Системная оценка эффективности ресурсосберегающей экологически чистой технологии «Угле-газ-электричество»

С.Б. Воробьев

Московский государственный горный университет

СИСТЕМНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ экологически ЧИСТОЙ

ТЕХНОЛОГИИ «УГЛЕ — ГАЗ

Существенное увеличение экономической, экологической и социальной эффективности наряду с повышением безопасности и комфортности труда может быть достигнуто только при внедрении нетрадиционных технологий нового более высокого уровня в области эксплуатации углегазовых месторождений и использовании угле-газовых энергетических ресурсов для выработки энергии.

Нетрадиционная технология “Угле-газ-электричество” - это бесшахтный скважинный способ эксплуатации угле-газовых месторождений с предварительным метано-отсосом и последующей подземной газификации угля и подачей газообразной смеси метана и генераторного газа на локальную тепловую электростанцию, оборудованную паро-газовыми установками, работающими по комбинированному циклу. Эта новая концепция “Угле-газ-электричесгво” разработана и предложена проф. Васючковым Ю.Ф. и проф. Воробьевым Б.М. и защищена патентом РФ в 1996г.

В качестве большой сложной технологической системы при этой концепции рассматривается горно-энергетическое предприятие, производящее добычу пластового метана, подземную газификацию угля и вырабатывающее электроэнергию, используя смесь метана с генераторным синтетическим газом. Таким образом реализуется принцип интеграции горноэксплуатационного и электро-

энергетического производства путем создания локальных угле-газовых энергетических комплексов (ЛУГЭК), в которых увя-

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО»

заны все технологические процессы угольного и электро-энергетического производства при единой системе менеджмента. В этом случае предусматривается агрегирование угледобывающего предприятия с энергопроизводящим в единый локальный угле-газо-энергетический комплекс. Такой комплекс - сложная технологическая система, элементы которой технологически и организационно увязаны, а рабочие параметры функционирования элементов этой системы определяются исходя из интересов всей системы ЛУГЭК.

Естественно и оценка сравнительной эффективности таких комплексов должна осуществляться с позиций системного анализа. Это означает, во-первых, что оценке подлежит весь ЛУГЭК, как сложная технологическая система, включающая горноэксплуатационные и электро-генерирующие подсистемы; во-вторых, системность оценки эффективности ЛУГЭК производится по трем направлениям: экономическая эффективность, экологическая эффективность и социальная эффективность ЛУГЭК. Для каждого из этих оценочных направлений принимается определенный количественный критерий/ показатель эффективности.

Экономическая эффективность ЛУГЭК достигается за счет ресурсосберегающего эффекта (вовлечение в эксплуатацию забалансовых запасов угля, добыча и использование пластового метана как дополнительного энергоносителя), сокращения затрат на природоохранные и амелиоратив-ные работы, сокращения затрат по склади-

рованию угля, сокращения удельных затрат тепловой энергии на 1 кВт/час.

Технико-экономическое сравнение эффективности технологий предлагается производить по укрупненным удельным показателям, используя отечественный и зарубежный опыт.

Экологическая эффективность ЛУГЭК проявляется как по горно-эксплутационному, так и по электроэнергетическому циклам. По горному циклу основными факторами, определяющими экологическую чистоту, являются: значительно менее интенсивное загрязнение водоемов сбросами технической воды от углеобогащения, меньшее загрязнение воздушного бассейна выбросами метана в атмосферу, пыли и вредных газов от горящих породных отвалов и от подземных пожаров угля; отсутствие отвалов пустых пород и отходов углеобогащения. По электронноэнергетическому циклу - отсутствие загрязнения окружающей среды от транспортных и складских работ, значительное снижение выбросов в атмосферу оксидов серы и азота, а также твердых частиц топочных газов; более экологически чистым становится золоудаление и хранение шлаков. Методика системной оценки экологической эффективности ЛУГЭК рассматривается ниже.

Социальный эффект особенно проявляется в связи с освобождением человека от тяжелого некомфортного и потенциально опасного труда в подземных условиях. Не менее важным является значительное повышение производительности труда по всем технологическим процессам, а следовательно, по всему угле-энергетическому комплексу.

Методика системной оценки экологической чистоты ЛУГЭК

Основой методики являются следующие исходные положения.

Окружающая природная среда, в которой функционирует ЛУГЭК имеет определенную первоначальную, так называемую эталонную стоимость - ценность, выраженную в тех или иных стоимостных единицах 5°. В процессе производственной деятельности ЛУГЭК происходит нарушение экосистемы, в результате чего обычно снижается ценность этой природной окружающей среды до уровня 5й. Мелиоративновосстановительные работы, которые ведутся параллельно с эксплуатационными работами или после прекращения производственной активности ЛУГЭК по своему назначению должны привести к восстановлению ценности эко-системы или даже настолько облагородить окружающую природную среду, что ее ценность будет выше, чем эталонная ценность / ценность окружающей среды до начала производственной активности ЛУГЭК/ 5я1.

Переход из одного состояния экосистемы в другое представлен в виде диаграммы переходов с указаниями вероятностей переходов на Рис. 1.

Здесь: 5° - эталонная ценность окружающей природной среды, т.е. ее ценность до начала производственной активности ЛУГЭК;

5° - фактическая ценность окружающей природной среды, т.е. ее ценность после завершения производственной деятельности ЛУГЭК;

5" - ценность окружающей природной среды, облагороженной в результате рекультивационно-восстановигельных работ.

Соответственно эко-система может находится в одном из указанных состояний 5° ,5° и с определенной вероятностью переходить из одного состояния в другое или оставаться в том же состоянии.

5°,5°,5Г - состояния эко-системы P0s,P0as,Pa0s,Pus,Pams - вероятности переходов

Круговая диаграмма, представляющая кволиграмный индикатор экологической ценности локальной окружающей природной среды показана на рис.2.

Диаграмма разбита на п секторов, количество которых определяется количеством выделенных наиболее важных факторов / поллютантов; каждый сектор соотносится с определенным фактором / поллю-тантом, оказывающим то или иное влияние на ценность локальной окружающей природной среды (локальная эко-система). На диаграмме (рис.2) графически представлены три состояния эко-системы, определяемые ценностью окружающей среды. На этой диаграмме ценность окружающей среды в определенных стоимостных единицах в соответствии с выбранным масштабом показана в виде площади треугольников:

5!° - эталонная ценность эко-системы соответствует площади вписанного многоугольника а, Ь, с, (1, е,/;

3" - ценность облагороженной окружающей природной среды (эко-системы) соответствует площади описанного многоугольника а',Ь’,с’,с1',е

5° - фактическая ценность эко-

системы соответствует суммарной площади заштрихованных треугольников.

При нормальном развитии работ имеет место соотношение трех указанных ценностей -площадей на диаграмме

Предлагаемый системный подход к оценке эффективности инновационной технологии “Угле-газ-электричество” позволит объективно оценить ее преимущества по сравнению с традиционной технологией и обоснованно определить область применения этой ресурсосберегающей экологически чистой технологии энергопроизводства.

Конечно, для практического применения этой методики необходимо разработать систему стоимостных параметров, на основе которых можно будет осуществлять пофакторную и интегрированную оценки ценности локальной окружающей среды. Интегральный показатель экологической чистоты позволит осуществлять сертификацию технологических схем ЛУГЭК и на этой основе вести разработку и внедрение принципиально новых нетрадиционных экологически чистых и ресурсосберегающих технологий углеэнергетики.

Фрагмент

Б ((оаЬ) - эталонное значение ценности окружающей среды по ^му фактору;

_ а

о | (оАА^ -фактическое значение ценности окружающей среды по 1-му фактору;

(оаЪ’) -ценность облагороженной природной среды по ьму факгору;

Рис 2. Квопиграммный индикатор-диаграмма экологической ценности окружающей природной среды

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васючков Ю.Ф., Воробьев Б.М., Новая концепция эксплуатации угольных месторождений. Горный вестник, 19%, № 3.

2. Васючков Ю.Ф.. Воробьев Б.М., Концепция ресурсосберегающей технологии бесшахтной разработки угольных месторождений. Горный информационно-аналитический бюллетень, 1996, Вып.

№2.

©С.Б. Воробьев