Вугільний порятунок: чому ТЕС переходять на газове вугілля замість антрациту

Наприкінці жовтня «ДТЕК Придніпровська ТЕС» підключила до об’єднаної енергосистеми (ОЕС) блок №7, який було переведено з антрациту на вугілля марки «Г» – газове. Таким чином, це вже третій блок, який у 2017 році перейшов на спалювання більш доступного в Україні газового вугілля замість відсутнього антрациту.

До 1 грудня цього року ДТЕК обіцяє підключити до мережі і блок №8 Придніпровської ТЕС, роботи на якому щодо переобладнання наразі завершуються. Втім, першими напередодні опалювального сезону до ОЕС були підключені блоки №2 та №5 Зміївської ТЕС, що належить державному ПАТ «Центренерго». Над ними працювали більше року.

У 2018 році процес переобладнання блоків на українських ТЕС буде продовжено. Та перед Україною постала нова проблема: необхідно швидкими темпами наростити видобуток газового вугілля, бо вже відчувається його дефіцит. Адже на окупованій території Донбасу залишилося 70% вугільної галузі країни: усі антрацитові шахти та кілька десятків потужних шахт, що видобувають газове вугілля.

В Україні достатньо розвіданих покладів газового вугілля. Втім, нові поклади складні для розробки. ДТЕК вже оголосив, що збільшуватиме видобуток на своїх шахтоуправліннях – «Павлоградвугілля» та «Добропіллявугілля». У 2017 році компанія очікує додатково збільшення на 2 млн тонн вугілля і вважає, що в подальшому зростання буде таким самим.

Mind на місці вивчав, з якими викликами природи та технологій доводиться стикатися українським тепловикам і вугільникам.

Чому вирішили переходити на марку «Г»? Придніпровська ТЕС – одна з найстаріших в Україні. Теплові блоки потужністю 150 МВт (4 штуки) вводилися в експлуатацію у 1960-х роках. Антрацит для них везли за 400 км – з луганських шахт, які сьогодні входять до об’єднань «Ровенькиантрацит» та «Свердловантрацит».

Після окупації частини Донбасу антрацитові станції перебували в «підвішеному стані» – поставки вугілля могли зупинитися будь-якої миті, за рішенням будь-кого з бойовиків. Тож проекти щодо переводу Придніпровської ТЕС на газове вугілля розглядалися ще у 2016-му.

У березні 2017 року, після повної блокади окупованих територій з боку України, питання постало так: закривати станцію або переводити блоки на марку «Г». Вирішили: за два роки перевести на марку «Г» чотири блоки по 150 МВт, які найбільше задіяні в роботі об’єднаної енергосистеми. А один антрацитовий блок, на 300 МВт, – залишити резервним.

Що поміняли на теплових блоках? У 2017 році встигли переобладнати блоки №7 і №8 та провести реконструкцію вугільного складу. Його треба було розділити, щоб окремо зберігати вугілля газової та антрацитової групи. Також впровадили додаткові заходи з пожежної безпеки.

«Головна відмінність газового вугілля від антрациту – підвищене виділення летючих компонентів і високий рівень спалахування. Тому проводилося складне технічне переоснащення пилосистем енергоблоків, щоб забезпечити достатній рівень пожежобезпеки від приготування та подачі палива в котел», – розповідає Сергій Куриленко, директор з генерації ДТЕК.

Проект включав у себе роботи зі зміни систем висушування вугілля і подачі готового пилу в котел; встановленню рециркуляції сушильного агента; модернізації горілок котла енергоблоків. Тільки для одного блоку необхідно було спроектувати, зробити, привезти та встановити 150 тонн нових металоконструкцій, на два блоки – 300 тонн.

Загальна вартість проекту склала 152 млн грн, термін реалізації – шість місяців, що є абсолютним рекордом для подібних обсягів робіт. На проекті було задіяно 350 співробітників станцій і підрядних організацій. Лише два переобладнані блоки дадуть станції економію імпортного антрациту в 90 000 тонн на місяць. Це, у середньому, півтора судна, що завозять вугілля в українські порти. А шкідливі викиди на станції скоротяться на 1000 тонн на рік.

У 2018 році на газове вугілля переведуть блоки №9 та № 10. На це знадобиться ще 150 млн грн. До того ж, везти вугілля доведеться лише за 100 км – з шахт ПрАТ «ДТЕК Павлоградвугілля».

У чому різниця між газовим та антрацитовим вугіллям? Не можна ось так взяти і завантажити в антрацитовий блок вугілля марки «Г»  – блок просто вибухне. «Газове вугілля, яке зараз подається для спалювання в котел, – це фактично порох. Якщо туди потрапить більше 16% кисню, це призведе до вибуху або пожежі. Така сама ситуація станеться, якщо температура котла буде вище 70 градусів. З газовим вугіллям треба поводитися на «Ви», – пояснює відмінності Олександр Грєховодов, генеральний директор «Котлотурбопрому».

Окрім технологічного заліза, було встановлено автоматичну систему керування, яка мінімізує людський фактор при виникненні будь-якої позаштатної ситуації на блоці. Усі складові проекту, від простого заліза до IT-рішень, були розроблені й виготовлені в Україні, працювали лише вітчизняні спеціалісти.

Це харківське підприємство є головним проектантом з модернізації та реконструкції котлотурбінного обладнання вітчизняних ТЕС. За словами Грєховодова, у проектах з переведення блоків на вугілля марки «Г» були використані всі проектні рішення, напрацьовані за 65 років роботи спеціалістів підприємства. Вперше вони були застосовані на Зміївській ТЕС, на блоках №2 і №5 потужністю 200 МВт кожен. Щоправда, на це знадобилося більше року. 

На Придніпровській ТЕС ті роботи, що потребували восьми місяців, були виконані за чотири. Реалізація проекту в такі короткі терміни стала можливою, оскільки всі підрядники – з Харкова, Львова, Києва, Дніпра – швидко знайшли спільну мову.

Які станції можуть бути переобладнані? Окрім Зміївської та Придніпровської ТЕС, переведенням блоків на газове вугілля зацікавилася Слов’янська ТЕС (ПАО «Донбасенерго»). Під питанням – Криворізька ТЕС («ДТЕК Дніпроенерго»).

Зовсім нещодавно там запустили реконструйований блок №1. Він працює на антрациті, в його модернізацію було вкладено 1,1 млрд грн. Роботи почалися ще до трагічних подій на Донбасі.

«Терміни окупності, на жаль, дуже довгі. Повернення коштів від просто реконструйованих блоків треба чекати 10 років, а по окремих реконструкціях, що потребують глибокого переобладнання, й 12–13 років. Трохи краще ситуація з переведенням блоків з вугілля марки «А» на марку «Г» – там близько семи років окупності. Тож треба розуміти, як блоки окупатимуться», – привів розрахунки Дмитро Сахарук, генеральний директор «ДТЕК Енерго».

ДТЕК збирається до кінця 2017 року вирішити питання – переводити на вугілля марки «Г» свою Криворізьку ТЕС чи почекати. Адже десь треба буде брати додаткове газове вугілля.

Чому в Україні проблеми з газовим вугіллям? У травні 2015 року тоді ще замміністра енергетики та вугільної промисловості Олександр Светелик висловив сумніви щодо необхідності переведення блоків ТЕС з антрацитового на газове вугілля. Він перший прилюдно заявив, що в Україні більше немає профіциту вугілля марки «Г».

Проте після заяви Светелика відбулася низка подій. По-перше, блокада окупованих територій, через що українська теплогенерація втратила можливості постачання донбаського антрациту. По-друге, нещодавно стало відомо, що бойовики затопили 18 антрацитових шахт на непідконтрольних територіях. Стан інших шахт важко оцінити, бо українські спеціалісти та власники не мають до них доступу.

Тож не виключено, що після звільнення Донбасу Україна вже не зможе забезпечити потреби теплогенерації в антрацитовому вугіллі. Принаймні, найбільший споживач антрацитового вугілля – «ДТЕК Енерго» – вирішив не чекати, а збільшувати видобуток газового вугілля.

Яких інвестицій потребують шахти з газовим вугіллям? У 2017 році ДТЕК очікує видобутку 23 млн тонн газового вугілля на своїх шахтах – «Павлоградвугілля» та «Добропіллявугілля». Інвестиції у ці підприємства у 2017 році склали 6 млрд грн, і за дев'ять місяців вдалося додатково отримати 1,6 млн тонн. Та до кінця року очікують, що показник становитиме 2 млн тонн.

«У 2018 році ми плануємо видобути вже 24,5 млн тонн, для цього необхідно буде закласти 37 нових лав. Вартість однієї лави – 300 млн грн, тож загальний розмір інвестицій складатиме 11,5–12 млрд грн», – розповідає Дмитро Сахарук.

Втім, далеко не кожна лава почне давати вугілля відразу. Треба вкладати і на перспективу в довготермінові проекти. Одним з таких проектів став «Богданівський скид» на шахті Самарській (шахтоуправління (ш/у) «Терновське» ПрАТ «ДТЕК Павлоградвугілля»). Не виключено, що з такими ж викликами можуть стикнутися й інші шахти, а тому досвід Самарської може стати в пригоді.

Як вивчали «Богданівський скид»? Шахти «Павлоградвугілля» – одні з наймолодших в Україні. Промислова розробка території активно почалася лише в 60-х роках минулого століття. Отже, там знаходяться найперспективніші поклади.

У шахтоуправлінні «Терновське» між шахтами Самарська та Західно-Донбаська ще за радянських часів знайшли ділянку, так званий Богданівський скид –  важкий розлом пластів земної кори довжиною 50 км, з амплітудою коливання пластів – від 267 до 304 м. Розлом заповнений перемішаними осадковими породами, а за ним – пласт вугілля понад метр товщиною із запасами в 10 млн тонн.

Дійти до нього можна лише з боку шахти «Самарська». Наприкінці минулого століття відбувалися спроби пройти підготовчі шахтні виробітки, та сталися аварії й було втрачено прохідницьке обладнання. Втім, у 2013 році, вже за часів ДТЕК, вдруге вирішили йти крізь «Богданівський скид».

Як пройшли «Богданівський скид»? Компанія залучила десятки фахівців з профільних закладів Академії наук України. Ще раз перевірили дослідження та розробили нові проекти й технології проходження важких ділянок. Протягом 2015–2016 років ці технічні рішення реалізовувалися: було закладено чотири виробітки через «розлом», ширина яких коливалася від 10 до 185 м. Три з них вже пройдені, четверта – на останній стадії проходки.

Були застосовані надпотужні засоби кріплення стінок. Окрім залізних та бетонних кріплень, у породу стінок вкачувалися тони полімерних смол, щоб стабілізувати їх. В Європі подібні розломи у вугільних шахтах намагалися пройти лише фахівці з Германії. На жаль, їхні спроби виявилися невдалими, лави прорвало та засипало шламовими породами.

Українські фахівці врахували цей досвід, тож завдяки цьому українцям вдалося бурити породу з неймовірною швидкістю – 2 м на добу, тоді як німці в себе бурили по 2 см на добу. Втім, і затрати ДТЕК на цю виробітку склали подвійний тариф: 40 000–45 000 грн за 1 м проходки.

«Та навіть із такими інвестиціями і темпами проходки видобуток вугілля через «Богданівський скид» почнеться не раніше 2020 року», – каже Олександр Аксєнов, головний інженер шахти «Самарська». Проте, увесь колектив підприємства чекає, коли почнеться видобуток із такого важкого пласта.

Яка ситуація у державній вугільній галузі? На жаль, навіть підвищений видобуток шахт ДТЕК не може покрити нестачу газового вугілля для українських ТЕС. Тим більше що на державних шахтах видобуток зменшується.

Починаючи з 2012 року держава припинила будь-які грошові вкладення в технічну підтримку державних шахт. Як наслідок – у 2017 році падіння видобутку газового вугілля за дев'ять місяців склало майже 2 млн тонн – до 21 млн тонн.  

Уряд України збирається вирішувати цю проблему централізовано – через створення Національної вугільної компанії, куди увійдуть всі державні вугільні підприємства. Рішення про створення компанії та програма її розвитку мають бути прийняті до кінця листопада. Mind присвятить цьому окрему публікацію.