Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

Синтетическое жидкое топливо и газ из твердых горючих ископаемых производят сейчас в ограниченном масштабе. Дальнейшее расширение производства синтетического топлива сдерживается его высокой стоимостью, значительно превышающей стоимость топлива на основе нефти.

Поэтому сейчас интенсивно ведется поиск новых экономичных технических решений в области синтетического топлива. Поиск направлен на упрощение известных процессов, в частности, на снижение давления при ожижении угля с 300–700 атмосфер до 100 атмосфер и ниже, увеличение производительности газогенераторов для переработки угля и горючих сланцев и также разработку новых катализаторов синтеза метанола и бензина на его основе.

Наша промышленность на многие годы обеспечена запасами нефти для производства моторного топлива и других целей. Тем не менее в целях экономии ценнейшего сырья у нас разрабатывается технология производства синтетического топлива. Сейчас, в частности, осваивается новая технология переработки горючих сланцев методами газификации и высокоскоростного пиролиза. Единичная мощность агрегатов—1000–3000 тонн сланца в сутки. Для сравнения: производительность уже действующих равна 200–300 тоннам в сутки.

В восточных районах страны, например в Канско-Ачинском буроугольном бассейне, залегают малосернистые и малозольные угли. На их базе планируется организация крупномасштабного производства электроэнергии и синтетического топлива. Специалисты разрабатывают технологию гидрогенизации угля под относительно невысоким давлением водорода — до 100 атмосфер. Экономические расчеты свидетельствуют о том, что производство моторного топлива из углей будет в перспективе конкурентоспособно с переработкой нефти. Уже заканчивается строительство опытного предприятия, где будут испытываться угли различных сортов с целью получения различных продуктов, в том числе синтетического топлива.

Использование на электростанциях угля непосредственно в виде топлива выдвигает проблему производства газа из угля. Дело в том, что его сжигание приводит к загрязнению окружающей среды. Предварительная газификация угля и сжигание очищенного газа на электростанции позволяют не только защитить окружающую среду от вредных выбросов золы, сернистых и азотистых соединений, но также существенно снизить расход металла и затраты на создание предприятия.

В настоящее время проектируется энергетический блок мощностью 250 мегаватт, в составе которого предусмотрена предварительная газификация угля. Мелкозернистый уголь будет перерабатываться под давлением до 20 атмосфер в кипящем слое. Применение техники кипящего слоя позволяет значительно интенсифицировать газификацию и создавать агрегаты с большой единичной мощностью.

Многочисленные оценки экспертов свидетельствуют о высокой стоимости предприятий по получению синтетического топлива. Однако, используя дешевый уголь, добываемый открытым способом, в перспективе можно создать экономичное производство. Для этого требуются интенсивные разработки всех стадий производства (подготовка топлива, переработка, очистка продуктов и пр.).

Необходимо подчеркнуть важность организации международного сотрудничества по проблеме синтетического топлива, включающего откровенный обмен информацией. Примером может служить деятельность Координационного центра — «Новые методы утилизации углей». Центр объединяет усилия стран — членов СЭВ, организует кооперацию и международное разделение труда, содействуя ускорению решения задачи.

Проблема организации производства синтетического топлива носит глобальный характер. В ее решении заинтересованы многие страны мира. Объединение их усилий в этом направлении позволит ускорить решение проблемы, будет способствовать экономии нефтегазового сырья и более рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов мира.

Каждый, кому доводилось видеть море, знает: массы воды накатываются на сушу и отступают обратно строго периодично. Это, собственно, и дало основание В. Гюго назвать прилив «дыханием океана». Люди давно пытались сделать его своим союзником.

Например, на побережьях строили примитивные мельницы и лесопилки, чьи колеса крутились под напором воды. Кстати, примерно по такому же принципу предлагали получать электрический ток и авторы ранних проектов, появившихся в конце прошлого века. Если перегородить плотиной какой-либо удобный залив и установить там гидротурбины, считали энтузиасты, то они будут вращаться под натиском воды, заполняющей отсеченный бассейн. А начнут волны отступление — и агрегаты станут работать в обратном направлении.

Но то, что не препятствовало помолу зерна, явилось камнем преткновения на пути овладения приливной энергией. Ведь вряд ли потребители захотят мириться с перерывами в подаче энергии во время смены прилива отливом. Первые попытки использовать приливы были связаны с преодолением как раз подобных препятствий. Количество остроумных проектов исчислялось сотнями. Но далее дело не двигалось.

Лишь в 1967 году во Франции на Ла-Манше построили ПЭС Ране мощностью 240 тысяч киловатт. Она стала выдавать энергию в часы пикового потребления. Достигнуто это было благодаря горизонтальной турбине, идею которой впервые выдвинули советские специалисты. А французским инженерам удалось реализовать подобное решение в обратимом капсульном гидроагрегате, созданном ими для ПЭС. Такая машина внешне напоминает торпеду, может работать в обе стороны — в прилив и отлив. И бее бы хорошо, да вот только на сооружение Ране ушло средств больше, чем на сопоставимую по мощности речную ГЭС.

Итак, опять неудача? Но прошел год, и заманчивая идея снова расправила крылья. Вошла в строй Кислогубская ПЭС на Баренцевом море.

Вместе с новой станцией широко заявила о себе и советская концепция решения сложной проблемы, выдвинутая инженером института Гидропроект Л. Бернштейном. Он же руководил строительством установки на Баренцевом море. Суть этой концепции: не нужно затрачивать большие средства на получение от прилива энергий неизменной мощности й вступать в разногласия с природой самого явления. Задача заключается не в выравнивании потоков энергии, а в том, чтобы постараться совместить волны прилива с волнами потребления.

Это вполне достижимо, если соединить в одной «упряжке» самые простые однобасейновые приливные и речные, тепловые, атомные электростанций. В результате получится своеобразный «энергетический оркестр». Когда На ПЭС, скажем, в Нору полнолуния наступают часы кульминации, связанная с ней гидроэлектростанция соответственно снижает отдачу и запасает в своем водохранилище резерв энергий, которую можно пустить в дело для компенсации предстоящего спада в работе приливной установки.

В часы же совпадения слабой Нагрузки тепловых и атомных станций со временем «большой» воды гидроагрегаты ПЭС обратятся в насосы и используя мощность недогруженных ТЭС и АЭС, поднимут уровень бассейна выше уровня прилива в море. А в период максимального потребления накопленный запас воды позволит выдавать электрический ток, невзирая на то, когда океан делает свои очередные «вдох» и «выдох». Другими словами, припасенную впрок энергию капсульные агрегаты, действующие уже в турбинном режиме, возвратят системе в увеличенном количестве как раз в утренние и вечерние часы пиковой нагрузки, облегчая работу мощных атомных и тепловых станций.

То, что подобный подход к решению проблемы и возможен, и оправдан, доказал эксперимент в губе Кислой. Но значение первой советской ПЭС этим далеко не ограничивается. Именно на ее примере была предпринята попытка преодолеть «барьер стоимости» приливных электростанций. При их сооружении значительную долю капиталовложений требуют создание перемычек и осушение котлована. А здесь применили новую конструкцию здания и построили его наплавным способом.

Здание Кислогубской ПЭС изготовили в стройдоке на берегу Кольского залива из легких, но прочных, способных противостоять воздействию морской стихии, элементов, а затем в готовом виде отбуксировали в створ, где погрузили на заранее подготовленное подводное основание. Это решение представляется особенно важным для будущих приливных электростанций, которые предполагается возводить в основном на труднодоступных побережьях, в районах с суровым климатом. Верными оказались также другие инженерные расчеты, заложенные в проекте.

Маленькая установка в губе Кислой стала научным полигоном, где в суровых условиях Заполярья проходят экзамен многие технические решения для строительства не только будущих ПЭС, но и вообще гидротехнических сооружений. Вспомним хотя бы про недавнюю переброску высоковольтной линии электропередачи от Запорожской ГРЭС через Каховское водохранилище. Впервые в мировой практике стометровые опоры ЛЭП были установлены на наплавных фундаментах. Повторив кислогубский вариант, но в более крупном масштабе, удалось перекинуть провода напрямую через водохранилище, сократить общую длину линии с 340 до 43 километров.