CC BY
25
УДК 658.5:662.74
© А.В. Белов, Б.И. Кондырев, И.В. Гребенюк, Р.Р. Алиаббасов, С.А. Беляев, 2013
ПЕРСПЕКТИВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГОРНЫХ ЭНЕРГОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ НА ОСНОВЕ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
Рассмотрены тенденции использования углей как природного топлива и источника получения широкого спектра ценных химических продуктов на основе его глубокой переработки и внедрения современных технологий добычи. Приведены расчеты по обоснованию эффективности применения технологии ПГУ и строительства горных энергохимических комплексов на ее основе на месторождениях Дальнего Востока России.
Ключевые слова: уголь, углеводородсодержащее топливо, подземная газификация, газ, горное энергохимическое предприятие, переработка газа.
В настоящее время на мировом рынке энергетического и химического сырья наблюдается повышенный спрос на природные углеводороды, преимущественно нефть и газ. Об этом свидетельствует нестабильная ситуация на сырьевых рынках и устойчивый рост цен на углеводороды. При этом в ближайшие годы дефицит углеводородного сырья будет формироваться не только за счет необходимости его использования для выработки тепловой и электрической энергии, а во многом и за счет необходимости наличия сырьевых ресурсов для выработки продуктов газохимии, в том числе синтетических жидких топлив.
В этой связи во многих странах усиливается позиция рассматривать уголь не только как традиционное сырье для электростанций и котельных, но и как альтернативный источник углеводородного сырья. В ближайшей перспективе уголь будет компенсировать мировой топливно-энергетический баланс, и являться дополнительным источником получения ценных химических продуктов. При этом основной тенденцией использования углей как природного топлива и источника линейки ценных химических компонентов будет его глубокая переработка и внедрение
современных технологий добычи, обеспечивающих экологическую чистоту, полноту выемки запасов, снижение техногенных рисков при переработке и использовании полученных продуктов. Как показал мировой опыт, этим условиям в полной мере может соответствовать технология подземной газификации углей (ПГУ) на месте залегания пластов.
Авторами исследован опыт США, стран Европейского Союза, КНР, Индии, Австралии, Японии и др. стран в части получения и использования газа подземной газификации угля. Установлено, что в настоящий момент во многих странах мира значительно активизировались работы в области применения технологий глубокой переработки угля и использования газа подземной газификации в качестве энергоносителя и химического сырья. Это связано, прежде всего, с необходимостью присутствия альтернативных углеводородов на фоне нестабильных в силу геополитических, природных и экономических причин рынков нефти и природного газа, отсутствием промышленных технических решений освоения принципиально новых для рынка ресурсов, например, газогидратов, нестабильной ситуацией с экономическими рисками и объемами поставок сланцевого газа. На основе анализа технических и отчетных материалов Департамента энергетики США, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), США, компании «Ergo Exergy Technologies» Inc., Linc Energy, Австралия, Solid Energy New Zealand Ltd, Новая Зеландия, Oil and Natural Gas Corporation Ltd. (ONGC) и Gas Authority of India Ltd. (GAIL), Индия, Института технологий Муроран, Япония, Пекинского центра подземной газификации угля, КНР, ОАО «Газпром Промгаз» и др. установлена перспективность исследований по ПГУ и приведен положительный опыт промышленного использования технологии. Исследовательской группой по подземной газификации угля ДВФУ обоснована перспективность создания энергоэффективных технологических схем получения альтернативных углеводородных ресурсов на основе газа подземной газификации угля, предпосылки для ввода в топливно-энергетический баланс дополнительных источников получения электроэнергии и жидких топлив, для химической промышленности — дополнительного источника углеводородсодержащего сырья.
Разработаны концепция, технологическая схема и технико-экономические предложения по созданию экологически чистого, экономически эффективного предприятия для производства электроэнергии, получения тепла и ценных химических продуктов. Данное предприятие можно квалифицировать как горноэнерго-химическое, где технологическая схема включает подземную разработку угольных пластов способом ПГУ, обработку газа на поверхности, получение электроэнергии на газо- и паротурбинных установках, синтез различных химических продуктов, в том числе жидкого топлива.
Одним из перспективных регионов России, где может быть массово применена технология ПГУ, является Дальний Восток. Проведенные авторами научные исследования показали, что ПГУ может эффективно применятся на ряде угольных месторождений Приморского и Хабаровского краев, Сахалинской, Магаданской областях, где суммарные объемы производства заменителя природного газа на основе газа ПГУ могут достигать 70 млрд м3/год, что эквивалентно около 11 млн т у.т.
Рассмотрены вопросы создания горных энергохимических комплексов по производству метанола из технологического газа ПГУ. Исследования и технологические расчеты, выполненные в рамках совместных работ в 2013 г. с Научно-исследовательским институтом нефтяного и специального машиностроения (г. Москва), показывают, что расход газа ПГУ, полученного окислителем с концентрацией кислорода 45 % составит 12000 нм3 на тонну метанола. Согласно экспертным оценкам, проведенным совместно с Центром термических технологии добычи трудноиз-влекаемых топлив ОАО «Газпром Промгаз», в регионе ежегодно из газа подземной газификации угля может производиться до 3— 4 млн т. метанола.
Реализация проектов по освоению угольных месторождений Дальнего Востока способом ПГУ позволит ликвидировать дефицит топлива в регионе, обеспечить возможность экспорта химических продуктов и энергоносителей без угрозы для экономической безопасности государства, создать наукоемкие производства по внедрению инновационных технологий добычи и глубокой переработки углей, создать новые социально значимые производ-
ственные объекты на базе закрываемых угледобывающих предприятий, не имеющих возможность продолжения экономически эффективной добычи традиционными способами.
Как показали исследования горно-геологических и горнотехнических условий перспективных месторождений Дальнего Востока, в пределах эффективной логистики городов Хабаровск, Владивосток, Уссурийск, Магадан, Комсомольск на Амуре имеются угольные месторождения, запасы которых можно интенсивно осваивать, перерабатывая в в технологические газы в подземных условиях. В настоящий момент рассматриваются вопросы технико-экономического обоснования строительства энерготехнологических комплексов на базе технологии газификации углей с получением широкого спектра химических продуктов. Осуществлена экспертная оценка создания Вахрушев-ской (Сахалинская обл.), Хабаровской (Хабаровский край), Ар-темовской, Чернешевской и Банивуровской (Приморский край) станций «Подземгаз».
Как показывают расчеты, строительство Шкотовской станции «Подземгаз» около Артемовской ГРЭС позволит полностью обеспечить электростанцию газом ПГУ, либо служить сырьевой базой для газохимического комплекса по синтезу жидкого топлива. Большой интерес для технологии ПГУ представляет Хабаровское буроугольное месторождение, расположенное в районе города Хабаровск и примыкает к восточной окраине с балансовыми запасами по категории С1 — 102186 тыс. т и С2 — 190171 тыс. т, всего 292257 тыс. т. Учитывая, наличие на месторождении свиты пластов, которая может эффективно отрабатываться посредством способа ПГУ, используя одни и те же скважины для групповой выемки пластов и закладку при выгазовывании нижележащих мощных угольных залежей, включение в эксплуатацию месторождения является экономически и технически оправданным.
Выполненное технико-экономическое сравнение основных показателей Хабаровской станции «Подземгаз» и Ерковецкого разреза в Амурской области выявило, что при значительно меньшей мощности, производительность труда на станции сопоставима с производительностью на угольном разрезе, значительно ниже себестоимость на 1 т у.т. Проведенные исследования и срав-
нения позволяют говорить о полной конкурентоспособности предприятий ПГУ и действующих разрезов и шахт.
В настоящий момент выделены топливно-энергетические узлы региона, где может быть использована технология ПГУ. К таким узлам относятся: в Приморском крае — Лучегорский (Би-кинское буроугольное месторождение), Уссурийский (Баниву-ровское, Раковское); Хабаровский край — г. Хабаровск (Хабаровское месторождение), г. Комсомольск (Лианское месторождение); Сахалинская область — пос. Лермонтово (Вахрушевское месторождение); Магаданская область — г. Магадан (Ланковское месторождение); Амурская область — г. Свободный (Свободнен-ское месторождение).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крейнин Е.В., Белов А. В., Зоря А.Ю. Перспективы химической переработки газа подземной газификации угля с получением синтетического жидкого топлива/ Газохимия. 2009. Том № 9. С. 18-20.
2. Ken-ichi Itakura, Masahiro Wakamatsu, Masahiro Sato, Tatsuhiko Goto, Yutaka Yoshida, Mitsuhiro Ohta, Koji Shimada, Giri Ram, Alexey Belov. Evaluation of Coal Seam Combustion using AE/MS Techniques for Underground Coal Gasification (UCG)/ Korea — Japan Joint Symposium on Rock Engineering / 2009.10.22-23. P. 335-340.
3. Белов А. В., Кондырев Б. И., Гребенюк И. В. Перспективы применения технологии подземной газификации угля на месторождениях Дальнего Востока с получением газа-сырья для синтеза жидкого топлива Уголь. 2008. № 10. С. 36-37.
4. Белов А . В., Гребенюк И. В. Перспективы химической переработки газа подземной газификации угля с получением энергетического газа и синтетического жидкого топлива/ Горная промышленность. 2009. № 3 (85). С 36-38.
5. Belov A., Kondyrev B., Grebenyk I., Skovpnev V. Underground coal gasification: clean coal technology and new energy source // Proceedings of «Joint seminar of environmental science and disaster mitigation research 2013», March 8, 2013, Muroran, Japan. — P.3-4.
