Как организовано энергообеспечение Кольской ГМК?

Географический топоним, присутствующий в названии ПАО ГМК «Норильский никель», сразу же мысленно отправляет вас на Таймыр. Именно там, в полном отрыве от материка, гением советских инженеров к середине ХХ века была создана полноценная индустриальная цивилизация. Но в структуру компании входят и другие предприятия – в частности, АО «Кольская ГМК», под крылом которой – три промышленные площадки в Мурманской области. А также современнейший, еще полностью не введенный в эксплуатацию Быстринский ГОК в Забайкалье. 

«Кислород.ЛАЙФ» уже рассказывал об особенностях функционирования изолированной от ЕЭС России энергосистемы Таймыра, которой управляет АО «НТЭК». Там все, как вы помните, серьезно – три газовых ТЭЦ и две уникальных ГЭС, 25 транзитных воздушных ЛЭП напряжением 110-220 кВ и пять системных подстанций, объединенных единым технологическим режимом и аналогом «Системного оператора» – централизованным оперативно-диспетчерским управлением. Кто не читал – вот ссылка.

В отличие от Норильского промышленного района (НПР), на Кольском полуострове и в Забайкальском крае предприятия «Норникеля» являются крупнейшими, но при этом обычными потребителями электроэнергии из ЕЭС России. А тепловые нагрузки (в паре и ГВС), как правило, покрывают собственные котельные. Так, Быстринский ГОК, которому в перспективе будет нужно порядка 86 МВт (пока что потребление примерно на треть меньше), обеспечивает угольная Харанорская ГРЭС «ИнтерРАО». От нее до подстанции «Быстринская», расположенной на территории комбината, протянуто две ЛЭП 220 кВ; эти объекты были построены за счет «Норникеля», а потом переданы на баланс филиала ФСК – ПАО «МЭС Сибири». Отопление и горячую вод производит собственная котельная – три водогрейных котла типа КВ-Ф-29-150 (КВ-29-150ФКС) суммарной мощностью 25 Гкал/час, работающие на угле. 

Похоже выстроено и энергоснабжение производственных площадок Кольской ГМК – в рамках Мурманской энергосистемы и ОЭС Северо-Запада. Посетив объекты в Мончегорске, Заполярном и Никеле, «Кислород.ЛАЙФ» узнал, как там все в этой сфере организовано.

На мирном атоме и гидроэнергетике

Для тех, кто не в курсе – Кольская ГМК с 1998 года управляет тремя крупными промплощадками, расположенными в двух разных частях Кольского полуострова. В его центре, в Мончегорске, в конце 1930-х был построен комбинат «Североникель». А на северо-западе Мурманской области, в пос. Никель, с 1939 года работало такое же предприятие канадско-финской компании «Петсамон Никкели» (в те годы эта территория входила в состав Финляндии), которое, правда, фашисты при отступлении практически полностью разрушили: так филигранно взорвали дымовую трубу, что та накрыла собой главный цех.

После войны, когда освобожденные районы вошли в состав СССР, советские инженеры восстановили комбинат и назвали его «Печенганикель». В середине 1950-х в 25 км от Никеля заложили и город горняков Заполярный – там построили рудник и обогатительную фабрику, создав этакий кольский аналог норильского Талнаха. Здесь до сих пор сконцентрирована сырьевая база Кольской ГМК, особенно пригодившаяся при закрытии рудников вблизи «Североникеля» – это рудник «Северный» и небольшая шахта «Каула-Котсельваара». 

В советские годы оба комбината, наряду с Норильским «братом», составляли основу цветной металлургии СССР. Хотя и сильно уступали ему по объемам производства – особенно разрыв вырос, конечно, в 1980-х, когда на Таймыре заработал гигантский Надеждинский металлургический завод. В рамках масштабной реконфигурации мощностей, проводимой в последние годы «Норникелем», в Мончегорске теперь ничего не плавят, а лишь перерабатывают никелевый файнштейн, поступающий сюда как из пос. Никель (там остались плавильные мощности «Печенганикеля»), так и из Заполярного филиала. То есть в Монче-тундре сегодня у «Норникеля» организован финальный этап технологического цикла производства товарного никеля. 

Нетрудно догадаться, что энергоснабжение географически разрозненных предприятий на Кольском полуострове (что сильно отличает КГМК от компактного НПР) изначально было организовано по отдельным схемам, ныне схожим как минимум в одном – тесных сетевых связях с областной энергосистемой. Сегодня трем площадкам Кольской ГМК ежегодно нужно более 300 МВт мощности и 2,5 млрд кВт*часов – примерно 1/7 суммарного максимума (в прошлом году – 1904 МВт) и пятая часть потребляемой в регионе электроэнергии (порядка 12 млрд кВт*часов по итогам прошлого года).

В НПР, конечно, эти показатели намного больше: более 1 ГВт максимальной нагрузки и 7,7 млрд кВт*часов обеспечивает АО «НТЭК», из них на Заполярный филиал приходится около 70% потребления. Но и в Мурманской области «Норникель» является крупнейшим потребителем электроэнергии – идущий следом Кировский филиал «Апатита» сильно уступает лидеру (порядка 250 МВт и 1,7 млрд кВт*часов ежегодно). 

Спрос со стороны КГМК в основном формирует Мончегорск (площадке нужно порядка 170 МВт в год), Никель (90 МВт на рудно-термические печи) и Заполярный (80 МВт в основном «съедают» мельницы обогатительной фабрики, вентиляторные, электрокалориферные, насосные и подъемные установки рудника «Северный» и другое энергоемкое оборудование).

Внешнее электроснабжение предприятий базируется на двенадцати подстанциях напряжением 150/10 кВ, 110/10кВ или 150/35/6 кВ. Сети 110-150 кВ, а также десять подстанций принадлежат филиалу ПАО «МРСК Северо-Запада» – «Колэнерго», две ПС в Заполярном и Никеле – в собственности Кольской ГМК. Внутреннее снабжение производственных площадок КГМК обеспечивает сама – длина распределительных сетей (кабельных и воздушных ЛЭП 6-35кВ), например, превышает 370 км! Что сравнимо с длиной путей метрополитена Москвы. 

При этом напрямую от конкретных электростанций, работающих на территории Мурманской области, «Норникель» ничего не получает, все поставки налажены с ОРЭМ – закупками занимается гарантирующий поставщик, дочерняя компания КГМК «Арктик-энерго». Хотя первые металлургические агрегаты «Североникеля», к примеру, были запитаны от Нивской ГЭС (ныне Нива ГЭС-2), а «Печенганикель» и в досоветский период, и после восстановления получал ток от ГЭС Янискоски и других станций того же Пазского каскада.

Учитывая сложившуюся еще в годы СССР структуру производства электроэнергии в Мурманской энергосистеме, порядка 60% в которой приходится на Кольскую АЭС «Росэнергоатома» (1760 МВт), а остальное – на ГЭС шести каскадов (ныне управляемых ПАО «ТГК-1», в сумме 1594,6 МВт), можно отметить безусловный факт – предприятия Кольской ГМК потребляют, фактически, безуглеродное электричество. И оно тут даже «зеленее», чем на Таймыре, где энергосистема базируется на природном газе и гидроэнергетике.

Тепло на мазуте

В этой бочке меда, однако, не получится обойтись без ложки дегтя. КГМК, как и любому индустриальному гиганту, кроме электрической нужна еще и тепловая энергия, порядка 400-450 тыс. Гкал в год (суммарный отпуск тепла в Мурманской области – 10 млн Гкал ежегодно). Интересно, что по объемам потребления тепла в регионе КГМК опережает Ковдорский ГОК «ЕвроХима» (550 тыс. Гкал в год), у которого есть своя мазутная ТЭЦ (8 МВт, 501 Гкал/час).

В НПР, напомним, тепловые нагрузки предприятий Заполярного филиала покрывают три газовых ТЭЦ АО «НТЭК». Однако на Кольском полуострове газа нет – исторически регион оказался сильно зависим от завозного мазута. По оценке губернатора Андрея Чибиса, сегодня на этом дорогостоящем и грязном топливе работает около 80% местных котельных. В структуре предприятий «Норникеля» тоже были такие объекты: в Мончегорске и Заполярном работали ТЭЦ на 18 МВт и 24 МВт соответственно, а площадка в Никеле с 1958 года получала тепло от котельной мощностью 190,3 Гкал/час, на которой сейчас осталось девять котлоагрегатов: по одному ДЕ и КВГМ-50, по два ДКВР-6,5/13 и ПТВМ-50, и три ДКВР-10/13. 

В отличие от электричества, тепловая энергия на большие расстояния не поставляется. Но там, где это было возможно, «Норникель» перевел теплоснабжение на внешние схемы: ТЭЦ в Заполярном, турбоагрегаты на которой были законсервированы еще в 2007 году, а также котельную в Никеле, КГМК передала на баланс областному АО «Мурманэнергосбыт», отвечающему за теплоснабжение в муниципалитетах региона. И сейчас просто закупает у него тепло в необходимых объемах. 

В структуре компании осталась, во-первых, небольшая локальная котельная на шахте «Каула-Котсельваара» в Никеле: четыре паровых котлоагрегата (два ДКВР-6,5 на 4 Гкал/час и два ДЕ-16 на 10 Гкал/час) разжигают лишь в зимний период, когда нужно обогревать стволы. А, во-вторых, – мощная ТЭЦ в Мончегорске на 780 Гкал/час, турбоагрегаты на которой еще в 2008 году вывели из эксплуатации, а позже вообще разобрали на металлолом.

Сегодня на этой теперь уже котельной работает шесть паровых (четыре ГМ-50 и два БКЗ-75) и пять водогрейных котлов (четыре КВГМ-100 и один ПТВМ-50), снабжающих производственную площадку теплом и ГВС, но, главным образом, паром – бывший «Североникель» потребляет до 100 тонн пара в час. Поэтому, кстати, место турбин на ТЭЦ заняли редукционно-охладительные установки: они помогают доводить пар до необходимых в технологических процессах производства никеля и меди качественных характеристик (температуры и давления). Дело в том, что коллектор на котельной общий – часть пара в него поступает, в том числе, и от охладителей газов металлургических печей – порядка 15-20 тонн в час. «Но это пар не такого качества, «мятый», как мы его называем, он всего 200-250 градусов. Из котлов выходит пар 400 градусов. Смешиваем в коллекторе и доводим до нужного состояния», - объяснил «Кислород.ЛАЙФ» начальник Управления главного энергетика КГМК Сергей Никитин. 

По его словам, для эффективного производства пара после отказа от когенерации пришлось реконструировать и котлы ТЭЦ: «Ранее они были рассчитаны на давление пара в 40 кгс на квадратный сантиметр, так как турбины крутили. Сейчас нам такой пар не нужен, нам хватает и порядка 30 кгс на квадратные сантиметр. Мы провели перерасчет с заводом-изготовителем, согласовали с Ростехнадзором, и сейчас именно такой пар выдаем для нужд химико-металлургического участка». 

Как рассказал Сергей Никитин, мазутная котельная осталась в структуре Кольской ГМК по двум причинам. Во-первых, объемы потребления тепловой энергии плошадкой «Североникеля» превышают потребности Мончегорска – в среднем распределение можно оценить в 55 на 45: комбинату нужно 508 тыс. Гкал в год, городу – 420 тыс. Гкал. В то время как в Заполярном и Никеле, в результате реконфигурации мощностей «Норникеля», и бывшая ТЭЦ, и котельная «Печенганикеля» в большей степени стали работать на нужды населения. Логично было отдать эти объекты специализированному госпредприятию.

Во-вторых, «вырезать» ТЭЦ из «Североникеля» и передать ее тому же «Мурманэнергосбыту» оказалось практически невозможно. «У нас пар подается в три здания. В одном стоят два больших паровых котла БКЗ-75, в другом – четыре котла такого же типа и один водогрейный, а в третьем – еще пять водогрейных КВГМ. Химподготовка общая, коллектор тоже общий. Нам нужен пар, городу нужна горячая вода. Физически это все разделить, конечно, можно, но, по нашим расчетам, для этого понадобилось бы вложить порядка миллиарда рублей. Ну то есть это бессмысленно», - рассказал Никитин. В двух других городах присутствия КГМК котельные изначально были построены так, что их можно было спокойно обособить от промплощадок. Что и было сделано.

Про грозотросы и будущее 

Отсутствие у КГМК собственной генерации электроэнергии избавляет компанию от головной боли, но заставляет решать нестандартные проблемы, порождаемые местной спецификой. Как рассказал «Кислород.ЛАЙФ» начальник Управления главного энергетика КГМК Сергей Никитин, главная беда последних лет – сильные скачки напряжения в областной энергосистеме. Связано это с климатическими факторами: летом – с сильными грозами, зимой – с льдообразованием на проводах. Эта беда затрагивает не только Кольскую ГМК, но и других крупных промышленных потребителей Мурманской области; ведь при сильных колебаниях частоты или, что еще хуже, аварийных отключениях ЛЭП, на заводах начинает «колбасить» внутренние схемы энергоснабжения. Приходится гасить печи или останавливать мельницы, а это весьма трудоемкие и дорогостоящие процессы; упущенная в таких случаях выгода сетевым оператором не компенсируется. 

«Климат у нас явно меняется, а на высоковольных линиях просто нет современных грозотросов. В них раньше и не было необходимости – когда прокладывали ЛЭП, ориентировались на грозовую активность 8 часов в год. А в прошлом году у нас было 300 часов грозы! Да и невооруженным глазом видно, что таких гроз в области и не видели никогда. В этом случае что происходит? Молния попадает в линию, но не уходит в землю, так как грунты у нас каменистые и растекание слабое. И она возвращается обратно. Напряжение садится. Свет – раз, моргнул, - и снова загорелся. Автоматика вроде бы все удержала, но у нашего оборудования есть предел – до 0,7 от номинального напряжения. А оно порой и до 0,3 падает!», - описывает проблему Никитин. 

А в ноябре-декабре, добавляет он, компания страдает уже от обледенения проводов: «Раньше было холоднее, болота быстро промерзали, а сейчас это растягивается, идет испарение, изморось садится на проводах, потом идет резкий сброс – ЛЭП пляшут, и мы снова получаем скачки напряжения».

Выход – климатические адаптация сетевой инфраструктуры, или, говоря проще, масштабная реконструкция ЛЭП, которая пока что упирается в недостаток средств инвестпрограммы «Колэнерго». Речь не только об установке грозотросов, но и о замене опор, которые под подобное оборудование в основной своей массе не приспособлены (Никитин долгое время работал в сетевом комплексе, и все эти тонкости знает на зубок). 

Пока же в КГМК пытаются сделать все возможное, чтобы «подстраховаться» от таких вроде бы аномалий, ставших уже обыденностью. «В основном, все решения находятся на уровне автоматики – ставим, например, бесперебойники, чтобы частотным преобразователям защитить «мозги», - рассказывает Сергей Никитин.

В случае с теплом КГМК приходится решать другую несвойственную для металлургов задачу – отапливать Мончегорск. Учитывая, что ежегодные закупки мазута для нужд производства на площадке «Североникеля» составляют порядка 23 тыс. тонн, а на работу бывшей ТЭЦ требуется еще 118 тыс. тонн, нетрудно подсчитать суммарные затраты «Норникеля» на обеспечение ежегодного ОЗП в моногороде (при средней стоимости тонны мазута свыше 20 тыс. рублей). «В позапрошлом году отопительный период стартовал чуть ли не в ноябре, а завершился в начале мая. В этом году мы закончили в середине июня, а новый сезон открываем в начале сентября! В этом плане мы не самостоятельны, как и любая ТСО в стране, поставляющая тепловую энергию для нужд населения», - отмечает Сергей Никитин.

Внутри собственных промплощадок КГМК старается по максимуму снизить затраты на производство тепла, прежде всего, за счет снижения потребления мазута. Так, в сентябре в Мончегорске ввели в эксплуатацию новую насосную станция утилизации тепла (НСУТ) стоимостью 200 млн рублей. Она будет греть воду, используемую в технологической цепочке Цеха электролиза никеля (ЦЭН-2). В ходе производственного процесса она нагревается до 65-85 градусов по Цельсию, а затем попадает в теплообменники, где горячая вода остужается (и идет обратно в ЦЭН-2), а холодная – снова нагревается. «Это дает возможность использовать меньше мазута для ее дальнейшего подогрева на ТЭЦ, при этом сам процесс передачи тепла полностью автоматизирован», - рассказали «Кислород.ЛАЙФ» в КГМК. Экономический эффект на комбинате уже почувствовали: по словам специалистов центра энергообеспечения Кольской ГМК, только за одни сутки удалось сэкономить около 23 тонн мазута. По итогам 2019 года ожидаемая экономия составит 2 940 тонн или более 58 млн рублей. А в 2020 году потребление топлива планируется снизить на 10 тыс. тонн, или на 205 млн рублей в денежном эквиваленте!

В Заполярном и Никеле мазут остался только в производственных процессах КГМК. Но и там внедряются все возможные методы экономии. Например, отдаленные участки промплощадок переводятся на электроотопление. За последние годы в компании, конечно, прорабатывали различные варианты как полного, так и частичного ухода от мазутозависимости. Среди них оценивались даже такие экзотические как использование геотермальной энергии за счет тепловых насосов, полное переключение на электроотопление, а также на СПГ. По словам Сергея Никитина, перевести котельную в том же Мончегорске на уголь технически невозможно – котлы там газомазутные. При этом резерв у источника очень высокий – порядка 64%. В этих условиях строить новые объекты генерации тепла «Норникелю» в Мурманской области бессмысленно. 

Самой оптимальной, конечно, выглядит перспектива газификации. Губернатор Мурманской области Андрей Чибис возлагает большие надежды на совместные с «Газпромом» и «НОВАТЭКом» проекты по использованию СПГ. В КГМК ждут и надеются, когда «голубое топливо» станет на Кольском полуострове не «дорогой игрушкой», а широкодоступным продуктом: тогда получится сделать более «зеленым» и тепловой спрос «Норникеля».