Новые подходы к показателям качества угля

Россия славится запасами качественного угля. Несмотря на наличие перспективных залежей, сегодня отечественные крупные предприятия вынуждены гораздо жёстче следить за качественными показателями угольной продукции.

Всё потому, что зарубежные покупатели предъявляют к российскому товару повышенные требования. Как известно, стратегическая задача наших угольщиков — активней развивать экспортные поставки. Для выполнения всех требований потребителей лабораторный контроль характеристик продукта практически в круглосуточном режиме ведётся на всех этапах производства.

Какие методы используют на предприятиях для данных мероприятий? И хватает ли производителям и потребителям инструментов для правильной оценки качества и безопасности углей?

Качество определяет потребитель

Спектр использования угольной продукции очень большой: энергетика, металлургия, химическая промышленность, бытовые и другие нужны. Куда отправится та или иная партия товара — на изготовление прочных металлов или направиться в топку — решает его качество.

Учитывая, что и перечень качественных показателей угля немаленький, ведь это сложнейшее органоминеральное образование, свойства этого продукта определяют, исходя из потребностей той или иной промышленной отрасли.

К примеру, для того чтобы определить, подходит ли добытая партия для коксования, специалисты рассматривают более 30 различных показателей.

В основном же угольные свойства определяют по техническому и элементарному анализу. К первому относят: влажность, зольность, содержание летучих веществ, коксуемость, обогатимость, брикетируемость, содержание общей серы и теплоту сгорания. Второй способ выявляет содержание таких элементов, как кислород, водород, углерод, азот, фосфор и сера органическая.

Крупные горнодобывающие предприятия имеют собственный отдел технического контроля. Специалисты лабораторий отбирает пробы для исследований на всех производственных этапах: от забоя до слада. Многоступенчатая проверка позволяет компании принимать рациональное решение о том, кому, куда и что именно отправлять.

Кроме того, проводимые исследования помогают прогнозировать качество углей по каждому пласту на участках, ещё не вошедших в разработку.

Система подтверждения соответствия качественных характеристик угольной продукции давно регламентирована. Сертификаты на свой товар компании выдают в соответствии с ГОСТом. А перед тем, как продать кому-либо свою продукцию, предприятие сначала выпускает опытную партию, разрабатывает технические условия и передаёт их на Госэкспертизу. И только после подтверждения марки и качества Госэкспертизой уголь регистрируют, вносят в специальный реестр и допускают к промышленной поставке.

Угольщики отмечают, в их бизнесе всё, как в обычном магазине, — там покупатель сам решает какого качества и за какие деньги ему взять, к примеру, гречку. Так и здесь, нужна партия с определённым процентом зольности — такая и предоставляется. Потому и получатся, что качество определяет потребитель.

Контроль  качественных показателей

Самым качественным видом угля считают антрацит. Его используют как в энергетике, так и в химической промышленности и металлургии. Высокое содержание углерода позволяет антрациту выделять большое количество тепла. При этом горит он без запаха и пламени, а количество посторонних примесей в нём — минимально. Эти характеристики делают антрацит одним из лучших видов топлива.

И всё же наиболее значимым потребителем антрацита является металлургия, в отрасли им заменяют природный газ. Кроме того, антрацит используют для производства термоантрацита, который впоследствии применяют при изготовлении катодных блоков электролизеров.

Производители данного вида угольной продукции особенно тщательно отслеживают его качество. Ведь результаты технического анализа имеют большое значение для нормального функционирования угледобывающей и углеперерабатывающей промышленности.

«Определение качественных характеристик углей — поэтапная и трудоёмкая работа, требующая определённых знаний и навыков сотрудников отдела контроля качества», — поясняет начальник ОТК АО «Сибирский Антрацит» Ольга Яворовская.

По словам эксперта, контроль качества антрацитов на предприятии ведется на всех этапах геологоразведки, добычи, переработки и обогащения углей, отгрузки готовой продукции потребителям. В этой связи отдел технического контроля компании работает в круглосуточном режиме. В отделе трудятся свыше 80 человек.

В аттестованной углехимической лаборатории «Сибирского Антрацита» установлено современное оборудование от мировых производителей, таких как LECO, SNOL, Carbolite, Binder, А&D, Холмес. Применяется и оборудование отечественных производителей: ЗАО «Спецтехномаш», ОАО «Машиностроительный завод Растонг.Обнинск».

«Контроль качества углей начинается с системы операций (опробования) — отбора, обработки и анализа антрацита. Отбор и подготовка проб антрацитов в большей части осуществляется механическими способами, что позволяет более объективно определять качество антрацитов — их химические и физические свойства», — отмечает Ольга Яворовская.

Сотрудники ОТК и углехимической лаборатории регулярно повышают свою квалификацию, добавляет эксперт, обучаются в профильных учебных заведениях.

Персонал работает по современным и актуальным методикам проведения испытаний согласно ГОСТ на оборудовании, проходящим своевременную аттестацию, поверку и калибровку в Центре стандартизации и метрологии. Для контроля стабильности результатов лаборатория выполняет работы по проведению внутрилабораторного контроля качества, а также подтверждает свои результаты в независимой лаборатории Западно-Сибирского Испытательного Центра, что даёт возможность говорить о высокой точности и достоверности результатов.

Несмотря на то, что классические способы оценки качества угля считаются самыми точными, сегодня общемировая тенденция — сокращать присутствие человека на вредном производстве за счёт технологий. Потому введение автоматических приборов актуально и в оценке качества угля.

Однако в нашей стране угольные ОТК могут применять современные методы только параллельно с классическими (ручными). Все потому что экспресс-анализы не внесены в соответствующие ГОСТЫ. В этой связи предстоит провести серьезную работу по внесению всех соответствующих методик в нормативы регламента.

К тому же отечественные разработки сильно отстают и почти все анализаторы и другие приборы, позволяющие массово определять показатели продукта, — импортные и потому стоят дорого.

Некачественные поставки

К слову, рынок металлургии слишком требовательный, потому здесь редко сталкиваются с проблемами некачественных поставок. Производством того же кокса занимаются, как правило, крупные холдинговые компании, они не только сами добывают уголь, но и сами же делают металл. В обмане по качественным характеристикам такие организации не заинтересованы. Гораздо сложнее рынок энергетики.

Но опять же, крупные игроки энергетического бизнеса застрахованы от плохих поставок собственными лабораториями, которые перепроверяют продукцию на входе. В первую очередь проблема касается поставок бурого угля для коммунально-бытовых и муниципальных нужд.

Но здесь вопрос скорее стоит не столько в качестве продукта, сколько в логистике поставок для государственных целей. Прямых поставок на мелкие муниципальные компании нет, и доставка угля сопряжена с большим количеством посредников, среди которых есть и недобросовестные. Потому отслеживать качество очень сложно. А сделать при котельной свою лабораторию, которая будет принимать партии, для государства слишком дорого.

В итоге о некачественной партии угля местные котельные узнают лишь при ее сжигании. Плохое топливо выделяет меньше тепла, а значит потребуется больше средств на его закупку. При этом доказать поставщику, что товар не соответствует требованиям, мелким предприятиям практически невозможно.

«Отсутствие унифицированных норм к оформлению требований в конкурсной документации к показателям качества продукции и входному контролю угля приводит зачастую к полной невозможности оспорить потребителю некачественные поставки.

В итоге предприятия (а это школы, дома престарелых, больницы, интернаты, местные котельные) вынуждены закупать дополнительное топливо и бесконечно судиться с поставщиками.

В регионах катастрофически не хватает испытательных лабораторий, которые могут осуществлять входящий контроль таких поставок, в отличии от крупных генерирующих компаний, где контроль обеспечивают производственные лаборатории», — поясняет заведующая лабораторией «Физико-химия углей» НИТУ «МИСиС», профессор, доктор технических наук Светлана Эпштейн.

По словам профессора, в их институт за помощью в оформлении документов даже обращались некоторые предприятия из регионов. В итоге, проработанная специалистами вуза документация позволила отсечь недобросовестных поставщиков.

Так или иначе, пока тендерная система на поставку топлива для госнужд остается примитивной, что даёт возможности нажиться на здоровье обычных людей недобросовестным предпринимателям.

Окисление — враг качеству

На сегодняшний момент многие предприятия, на которых осуществляется хранение углей, это, как правило, крупные ТЭЦ, недооценивают такой процесс как окисление продукции. Резервный срок хранения угля от трёх месяцев до полугода. Всё потому, что на поверхности он окисляется, и его качественные свойства, такие как калорийность, снижаются.

Падает теплота сгорания, в результате увеличивается удельный расход топлива, его приходится закупать, возрастают расходы и удельное количество отходов — а это дополнительный вред экологии.

В этой связи ученые НИТУ МИСиС разработали новые подходы к изучению механизма окисления углей. Полученные данные помогут правильно определять состояние углей при их добыче, хранении и применении.

«Это позволит дополнительно потребителям продукции прогнозировать изменение качества углей при хранении, а также риски самовозгорания углей. Для угольных предприятий, особенно разрабатывающих месторождения бурых углей, это возможность оптимизировать налоги на добычу полезных ископаемых в связи со склонностью углей к самовозгоранию.

В настоящее время проводятся масштабные работы по апробированию разработанных методов на углях различных месторождений РФ.

Эта работа сейчас получила новое развитие в связи с разработкой технических решений по применению растворов для обработки углей на предприятиях угольной генерации и при транспортировке углей для снижения окисляемости и для пылеподавления.

Для оценки эффективности таких мероприятий нами на практике успешно используются разработанные методы» — рассказала о результатах многолетних разработок Светлана Эпштейн.

Она добавила, что применяемая в настоящее время классификация углей по склонности к окислению была разработана ещё в 1950-70-х годах. Осуществляемое в её рамках соответствующее ранжирование углей базируется на чисто качественных подходах и не обеспечено ни методически, ни аппаратурно.

Уголь и экология

Как нам рассказали в пресс-службе Красноярского филиала «Сибирской Генерирующей Компании», средние показатели по углю с вагонов и со склада всегда идентичны. Потому проблемы потери теплоты сгорания из-за длительного хранения партий в своих лабораториях они не фиксировали.

Уголь на складах постоянно перемешивается и укатывается спецтехникой, поэтому точно установить срок его хранения достаточно сложно. Согласно законодательству, на складе каждой ТЭЦ должен быть стратегический запас топлива, которого хватит как минимум на две недели. Вагоны с новыми партиями угля приходят ежедневно, они могут разгружаться как сразу в систему топливоподачи, так и на склад», — пояснили специалисты пресс-службы «СГК».

По словам специалистов, на Красноярской ТЭЦ используют бурый уголь Бородинского разреза марки 2БР. Основное оборудование станции проектировалось под эту марку, поэтому её использование гарантирует оптимальную работу энергоблоков. Бурые угли Канско-Ачинского бассейна, к которому относится разрез, отличаются низкими показателями зольности при достаточно высокой теплотворной способности.

«Нормы по основным показателям следующие: не более 35% влаги, не более 16% золы и 0,4% серы на сухое состояние и средняя теплота рабочего сгорания 3600 ккал/кг. Относительно этих норм, качество поступающего на красноярские теплоэлектроцентрали угля стабильно высокое, что подтверждается многолетними исследованиями.

Средний показатель зольности угля по Красноярским ТЭЦ — от 5 до 8%, низшей теплоты рабочего сгорания — от 3900 до 4050 ккал/кг.

Разница характеристик обусловлена тем, что для каждой конкретной станции подбирается топливо с такими показателями, на котором её котолоагрегаты будут работать наиболее эффективно.

При этом учитываются конструктивные особенности котлов, система шлакоудаления, экологические аспекты и множество других деталей», — сообщили энергетики.

Весь поступивший в прошлом и текущем отопительных сезонах уголь признан соответствующим всем стандартам качества, отметили красноярские энергетики.

За последние три года в своей лаборатории они зарегистрировали лишь один случай, когда поставщику угля была предъявлена претензия по качеству. Тогда на ТЭЦ-3 поступила партия угля с повышенной зольностью. Поставщик признал несоответствие, объяснив ситуацию сменой пласта, и стал отгружать топливо для ТЭЦ с другого карьера.

Однако недостаточно только отслеживать качество угля.

Необходимо и сжигать его с соблюдением норм по выбросам, использовать современные системы очистки дымовых газов и контролировать эти выбросы.

Потому и винить только угольщиков в таком остром вопросе, как загрязнение воздуха, неправильно.

Снимать ответственность за некачественные поставки с производителей угля, конечно же, нельзя, но очевидно, что пока энергетические предприятия в нашей стране не начнут внедрять соответствующие мероприятия по снижению количества вредных выбросов, любой уголь будет опасен для жителей.

Тем временем в СГК сообщают о том, что делают все необходимое для улучшения экологических показателей.

«За последние 10 лет ТЭЦ Красноярска сократили объёмы выбросов на 9 427 тонн (35,6%) за счёт обновления природоохранного оборудования.

В настоящее время предприятия СГК работают в пределах установленных государственных норм, но для обеспечения дальнейшего снижения вредного воздействия на окружающую среду, прежде всего на атмосферный воздух, в СГК разработана программа экологической модернизации Красноярской ТЭЦ-1.

Кроме того, с 2015 по 2017 год на мощности ТЭЦ было переведено 7 красноярских котельных — три на правом берегу и 4 на левом.

Цель замещения котельных — в уменьшении количества низких источников выбросов и в снижении концентрации загрязняющих веществ в воздухе. Особенно это касается котельных, расположенных в жилой зоне, от вредного воздействия которых страдают жители близлежащих домов».

Текст: Ангелина Селина