ББК 65.9(2) 0-75
Рецензенты:
кафедра экономической географии МШИ им. В. И. Ленина;
кафедра экономической географии Кировского пединститута;
кандидат географических наук, доцент М. П. Победииа.
Осповы промышленного и сельскохозяйственного производства: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по геогр. спец. 0-75/Л. Ф. Куракин, В. Н. Тюрин, А.’В. Шевченко, Л. И. Куракина; Под ред. А. Ф. Куракина.— М.: Просвещение, 1981.— 239 с, ил.
Учебное пособие написано в соответствии с действующей программой по данному спецкурсу. В нем подробно рассмотрены основные вопросы организации промышленного и сельскохозяйственного производства, их важнейшие отрасли, а также технологии производственных процессов, техническое оснащение и оборудование про-н.шодпн.
Липа классификация отраслей промышленности и сельского хозяйства. Материал и 1Лижем с учетом проблем современного производства, решаемых в условиях научно-И’ХничеекоИ реиолюции.
ББК 65.9(2)ЗЗС |
(10002—75
— 24—81 4309020900
Введение
Курс «Основы промышленного и сельскохозяйственного производства» входит в число обязательных дисциплин в системе подготовки студентов географических специальностей педагогических институтов. Он играет важную роль в общеобразовательной и специальной подготовке студентов, будучи одним из звеньев политехнического образования. Знание основ производства крайне необходимо как для будущих учителей школы, так и для работников народного хозяйства. Основы промышленного и сельскохозяйственного производства дают возможность ознакомиться с орудиями труда, сырьем, его расходом, технологией и техническим уровнем различных “отраслей и затем на практике применять полученные знания. Таким образом, данный курс имеет как общеобразовательное значение, так и практическое.
Классики марксизма-ленинизма указывали, что одной из сторон коммунистического воспитания человека является политехническое образование. Вопросы политехнического образования, связи теории с практикой, школы и вузов с производством особенно большое значение приобретают в настоящее время, когда осуществляется развернутое строительство коммунистического общества.
Задачи тесной связи школы с производством имеют непосредственное отношение к вузам. Подготовка учителей в вузах должна включать необходимые элементы политехнического обучения, с тем чтобы будущий учитель смог на практике осуществлять политехническое обучение в школе.
Цель курса — ознакомить студентов с основными вопросами функционирования промышленных и сельскохозяйственных производств, с технологическими схемами, с расходом сырья, топлива и электроэнергии, вспомогательных материалов на производство той или иной продукции, показать влияние разнообразных факторов на размещение производства. Таким образом, знание материала этого курса дает возможность лучше освоить экономическую географию, в частности такие важнейшие ее категории, как закономерности и принципы, условия и факторы размещения производства, вопросы комплсксообразования и агломерации производства, его территориальной организации. Крупнейший экономикогеограф и методист профессор Н. Н. Баранский определил значение знания основ производства для географа следующим образом: «Технические знания имеют для экономико-географа лишь вспомогательное значение,
однако в известном объеме опп ему совершенно необходимы. Экопо-мико-географ должен знать, хотя бы по отношению к более важным и более распространенным отраслям, что иг* чего делается и при каких способах производства, с какой калькуляцией. Гн:з этих элементарных знаний экономико-географ совершенно не в силах разобраться в вопросе размещения ряда промышленных отраслей»1.
В постаповлешш ЦК КПСС и Совет;! Л1ип!тст|ки* СССР «О дальнейшем совершенствовании обучения, воспитании учащихся общеобразовательных школ и подготовки их к труду» (декабрь 1977 г.) обращается внимание на усиление трудового воспитании и профессиональную, ориентацию, предлагается внести изменения в учебные планы, программы и учебники, с тем чтобы опп обеспечивали изучение основ современных наук, а также политехническую, трудовую и воспитательную направленность изучаемых предметов. Дли решения этих задач нужна соответствующая подготовка будущих учителей. Этот курс создает соответствующую базу для изучения экономико-географических дисциплин и является частью общей экономико-географической подготовки будущих учителей географии.
В курсе освещаются основы важнейших производств, поэтому детали тех или иных технологических процессов не излагаются, так как географ должен иметь общее представление о том или ином производстве, его физико-химических основах или о .производственных процессах в сельском хозяйстве. Детали тех или иных производств изложены в -учебниках и учебных пособиях по технологии соответствующих отраслей и производств, где интересующиеся и могут их найти.
Общие вопросы развития и размещения отраслей народного хозяйства рассматриваются в соответствии с данными «Основных направлений экономического и социального развития СССР па 198! — 1985 годы и на период до 1990 года», утвержденных XXVI съездом КПСС.
Учебное пособие написано па основе действующей, программ;,! и с учетом количества отводимых часов на ту или иную тему и состоит из двух частей: основ промышленного мроизводетва и основ сельскохозяйственного производства.
Введение и часть I (главы I—XV) — пагшеапы доктором географических наук, профессором Л. Ф. Куракиным, глава XVI части 11 — кандидатом экономических наук, доцентом Д. Н. Куракиной, главы XVII, XXII, XXIII — кандидатом географических наук, доцентом В. Н. Тюриным, главы XVIII—XXI — кандидатом сельскохозяйственных наук, доцентом А. В. Шевченко.
1 Баранский Н. Н. Методика преподавания экономическом географии. М., 1960, с. 432.
Часть I. ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
ГЛАВА I. СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННОСТИ II ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ
I. 1. Промышленность в системе народного хозяйства
Ведущее место в народном хозяйстве занимает промышленность. Она, как и другие отрарли народного хозийства, сформировалась в результате разделении труда.
П е р в ы м крупным разделением труда было обособление скотоводства от земледелия. Вторым крупным общественным разделением труда было отделение ремесла от земледелии. Развитие ремесла и обмена привело к образованию городов. Третьим крупным разделением труда было выделение торговли.
Уже в период феодализма в городе происходила дифференциация ремесел/выделялись в самостоятельные ремесла и кустарные промыслы: кожевенное, полотняное, обувное, стекольное, кузнечное, гончарное, столярное pi другие производства.
При-капитализме разделение труда в промышленности достигает высокой степени. Происходит процесс выделения новых отраслей и самостоятельных производств, т. е. происходит специализация деятельности во все более узких сферах промышленности. В. И. Ленин в своей известной книге «Развитие капитализма в России» отмечает: «При товарном хозяйстве создаются разнородные хозяйственные единицы, увеличивается число отдельных отраслей хозяйства, уменьшается число хозяйств, производящих одну и ту же хозяйственную функцию». И далее: «Тот процесс специализации, который отделяет один от другого различные виды обработки продуктов, создавая все большее и большее число отраслей промышленности,— проявляется и в земледелии, создавая специализирующиеся районы земледелия (и системы земледельческого хозяйства*), вызывая обмен не только между продуктами земледелия и промышленности, но и между различными продуктами сельского хозяйства» ‘.
Образование новых отраслей промышленности и производств происходило благодаря тому, что превращалось «в особую отрасль промышленности производство не только каждого отдельного продукта, но даже каждой отдельной части продукта,— и не только производство продукта, но даже отдельные операции по приготовлению продукта к потреблению» 2.
В условиях социализма дифференциация видов промышленной деятельности углубляется. На этот процесс оказывает большое влияние научно-технический прогресс. Производство атомной, коемпче-
1 Л е ц и н В. И. Полы. соб. соч., т. 3, с. 22—23. 5 Там же, с. 21.
ской и лазерной техники, производство новых видов полимеров и многие другие стали самостоятельными видами промышленной деятельности. Увеличивается само количество отраслей промышленности: если в 1913 г. их насчитывалось около 20, то в настоящее время — более 160 отраслей и около 500 различных видов производств.
Современная промышленность (индустрия) представляет собой совокупность промышленных предприятий — фабрик, заводов, электростанций, шахт, рудников, производственных объединений, на которых создаются орудия производства и значительная часть потребительских товаров, а также осуществляется добыча топлива и сырья, заготовка леса, добыча рыбы и морепродуктов.
Промышленность занимает ведущее место в народном хозяйстве как по объему производимой продукции, так и по другим показателям. К числу прочих показателей” можно отнести стоимость основных фондов, численность рабочих и служащих, занятых в промышленности. Кроме того, промышленность создает орудия труда для всех отраслей народного хозяйства.
Особая роль социалистической промышленности в народном хозяйстве состоит в том,’что она в законченном виде концентрирует социалистические производственные отношения, «…представляет основу социалистической хозяйственной организации» ‘, служит основой технического прогрессахво всех отраслях народного хозяйства и создания материально-технической базы коммунизма; является основой расширенного воспроизводства; объединяет рабочий класс, наиболее сознательный, передовой и организованный класс социалистического общества, осуществляющий высокий тип общественной организации труда; производит промышленные и продовольственные товары, определяя во многом материальное благосостояние населения; способствует более рациональному размещению производства, выравниванию уровней экономического и культурного развития республик и районов; обеспечивает укрепление обороноспособности страны.
Промышленность и ее составные части — отрасли промышленности (см. определение ниже) -*- сформировались в результате общественного разделения труда. К. Маркс различал три формы общественного разделения труда. «Если иметь в виду лишь самый труд, то разделение общественного производства на его крупные роды, каковы земледелие, промышленность и т. д., можно назвать общим… разделением труда, распадение этих родов производства на виды и подвиды — частным… разделением труда, а разделение труда внутри мастерской — единичным… разделением труда2.
Таким образом, в результате общего разделения труда выделилась промышленность, а частного — ее отрасли, которые представлены специализированными промышленными предприятиями.
1 Ленин В. II. Поли. собр. соч., т, 43, с. 81.
2 М а р к с К. Капитал. М., 1969, т. I, с. 363.
П р о м ы ш л е п н о е п р е д и р и я т и е ‘ — это основное звено промышленности, первичная производственная единица, обладающая производственно-техническим единством, хозяйственной и административной самостоятельностью и выполняющая государственное плановое задание по производству определенной промышленной продукции. Предприятия обладают основными фондами (здания, оборудование), оборотными средствами (деньги, сырье, вспомогательные материалы) и кадрами. Предприятия могут быть простыми и комбинированными. Комбинированное и р е д и р и я т и е (комбинат) — это объединение нескольких производств па основе последовательной переработки сырья (металлургическое, текстильное), комплексной переработки сырья (так, комбинаты цветной металлургии выпускают несколько видов цветных металлов, а также, как правило, серную кислоту па базе отходящих сернистых газов) или использования в качестве сырья отходов главного производства (шлаков и т. п.).
I. 2. Классификация промышленных производств
По различным признакам промышленные производства объедпня– ются в определенные группы.
Исходя из связи промышленности с природными ресурсами и воздействия ее на природную среду, промышленность делят на д о-бывающую и обрабатывающую.
В добывающих отраслях промышленности человек непоере71,ст-венно воздействует на природную среду. Предприятия добывающем”! промышленности извлекают минеральное сырье й топливо из иелр земли, осуществляют заготовку древесины и другого сырья расгп-тельногр и животного происхождения. Добывающая промышленность включает горнодобывающую, лесозаготовительную отрасли, рыболовство, а также гидроэлектроэпергетику и водопроводы.
К обрабатывающей промышленности относятся предприятия, перерабатывающие сырье и материалы, полученные в добывающей промышленности, самой обрабатывающей промышленности и сельском хозяйстве. Они производят готовые товары, которые используются как в сфере материального производства, так и в сфере личного потребления. Обрабатывающая промышленность охватывает отрасли промышленности, не отнесенные к добывающей,— машиностроение, легкую, пищевую, металлургическую, химическую и др.
Добывающие отрасли производят около 8% валовой продукции промышленности, но в них занято 16% всех промышленных рабочих и свыше 25% промышленно-нроизводственных фондов. Фондоемкость (объем капиталовложений на единицу продукции в рублях) в добывающей промышленности-в 3 раза выше, чем в обраба-
1 Различают два основных типа промышленных предприятии: 1) завод — предприятие, специализирующееся в основном па изготовлении средств производства; 2) фабрика — предприятие, производящее главным образом товары легкой и пищевой промышленности.
тывающей, а производительность труда (производство’ продукции работником за единицу времени) в 2 раза ниже.
В зависимости от участия в расширенном производстве промышленность подразделяется на две группы: группу «А» — производство средств производства и группу «Б»—производство предметов потребления. Это деление относится не только к промышленности, но и ко всему общественному производству. В. И. Ленин указывал: «Маркс делит все общественное производство — а, следовательно, и весь общественный продукт,— на два подразделения» ‘. Следовательно, это деление относится и к продукции, основным и оборотным фондам, численности работающих, капитальным вложениям и т. д.
По назначению выпускаемой продукции промышленность в са
мом общем плане подразделяется на тяжелую, легкую и пищевую.
Однако часть продукции тяжелой промышленности используется как
предметы потребления. ■*
Часть продукции легкой и пищевой промышленности используется для производственных целей, поэтому, исходя из фактического ее использования, статистика делит продукцию на группы «А» и «Б», что точно отражает ее участие в процессе производства и удовлетворении потребностей населения. Соотношения между группами «А» и «Б» за ряд лет выглядит следующим образом:
—• Таблица!
Соотношение групп «А» и «Б»- в промышленном производстве
1913 | 1940 | 1950 | I960 | 1970 | 1979 | |
Группа «Л» Группа «Б» | 35,1 64,9 | 61,039,0 | *58,8 31,2 | 72,5 27,5 | 73,4 26,6 | 74,0 26,0 |
Высокий удельный вес группы «А» дает возможность осуществлять расширенное воспроизводство, снабжать все хозяйство страны топливом, электроэнергией, машинами, химической продукцией, стройматериалами, лесной и другой продукцией. Темпы развития группы «А» и группы «Б» в последнее время значительно сблизились.
По_1ехн11ко-экономическим_ особенностям (расход электроэнергии, сырья, топлива, воды) промышленные производства также могут бытк подразделены на ряд групп.
Э.л е кт р о е м к и е —- требующие огромного количества электроэнергии для производства единицы готовой продукции. К этой группе относятся производство легких металлов (титан, магний, алюминий), определенная часть химических производств (производство карбида кальция, аммиака и др.). Эти производства тяготеют главным образом к районам дешевой электроэнергии.
М а т е р и а л о е м к и е — те производства, в которых удельный расход сырья значительно превышает вес готовой продукции. К этой
‘Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 1, с. 72.
группе производств относятся черная и цветная металлургия, тяжелое машиностроение, некоторые отрасли химическох! промышленности и др.
Т о п л и в о е м к и е производства — требующие большого количества топлива для производства продукции, т. е. доля топливно-энергетических затрат превышает затраты на сырье и материалы. Это прежде всего теплоэнергетика, стекольная и керамическая промышленность, отдельные отрасли цветной металлургии и химической промышленности. Размещение этих отраслей происходит, как правило, в районах добычи топлива или вблизи них.
Водоемкие — требующие большого количества воды. К их числу относится ряд химических производств: производство химических волокон, синтетического каучука, продуктов органического синтеза, черпая металлургия и др. Размещение этих производств происходит в тех пунктах, которые обеспечены достаточным количеством воды.
В технологических процессах отдельных производств (целлюлозно-бумажное и др.) требуется большое количество пара; строительство подобных предприятий сопровождается сооружением ТЭЦ — поставщиков пара.
Однородные промышленные предприятия объединяются в отрасли промышленности. Отрасль промышленности характеризуется относительной однородностью выпускаемой продукции, технической базы и технологических процессов, используемого сырья, профессионального состава кадров и имеет единый орган управления.
Отрасли промышленности могут быть комплексными, или агрегированными, и специализированными. Несколько родственных специализированных отраслей образуют комплексную отрасль.
Наиболее сложной комплексной отраслью являются машиностроение и металлообработка. В нее входит более 40 специализированных отраслей.
Наиболее крупными специализированными отраслями машино-строения являются энергетическое, транспортное, сельскохозяйственное машиностроение и др. Все перечисленные отрасли, в свою очередь, могут быть подразделены на ряд более специализированных подотраслей и производств. >
Объединение отдельных производств и узкоспециализированных отраслей в комплексные происходит по:
а) назначению производственной продукции (топливная, электро-
эцергетика, промышленность стройматериалов, пищевая, легкая).
б) общности сырья (машиностроение и металлообработка, лесная
и деревообрабатывающая);
в) однородности технологических процессов (химическая, метал
лургия и др.).
Исходя из указанных признаков для целей учета и планирования Госпланом и ЦСУ СССР применяется следующая классификация комплексных отраслей промышленности (с марта 1971 г.):
- Электроэнергетика.
- Топливная промышленность (нефтеперерабатывающая, нефте
добывающая, газовая, угольная, сланцевая, торфяная).- Черная металлургия.
- Цветная металлургия.
- Химическая и нефтехимическая.
- Машиностроение и металлообработка.
- Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная.
- Промышленность строительных материалов.
- Стекольная и фарфоро-фаянсовая.
- Легкая промышленность.
- Пищевая промышленность.
- Микробиологическая промышленность.
- Комбикормовая промышленность.
- Медицинская промышленность.
- Полиграфическая промышленность.
- Другие отрасли промышленности.
ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Современная научно-техническая революция, начало которой относят к середине 50-х гг. текущего века, представляет собой определенный, качественно новый этап научно-технического прогресса. С ней связан качественно новый сдвиг в развитии производства средств и предметов труда, источников энергии, технологии, организации и управления производством в результате использования больших научных открытий.
Научно-техническая революция — результат крупных открытий в естествознании, науке и технике, коренным образом преобразующих материальную основу общества.
Важнейшие ее черты:
- Открытие и использование новых видов и источников энергии
(атомной, термоядерной и др.). - Автоматизация и связанная с ней кибернетизация производ
ства. - Широкое использование в производстве, управлении и науке
электронно-вычислительной техники. - Открытие способов создания многочисленных материалов с за
ранее заданными свойствами. - Внедрение принципиально новых, преимущественно физико-
химических методов технологии. ,- - Проникновение*»науки в микромир — структуру элементарных
частиц материи — ив макромир — космос. - Превращение науки в непосредственную производительную
силу, органическое соединение науки с производством.
В основе научно-технической революции лежит развитие совокупности новейших отраслей промышленности, к которым относятся возникшие в середине XX в. электропика, производство автоматической техники, ядерная энергетика, промышленность синтетических материалов, а также новые средства связи (спутники), квантовая техника (лазеры, мазеры). В результате усовершенствования уже
10
имеющихся машин, аппаратов резко возросла их единичная мощность, а та’кже интенсифицировались технологические процессы.
Однако научно-техническая революция опирается на совершенно ■новые принципы развития производства, порожденные автоматизацией, химизацией производства, строительством атомных электростанций. Автоматизация производства открывает, возможность для полной ликвидации ручного труда. Химизация вносит коренные изменения в сырьевую и материальную базу производства, создавая для ракетной техники, авиации, электронно-вычислительной техники материалы с заданными свойствами и качеством, не имеющие аналогов в природе. Развитие ядерной энергетики расширяет энергетическую базу общества. Научно-техническая революция является составной частью научно-технического ирогресса.
Обеспечение его дальнейшего ускорения в, ближайшее десятилетие стало одной из важнейших задач партии if советского народа. В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 — 1985 годы и на период до 1990 года» подчеркивается необходимость быстрого технического перевооружения производства во всех отраслях народного хозяйства и внедрения прогрессивной технологии.
Направления технического прогресса в промышленности м-ного-образпы. Наиболее существенными являются электрификация, комплексная механизация, автоматизация и химизация производства. Рассмотрим эти направления технического прогресса.
II. 1. Электрификация производства
Основой современного научно-технического прогресса является электрификация. Еще В. И. Ленин подчеркивал: «Соответствующая уровню новейшей техники и способная реорганизовать земледелие крупная промышленность есть электрификация всей страны» ‘.
Электрификация — это широкое внедрение во все отрасли народного хозяйства и быт электрической энергии, вырабатываемой и распределяемой централизованно.
Электрификация народного хозяйства во многом предопределяет другие направления технического прогресса. Механизация и автоматизация производства, ‘а также химизация осуществляются полностью или в значительной части па основе применения электрической энергии.
В. И. Ленин теоретически разработал вопрос о роли электрификации в строительстве социализма и коммунизма. Его знаменитая формула «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны»2 приобретает особую актуальность в настоящее время.
Говоря об электрификации промышленности, необходимо иметь в виду два показателя — э л е к т р о в о о р у ж е и н о с т ь труда и электроемкость продукции. Электровооруженность труда в про-
т. 44, с. 9- |
1 Лен и п В. И. Поли. собр. соч.,
2 Там же, т. 42, с. 159,
11
мышленности — это показатель использованной электроэнергии в расчете на одного работающего. Он имеет существенные различия но отраслям промышленности. Так, при средней электровооружеппости промышленности в 1976 г.— 23,3 тыс. кВт ■ ч, в машиностроении, легкой, пищевой отраслях этот показатель был ниже среднего.
Электроемкость продукции — это расход электрической энергии на единицу производимой продукции или на 1000 руб. продукции. Так, последний показатель составляет в цветной металлургии в среднем 7000 кВт • ч, легкой — 3500 кВт • ч, пищевой — 3300 кВт • ч. Применение электрической энергии играет революционизирующую роль. Крупная механизированная промышленность может развиваться только на основе электрификации. С помощью электрической энергии меняется и совершенствуется технология производственных процессов. В промышленности электрическая энергия используется в силовых процессах, приводя в движение станки, технологическое, подъемно-транспортное оборудование, в технологических процессах — электротермических (сварка, пайка и др.) п электрохимических (электролиз).
Главную роль в силовых процессах играют электроприводы (электромоторы). Более 90% всех двигателей в промышленности приходится па них. Электропривод может быть многомоторный, групповой и индивидуальный. Последний обслуживает только одну машину, что позволяет использовать электропривод такой мощности, который наиболее полно соответствует работе данной машины. При использовании индивидуальных электроприводов улучшается организация труда.
Различия в обеспеченности районов электроэнергией оказывают существенное влияние на размещение электроемких производств. Крупные ГЭС, например, являются «сердцем» ряда территориально-производственных комплексов Сибири и Средней Азии.
II. 2. Механизация
Мех а н и з а ц и я производственных процессов — это замена ручных средств труда механизмами, машинами, обеспечивающая ловы-• шение производительности труда и облегчение его условий.
В. И. Ленин отмечал: «…прогресс техники в_том и выражается, что человеческий труд: все более и более отступает на задний план перед трудом машин» ‘.
По степени механизации различают: а) частично механизированное производство, б) комплексно-механизированное производство.
Степень механизации производственных процессов зависит от уровня развития машиностроения, которое поставляет разнообразные машины в различные отрасли промышленности. Современное советское машиностроение способно выпускать любые машины.
За годы Советской власти произошли большие изменения в различных отраслях промышленности. Вместо ручного труда стали применяться машины. В угольной промышленности полностью механизированы наиболее трудоемкие ■процессы — зарубка и отбойка угля, его подземная транспортировка, доставка па-гора и погрузка в “вНго-иы. В значительной морс механизированы иогрузсчио-разгрузоч-пые работы, лесозаготовки, строительные работы и др.
Механизация труда дает возможность повысить производительность труда, уменьшить удельный вес неквалифицированного труда в промышленности.
Однако в современных условиях механизация, как правило, охватывает только основные производственные процессы того или иного производства. На вспомогательных же работах пока значителен удельный вес ручного труда.
Для минимизации ручного труда на вспомогательных работах необходима комплексная механизация, т. е. применение такой системы машин, которая позволяла бы механизировать и вспомогательные работы. Комплексная механизация дает возможность устранить ручном труд но всех звеньях производственного процесса, начиная от разгрузки сыр).я и кончая транспортировкой в склад готового продукта. Например, в комплексно-механизированных ТЭС разгрузка поступающего угля и его транспортировка в склад осуществляются без участия человеческою труда. Со склада с помощью тран-спортеров уголь подается р> котельные. Механически удаляется зола. В угольной промышленности комплексная механизация достигается за счет прпмегешгя угольного комбайна, который совершает зарубку, отбойку и навалку угля и т. д.
Влияние комплексной механизации на развитие промышленности проявляется прежде всего в том, что благодаря высвобождению рабочей силы создаются но;шожпости для развития других производств.
Комплексная .механизация создает условия для автоматизации производства — более высокой ступени машинного производства.
II. 3. Автоматизация производства
А в т о м а т и з а ц и я является, высшим этаном в развитии машинной техники. К. Маркс писал: «Когда рабочая машина выполняет все движения, необходимые для обработки сырого материала без содействия человека и нуждается лишь в контроле со стороны рабочего, мы имеем пере;!, собой автоматическую систему машин, которая, однако, способна к постоянному усовершенствованию в деталях» ‘.
Автоматизация производственных процессов представляет собой комплексное применение специальных машин, приборов, приспособлений, позволяющих вести производственные процессы, включая управление и контроль за работой механизмов, без непосредственного участия человека.
Лени и В. И. Поли. собр. соч., т. 1, с. 78.
1 Маркс К. Капитал..М., 1009, т. 1, с. 392.
12
13
Различают частичную автоматизацию, когда полуавтоматические и автоматические станки, машины, линии выполняют отдельные операции без непосредственного участия человека. На следующем этапе — комплексной автоматизации осуществляется переход к автоматическим линиям, выполняющим целую серию операций, а затем к автоматическим цехам и предприятиям, управляемым средствами автоматического контроля и управления (АСУ).
Третий этап автоматизации —■ полная автоматизация. Он предусматривает управление производственным процессом-без участия человека.
Развитие автоматизированного производства предъявляет большие требования к точной измерительной аппаратуре. На смену визуальному наблюдению и контролю приходит измерительно-контрольная аппаратура, основанная на применении радиоэлектроники, ультразвука и т. п. Радиоэлектроника дает возможность контролировать продолжительность технологических процессов с точностью до одной миллионной доли секунды. Внедрение электронных счетновычислительных машин высвобождает рабочую силу, заменяя труд большой армии статистиков, экономистов, инженеров.
Автоматизация производства — важнейший этап в деле построения материально-технической базы коммунизма. В ряде отраслей она приобретает особую важность, например в химической промышленности, где обработка сырья затрудняется в силу вредности производства, где требуется высокая точность регулирования технологических процессов, соблюдение гигиены труда и т. п. Ныне в значительной мере автоматизированы производства химических волокон, синтетического каучука, соды и других продуктов.
Автоматизация находит широкое применение в энергетике. Высоко автоматизированы легкая промышленность, машиностроение, металлургия и другие отрасли промышленности.
II. 4. Химизация производства
Химизация — это ускоренное развитие химической промышленности, широкое внедрение химических материалов и химической технологии переработки сырья во все отрасли народного хозяйства. Химизация позволяет применять синтетические материалы вместо натуральных, комплексно использовать сырье и отходы производства.
Применению химических методов в различных отраслях народного хозяйства придавал большое значение еще К. Маркс. Он указывал, что по мере овладения человечеством химическими методам;,! и реакциями механическая обработка все более и более будет уступать место химическому воздействию.
В настоящее время химическая технология получила широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. В связи с ростом требований к качеству металла и его обработке в машиностроении приобретают важное значение химические процессы, повышающие производительность труда и качество изделий. Речь идет о хро-
14
мировании, никелировании, оцинковании, лужении и т. д. Широко применяются кислотная обработка металла (травление), сварка ацетиленом и т. п.
При обработке металла применяются твердые сплавы для резцов, полученные химическим путем.
В черной металлургии применяется кислородное дутье. Это способствует интенсификации процесса восстановления железа из руды..
Широкое применение химические методы находят в цветной металлургии, в горнодобывающей промышленное■■ ;±, в подземной газификации угля и сланцев, ири обработке древесины.
Одним из направлений химизации народного хозяйства является применение химических материалов в обрабатывающей промышленности и сельском хозяйстве. Химическая промышленность создает многие высококачественные материалы, которые дешевле натуральных и в то же время отличаются высокими качествами. Таким образом, химическая промышленность значительно расширяет сырьевую базу промышленности, дает возможность выпускать изделия с заданными свойствами и качествами. Применение различных видов пластмасс в машиностроении дает возможность заменять черные и цветные металлы и производить продукцию более низкой себестоимости, так как обработка пластмасс менее трудоемка, чем обработка металла. Производительность труда при изютовлении детали из пластмасс в 8—10 раз выше, поэтому себестоимость изделия в 3—7 раз ниже, чем при изготовлении равнозначной детали из металла.
В машиностроении 1 т пластмасс заменяет до 3 т черных и цветных металлов. В результате такой замены экономятся сотни тысяч тонн металла (500 тыс. т полиэтиленовых труб заменяют 5—6 млн. т металлических труб).
В результате применения нластмасс в тяжелом машиностроении на каждую тонну готовой продукции экономия составляет 54 руб. в станкостроении и приборостроении — 62 руб.
Развитие производства’ химических волокон расширяет сырьевую базу в текстильной промышленности. В то же время производство химического волокна менее трудоемко, чем натурального. Для получения 1 т хлопкового волокна требуется затратить 238 человеко-дней, шерстяного — более 400 человеко-дней, а искусственного — всего 50. Экономия от замены натурального волокна химическим в масштабах всей страны дает экономию в несколько миллиардов рублей.
Химическая наука и промышленность дают возможность комплексно использовать сырье, а также отходы производства. Еще К. Маркс отмечал: «Прогресс химии научает также вводить отходы процесса производства и потребления обратно в кругооборот процесса воспроизводства и создает, таким образом, материю нрвого капитала без .предварительной затраты капитала» ‘.
Химическая промышленность позволяет использовать отходы цветной металлургии для получения серной кислоты и редких эле-
1 Маркс К. Капитал. М., 1969, т. 1, с. 619.
15
ментов, нефтепереработки — для выработки синтетического спирта и различных полимеров, деревообработки — для производства спирта, дрожжей, искусственного волокна и т. д.
Химизация хозяйства оказывает определенное влияние на размещение предприятий как самих химических производств, так л производств других отраслей. Это связано прежде всего с тем, что химическая промышленность использует в качестве сырья продукты не-, реработки топлива, и практически во всех топливных базах союзного значения функционируют предприятия химической промышленности. ■ Возможность испол1-°°«яния новых источников сырья позволяет химической пр””.:^шленности территориально приближаться к районам потребления. Используя отходы производства в качестве сырья, >, и-мт хеская промышленность комбинируется с предприятиям!! металлургической, лесной, легкой, пищевой и других отраслей.
Указанные направления технического прогресса определяют процесс интенсификации производства и производственных процессов.
Интенсификация — это процесс развития производства па основе применения все более эффективных орудий л предметов труда и форм организации производств. Суть интенсификации — увеличение производства продукции за счет попышелия производительности труда, лучшего использования существующего и вновь создаваемого производственного аппарата, снижения материалоемкости и т. д.
Интенсификация производственных процессов предполагает всемерную механизацию и автоматизацию производства, укрупнение мощности аппаратов, применение в технологии больших скоростей, высоких давлений и температур, улучшение использования сырья, повышение качества продукции, а также увеличение съема ее с единицы производственной площади, единицы оборудования и т. п.
С интенсификацией производственных процессов связан рост производительности труда, который в промышленности обеспечивает 80—90% прироста продукции. Следовательно, интенсификация производства обеспечивает основной прирост выпуска промышленной продукции. Например, применение в доменном производстве кислорода дает возможность при том же оборудовании н рабочем! силе увеличпт-ь производство металла на 20—30%, снизить его себестоимость, сократить удельные капитальные вложения на единицу мощности.
ГЛАВА III. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА В СССР
Социалистическая промышленность использует пап бол ее прогрессивные формы* организации. По мере развития промышленности постоянно совершенствуются и формы ее организации. Само совершенствование форм организации промышленности является дополнительным резервом роста производства, улучшения использования оборудования, сырья, транспорта и рабочей силы.
16
Формы организации промышленного производства, оказывают существенное влияние на размещение промышленности.
Основными формами организации промышленного производства являются концентра ц и я, ко м б и и и р о в а и и е, с u e ц и а л и-з а ц и я и к о о п е р и р о в а и и е.
III. 1. Концентрация ироизводства
К онцс н т р а ц и я производства — ото сосредоточение средств производства, рабочей силы и выпуска промышленной продукции на все более крупных промышленных предприятиях^ Общая тенденция социалистической промышленности сводится к повышению удельного веса крупных промышленных предприятий в общем выпуске продукции любой отрасли промышленности. Следовательно, в промышленности происходит непрерывный процесс сосредоточения производства промышленной продукции на все более крупных промышленных предприятиях. Причем самое понятие «крупное промышленное предприятие» является историческим. Мощность промышленных предприятий непрерывно растет.
В. И. Лении неоднократно подчеркивал, что материальной основой социализма является крупная промышленность. Создание материально-технической базы социализма сопровождалось ростом крупной промышленности, что находило отражение в создании мощных промышленных предприятий.
Крупные промышленные предприятия ‘имеют ряд преимуществ. перед мелкими. Крупные промышленные предприятия позволяют ^использовать новую высокопроизводительную технику и модернизировать оборудование^ При строительстве крупных промышленных предприятий уменьшаются капиталовложения на единицу мощности предприятия, а при их эксплуатации экономятся материальные ресурсы и уменьшается удельный вес административно-управленческого персонала. На крупных промышленных предприятиях может быть организовано массовое производство продукции при меньшей ее себестоимости, что достигается за счет специализации и кооперирования круп пых промышленных предприятий.
” «Рост размеров промышленных предприятий, — отмечал К. Маркс,— повсюду служит исходным пунктом для более широкой организации совместного труда многих, для более широкого развития его материальных движущих сил, т. е. для прогрессирующего превращения разрозненных и рутинных процессов ироизводства в общественно комбинированные и научно направляемые процессы производства» ‘.
За годы Советской власти в нашей стране резко увеличился объем выпуска промышленной продукции. Индустриализация СССР сопровождалась строительством крупных промышленных предприятий, что привело к резкому преобладанию последних во всех отраслях народного хозяйства.
Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. .23, с. 642.
17
Показателями размера предприятий служат объем производимой
продукции, численность работающих, стоимость основных производ
ственных фондов предприятий и др. Основным показателем концент
рации производства является объем продукции, производимой на
крупных предприятиях. – . ■
Таблица 2
Группировка промышленных предприятий СССР
(в % к итогу)
Предприятия с | Число предприя- | Валовая | Среднегодовая |
Среднегодоиая |
численностью ра- |
тий |
продукция | численность рабо- |
стоимость основ- |
бочих (человек) |
чих |
ных фондов |
||
До 100 |
35,0 |
4,2 |
3,3 |
2,9 |
101 — 200 |
19,6 |
5,9 |
5,4 |
4,0 |
201—500 |
22,9 |
14,0 |
14,2 |
11,2 |
501 — 1000 |
11,3 |
14,4 |
15,3 |
13,2 |
1001—3000 |
8,4 |
25,9 |
26,8 |
25,8 |
3001 — 10 000 |
2,5 |
24,0 |
23,6 |
26,5 |
10 001 и более |
0,3 |
11,6 |
11,4 |
16,4 |
Из таблицы вполне очевидно преимущество крупных промышленных предприятий перед более мелкими.
Уровень концентрации промышленности или отдельной отрасли определяется удельным весом крупных предприятий (по одному из вышеперечисленных показателей) в общей численности предприятий.
Концентрация производства в разных отраслях зависит от ряда факторов. В зависимости от преобладающего влияния того или иного фактора на размер предприятия все отрасли промышленности можно разделить на три группы.
К первой группе нужно отнести отрасли, в которых концентрация производства происходит в основном за счет роста мощности отдельных агрегатов. К этой группе относятся электроэнергетика, черная металлургия, многие отрасли химической промышленности, цементная, сахарная и другие отрасли промышленности. Крупные электростанции, металлургические заводы и другие предприятия отличаются от средних и мелких мощностью котлов, турбогенераторов, доменных и мартеновских печей и их количеством.
Если до войны самой крупной турбиной была турбина мощностью 100 тыс. кВт, а доменная печь — объемом 1033 м3, то теперь соответственно 640—1200 тыс. кВт, 5000 м3 и т. д. Установка одной такой турбины или доменной печи резко увеличивает мощность предприятия.
Ко в т о р о и группе производств нужно отнести те, где концентрация производства происходит не за счет увеличения мощности единичного оборудования, а исключительно за счет увеличения количества однотипного оборудования на предприятии, так как мощность оборудования относительно стабильная. К этой группе относятся текстильная, швейная, кожевенно-обувная, трикотажная, отдельные отрасли машиностроения/и другие отрасли промышленности. Круп-
18
ные промышленные предприятия в этой группе отличаются от средних и малых прежде всего количеством станочного парка.
В данной группе отраслей промышленности при строительстве крупных промышленных предприятий удельные капиталовложения сокращаются на 10—15% по сравнению со средними и мелкими предприятиями, а’эксплуатационные расходы (расход сырья, его храпение, транспортные издержки и др.) существенной экономии не дают. Мощность предприятий данной группы должна быть ограничена оптимальными размерами с учетом зоны сбыта продукции и районов размещения сырья. Сверхмощные предприятия могут вызнать дальние перевозки сырья и готовой продукции, что сведет к нулю преимущество крупного производства.
К третьей группе относятся отрасли добывающей промышленности: угольная, нефтяная, горнорудная, горпо-химическая, лесозаготовительная и др. Эти отрасли капиталоемкие, и поэтому снижение капиталовложений в них является важнейшей задачей. В целом в этих отраслях экономические показатели крупных промышленных предприятий в 1,5—2 раза выше, чем показатели мелких предприятий.
Однако большая- концентрация производства в этих отраслях не все’1’да возможна, ибо это связано с размерами запасов полезных ископаемых, горнотехническими условиями эксплуатации месторождений и другими факторами. Там, где возможно, достигается большая концентрация производства. Например, Соколовско-Сарбайский железорудный район дает 30 млн. т руды в год, а угольный разрез «Богатырь» — до 50 млн. т угля при себестоимости 1 т угля около одного рубля.
Одной из форм концентрации производства является организационно-хозяйственная концентрация — создание объединений, фирм, научно-производственных объединений. Например, производственное объединение автомобильной промышленности «ЗИЛ» имеет ряд входящих в него предприятий. При этом достигается более четкая специализация объединяемых предприятий, сокращение управленческого аппарата, лучшее использование мощностей, транспортных средств и т. д. Другое направление концентрации производства — строительство новых крупных предприятий, а также реконструкция и расширение действующих.
III. 2. Специализация
Специализация промышленного .производства представляет собой одну из форм разделения общественного труда и ведет, с одной стороны, к образованию новых отраслей промышленности, а с другой стороны, к сосредоточению выпуска однородной продукции на ограниченном числе специализированных предприятий.
Рассматривая вопросы разделения труда, В. И. Ленин отмечал: «Промышленность обрабатывающая отделяется от добывающей, и каждая из них подразделяется на мелкие виды и подвиды, производящие в форме товара особые продукты и обменивающие их со всеми
19
другими производствами. Развитие товарного хозяйства ведет таким образом к увеличению числа отдельных и самостоятельных отраслей промышленности; тенденция этого раавнтшГсостоит п том, чтобы превратить в особую отрасль промышленности производство не только каждого отдельного продукта… но даже отдельные операции по приготовлению продукта к потреблению» К
В промышленности различают три формы специализации.
Предметная специализация, которая сводится к специализации промышленных предприятий на выпуске готовых изделий (предметов): тракторов, автомобилей, вагонов и т. и.
Подетальная специализация — ото специализация промышленных предприятий на выпуске отдельных узлов или деталей: шарикоподшипников, поршней и другой продукции.
Третий вид специализации — технологическая, или с Т’а-д и й н а я. Это выделение отдельных технологических операций в самостоятельное производство. Примерам технологической спецпк–лнзации является, например, производство литья па литейных заводах с последующей поставкой ого машиностроительным предприятиям.
Уровень специализации определяется удельным весом основной’ (профилирующей) продукции предприятия в общем объеме выпускаемой им- продукции. Если на предприятии выпускается продукции на 10 млн. руб., из нее основной — на 8 млн, руб., то специализация составляет 80%, или коэффициент специализации равен 0,8. Поскольку специализированные иредприятия обладают большей зоной экономического влияния, нежели неспециализированные, специализация способствует рассредоточению промышленности в пространстве.
III. 3. Стандартизация, типизация и унификация изделий
Широкое развитие специализации и кооперирования в промышленности вызывает необходимость установления определенных стандартов — осуществление с та и д а р г и з а ц и и. Стандартизация — это установление норм и требований к размерам, -форме, качеству изделий и полуфабрикатов, которые закрепляются в определенных документах, называемых стандартами.
Типы, виды, размеры, формы, вид, марка и т. д. изделий и материалов устанавливаются ГОСТами (государственными общесоюзными стандартами). Установленные стандарты должны отражать уровень развития техники и быть критерием качества продукции. По мере развития техники и совершенствования технологии стандарты пересматриваются и изменяются. Во всех отраслях промышленности устанавливаются стандарты, которые охватывают до 90% всех видов выпускаемой продукции. Установленные стандарты имеют силу закона и строго соблюдаются промышленными предприятиями. •
•Формами стандартизации являются т и п и зад и я и у н и ф и к а-ц и я. Под типизацией понимается целесообразное сокращение но-
Л е и и и В. И. Поли. собр. соч., т. 3, с. 21.
20
менклатуры изделий, их типов, особенно сложных машин; сооружений и т. п., что облегчает стандартизацию. Унификация — это устранение лишнего многообразия материалов, процессов, деталей, оснастки н т. и. Проведение унификации водет к уменьшению числа типоразмеров деталей, узлов, инструмента, оснастки.
III. 4. Кооперирование в промышленности
К о о п е р и р о в а и и е — это процесс объединения ряда промышленных предприятий для выпуска готовой конечной продукции.
Кооперирование в промышленности может быть внутриотраслевым, когда кооперированные связи не выходят за рамки одной отрасли промышленности, п межотраслевым.
Поскольку кооперирование тесно связано со специализацией, то виды кооперирования в основном соответствуют видам специализации, т. е. существует подетальное и технологическое кооперирование.
По дет.а л ыюе кооперирование основано на поставках деталей и узлов головному предприятию предприятиями-смежниками, например поставки подшипников, поршней, поршневых колец и т. д.
Технологическое кооперирование основано на такой взаимосвязи предприятий, когда одно предприятие поставляет другому полуфабрикаты или выполняет технологические операции. Так, производство штамповок, поковок, литья для машиностроительных заво-водов, пряжи для .ткацких предприятий сосредоточивается па самостоятельных,, специализированных предприятиях. Особенно широкое распространение специализация и кооперирование получили в машиностроении.
Детали и узлы изготовляются на специализированных заводах и в порядке кооперирования поставляются на сборочный завод. Например, автомобильный завод имени Лихачева имеет кооперированные связи с 350 промышленными предприятиями, относящимися к 49 отраслям промышленности. Горьковский автозавод кооперируется с 1000 предприятиями, самые отдаленные из них находятся в 1500 км от него. Показатель уровня кооперирования предприятия может быть определен с помощью удельного веса поступающей продукции с других заводов в общем объеме производства продукции предприятия. Например, предприятие выпускает продукции на 40 млн. руб., но 10 млн. руб. составляют поставки но кооперированным связям. Уровень кооперированных связей составляет 25%, или коэффициент кооперирования будет равен 0,25. Поскольку все отрасли промышленности взаимосвязаны, то кооперированные связи между ними представляют собой межотраслевые связи.
Широкое развитие кооперирования в промышленности вызывает необходимость четкости в работе кооперированных предприятий. Выпуск готового изделия может быть задержан, если одно иЗ предприятий-смежников вовремя не поставит ту или иную деталь, полуфабрикаты, комплектующие агрегаты. Для упорядочения данного вопроса в СССР введена строгая ответственность за своевременность поставок по линии кооперированных связей.
21
III. 5. Комбинирование производства
Определение комбинирования как формы организации промышленного производства впервые дано В. И. Лениным. Комбинирование, писал В. И. Ленин,— это «соединенно в одном предприятии разных отраслей промышленности, представляющих собой либо последовательные ступепн обработки сырья (например, выплавка чу-“гуйсТиз руды и переделка чугуна в сталь, а далее, может быть, производство тех или иных готовых продуктов из стали),— либо играющих вспомогательную роль одна по отношению к другой (например, обработка отбросов или побочных продуктов; производство предметов упаковки и т. п.)» ‘.
Комбинированные производства органически связаны в экономическом отношении поставками сырья, энергии, транспортной системой и, что особенно важно, технологически.
Комбинирование промышленности,” как правило, определяется высоким уровнем концентрации производства и еще больше повышает степень концентрации. Комбинированно производств имеет большое экономическое значение и является одной из наиболее рациональных форм организации промышленного производства. Строительство комбинированных предприятий снижает капитальные и эксплуатационные затраты, ведет “к сокращению рабочей силы и транспортных издержек. Отходы производства, как правило, используются для получения ценных продуктов для народного хозяйства.
В промышленности различают три вида комбинирования производств. Нерв Б1 й вид комбинирования основан на последовательных стадиях обработки сырья. Этот вид комбинирования особо четко проявляется в черной металлургии, текстильной промышленности и других. Предприятия черной металлургии полного цикла имеют доменное, сталелитейное, прокатное п коксохимическое производства. Наличие доменного, сталеплавильного и прокатного производств в составе одного комбината позволяет в значительных количествах экономить топливо и электроэнергию, поскольку расплавленный металл из одного цеха передается в другой для последующей обработки. Коксовый газ используется для обогрева мартеновских печей и других целей, а доменный газ — для обогрева коксовых батарей. Подобное комбинпрование в черной металлургии позволяет увеличивать выплавку металла при тех же мощностях на 20%.
В т о р о й вид комбинирования основан на комплексном использовании сырья. Многие виды сырья представляют собой сложное вещество, из■ которого можно получить ряд .ценных продуктов. Типичным примером сложного, комплексного сырья являются полиметаллические руды, нефелины, алуниты и др. Полиметаллические руды содержат цинк, свинец, медь, серу, редкие элементы —терма-■ ний, галлий, индий и др. Медные руды содержат также ряд ценны?.
1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 27, с. 312.
22
компонентов, в том числе золото, сереоро, мышьяк, сурьму и др. Использование этих руд для получения только одного компонента экономически малоэффективно, поэтому важнейшей задачей промышленности является’полное использование сырьевых компонентов комплексного сырья.
Для переработки комплексного сырья создаются комбинаты, в цехах которых вырабатываются различные продукты. Так, на Усть-Каменогорском свипцово-ципковом ком’бпнате им. Ленина из руд извлекаются 26 различных продуктов, в Норильске — 14, на Чимкентском свинцовом заводе им. Калинина — 14, Балхашском горно-металлургическом комбинате извлекаются все 12 элементов, содержащихся в сырье.
Предприятия цветной металлургии, производящие медь, цинк, свинец, как правило, имеют сернокислотные цехи, которые используют в качестве сырья отходящие сернистые газы при обжиге концентратов. Около 30% всей вырабатываемой серной кислоты производится на комбинированных предприятиях цветной металлургии. Создание сернокислотных цехов в составе металлургических комбинатов снижает удельные капиталовложения на 25″—30%, а себестоимость серной кислоты в 2 раза -меньше, чем полученной из колчедана.
Комбинирование в нефтеперерабатывающей промышленности ведет к созданию нефтехимических комбинатов. Отходящие газы нефтепереработки используются для получения ценных продуктов — полиэтилена, этилового спирта и ряда других. Комбинированно нефтехимического производства позволяет экономить до 40% капитальных затрат, снизить себестоимость продукции па 30% и сократить производственный управленческий аппарат на 60%.
Проектными организациями разрабатываются схемы комплексного энергохимического использования топлива на электростанциях, когда перед сгоранием топливо будет подвергаться термическому разложению.
Третий вид комбинирования осповап на использовании отходов производства в качестве сырья для другого производства. Примерами подобного комбинирования могут служить цементные заводы, работающие на шлаках металлургических заводов, гидролизные заводы, использующие отходы лесопиления и деревообработки, дрожжевые и спиртовые цехи на целлюлозно-бумажных комбинатах, перерабатывающие отходы основного производства, и т. д.
Комбинирование в промышленности ведет к формированию производственных комплексов, т. е. группы взаимосвязанных предприятий, территориально сближенных, выступающих нередко ядрами более крупных территориальных образований промышленности — территориально-производственных комплексов, в которых достигается экономический эффект за счет сокращений капиталовложений, улучшения использования транспорта и трудовых ресурсов и других факторов.
Все виды* комбинирования в промышленности ведут к экономии общественного труда н позволяют более полно использовать сырье и отходы производства.
23
III. 6. Применение электронно-вычислительной техники в управлении и планировании народного хозяйства
К. Маркс указывал: «Всякий непосредственно общественный или совместный труд, осуществляемый в сравнительно крупном масштабе, нуждается в большей или меньшей степени в управлении, которое устанавливает согласованность между индивидуальными работами и выполняет общие функции, возникающие из движения всего производственного организма в отличие от движения его самостоятельных органов» ‘.
У и р а в л е н и о есть сознательное регулирование процесса производства в целях обеспечения связи между всеми его частями и бесперебойности его функционирования.
Управление включает: а) выработку цели и разработку программы, определяющей порядок, условия и последовательность достижения этой цели; б) организацию производственного процесса; в) контроль за ходом производства материальных благ. К числу основных можно отнести несколько принципов управления. Демократический центра л и з м — сочетание централизованного руководства с творческой активностью и инициативой трудящихся масс в управлении производством, предоставлении промышленным предприятиям прав и возможностей самостоятельно принимать решения и проводить их в жизнь. В управлении промышленностью важную роль играет принцип единства политического и хозяйственного руководства, из которого вытекает то, что вся хозяйственная деятельность подчинена решению политических задач, выдвигаемых Коммунистической партией СССР на определенном этапе экономического развития страны.
Увеличивающийся поток информации, сложность решаемых задач, необходимость принятия срочных управленческих решений вызывают необходимость широкого применения ркономико-математиче-ских методов и использования электронно-вычислительной техники, что знаменует качественно новый этап в развитии управления. С помощью электронно-вычислительной техники создаются условия для быстрой и качественной переработки возрастающего потока информации и выбора оптимального варианта плановых решений.
На промышленных предприятиях устанавливаются электронно-вычислительные машины (ЭВМ). На базе ЭВМ и других современных средств оргтехники на многих предприятиях созданы автоматизированные системы управления производством (АСУП).
Дальнейшим развитием автоматизированной системы управления явилось создание отраслевых автоматизированных систем управления (ОАСУ), которые охватывают все звенья управления отраслью. ОАСУ включает главный вычислительный центр (ГВЦ) отрасли ■(министерства), кустовые вычислительные центры, куда поступает информация с небольших и средних предприятий, вычислительных центров крупных предприятий, а также кустовых пунктов информа-
ции. Работники вычислительных центров разрабатывают необходимые алгоритмы, программы, экономико-математические методы, позволяющие автоматически обрабатывать информацию и передавать ее в ГВЦ.
Сейчас в СССР идет формирование Общегосударственной автоматизированной системы сбора и обработки информации (ОГАС), которая свяжет АСУ всех уровней экономики страны.
С помощью электронно-вычислительной техники имеется возможность выбирать оптимальные управленческие решения, варианты народнохозяйственных планов и более рационально размещать предприятия. Например, при выборе района и пункта размещения крупного автомобильного завода легковых автомобилей (он ныне в Тольятти) с помощью экономико-математических методов и электронной техники было рассчитано 600 вариантов размещения предприятия. Оптимальным вариантом оказался г. Тольятти в Поволжье. ЭВМ используются для определения оптимальной отраслевой и территориальной структуры создаваемых ТИК.
ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ II ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА РАЗВИТИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
■’ IV. 1. Роль природных ресурсов в-производстве
Основу развития промышленного производства составляют предметы труда, извлеченные из природной среды (сырье, топливо, вода, воздух) или полученные из сельского хозяйства и прошедшие определенные ступени обработки.
Для размещения промышленного предприятия необходима также территория, которая выступает в качестве операционного базиса функционирования предприятия. Территория, занятая промышленным предприятием, составляет от нескольких гектаров до нескольких тысяч гектаров. Например, Ново-Липецкий металлургический завод занимает территорию 3000 га. В среднем на один миллион рублей капиталовложений в промышленность изымается 7 га земли.
Сырье. Процесс производства в обрабатывающей промышленности невозможен без использования сырья, которое выступает в качестве предмета труда. «Всякий сырой материал,— отмечает К. Маркс,— есть предмет труда, но не всякий предмет труда есть сырой материал. Предмет труда является сырым материалом лишь при том условии, если он уже претерпел известное изменение при посредстве труда» ‘. Сырье — это предметы труда, на добычу и производство которых был затрачен труд. Сырье делится на первичное, полученное добывающими отраслями или в сельском хозяйстве, и вторичное, представляющее собой отходы производства. Оно также подразделяется на о с п о в н о е и вспомогательно е.
Основным сырьем (материалом) называют такое, которое в процессе производства образует главное вещественное содержание полу-
1 Маркс К., Э н г е л ь с Ф. Соч., т. 23, с. 342.
‘Маркс К. Капитал. М., 1969, т. I, с. 190.
24
25
чаемых продуктов (сахарная свекла — сахар-песок, железная руда –чугун н т. п.).
Вспомогательные материалы участвуют в процессе производства ■irpji изготовления продукции, по ие создают главную его материальную основу. Например, в производстве чугуна основным материалом является железная руда, а вспомогательным — флюсы, легирующие металлы и др.
Одно и то же сырье в одном случае может быть основным, а в другом — вспомогательным.
Т о и л и в о по своему экономическому назначению относится к вспомогательным материалам, но в силу его особой важности оно выделяется в особую группу. Топливо делится на энергетическое, сжигаемое для производства энергии, и технологическое (кокс, нефтепродукты), которое наряду с энергетическими функциями активно участвует в технологических процессах (как восстановитель и т. п.). В химической промышленности различия между основным и вспомогательным сырьем нередко исчезают, поскольку основное и вспомогательное сырье участвует в создании вещественного содержания нового продукта.
По происхождению сырье делится на промышленное и сельскохозяйственное.
Про м ы ш л е п н о е сырье — это продукция добывающих отраслей, а также продукция обрабатывающих отраслей, полученная в результате переработки продукции (чугун, сталь, пиломатериалы, нефтепродукты, кирпич и т. п.). Сырьем также являются многие продукты химической промышленности (пластмассы, химические волокна и др.).
Сельскохозяйственное сырье включает продукцию земледелия и животноводства, а также производные, полученные на их основе (мука, сахар, кожа, хлопок после очистки и т. п.).
По характеру образования сырье делят на минеральное, органическое, химическое. Минеральное сырье — это продукция горио-добывающпх отраслей, извлекающих минеральные ресурсы пз земных недр.
Ор паническое сырье — это сырье растительного и животного .происхождения, поставляемое сельским хозяйством или заготавливаемое промышленностью (лесозаготовки, рыболовство и др.).
Химическое ‘сырье — это вид сырья, полученного химическим путем из минерального или органического сырья уже в обрабатывающей (химической, кроме горпо-химической) промышленности.
Сырье классифицируют также по качеству — содержанию в нем полезных компонентов, сортам, прочности, длине (волокна хлопка, асбеста) и т. п.
Вода и воздух в промышленности используются как основное сырье и как вспомогательный материал. Как основное сы-рье вода используется в производстве водорода, кислорода, серной п азотной кислоты, некоторых пищевых продуктов, а воздух — для получения азота и кислорода.
26
Запасы минерального сырья по технико-экономическим возможностям использования делят на балансовые и забалансовые.
Балансовые — это запасы, которые удовлетворяют трем требованиям: а) их можно разрабатывать по горно-геолотическим и гор-но-гидрологическим условиям; б) известна и отработана технология их переработки; в) их разработка экономически оправдана, эффективна.
Месторождения, которые не удовлетворяют хотя бы одному из указанных требований, относят к забалансовым запасам. Не асе разведанные балансовые запасы полезных ископаемых можно извлечь из недр земли при их добыче. Та часть балансовых запасов, которая может быть извлечена при добыче, называется экс и л у а-т а ц и о н н ы м и зап асами.
Эксплуатационные запасы составляют от 30 до 85*% балансовых запасов. Увеличение коэффициента извлечения полезных ископаемых является одной из важнейших проблем повышения эффективности горнодобывающей промышленности.
Эффективность разработки месторождений полезных ископаемых определяется с учетом затрат на разведку, добычу, обогащение и доставку к потребителю. Все эти затраты называют приведении м и затратами (ЛЗ).
Производится также оценка балансовых запасов полезных ископаемых по степени разведанное™ их по трем категориям: А, В, С. К категории А относят полностью разведанные и оцененные по всем показателям полезные ископаемые. Данные используются для определения сроков работы горнодобывающих предприятий. Категория В — разведанные месторождения, но не столь детально, как но категории А. Данные служат для составления проектного задания па их разработку. Категория С (С], Сг) —предполагаемые и самым предварительным образом разведанные запасы. Данные служат в основном для перспективного планирования развития промышленности и геологоразведочных работ.
На развитие и размещение промышленности оказывают влияние территория и климат. Территория для промышленности является операционным базисом. При современной концентрации промышленности, сложной системе коммуникаций, складского хозяйства требования к строительным площадкам возрастают. Строительная площадка должна обеспечивать компактное расположение всех звеньев современных крупных промышленных предприятий, инженерных сооружений. Инженерное оборудование одного гектара современных крупных предприятий требует затрат до 50 тыс. руб., а в крупных городах — до 200 тыс. руб. и более.
При этом важное значение имеет резерв площадки, поскольку одним из важных направлений развития промышленности является их реконструкция и расширение, создание новых цехов, подсобных помещений и т. п. Например, в ряде городов Урала и других районов страны расширение предприятий ограничено или невозможно в силу отсутствия пригодной для этой цели территории.
27
При размещении предприятий важное значение имеет рельеф местности. Пересеченный рельеф увеличивает объем строительных работ, требует брлыпих капиталовложений в строительство предприятий, инженерных систем. .Поэтому в горных районах создание промышленных предприятий на единицу мощности обходится дороже, чем на равнинной местности. В связи с законодательством об охране земельных ресурсов промышленные предприятия должны строиться, как правило, на землях, непригодных для сельскохозяйственных целой. Это еще более ограничивает возможности выбора наиболее удобных для строительства площадок. На территориях, подверженных землетрясениям, находящихся в зоне вечной мерзлоты или с рыхлым грунтом, требуются дополнительные затраты средств для строительства.
Как видно, территория является одним из факторов рационального, экономичного размещения промышленных предприятий.
Влияние климата сводится к удорожанию строительства и эксплуатации промышленных предприятий в районах с суровым климатом. В районах с теплым климатом предприятия могут размещаться в облегченных зданиях и корпусах или даже под открытым Небом, .что имеет место при строительстве электростанций и их цехов на Северном Кавказе, в республиках Закавказья и- Средней Азии. К тому же в указанных районах сокращается доля затрат на топливо в себестоимости продукции.
Для северных районов требуется больше техники для выполнения того же объема работ, что и в средней полосе, ввиду ее быстрого выхода из строя ири сильных морозах. А следовательно, требуются и большие мощности по производству требуемой техники, так как проблема изготовления техники в северном исполнении, а она также требует больших затрат, полностью еще не решена.
Высокая влажность климата ведет к быстрой коррозии оборудования предприятий, транспортных средств. Оказывают определенное влияние на работу предприятий также атмосферные осадки, сильные ветры, .суховеи, снегопады и другие климатические условия. При строительстве промышленных предприятий, особенно химических, нефтехимических, металлургических, ТЭС, должна в полной мере учитываться роза ветров.
Все эти обстоятельства должны учитываться при решении вопросов развития и размещения промышленных предприятий.
IV. 2. Промышленное производство и охрана окружающей среды
Увеличивающиеся масштабы промышленного производства сопровождаются все большим вовлечением природных ресурсов в промышленную переработку. Уже в настоящее время в промышленную переработку поступает-в пашей стране свыше 6 млрд. т природного сырья, в том числе более 1,5 млрд. т топлива, свыше 1 млрд. т строп-тельных материалов, до 1,5 млрд. т горной массы цветных металлов, большое количество руд черных металлов, горно-химического сырья, древесины и других биологических ресурсов. При переработке этой
массы сырья и топлива образуются отходы производства в виде отвалов пустой породы, золы, копоти, пыли, углекислого и сернистого газов, шламов, шлаков, различных химических продуктов и т. п. Все это приводит к ухудшению окружающей среды, загрязняет атмосферу, водь! и другие ее компоненты.
Ежегодно в отвалы поступают сотни миллионов тонн твердых отходов. Только известьсодоржащие отходы составляют 125 млн. т, шлакозольпые отходы тепловых электростанций достигают 480 млн. т, миллионы топи отходов накапливаются каждый год в отвалах обога- тительных фабрик, угольных шахт и рудников.
В атмосферу выбрасываются десятки миллионов тонн сернистого газа. Из общего количества этих выбросов приходится на тепловые электростанции — 58%, предприятия цветной металлургии — 22% черной металлургии — 16%, химической и других — 4%.
В ряде капиталистических стран загрязнение окружающей ере
ды приняло угрожающие масштабы и возникла ситуация экологиче
ского кризиса. В США за последние десятилетия произошло десяти-
краткое увеличение загрязнения окружающей среды, хотя за это
время численность населения и производство возросли только
па 40%. . ■
В условиях социализма, где ведется плановое хозяйство, вопросы охраны окружающей среды стали важнейшими вопросами государственной и экономической политики. Основы этой политики заложил В. И. Ленин, который подписал ряд декретов и дал распоряжения по. многим вопросам,охраны окружающей среды.
В 1960 г. сессия Верховного Совета, РСФСР, а в 1972 г. IV сессия Верховного Совета СССР рассмотрели вопросы об’ охране природы -и приняли соответствующие постановления. Верховный Совет СССР принял” Основы земельного законодательства (декабрь 1968 г.), Основы водного законодательства (декабрь 1970 г.), Основы законодательства о недрах (июль 1975 г.), о лесе (июнь 1977 г.), законы «Об охране атмосферного воздуха» и «Об охране и использовании животного мира» (июнь 1980 г.). В Них регламентируются вопросы использования и охраны природных ресурсов.
ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли ряд постановлений по охране озера Байкал, бассейна рек Волги и Урала, Азовского и Черного морей и ряд других. Эти Постановления подкрепляются выделением средств, организационными и другими мероприятиями. Капиталовложения на охрану окружающей среды систематически растут. За годы десятой пятилетки на эти цели израсходовано 11 млрд. руб., или в среднем 2,2 млрд. руб. в год. За счет этих средств создаются очистные сооружения, разрабатывается технология безотходных нро- изводств н многократного использования воды и воздуха для производственных нужд. Примером такого производства может служить газокаталитическое производство объединения «Омскнефтеоргсин-тез». Эта самая мощная в стране установка отличается тем, что в ней полностью утилизируются отходы, дымовые газы. Специальный котел перерабатывает их в технологический пар. Кроме того, создай замкнутый, контур оборота воды без ее сброса.
29
Разработана новая технология производства аммиака, которая дает повышение производительности труда в 15 —16 раз, снижает расход электроэнергии с 1200 кВт • ч до 75 кВт • ч на 1т аммиака и сокращает расход воды в 10 раз.
Бездоменпое производство железа резко сократит выброс отходов в черной металлургии.
За четыре года девятой пятилетки объем неочищенных сточных вод сократился на 5 млн. м3, оборотное водоснабжение и повторное использование воды достигло к 1975 г. 52,2%, свежая вода составляет в черной металлургии только 32,5%, а в будущем составит 12,6% от общего объема.
Для создания установок по очистке требуются большие капиталовложения; например, затраты на очистку воды для повторного использования составляют до 30% общих капиталовложений в объект, а на нефтеперерабатывающих заводах — до 50%. Включение 1 км3 воды (1 млрд. т) в оборотно-повторное водоснабжение требует 20 млн. руб. капиталовложений.
Охрана окружающей среды требует не только затрат, но и дает определенный экономический эффект. Этот эффект достигается за счет использования сырья, содержащегося в отходах и выбросах заводов и фабрик, снижения коррозии металлов благодаря уменьшению или устранению вредных примесей в атмосфере (в районах химических комбинатов скорость коррозии железа в 20 раз, а алюминия в 100 раз выше, чем в сельской местности); повышается продуктивность лесов и урожайность сельскохозяйственных культур (например, в зонах химических заводов и цветной металлургии урожайность снижается на 40—60% в радиусе 20—50 км). Сокращаются затраты на социальное страхование благодаря снижению заболеваемости и потерь рабочего времени трудящихся.
Сроки окупаемости вложений в охрану окружающей среды сопоставимы с другими отраслями народного хозяйства. Предварительный подсчет показывает, что эффект от’охраны воздушного и водного бассейнов, защиты почв от эрозии составил в годовом исчислении в десятой пятилетке до 4 млрд. руб., в том числе 2 млрд. руб. от уменьшения атмосферного загрязнения.
Таким образом, охрана окружающей среды становится важной сферой социально-экономической деятельности человека.
ГЛАВА V. ТОПЛИВНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
V. 1. Значение топливной промышленности, виды топлива, их калорийность
Топливо — это горючие вещества, которые при сжигании выделяют тепло и используются как источник получения энергии. Добыча и переработка топлива^ осуществляются топливной промышленностью.
30
Топливная промышленность занимает важное место среди отраслей тяжелой промышленности. Ее значение определяется тем, что на базе использования топлива в стране вырабатывается более 80% всей электроэнергии. Топливо, используется во всех отраслях народного хозяйства, а также на транспорте, в быту.
Топливо является составной частью энергетических ресурсов’, используемых для получения тех или иных видов энергии. К энергетическим ресурсам также относятся гидроресурсы, атомная энергия, энергия приливов и отливов, ветра, солнца и др. Энергетические ресурсы делятся иа топливные и нетопливные, новозобпопляемые и возобновляемые. Среди энергетических ресурсов наибольшее значение имеют топливные ресурсы.
Топливная промышленность включает добычу угля, нефти, газа, торфа, сланцев, а также нефтепереработку, обогащение угля, производство угольных и торфяных брикетов. На ее долю (1979 г.) приходится около 6% валовой продукции промышленности и 13,0% основных производственных фондов.
Различные виды топлива имеют неодинаковую ценность. Ценность топлива определяется его теплотворной способностью, или калорийностью. Для сравнения ниже приводится-калорийность 1 кг топлива (в ккал): нефть — 10 400—11 000, бензин — 10 500— И 2ГД каменный уголь — 7000—8600, антрацит — 7800—8350, бурый уголь — 2500—6000, кокс — 6700—7500. сланцы— 1750—3600, торф — 2500—3500, дрова — 2000—2500, природный газ (1 тыс. м3) — 6500—9000, попутный газ — 10 000—17 000, коксовый газ — 3600— 5000, доменный газ — 850—1000.
Для соизмерения различных видов топлива существует особая единица — калорийность условного топлива, равная 7000 ккал/кг, что соответствует калорийности 1 кг каменного угля. Обычно топливные ресурсы, а также расход топлива исчисляются в условных единицах. Для проведения соответствующих расчетов используется формула: т^л = Тн~,ще
^усл — количество условного топлива (в кг),
Тн — количество натурального топлива (в кг),
К — калорийность натурального топлива.
Согласно статистике ООН принято считать, что 1 т кокса равна 0,9 ту. т., нефти — 1,3 ту. т., основных нефтепродуктов — 1,5 ту. т., сжиженного нефтяного газа — 1,67 ту. т., 1 тыс. м3 природного газа — 1,33 ту. т. и т. д.
V. 2. Топливный баланс
Топливный баланс — это баланс производства и потребления всех видов топлива.
В СССР получила развитие добыча всех основных видов топ-
1 Энергетические ресурсы — запасы и источники энергии, которые могут быть использованы в народном хозяйстве при данпом уровне развития экономики. ■
31
лива — нефти, природного газа, угля, торфа, сланцев, налажена их переработка. Добыча всех видов топлива в условном исчислении выросла с 48,2 млн. т в 1913 г. до 1852,7 млн. т в 1979 г. В СССР топливный баланс активный, так как добывается топлива больше, чем расходуется, что дает возможность создавать его запасы и осуществлять экспорт.
Поскольку разные виды топлива имеют неодинаковую теплотворную способность, себестоимость, важное значение имеет структура топливного баланса, т. е. соотношение добываемых и расходуемы.*: ■ видов топлива. Наиболее дешевыми и одновременно наиболее калорийными видами топлива являются газ и нефть, более- дорогими –твердые виды минерального топлива и дрова (за исключением углей, разрабатываемых открытым способом в ряде месторождений восточных районов). Так, трудоемкость добычи 1 ту. т. нефти в о —10 раз, а газа в 20—30 раз ниже, чем угля. Себестоимость добычи газа в 10—12, а нефти, в 3—4 раза меньше, чем’угля и других твердых видов топлива. Поэтому, чем выше удельный вес нефти и газа в топливном балансе страны, тем дешевле все топливное хозяйство. Изменение топливного баланса в довоенные годы происходило в сторону уменьшения удельного веса дров, а с середины 50-х гг.— угля и других видов твердого топлива. Такое прогрессивное изменение топливного баланса дает в среднем 2,5—3 млрд. руб. экономии за 5 лет. В 1980 г. удельный вес нефти (включая газовый конденсат) и газа составил более 70% в приходной части топливного баланса страны против 60,2% “В 1970 г.’Ведущее положение в топливном балансе страны сейчас занимает нефть (включая газовый конденсат): на ее долю приходится более 45% условного топлива СССР.
Топливный баланс отдельных экономических районов СССР имеет существенные территориальные различия. Так, в Поволжье, Закавказье, на Северном Кавказе повышенный удельный вес нефти и газа, в Средней Азии — газа, в Центральном’районе — природного газа и торфа и т. д. Территориальные различия в структуре топливного баланса зависят как от наличия того или иного вида топлива, так и от структуры производственного комплекса района.
V. 3. Добыча и переработка нефти
Н е ф т ь — исходный продукт для получения многих видов моторного топлива, смазочных продуктов и ценное химическое сырье для получения ароматических углеводородов, пластических масс, синтетических волокон, каучука и других химических продуктов.
v Нефть— маслянистая жидкость черного или темно-коричневого цвета, обладающая специфическим запахом. Ее удельный вес 0,83—0,97. Она застывает при температуре —11, —19°, а бензин, керосин, и другие продукты ее переработки — при температуре —60, -70°. ?
В химическом отношении нефть состоит из углерода (88—85%), водорода (12—15%) и различных примесей и представляет собой смесь углеводородов. В незначительном количество в нефти содержатся в соединениях кислород, азот, сера и др. По содержанию серы
32
нефти делятся на малосернистые (< 0,5% серы) и высокосернистые (05%)
В состав нефти входят легкие углеводороды, находящиеся при обычной температуре и давлении в нефти в газообразном состоянии; основную массу нефти составляют более тяжелые углеводороды в жидком состоянии; самые тяжелые молекулы углеводородов пребывают в твердом состоянии. При добыче нефти выделяются попутные газы — легкие углеводороды, содержащие метан, этан, пропан, бутан, и часть более тяжелых углеводородов — пентан и гексап, которые образуют газовый конденсат.
Исторически в добыче нефти можно выделить несколько этапов: рытье ям и колодцев, применение ударного бурения скважин, роторное, или вращательное, бурение, которое в ряде случаев применяется и в настоящее время, и, наконец, применение турбобуров и электробуров, сконструированных впервые в мире советскими учеными и инженерами. Лицензии на их приобретение и использование закуплены в СССР целым рядом стран.
В турбобуре вращательное движение сообщается не всей бурильной колонне, представляющей собой систему стальных труб диаметром 10—30 см, что имеет место при роторном бурении, а только буровому инструменту, находящемуся в нижней ее части. Установленный двигатель в данном случае соединяется с буровым инструментом — долотом, шарошкой или коронкой. Двигатели в турбобурах —■ малогабаритные и многоступенчатые турбины, приводимые в движение глинистым раствором. Пройдя через бурильную колонну нод большим давлением, глинистый раствор охлаждает бурящий инстру* мент и между стенками колонны и образуемой скважиной поднимается на поверхность, увлекая разрушенную горную породу. При бурении турбобурами бурильная колонна совершает лишь поступательное движение (рис. 1).
Буровой инструмент электробура приводится в движение электромотором. Использование турбобуров и электробуров позволило применять наклонное бурение. Оно применяется в тех случаях, когда перпендикулярному бурению препятствуют какие-либо неблагоприятные условия. Наклонное бурение дает возможность, например, проникнуть под дно водного бассейна и обойти твердые горные породы. Применяется и кустовое бурение, когда из одной буровой вышки производится бурение сразу 10—12 скважин, что очень важно, например, для Западной-Сибири, где болотистая местность и сложные условия для размещения буровых установок.
Экономически наиболее выгодна добыча нефти из фонтанирующих скважин, по которым под давлением нефть сама поступает на поверхность земли. В этих случаях устанавливаются лишь регуляторы подачи нефти. При фонтанном и других методах добычи нефти применяют искусственное поддержание давления в пласте с помощью закачки в пласт воды, газа, термических методов, микробиологических добавок и др.
Компрессорный способ добычи сводится к тому, что в скважину опускаются две колонны труб, расположенных параллельно или
2 Заказ 41 JS3
Рис. 1. Схема турбинного способа бурения:
/ — насос; 2 — неподвижные бурильные трубы; 3 — турбобур; 4 — сборник; 5 — отстойник; 6 — гибкий шланг
концентрически. По одной трубе подается нефтяной газ, который повышает давление в нефтяном пласте, а нефть поступает на поверхность по второй трубе вместе с газом. Газ отделяют от нефти и снова используют для закачивания в пласт. Существует также насосный способ добычи (рис. 2). Он применяется обычно на тех скважинах, которые ранее эксплуатировались или компрессорным способом, или фонтанировали. Сущность этого способа сводится к тому, что из скважины нефть выкачивается специальными насосами, которые опускаются в скважину. Насос соединен со станком-качалкой, работающим с помощью кривошипно-шатунного механизма. В последнее
34
время в качестве двигателя насоса применяются электродвигатели. Наконец, отметим шахтный способ добычи нефти. Он применяется для добычи или слишком густой при-родшш нефти, или нефти, добываемой в суровых климатических ус-.чоимях, где от низких температур нефть сгущается.
Рис. 2. Схема глубинно насосного способа бурения:
/ — место установки газопесочного якоря; 2 — насос; 3 — штанги; 4 — колонна насосных труб; 5 — электродвигатель; 6 — балансир; 7 — сальник; 8 — обсадные трубы |
Для увеличения добычи нефти пн пласта применяются различные методы воздействия. Одно из них — на контурное ивнутриконтурное за-модненне. Сущность его сводится к :iaкачке воды в пласт по внешним границам залежи (законтурное) пли в центральную часть залежи (ипутриконтурное) для ис-кусстнепного повышения давления п пласте. В связи с этим увеличи-иаетсн извлечение нефти из месторождения до 70%. Применяются также тепловые методы воздейст-iiiDi на нефтяной пласт. Наиболее ;м[>фектишшс из них циклоническое нагнетание в пласт через специальные екиажипы пара или горячей моды, иозбуждепие и поддержание
моды, иоаоуждепие и mi/u^pmu.iuv
процесса парообразования в пластах с помощью искусственной химической реакции. Применение этих методов увеличивает отдачу нефти ни пластов на 30—45% по сравнению с нормами обычной отдачи пластов, а производительность скважин (суточный дебит) увеличивается в 10—15 раз. Применение указанных методов добычи нефти (пишется одним из важных направлений технического прогресса в
^ Переработка нефти осуществляется двумя способами — путем фп.шчеекоп перегонки нефти и химической переработки, которая иключает крекинг, пиролиз и некоторые другие способы. Перед переработкой нефть подвергается очистке от различных физических примесей, в том числе воды, серы и др.
При перегонке нефть разделяется на составные углеводороды, коюрые имеют различную температуру кипения. При нагревании нефш ;>in продукты в определенной последовательности переходят к i■ампобржшое состояние: сначала легкие углеводороды, затем более i )i,i;ejii,ie. Образующиеся при нагревании нефти пары охлаждаются п образуют жидкие углеводороды. Многие углеводороды, входящие м еогтаи нефти, имеют довольно близкую температуру кипения. Полому ii 11 ii перегонке получаются не чистые продукты, а так называемые фракции (бензиновые, керосиновые и др.)^
35
При нагревании нефти бензиновая фракция возгоняется при температуре от 30 до 200°, лигроиновая — при температуре от 120 до 240°, керосиновая — при 200—300° и при 200—400° — газойленая фракция. Указанные нефтепродукты называют светлыми. Кроме того, образуется мазут. Путем дополнительной перегонки из него получают смазочные масла и гудрон. Бензиновая и лигроиновая фракции подвергаются вторичной перегонке с целью получения более чистого, однородного продукта. Так, например, бензины получают различных марок в зависимости от его состава и октанового числа’. Каждый продукт нефтепереработки выступает в качестве самостоятельного вида топлива двигателей внутреннего сгорания.
Для перегонки нефти используются установки — трубчатые печи и ректификационные колонны, где нефть нагревается и затем разделяется на фракции. Трубчатые печи нагреваются горящим мазутом или газом. Нагреваясь до 350°, нефть превращается в пар и в газообразном состоянии проходит в ректификационную колонну, имеющую высоту 40 м. В колонне имеется несколько десятков горизонтальных перегородок с отверстиями — так называемых тарелок. Пары углеводородов нефти, проходя через отверстия п конденсируясь, сжижаются на тарелках в зависимости от температуры кипения. На верхних этажах тарелок сжижается бензин, затем лигроин и т. д.», а на нижних — мазут. Таким образом, за счет разных температур кипения нефть разделяется на составляющие ее углеводороды. Для более полного использования нефтепродуктов мазут перерабатывается на вакуум-установках для получения смазочных масел. В виде остатка образуется гудрон.
Современные нефтеперегонные заводы имеют диапазон мощности от 5 до 20 млн. т переработки нефти в год. Их размещение осуществляется как в районах добычи нефти, так и в основных районах потребления нефтепродуктов.
Крекинг нефтепродуктов. При простой перегонке нефти выход основного продукта — бензина относительно небольшой. Для увеличения производства бензина используют менее Ценные нефтепродукты, например соляр, лигроин и другие, перерабатываемые с помощью крекинг-процесса. Крекинг-процесс изобретен русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г.
Крекинг ведется при температуре от 450 до 600° и давлении 1—60 атмосфер. При крекинге тяжелые углеводороды расщепляются на составные части и затем происходит их взаимное соединение с образованием бензина и других продуктов.
< Таким образом,[с помощью крекинга из нефти, соляра, лигроина и других продуктов получают бензин и газообразные углеводороды — ценное химическое сырье. В качестве отхода при крекинге нефтепродуктов образуется кокс, который применяется как топливо, j
Существует несколько разновидностей крекинг-процесса: термический крекинг, осуществляемый под действием высокой
температуры; к а т а л и т и ч е с к и й крекинг, идущий при высокой температуре под действием катализаторов. Особой разновидностью крекинга является риформинг, позволяющий получать из низкооктановых бензинов высокооктановые, а также производить разнообразное, сырье для химической промышленности (бензол, толуол и т. п.).
Риформинг нефтепродуктов осуществляется при температуре 450—540° и при давлении от 15 до 70 атмосфер. В качестве катализатора чаще всего используются платина и алюмосиликаты. Сущность процесса сводится к тому, что сложные углеводороды расщепляются на более простые, а последние соединяются и образуют ароматические углеводороды. Этим способом подвергают обработке и бензин, с тем чтобы улучшить его качество.
Пиролиз — разновидность термического крекинга. Пиролиз нефтепродуктов осуществляется при температуре 600—800° при обычном давлении с целью получения из керосина и газойля ароматических углеводородов: бензола, толуола, ксилола, которые являются исходными продуктами для производства многих синтетических веществ: смол, пластмасс, синтетических волокон, красителей, лекарств и др.
Нефтеперерабатывающие предприятия в прошлом тяготели к районам добычи нефти (Баку, Грозный), и, следовательно, готовые продукты, а число их было небольшим и по объему, и по номенклатуре, поставлялись в районы потребления. В связи с широким развитием нефтепроводиого транспорта, значительно улучшившего и удешевившего транспортировку нефти на большие расстояния, а также в связи с увеличением потребности в нефтепродуктах во всех районах страны, увеличением количества вырабатываемых нефтепродуктов, что затрудняет их транспортировку в отдельности, нефтеперерабатывающие предприятия, особенно в послевоенное время, стали размещаться в районах потребления. Почти все крупные экономические районы СССР имеют одно или несколько нефтеперерабатывающих предприятий, хотя в ряде из них нефть не добывается. Основные нефтяные базы страны, как правило, производят нефтепродуктов больше, чем требуется для этих районов. Поэтому необходимы перевозки нефтепродуктов. Нефть и нефтепродукты в основном транспортируются по нефтепроводам и продуктопроводам. Общая протяженность нефтепроводов и продуктопроводов в СССР к 1979 г. составила 67,4 тыс. км. Диаметр современного нефтепровода достигает 1020—1420 мм. По трубопроводу диаметром 1220 мм можно перекачивать до 90 млн. т нефти в год. Значительная часть нефти транспортируется в танкерах.
Хранение нефти и нефтепродуктов в местах добычи и переработки осуществляется в металлических резервуарах разной емкости, имеющих соответствующее противопожарное оборудование, агрегаты по поддержанию давления и т. п.
1 Октановое число — условный показатель, характеризующий антидетонационные свойства моторных топлив.
36
87
V. 4. Добыча и переработка природного газа
Газовая промышленность СССР создана за годы Советской власти.
СГ а з используется как высококалорийное и дешевое топливо и как сырье в химической промышленности.) В народном хозяйстве используется природный, попутный и искусственный газ, получаемый при газификации угля и сланцев, а также газ коксовых батарей и доменных печей. Около 90% всех добытых газовых ресурсов страны приходится на долю природного газа.
СКак топливо газ имеет ряд преимуществ перед твердым и жидким топливом} Эти преимущества в основном сводятся к следующему.1 ‘”К расчете на единицу условного топлива затраты средств в газовой промышленности значительно меньше, чем в угольной и нефтяной^ Себестоимость добычи газа в Т2—ИГраз ниже, чем себестоимость добычи угля. Для бытовых целей газ дешевле в 11—12 раз, чем дрова, и в 6—7 раз дешевле, чем керосин^Транспортировка газа по газопроводам под давлением позволяет передавать его на большие расстояния и непосредственно потребителю, что не требует погрузочно-разгрузочных работ.)
Капитальные вложения на создание газопроводов окупаются в течение трех-четырех лет, в то время как строительство железнодорожных путей и автомобильных дорог обходится дороже и окупаемость их осуществляется в течение более длительного времени.
(.Газообразное топливо легко воспламеняется, но горение этого вида топлива легко поддается регулированию. При горении газ сгорает полностью без остатка (золы). Горение газа происходит без копоти, что создает лучшие санитарные условия в городах.’)Исполь-зование природного газа в промышленности обеспечивает е’жегодное повышение производительности общественного труда на 1 % •
( Природный газ состоит в основном из метана, среднее содержание
которого – около 85% (76-98), этана (0,5-4,4), пропана (до 1,5% ),
бутана и пентана (менее 1%). . ‘
Кроме углеводородов, в природном газе имеются небольшие примеси углекислого газа, азота и сероводорода^
Промышленная разработка природного газа начинается с бурения газовых скважин. Газовые скважины оборудуются так же, как и нефтяные: цементируются и укрепляются; создаются газохранилища и газопроводы. После проведения всех подготовительных работ начинается добыча газа.
В результате внутреннего давления по газовым скважинам газ поступает на поверхность земли. Несколько газовых скважин связываются специальным газосборочным кольцом, по которому газ поступает на главную компрессорную станцию. В сепараторах газ сушат и удаляют из него сероводород и другие примеси. Затем газ поступает в магистральный газопровод под давлением 50—75 атмосфер которое поддерживается промежуточными компрессорными станциями, расположенными через 100—120 км.
При подходе к городу магистральный газопровод обычно разветвляется на два полукольца для уменьшения давления газа и луч-88
шего соединения магистрального газопровода и городской газсузой сети, где газу придают специфический запах, чтобы можно было обнаружить возможную его утечку.
С Природный газ используют для получения жидкого топлива, ацетилена, метанола, водорода, азотных удобрений и т. п. Ценным химическим сырьем являются также попутные газы, сопутствующие нефти. Из них на специальных газоперерабатывающих заводах получают газовый бензин, пропан, бутан и сухой газ (метан)/)
V. 5. Добыча и переработка угля
Уголь залегает в виде пластов различной толщины (мощности). Она может быть от нескольких сантиметров до 100 м. Разрабатываются угольные пласты мощностью от 0,45 м и более. Ъ Наибольшее значение имеют коксующиеся угли, которые идя термическом воздействии спекаются и образуют прочный кокс, применяющийся в качестве технологического топлива в черной металлургий) Существует ряд марок каменных углей (табл. 3).
Таблица 3 Маркировка каменных углей Донбасса
Наименование |
Обозначение |
Выход летучих веществ, % | Коксовый остаток |
Длшшопламенцый |
Д |
42 | порошкообразный |
Газовый |
Г |
35—40 | спекшийся, сплавленный,1^т -* ^ т| 1 1 тт |
Паровичный жирный |
пж |
26—35 | рыхлый спекшийся, сплавленный, |
умеренно плотный | |||
Коксовый |
к |
18—26 | то же |
Паровичный спекаю- | |||
щийся |
ПС |
12—18 | спекшийся или сплав- |
ленный от плотного до | |||
Тощий |
т |
6—12 | умеренно плотного |
порошкообразный иди | |||
слипшийся |
Разнообразие каменных углей определяет широкий диапазон их применения. Угли марок ПЖ, К, ПС применяются для получения кокса. Длиннопламенные, газовые и тощие угли являются в основном энергетическим топливом. Угли марки Д применяются для получения искусственного жидкого топлива.
Бурый уголь представляет собой в основном рыхлую массу бурого цвета. Это менее «созревшие» угли, отличающиеся низким качеством. Бурые угли имеют небольшую калорийность. В то же время они содержат большое количество золы (до 40%), серу (1—2%), имеют высокую влажность (до 35%). Бурый уголь нельзя долго хранить в кучах, поскольку он окисляется, рассыпается и самовозгорается; невыгодно его перевозить на дальние расстоянщрПри использовании бурого угля его измельчают до пылевидного состояния и сжигают. В этом случае он горит наиболее интенсивно.£ДЛЯ
39
Верхняя гранат шахтного поля | ||
11 | 1зтаж | |
-So!§ ^ tj | Л этаж | |
S§- | ШэтажКоренной (собирательный) горизонт | 1 |
В этаж | ||
Уэтаж | Грани | |
5 | ||
длительного храпения бурого угля и транспортировки его спрессовывают в брикеты.}
Добыча угля. Добыча угля осуществляется двумя способами — открытым (карьеры, разрезы) и подземным (шахтным).
нижняя граница |
Преимущество карьеров состоит в том, что производительность труда здесь выше и себестоимость угля почти в 10 раз ниже, чем в шахтах. Строительство карьеров осуществляется значительно быстрее, чем шахт, и они обходятся в 2 раза дешевле. При открытом способе добычи угля резко сокращается расход крепежного материала и создаются лучшие са-
Рис. 3. Схема шахтного поля
нитарно-гигиенические условия для рабочих. Недостатками открытой добычи являются вывод из оборота больших земельных участков, сильное влияние климатических условий на производство и др. Вскрышные работы составляют, как правило, 2—3 т пустой породы *е& 1 т мощности карьера.
Карьеры могут иметь производительность до 50 млн. т в год (шахта — от 0,2 до 7,5 млн. т). В разрезах (карьерах) добыча угля ведется с помощью роторных и шагающих экскаваторов. Уже созданы шагающие экскаваторы с объемом ковша 100 м3 и длиной стрелы 100 м — ЭШ-100Х100. Роторный экскаватор добычу ведет с помощью ротора, лопаты которого разрыхляют и подают из карьера уголь. Крупнейшие роторные экскаваторы могут в течение нескольких минут нагрузить углем железнодорожный вагон.
Добыча угля открытым способом является одним из важных направлений технического прогресса в угольной промышленности. Этим способом было добыто в 1979 г. 258 млн. т угля, или 35% от его общей добычи в стране. Экономическая целесообразность создания карьеров прежде всего в том, что все издержки по созданию карьера меньше, чем при создании шахты. Один из важнейших показателей, определяющих способ разработки угольного месторождения,— объем вскрышных работ, необходимых для добычи 1 тугля.
Подземный способ добычи угля осуществляется с помощью шахт. Перед закладкой шахты производится детальная разведка угольного месторождения. Если оно большое, а простирание угольного пласта достигает нескольких километров, угольное месторождение разбивается на несколько участков (шахтных полей; рис. 3), каждый из которых предназначается для разработки самостоятельной шахтой. Шахтное поле делится в вертикальном разрезе на две части. Соотношение этих частей может быть равное или с преобладанием верхней части. Верхняя часть называется бремсберговой, а нижняя — уклонной. Как верхняя, так и нижняя часть делится на горизонты, или этажи, в которых производится выработка угля. По горизонту, который
40
разделяет шахтное поле на две части (его называют коренным горизонтом), создается откаточный, или собирательный, штрек, т. е. горизонтальная выработка по пласту угля. К собирательному штреку подходит ствол шахты; через него производят подъем угля из шахты, доставку рабочих в шахту, а также механизмов, транспортных средств, свежего воздуха, через него проходят силовые кабели и т. д. Диаметр ствола составляет несколько метров.. Обычно шахты имеют два или даже три ствола, что улучшает условия вентиляции шахты и создает надежную связь с шахтой в случае аварии или неполадок в главном стволе.
Добыча угля производится в этажах. Причем бремсберговая и уклонная части разрабатываются одновременно, а горизонты в них — последовательно в нисходящем и восходящем порядке. Участки непосредственной разработки угля называют забоями и лавами.
Кроме подземного хозяйства, каждая шахта имеет ряд сооружений на поверхности земли. Это копер, с помощью которого осуществляются подъем и опускание грузов и рабочих в шахту, механические мастерские, погрузочные механизмы и др., административные здания. При некоторых шахтах работают обогатительные фабрики, которые освобождают уголь от пустой породы и повышают его качество.
При создании шахт широко используются проходческие комбайны, имеющие большую производительность. Почти девять десятых выемки угля в очистных забоях пластов пологого и наклонного падения осуществляется угольными комбайнами, две трети забоев обеспечены гидрофицированными передвижными крепями, устанавливаемыми по мере продвижения угольного комбайна по пласту. Выемка, доставка, откатка и погрузка угля полностью механизированы.
Одним из прогрессивных способов добычи угля является гидравлический способ. Он применяется в СССР с 1937 г. Этим способом добывается уголь в Кузбассе и других бассейнах.
Основным и единственным механизмом, применяемым при гидроспособе добычи угля и’ его транспортировке, является гидромонитор. Гидромонитор направляет струю воды под давлением 30—80 атмосфер на угольный пласт, разрушая его, а полученный уголь смывается водой. Большие куски угля измельчаются в дробилке и углесосами подаются на поверхность по пульпопроводу. На поверхности уголь отстаивается, а вода снова подается гидромонитору.
Гидромонитор обслуживается всего двумя рабочими- и дает до 100 т угля в час. Производительность труда при гидромеханизации возрастает в 3—5 раз, а себестоимость угля снижается в 2— 2,5 раза. Применение гидравлического способа добычи угля не только дает большую экономию, но и создает более благоприятные санитарно-гигиенические условия для работы шахтеров.
Подземная газификация угля позволяет использовать без извлечения па поверхность бурый уголь весьма ограниченных запасов, который подземным способом добывать экономически нецелесообразно.
41
Газификация угля производится следующим образом. Пробуриваются па определенном расстоянии две скважины, проходящие через угольный пласт. По одной из скважин под большим давлением подается смесь пара и воздуха. Пар и воздух через трещины в уголь-пом пласте проходят к другой скважине. В процессе продувания одним из способов поджигается уголь. Кислород, окисляя уголь, образует углекислый газ. Затем углекислый газ и пары воды вступают во взаимодействие с углем и образуют газовую смесь, состоящую из угарного газа и водорода (генераторный газ), который и выходит через вторую скважину. Получаемый газ имеет теплотворную способность от 2 до 4 тыс. ккал/м3. Отдельные виды генераторного газа обладают очень высокой теплотворной способностью (до 16 000 кдж/м3). Помимо подземной газификации угля, этот процесс может осуществляться в специальных газогенераторных печах.
Получение кокса. Коксовые печи представляют собой систему металлических камер, выложенных внутри огнеупорным материалом. Соединенные между собой коксовые печи в количестве 45— 70 называют коксовой батареей. Камеры имеют прямоугольное сечение. В них загружается шихта — специально обработанный коксующийся уголь (более 20 т). Печи в течение 14—15 часов при температуре 1100° обогреваются пламенем горящего в простенках камер доменного или коксового газа. Во время обогревания из угля выделяются газообразные и жидкообразные продукты, освободившись от которых он превращается в кокс. Через 14—15 часов к коксовой батарее подъезжает коксовыталкиватель, а с другой стороны — специальный металлический вагон. Коксовыталкиватель снимает двэрь с коксовой печц и выталкивает раскаленный кокс в вагон. Вагон с раскаленным коксом отправляется в специальное помещение, где кокс тушится с помощью воды. После охлаждения кокс отправляется на товарный склад, откуда поступает потребителю.
Из 1 т угля в процессе коксования получают: кокса — 750— 800 кг, до 50 кг каменноугольной смолы, содержащей фенол, крезол, нафталин, антрацен и др., 300—-350 м3 коксового газа, состоящего из водорода (60—62%) и метана (20—34%), сырого бензола — 9—10 кг, аммиачной воды — до 2,5 кг.
Коксовый газ используется на коксохимических заводах в качестве топлива для коксовых или мартеновских печей, а остальные продукты используются как химическое сырье.
Основным потребителем кокса является черная металлургия, поэтому подавляющая часть коксохимических заводов размещена в районах черной металлургии.
Гидрогенизация угля имеет целью получение из твердого топлива жидкого. Для этого требуются определенные условия: давление до 70 атмосфер, температура 380—500° С, присутствие катализаторов. В угольную массу накачивается водород. Наличие катализатора способствует соединению водорода с углеродом и образованию углеводородов, Регулируя этот процесс, можно получить бензин, керосин, дизельное топливо и другие виды жидкого топлива. Из одной тонны угля получают 0,3 кг жидкого топлива,
42
V. 6. Добыча сланцев и торфа
Горючие сланцы — это горная порода, образовавшаяся из органических и илистых остатков при тектонических процессах. Образование сланцев связано с накоплением органических остатков, которые спрессованы вместе с илистыми остатками. Неорганическая часть, представленная глиной, переходит при горении в золу. В зависимости от вида сланцев зола составляет от 35 до 50% их веса.
Добыча сланцев осуществляется двумя способами — открытым и шахтным. Открытая разработка сланцев производится в местах неглубокого их залегания от поверхности земли. При шахтном способе добычи сооружается шахта, в которой и происходит добыча сланцев. Теплотворная способность сканцев невелика (до. 4000 ккал/кг).
Горючие сланцы находят применение как топливо, а также для получения газа и для сухой перегонки с целью получения некоторых продуктов, предназначенных для химической промышленности.
Добыча торфа. Существует несколько способов добычи торфа. Фрезерный способ добычи состоит в том, .что верхний слой торфяника разрыхляется фрезерной машиной на глубину в несколько сантиметров. Образовавшаяся торфяная крошка ворошится другой машиной, просушивается, сгребается в валки и собирается для хранения или отправки потребителю. Помимо собственно фрезерного, существует фрезерно-формовочный способ добычи торфа, при котором торфяная крошка формуется в брикеты с круглым сечением, которые затем сушатся.
Гидравлический способ основан на применении струи воды иод давлением, которая разрушает залежи торфа и образует пульпу—смесь торфяной крошки с водой. Пульпа по торфососу откачивается из торфяника к растирателю, а из него в ямы — аккумуляторы. Затем торфомасса рассеивается по сушительному нолю, высыхает и твердеет. Специальные машины собирают высохшую массу и брикетируют. Брикеты после дополнительной подсушки готовы к сжиганию.
Экскаваторный способ состоит в том, что торфяник разрабатывается многоковшовым экскаватором. Экскаваторы извлекают торф на всю глубину залегания (7—10 м), измельчают его. Торфяная масса поступает в стилочную машину, которая формирует брикеты и раскладывает для сушки.
Торф используется как топливо (калорийность его — до Н000 ккал/кг), в качестве удобрения, подстилки скоту и для химической переработки с получением ряда ценных продуктов.
ГЛАВА VI. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА Vf. 1. Состав, значение, энергоресурсы и их эквиваленты
По современной классификации промышленности к электроэнер* готике относятся тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС), атомные (АЭС) и прочие электростанции, электрические и тепловые сети,
43
самостоятельные котельные. На ее долю приходится 3% валовой продукции промышленности и 16,0% основных производственных фондов (1979 г.).
Продукцией отрасли является электрическая и тепловая энергия (от ТЭЦ и самостоятельных котельных). Ныне нет ни одного производства, которое не пользовалось бы электрической и тепловой энергией. Широкому применению электрической энергии способствует ее универсальный характер. Она легко превращается в другие виды энергии, передается на большие расстояния с относительно небольшой ее потерей, легко дробится в любой пропорции. Указанные особенности электрической энергии обеспечили ее широкое применение как двигательной силы, в получении света, тепла, электрохимических и электрометаллургических процессах.
Развитие электроэнергетики основывается па использовании энергетических ресурсов. Они делятся на н е в о з о б н о в л я е м ы е и возобновляемые. К числу первых относятся все топливные ресурсы, за исключением дров, а также ядерное «горючее» — уран, торий и плутоний.
Возобновляемые энергоресурсы — это эиергия рек, ветра, приливов и отливов, лучистая энергия солнца, растительное топливо. Они практически неисчерпаемы, так как возобновляются или постоянно, или в течение определенного периода.
Подавляющая часть электроэнергии производится на базе нево-зобновляемых энергетических ресурсов, которые все более используются человечеством. Уран, торий и плутоний -г- это наиболее концентрированный вид энергетических ресурсов. 1 кг урана выделяет’ 21 млрд. ккал, или в 3 млн. раз больше, чем уголь, следовательно, 1 кг урана эквивалентен 3000 т угля.
Запасы гидроэнергии рек исчисляются в киловаттах. Они находятся в прямой зависимости от расхода воды (количества воды, протекающей в 1 с) и от высоты напора и могут быть исчислены по каждому возможному створу ГЭС по формуле:
М = Р м3/с ■ В,
где М — мощность водного потока в данном створе; Р■— расход воды в м3/с; В — высота падения водного потока (напор). Поскольку 1 м3/с представляет собой 1000 кг/с, то формула может быть записана так:
М = 1000 кг/с • Р ■ В.
Известно, что 75 кг/м (1 л. с.) = 0,736 кВт, тогда М = = (1000 кг/с: 75 кГм = 13,333 л. с.) ‘■ Р ■ В, или М = 0,736 X X 13,333 ■ Р • Я = 9,81 • Р ■ В кВт,
Учитывая гарантированный напор воды, составляющий 80—85% (или коэффициент 0,8—0,85), указанная формула приобретает окончательный вид:
М = 8 Р ■ В кВт. 44
Указанная формула используется для расчетов возможной мощности ГЭС в данном створе реки при определенной высоте плотины.
Кроме деления топливно-энергетических ресурсов на топливные и нетопливные, возобновляемые и невозобновляемые, их еще подразделяют на первичные и вторичные.
Ко вторичным энергетическим ресурсам относятся доменный и коксовый газ, горючие отходы других производств, тепло отходящих газов промышленных печей, горячая вода, полученная в системе охлаждения, отработанный пар в силовых промышленных установках и т. п.
Задача сводится к наиболее полному и эффективному использованию как первичных, так и вторичных энергетических ресурсов.
VI. 2. Тепловые электростанции (ТЭС)
Тепловые электрические станции представляют собой совокупность установок, основным технологическим назначением которых является преобразование химической энергии сжигаемого топлива в тепловую, а последней — в электрическую. Тепловая электростанция состоит из -котельной, парового котла, турбины, генератора и распределительной подстанции.
Химическая энергия топлива освобождается при его сжигании в котельной. При этом образуется тепловая энергия, с помощью которой нагревается вода в паровом котле, превращаясь в пар. Поскольку в паровом котле устанавливается высокое давление (до 250—300 атмосфер), то пар находится в перегретом состоянии и обладает большой кинетической энергией. Из парового котла перегретый пар поступает через сопла на лопатки турбины, приводя ее в движение.’
В блоке с паровой турбиной смонтирован синхронный генератор. С помощью последнего механическая энергия вращающейся турбины преобразуется в электрическую энергию.
На подстанции ТЭС электрический ток получает нужное напряжение и передается по проводам потребителям. ТЭС имеют установки для подачи холодной воды в конденсаторы, в которых происходит охлаждение отработанного пара. Охладив пар, вода нагревается и возвращается в источник водоснабжения. Электростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует 300 тыс. м3 воды в час и 1800 т топлива (12—14 млн. т бурого угля в год).
Тепловые электростанции делятся на два вида — конденсационные (КЭС), которые вырабатывают только электроэнергию, и теплофикационные (ТЭЦ). ТЭЦ вырабатывает электрическую и тепловую энергию в виде горячей воды или пара.
КЭС вырабатывает энергию за счет работы пара. Отработанный пар конденсируется. Полученная при конденсации пара вода поступает в паровой котел. Она имеет температуру 20—25° и является носителем тепловой энергии. Низкая температура воды не позволяет использовать ее в промышленных целях. Коэффициент полезного
45
действия (КПД) КЭС составляет 25—43% (в зависимости от мощпо-сти турбин, электростанций и параметров пара).
КПД КЭС возрастает по мере увеличения мощности турбин и параметров электростанций (табл. 4).
Таблица 4
Зависимость КПД турбин от их мощности и параметров пара
—————— Турбины, | ||||
■——- —____ тыс. кВт Параметр ы ‘——______________ |
100 |
150 |
200 |
300 |
пара и КПД -——________________ | ||||
Давление подводимого пара, кг/см2 |
29 |
90 |
170 |
235 |
Температура пара (в градусах Цель- | ||||
сия) |
400 |
480 |
550 |
580 |
Коэффициент полезного действия | ||||
(КПД) |
32,0 |
38,5 |
42,3 |
44,2 |
Установка более мощных турбин, как видно, ведет к повышению КПД, сокращению удельных капиталовложений. При строительстве ТЭС себестоимость одного установленного киловатта при блоках 300 МВт в среднем составляет 128 руб., а при блоках 100 МВт — 21*0 руб./кВт. Переход к блокам 500 МВт дает экономию на капвложениях по сравнению с блоками 300 МВт 7%, а переход к блокам 800 МВт — 10%- Уже создан блок мощностью 1200 тыс. кВт для Костромской ТЭС.
О некоторых показателях новейших турбин в« сравнении с теми, что использовались 10—15 лет назад, дает представление таблица 5.
Главное место в топливном балансе ТЭС занимают уголь и другие виды твердого топлива. На их долю в 1980 г. приходилось 49,6% (в 1975 г. — 45,5%), в то время как на жидкое топливо — 28,0% (28,8%), газ -25,1% (25,7%). Тенденция последних лет говорит о повышении доли угля в топливном балансе электростанций, особенно бурого.
В связи с ростом мощностей КЭС до- нескольких миллионов киловатт их размещение все более тяготеет к местам концентрации дешевого угля, нефтепереработки и магистральным газопроводам (с учетом обеспеченности водой), ибо транспортировка (передача) электроэнергии обходится дешевле, чем транспортировка топлива. К тому же перевозка огромных масс топлива сильно загружает железнодорожный транспорт.-В то же время в области передачи электроэнергии открываются все большие возможности в связи с использованием сверхмощных напряжений. Поэтому в буроугольиых бассейнах формируются топливно-энергетические комплексы (ТЭК) регионального, межрайонного и союзного значения — К’анско-Ачинский топливно-энергетический комплекс (КАТЭК), Экибастузский ТЭК и другие.
На ТЭС, кроме паровых турбин, устанавливаются и газовые турбины.
46
Таблица 5
Технико-экономические показатели турбин разной мощности
Показатели | Мощность Ts’p6im, МВт | ||||
200 | 300 | 500 | 800 | 1200 | |
Пес (масса) на 1 кВт, кг Удельный расход тепла, кДж. па 1 кВт-ч Объем главного корпуса, м3 на кВт | 2,8 478 0,79 | 2,2 440 0,70 | 1,71 436 0,54 | 1,66 434 0,40 | 1,58 430 0,30 |
Газовая турбина приводится в движение газами, образовавшимися от сгорания газа или мазута. Топливо сжигается в специальной камере, где температура поднимается до 1500°. Выходя из камеры, газы смешиваются с холодным воздухом, который понижает их температуру до 600—800°, и направляются на турбину, приводя ее в движение. Отработанный газ используется для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Газовая турбина приводится в движение в течбние нескольких минут вместо 7—8 часов, необходимых для начала выработки электроэнергии паротурбинной ТЭС. К тому и;е в данном технологическом процессе не требуется вода. КПД газотурбинных электростанций — 30—35%- Газотурбинные ТЭС создаются для снятия пиковых (наибольших в течение суток) нагрузок, особенно в энергосистемах, где недостает ГЭС для этих целей. Существуют также установки переходного типа — парогазовые (КПД ~ «44%).
ТЭЦ отличаются от КЭС тем, что на них часть пара отбирается с турбины и отводится к потребителям или специальной установке-цилиндру, называемому бойлером, через который проходят трубы, нагреваемые отработанным (чаще частично отработанным) паром. Циркулирующая по ним вода нагревается до кипения, а затем от бойлера подается по теплотрассе потребителю.
Отработанный пар, пройдя через бойлер и отдав тепловую энергию, конденсируется и возвращается в паровой котел. Следовательно, отличие состоит в том, что на ТЭЦ установлен бойлер, который ипляется аккумулятором тепловой энергии отработанного пара. Кроме этого, турбины ТЭЦ отличаются конструкционно, так как позволяют производить промежуточный отбор пара с турбины для целей пароснабжения.
ТЭЦ имеют экономическое преимущество перед КЭС, здесь КПД достигает 65 — 70% против 30—43% на КЭС. С работой ТЭЦ отпадает необходимость иметь в городах маломощные котельные, которые поглощают рабочую силу и загрязняют окружающую среду.
Так как подача горячей воды ТЭЦ технически возможна на расстояние до 30 км, а пара — лишь на 5—7 км, то ТЭЦ размещаются в центрах потребления пара и горячей воды — в городах. За счет
47
ТЭЦ отапливается около 40% городских поселений нашей страны. Сейчас в СССР уже работает первая в мире атомная ТЭЦ (АТЭЦ) — ■Билибинская.
В нашей стране, как и в ряде зарубеж-ных, ведутся работы’ по прямому преобразованию тепловой энергии в электрическую с помощью магнитогидродинамических генераторов (МГД-генератора). В СССР уже создана крупнейшая в мире МГД.— установка мощностью 20,4 тыс. кВт, ведутся работы по созданию генератора мощностью 500 тыс. кВт.
Принципы работы МГД-генератора сводятся к следующему. При пересечении магнитного поля ионизированным газом, так же как и металлическим проводником, в нем образуется электрический ток. При этом для образования ионизированного газа, состоящего из оголенных ядер атомов (плазмы), его нагревают до t° -f-2500, +2700°C и добавляют щелочные металлы (цезий, калий, натрий). При плазменном состоянии газ обладает сверхпроводимостью. Уже при наличии 1% ионизации газа он приобретает 80% максимальной электропроводности, которую’он имел бы при 100% ионизации.
КПД МГД-генератора —50—55%. Для повышения КПД МГД-генераторов разрабатываются схемы совмещения их с паровыми установками и ядерными реакторами.
VI. 3. Гидравлические электростанции ГЭС
Гидравлические электростанции используют энергию водных потоков, которая, как упоминалось выше, определяется количеством протекающей воды- а потоке и высотой ее падения. В 1979 г. мощности на ГЭС. достигли 49,9 млн. кВт, а выработка электроэнергии — 14% от всей выработки в стране.
Для работы ГЭС не требуется топливо и, следовательно, транспорт; вырабатываемая фнергия ГЭС дешевле, чем на ТЭС^Работа ГЭС легче механизируется и автоматизируется. НСрок их службы более продолжителен, чем срок службы ТЭС. Создание ГЭС дает возможность решить ряд других народнохозяйственных задач: обводнения земель, судоходства, рыболовства. Таким образом, создаваемые водохранилища должны использоваться комплексно, что повышает их эффективность.
(^Недостатки ГЭС — сезонные колебания в выработке электроэнергии, примерно в 2 раза больший расход средств, чем для строительства ТЭС такой же мощности, большая продолжительность строительных работ.
В зависимости от конструкционных особенностей различают несколько видов ГЭС — плотинные (русловые и совмещенные) и деривационные. При строительстве плотинных ГЭС обязательно строится плотина, создающая напор воды. У деривационных электростанций вода к турбинам подается или по отводному каналу, или по специальным трубам. Деривационные электростанции создаются в горной местности, на горных реках, где большой уклон русла реки и большой естественный напор воды. Мощность этих электростанций
48
«If
небольшая. Создаются и смешанные приплотинно-деривационные электростанции. .У них напор создается как плотиной, так и деривацией.
ГЭС представляют собой комплекс сооружений, включающий, как правило, плотину, здание электростанции, часто шлюзы, а иногда и рыбоходы. Плотина поднимает уровень воды выше от нее но течению. Уровень воды, находящийся за плотиной, называется верхним бьефом, ниже — нижним бьефом. Разность в уровне бьефов называют напором воды.
При создании плотинных ГЭС образуются водохранилища, размер которых может быть от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч квадратных километров, что во многом зависит от высоты плотины и рельефа местности. Водохранилища выступают в качестве аккумуляторов воды весенних потоков и создают условия для более или менее равномерной работы ГЭС.
Плотины ГЭС могут быть водосливными или глухими. Водосливные плотины имеют отверстия для сброса воды из верхнего бьефа, глухие не имеют.
Плотина крупных электростанций, как правило, имеет ширину основания до 300 м и сужается кверху в виде трапеции до 50 м. Большой размер основания необходим для удержания ‘огромного количества воды. По верхней части плотины, как правило, прокладываются шоссейные или железнодорожные пути.
В случае необходимости при ГЭС строятся шлюзы — специальные сооружения для пропуска судов. С их помощью происходит процесс подъема корабля из нижнего бьефа в верхний или его опускание из верхнего бьефа в нижний. В ряде случаев создаются специальные рыбоходы.
Здания ГЭС сооружаются на берегу реки или в теле самой плотины. В здании ГЭС устанавливаются турбины, к валу которых крепятся генераторы. Рабочее колесо турбины находится почти на уровне нижнего бьефа.
Работа ГЭС сводится к следующему. Вода из верхнего бьефа устремляется в специальные отверстия, а через них падает на лопасти турбины и приводит их в движение. Вместе с турбиной приводится в движение и генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Самая крупная ГЭС в мире — Саяно-Шушенская, ее проектная мощность .— 6400 тыс. кВт, а ежегодная выработка — 24 млрд. кВт • ч. ГЭС оборудована десятью гидроагрегатами по 640 тыс. кВт (агрегаты Красноярской ГЭС — 500 тыс. кВт, Братской — 225 тыс. кВт, Волжских — 115 тыс. кВт). Изготавливаются турбины и. меньшей мощности.
Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на ГЭС, ниже, чем на ТЭС. Дешевизна гидравлической энергии позволяет создавать на ее базе электроемкие производства. Одним из направлений гидротехнического строительства в нашей стране является создание каскада электростанций. Каскад гидроэлектростанций имеет ряд преимуществ перед одиночной ГЭС; более полно используются гпдроре-
49
сурсы реки, создается глубоководный путь на всем ее протяжении, работают ГЭС каскада более ритмично и наиболее эффективно. В нашей стране созданы каскады электростанций на Волге, Днепре, Раздане, Ангаре и др.
Новым направлением в развитии гидроэнергетики является создание гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Первая в нашей стране Киевская ГАЭС мощностью 225 МВт вошла в строки в начале января 1975 г. Принцип ее работы следующий. Создается водохранилище за счет плотины. В дневное время для снятия пиковых нагрузок ГАЭС работает,, как обычная ГЭС. В ночное время, когда потребление электроэнергии падает, гидроагрегаты ГАЭС работают как насосы, перекачивая воду из нижнего бьефа в верхний, повышая его уровень и напор. Во время пиковых нагрузок накачанная в водохранилище вода сбрасывается, пройдя через турбины ГАЭС.
Последние статьи
- ТОП -5 Лучших машинок для стрижки животных
- Лучшие модели телескопов стоимостью до 100 долларов
- ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РЕЧЕВОГО РАЗВИТИЯ У ДЕТЕЙ РАННЕГО ВОЗРАСТА
- КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СИБИРИ: ГЕОПОЛИТИЧЕСКИЕИ ГЕОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ
- «РЕАЛИЗМ В ВЫСШЕМ СМЫСЛЕ» КАК ТВОРЧЕСКИЙ МЕТОД Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО
- Как написать автореферат
- Реферат по теории организации
- Анализ проблем сельского хозяйства и животноводства
- 3.5 Развитие биогазовых технологий в России
- Биологическая природа образования биогаза