - 13,20 18,01 0,34 8,60 2,30 2,10 0,40 -

Дополнительно - 0 0 0 0 0 0 0 -

Суммарные приведенные затраты = 717,60 млн.руб.

- 24 -ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате проведения исследований разработана цринципи-ально новая методология комплексного развития предприятий Канско-Ачинского угольного бассейна с учетом возможности управления качеством угольных ресурсов, возможности их транспортировки и конечного эффекта у потребителя. Научно обоснован критерий оценки влияния минерального состава золы угольных ресурсов на шлакуемость при сжигании. Экспериментально и теоретически определена область рациональной смеси различных ресурсов . КАБа в зависимости от температуры плавления золы, что позволило установить оптимальнвй уровень качества углей бассейна и расширить масштабы его исследования. Разработана экономико-математическая модель рационального обеспечения потребности энергетики России в углях с учетом расширения рынков сбыта его в новых условиях хозяйствования.

2. Важную роль в совершенствовании энергетического баланса страны, особенно восточных регионов играет Канско-Ачинский угольный бассейн с его уникальными запасами малозольных (10-15$) и низкосернистых (0,4-0,8%) бурах углей. Балансовые запасы этих углей, пригодных только для разработки открытым способом составляют около 115 млрд.т. Поэтому надежность ТЭБ может быть обеспечена только в результате интенсивного вовлечения в него наиболее эффективных ресурсов КАТЭК. Анализ достигнутых темпов развития КАТЭКа свидетельствует о явно недостаточных масштабах развития этого важного бассейна. Высокая производительность труда и низкая себестоимость не способствуют расширению цроизводства в рыночных условиях. Добыча угля на разрезах за последние два года снизилась с 51 млн.т до 41 мдн.т (при производственной мощности 62 шш.т в год). Ускоренное

развитие бассейна является необходимым условием успешной реализаг-ции экономики России, продукция которого должна стать основой энергетического баланса Сибири, Дальнего Востока, центра Европейской части Российской Федерации, ближнего и дальнего зарубежья.

3. Основными сдерживающими факторами расширения объемов производства на КАТЭКе являются физико-химические свойства этих углей и их специфические особенности. Высокая шлакуемость и нестабильтюсть минеральной части зольного остатка ограничивают ресурсы КАБа Оо использованию их в энергетике. Заявленная потребность не обеспечи- . вается требуемым качеством и создает дефицит в ресурсах при значительном избытке мощности по добыче углей.

Добываемые угли на 3-х разрезах КАТЭКа отличаются по наличию в минеральной части золы двуокиси кремния 2 окиси кальция. Бородинские угли характеризуются преобладающим количеством двуокиси кремния, березовские - окисью кальция, назаровские - примерным'их равновесием. В работе установлена эмпирическая зависимее ть мевду температурой рационального режима шлакоудаления и соотношением двуокиси кремния и окиси кальция. Указанное соотношение для поставляемого угля с действующих разрезов КАТЭКа для котлов с жвдким шла-коудалением не должно превышать пределов 0,2544,0.

4. Для определения смеси, имеющей легкоплавкую золу (А=1250°С) выполнены экспериментальные исследования по изучению химсостава и плавкостных характеристик золы угольных смесей с целью определения оптимальных их пропорций. Изучались смеси проб угля Березовского месторождения, Березовского с углями Назаровского, Березовского с углями Бородинского месторождений и всех трех месторождений. Такой комплексных подход к изучению возможности использования канско-ачинских углей позволил расширить область (пределы)'их ис-

пользования на тепловых электростанциях при одновременном расширении масштабов добычи.

На основании проведенных аналитических и экспериментальных исследований разработана методика обоснования рационального качества каяско-ачинских углей с учетом конечного эффекта у потребителя.

5. На основании предложенной методологии, основанной с учетом реализации проблемы управления качеством угольных ресурсов, установления оптимального уровня добычи угольных ресурсов при максимальной эффективности их использования у потребителей при снижении экологической нагрузки на регионы России и реализации ее на основе экономико-математической модели на ЭВМ разработан сбалансированный, экономически эффективный вариант развития КАТЭК.

Рекомендована схема усреднения угля на выносном усреднитель -ном комплексе, расположенном в районе города Ачинск. Рациональный объем усредненного угля по трем разрезам КАТЭК определен в пределах 9 млн.т при общей потребности тепловой энергетики на уровне 1995 г. - 45 млн.т. Критерием оптимальности экономико-математической модели является минимум приведенных затрат на добычу, транспорт, усреднение, экологию и сжигание угля на электростанциях. На усреднительный комплекс поступают угли с Назаровского разреза - 3 шш.т, Бородинского - 5,62 шш.т и Березовского - 0,38 млн.т.

Таким образом даны практические предложения дан проектных организаций и предприятий КАТЭК, обеспечивающие расширение рынков сбыта канско-ачинских углей при значительном улучшении экологической обстановки в регионах его использования и в настоящее врёмя реализовываются на угольных, транспортных и электроэнергетических предприятиях.

- 27 -

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТБМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Федоров Н.В. и др. "Некоторые модели производственно-транспортного планирования на разрезах КАТЭК", сб. научных трудов АН СибИГД, Новосибирск, 1990 г.

2. Федоров Н.В. "Региональная ориентация создания техники и технологии для добычи полезных ископаемых открытым способом. Всесоюзная конференция по развитию производительных сил Сибири. Новосибирск, 1990 г.

3. Федоров Н.В. и др. "Обоснование перспектив сбалансированного развития Канско-Ачинского топливно-энергетич'еского комплекса, ВНИИКТЭП, Москва, 1991 г. 5 уч.изд.лист.

4. Vedo-íov N.V., КчиЬкоЛ.Д., (iasLficatlon of coat crs efftcitnt means of envixonfent protection. RejW MemaUonal Concjtese. Joklo., -(990.

5. Федоров Н.В. и др. "Конвейер для перемешивания кусковых материалов". Авторское свидетельство № I66I084, 1991 г.

6. Федоров Н.В. "Методика обоснования предельной с народнохозяйственных позиций качества канско-ачинских углей, поставляемых на тепловые электростанции", сб.научных трудов, ЦНИЭИуголь, Москва, 1991 г.

7. Федоров Н.В. "Получение сортового топлива из атмосферно-неустойчивых бурых углей": Уголь Украины И 2, 1992 г.