В современном двигателестроении при производстве высоконагруженных деталей применяются чугуны и стали, полученные на древесном угле, отличающиеся низким содержанием вредных примесей, практически без серы и фосфора. Эти сплавы используются на моторных заводах таких известных брендов, как Mercedes Benz, BMW, Ford, GM, Nissan, Toyota и так далее. Причём чугуны и стали, полученные на древесном угле, дороже в 1,5 раза, чем полученные на каменноугольном коксе. Суммарная ежегодная «переплата» моторных брендов исчисляется в млрд. $!
В настоящее время древесно-угольная металлургия действует преимущественно в Бразилии, в которой на древесном угле производят до 10 млн. тонн чугунов и сталей в год. При этом цены на древесный уголь для металлургии в Бразилии с учётом инфляции составляют порядка 220 $ за тонну, что составляет в цене выплавки чугуна около 50% [1].
В России др. уголь производят в объеме около 50 тыс. тонн в год, а оптовые цены на него составляют 282 $ за тонну, то есть выше, чем в Бразилии. Соответственно чугуны и стали на древесном угле в России получать не выгодно. Поэтому их и не производят. Указанная цена взята из статистического справочника ООН по лесной продукции за 2019 год, когда из России было экспортировано 48 тыс. тонн древесного угля [2]. Следует добавить, что ещё против СССР были введены санкции на поставку чугунов и сталей, полученных на древесном угле, а отечественное производство было свернуто ещё в середине ХХ века. Все это негативно сказывается на отечественном двигателестроении.
Бразильские предприятия экспортируют примерно четверть выплавленного чугуна, полученного на древесном угле, а остальное его количество перерабатывают на месте в готовую продукцию, которая, в основном, тоже идёт на экспорт. Если стоимость тонны деталей, например, дизельных двигателей из чугунов и сталей, полученных на древесном угле, составляет 30 тыс. $ за тонну, то совокупная стоимость деталей из 10 млн. тонн, составит порядка 300 млрд. $ – это приблизительная оценка масштаба мирового рынка производства деталей двигателей из чугунов и сталей, полученных на древесном угле.
Итак, чтобы цены на чугуны и стали, полученные в России на древесном угле, были конкурентоспособны на международном рынке, необходимо, чтобы цены на древесный уголь для металлургов были снижены примерно на 25%. Оценка объема потенциального отечественного рынка др. угля даёт величину порядка 315 тыс. тонн, которая получена исходя из известной доли чугуна, выплавленного с помощью др. угля на мировом рынке чугуна, составляющей 0,9%, а потребление чугуна в России составляет 50 млн. тонн в год, а также то, что расход древесного угля для выплавки тонны чугуна составляет 0,7 тонны.
Если моторные заводы России будут использовать чугуны и стали, полученные на др. угле, в полной мере, то необходимые субсидии для производства 315 тыс. тонн др. угля из расчёта 65 $ на тонну составят свыше 20 млн. $ в год. Кроме того, нужны будут субсидии в инвестиции для производства древесного угля свыше 90 млн. $, а также инвестиции в производство оборудования для получения древесного угля.
Однако, если древесный уголь производить по нашим технологиям, то от затрат на указанные субсидии можно отказаться. Например, если изменить направление движения теплоносителя при пиролизе древесины, то её стволы можно не разделывать на части. Это даст снижение затрат порядка 50 $ на тонну древесного угля. Также снижению затрат будет способствовать, если на лесозаготовках применять оборудование для получения древесного угля в мобильном исполнении. При этом отказ от стационарных печей для углежжения в условиях России даст снижение затрат на логистику древесины ещё порядка 50 $ на тонну древесного угля (Фото 1 - 18).
Применение названных технологий позволит снизить себестоимость получения древесного угля примерно на 100 $ за тонну, в результате себестоимость получения др. угля в России может опуститься ниже 180 $ за тонну, что на 40 $ меньше, чем в Бразилии.
Что касается инвестиций в мобильное оборудование, то – это движимое имущество, которое можно продавать в лизинг и кредит, что будет стимулировать эти инвестиции.
ПЕРСПЕКТИВЫ ДРЕВЕСНО-УГОЛЬНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ
Колмаков В.Ю., Гусева Н.В., Мягков А.В., Столяров А.С.
ОДИННАДЦАТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«Актуальные проблемы морской энергетики»
Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
17 февраля 2022 года
Санкт-Петербург
Фото 1. Лаборатория пиролиза Санкт-Петербургского завода дизельных запчастей
и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.
Фото 2. Комплекс для получения древесного угля в мобильном исполнении.
Фото 3. Погрузка стволов неразделанной древесины в комплекс.
Фото 4. Погрузка стволов неразделанной древесины в комплекс
Фото 5. Стволы неразделанной древесины, погруженные в комплекс.
Фото 6. Контейнер с готовым древесным углём, выгруженный из комплекса.
Фото 7. Вид готового древесного угля перед его выгрузкой из контейнера.
Фото 8. Вид готового древесного угля перед его выгрузкой из контейнера.
Фото 9. Вид готового древесного угля перед его выгрузкой из контейнера.
Фото 10. Выгрузка древесного угля из контейнера.
Фото 11. Выгруженный из контейнера готовый древесный уголь.
Фото 12. Работа комплекса в зоне таёжных лесов на Северо-Западе России.
Фото 13. Работа комплекса в зоне таёжных лесов на Урале в России.
Фото 14. Работа комплекса в зоне таёжных лесов на Дальнем Востоке в России.
Фото 15. Работа комплекса в зоне таёжных лесов на Дальнем Востоке в России.
Фото 16. Работа комплекса в зоне таёжных лесов России летом.
Фото 17. Работа комплекса в зоне таёжных лесов России зимой.
Фото 18. Финляндия. Газогенератор дизайна Vesa Mikkonen.
следовательно 1 м3 древесины может инициировать изготовление конечного продукта в изделиях машиностроения стоимостью 2680 $.
Получается, что для экономики России эффект от экспорта круглого леса почти в 39 раз ниже, чем, если древесину использовали для производства деталей двигателей из чугунов и сталей, полученных на древесном угле. Тогда как по данным ООН экспорт древесины из России в 2019 г. составил 16 млн. м3 по цене в среднем $70 за м3 [2].
Список литературы:
1. Сайт Grupo ALTEROSA, URL:
http://www.grupoalterosa.ind.br/?conteudo=noticias&id=51, дата обращения 26.12.2021 г.
2. Лесная продукция 2019. Ежегодник лесной продукции ООН // Продовольственная и сельскохозяйственная организация объединенных наций, Rome, 2021. - 436c. URL:
https://www.fao.org/3/cb3795m/cb3795m.pdf, дата обращения 26.12.2021.
3. H.E. Stassen Small-Scale Biomass Gasifiers for Heat and Power. A Global Review // World Bank Technical Paper Number 296. Energy series. Washington, D.C., 1995. – 88 с. URL: https://documents1.worldbank.org/curated/pt/583671468769505568/pdf/multi-page.pdf,
дата обращения 26.12.2021 г.
4. Сайт Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e. V. (FEE), URL: https://fee-ev.de/themen/holzgas/zahlen-und-daten , дата обращения 26.12.2021 г.
5. Сайт Volter Oy), URL: https://volter.fi/products , дата обращения 26.12.2021 г.
УДК 672.1
UDC 672.1
Ключевые слова: древесный уголь, древесно-угольная металлургия, специальный чугун, изделия машиностроения, дизели, двигатели внутреннего сгорания.
Колмаков В.Ю., Гусева Н.В., Мягков А.В., Столяров А.С.
Перспективы древесно-угольной металлургии в России и за рубежом
Приведены сведения о производстве древесного угля, а также специальных чугунов и сталей, выплавляемых на древесном угле. Показано, что в России сложилась благоприятная обстановка для производства в достаточном количестве др. угля по ценам выгодным для выплавки специальных сортов чугунов и сталей для высоконагруженных деталей машиностроения. Предложена формула по оценке экономического эффекта использования древесины при выплавке чугуна на др. угле. Утверждается, что для экономики России эффект от экспорта круглого леса почти в 39 раз ниже, чем от использования в производстве деталей двигателей из специальных чугунов и сталей.
Представленная технология показала свою эффективность в таёжных лесах России на Северо-западе, Урале, Дальнем Востоке и в Сибири, где доля берёзы составляет 20 - 40%, цены на которую относительно низкие, а уголь получается высокого качества. Таёжные леса в Европе произрастают в Финляндии, Швеции, Норвегии, Эстонии, Латвии и Литве, и эта технология должна быть эффективной в этих, а также и в других странах.
Колмаков В.Ю., Гусева Н.В., Мягков А.В. Санкт-Петербургский завод дизельных запчастей. Россия, 197229, г. Санкт - Петербург, ул. 3-я Конная Лахта, д. 81, литер А.
Столяров А.С. Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург, Россия, 190121, г. Санкт-Петербург, Лоцманская ул., 3.
Приглашаем к сотрудничеству: greensteel.spb@gmail.com
Кроме того, представленная технология позволяет применять газогенераторные электростанции (далее - ГГЭ) и тепловые газогенераторы, работающие на отходах древесины, что создаёт условия для рентабельного производства не только древесного угля, но и пиломатериалов, их сушки и так далее в местах лесозаготовки, что в свою очередь позволяет ещё снизить себестоимость получения древесного угля (Фото 18).
Использование ГГЭ – заманчивая идея, но амортизационные отчисления и затраты на их обслуживание высокие. Специалисты Всемирного банка провели в ряде стран мониторинг эксплуатации ГГЭ, и определили, что ГГЭ выгодно применять в том случае, если цены на дизтопливо на месте составляют более 300 $ за тонну, а цены на используемое местное древесное топливо - ниже 60 $ за тонну (в ценах 1990 г.) [3].
Инфляция $ с 1990 по 2022 год составила 133%. Значит, в наше время пороговые цены о выгоде использования ГГЭ составят: на дизтопливо 700 $ на месте, а на местное древесное топливо 140 $ за тонну. На сегодня цена дизтоплива в России составляет 860 $ за тонну, а в странах ЕС от 1800 до 2500 $ за тонну. Итак, применение ГГЭ в странах ЕС – выгодно, а в России – нет. Что подтверждает практика, например, в Германии с 2009 по 2019 год ввели в эксплуатацию 3326 ГГЭ и тепловых газогенераторов, а в России – ни одного [4]. ГГЭ в странах ЕС производят в Финляндии фирма Volter Oy [5], и в Германии - 7 различных фирм [4].
Для оценки эффекта использования древесины при производстве чугуна предлагается формула (1) для расчёта дохода (N), полученного от реализации продукта из 1 м3 древесины, трансформированного в тонну деталей дизельных двигателей (или другой продукции) из чугунов и сталей, полученных на древесном угле:
N = (B·E): L [$/м3 древесины], (1)