CC BY
39
рамках выставки - ярмарки "Уголь России и Майнинг 2005". Уголь, №9, 2005. С. 53.
11. Пучков Л.А., Сластунов С.В. Метанобезопасность - актуальная задача подземной угледобычи. Реальные пути решения основных проблем угольного метана. - М.: МГГУ. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. Тематическое приложение «Аэрология», с. 17-29.
і— Коротко об авторах
Гурьянов В.В. - ИПКОН РАН.
------Ф
^--------
------------------------------- © Д.В. Исламов, В.О. Тайлаков,
Д.Н. Застрелов, 2006
УДК 622.8
Д.В. Исламов, В.О. Тайлаков, Д.Н. Застрелов
ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШАХТНОГО МЕТАНА В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ (НА ПРИМЕРЕ КУЗБАССА)
^^рогнозные ресурсы метана в угольных пластах # # угольных бассейнов России (до глубины 1800 м)
оцениваются в 17-18 трлн м3, что составляет приблизительно 10-15 % мировых ресурсов метана, при этом ресурсы метана в Кузбассе оцениваются в 13 трлн м3. Ресурсы метана на полях действующих шахт России составляют 542 млрд м3, а общие ресурсы метана в Кузнецком угольном бассейне на действующих и планируемых шахтных полях - 250-270 млрд м3. Ежегодно шахты Кузбасса выбрасывают в атмосферу приблизительно 1-2 млрд м3 метана, в том числе около 100200 млн м3 выведенного на поверхность с помощью дегазационных систем [1, 2, 3].
В Кузбассе шахтный метан не используется, хотя ежегодный объем потребления природного газа в регионе составляет 6 млрд м3. При этом фактическая потребность региона в природном газе выше и составляет 30 млрд м3. Различные отрасли региональной экономики в настоящее время готовы потреблять шахтный метан и продукты его переработки. Близлежащие шахты, объекты промышленной и социальной инфраструктуры могут выступать прямыми потребителями.
Технологии использования шахтного метана в Кузбассе
Наиболее простым вариантом использования шахтного метана в условиях угольной шахты является использование его для сжигания в котельных. Всего в Кемеровской области работает более 2000 угольных котельных, часть из которых может быть переведена на использование шахтного метана. Также возможна установка модульных котельных с различной паропроизводительностью, преимущества которых заключаются в удобстве монтажа и возможности перемещения.
Одним из перспективных направлений использования метана является производство электроэнергии с помощью газогенераторов и газовых турбин с мощностью от десятков киловатт до нескольких мегаватт. Получаемая при этом электроэнергия может использоваться на угольных шахтах или поставляться внешним потребителям. После удаления частиц угля, влаги и повышения концентрации дегазационный метан может подаваться через газораспределительную сеть промышленным предприятиям и в коммунальные системы газоснабжения. В компримированном или сжиженном виде
метан может использоваться как газомоторное топливо для заправки автотранспорта с применением стандартного газобаллонного оборудования и газонаполнительных компрессорных станций.
Данные технологии успешно применяются на угольных шахтах США, Китая, Австралии, Великобритании, Германии, Польши, Чехии, Казахстана и Украины. Возможность использования шахтного метана ограничивается только его теплотворной способностью (3560-8676 ккал/м3), объемами извлечения и существующим спросом на газ. В России существует опыт использования шахтного метана в ПО «Воркутауголь», где ежегодно каптируется 200 млн м3 метана, 18 % которого используется в 4 котельных в 14 паровых котлах с суммарной мощностью 150 т пара в час.
Источники эффективности проектов извлечения и использования шахтного метана
Социальная эффективность
Подземная добыча угля сопровождается выделением метана из угленосных свит, представляющим технологическую опасность. Для обеспечения безопасности на угольных шахтах применяют проветривание горных выработок с выводом разбавленного воздухом метана на поверхность, а также дегазацию угольных пластов и выработанных пространств. В Кузбассе работает большое количество газообильных шахт, на которых не применяется предварительная дегазация. Ежегодно взрывы метана уносят десятки жизней людей. Необходимо предупреждать аварии, а не ликвидировать их последствия. Это сохраняет жизни шахтеров и экономит огромные финансовые ресурсы на восстановление угольных предприятий. Проекты использования метана служат одним из стимулов для реализации мероприятий по повышению эффективности дегазации, поэтому главным фактором социальной эффективности проектов является повышение безопасности горных работ. Проекты извлечения и использования шахтного метана способствуют созданию дополнительных рабочих мест. Однако в случае реконструкции шахтных котельных, наоборот, количество обслуживающего персонала сокращается. Внедрение технологий использования метана также способствует улучшению условий работы персонала.
Например, при переводе угольных котельных на сжигание метана, радикально меняются условия работ рабочих по эксплуатации котельных.
Экологическая эффективность
При использовании шахтного метана, экологический эффект складывается из следующих составляющих.
Снижение загрязнения атмосферы выбросами метана. Известно, что метан является вторым по степени влияния на глобальное изменение климата парниковым газом. Однако действующие в России нормативные документы данную особенность никак не учитывают как для метана, так и для других парниковых газов. Единственным критерием экологического воздействия атмосферных примесей (и метана в их числе) является отношение приземной концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) к предельно допустимой концентрации (ПДК), соответствующего времени осреднения (разовой или долговременной) для атмосферного воздуха населенных мест. Для метана ПДК не установлены, а существует ориентировочно безопасный уровень воздействия (ОБУВ) равный 50 мг/м3, который можно использовать в качестве разовой (средней за 20 минут) ПДК. По данному критерию метан является примесью 4-го класса опасности (наименее опасной). Для сравнения, разовая ПДК такого распространенного продукта сгорания как сернистый ангидрид равна 0,5 мг/м3.
Снижение загрязнения атмосферы примесями, образующимися в результате сжигания угля для технологий утилизации, связанных с реконструкцией угольных котельных. При сжигании угольного топлива образуются вредные примеси, загрязняющие атмосферу, включая сернистый ангидрид, окислы азота, оксид углерода, золу каменноугольную.
Уменьшение количества твердых отходов (шлака), размещаемых на отвалах. При замещении угля метаном происходит снижение твердых отходов. Тем не менее необходимо учитывать, что при сжигании метана образуются вредные вещества, хотя и в значительно меньших объемах, которые также загрязняют атмосферу, включая парниковый газ СО2.
Экономическая эффективность проектов
На экономическую эффективность проектов использования шахтного метана влияет изменение различных факторов, в том числе тарифы на электроэнергию, тарифы на тепло-энергию, цены на энергетический уголь, размер экологических платежей за выбросы метана, цены на ЕРи.
Тарифы на электроэнергию. Основным поставщиком электроэнергии в Кемеровской области является ОАО «Куз-бассэнерго». Тарифы на электроэнергию утверждаются Постановлениями Региональной энергетической комиссии Кемеровской области, при этом для отдельных промышленных предприятий - крупных потребителей электроэнергии устанавливаются индивидуальные тарифы (ОАО «Кузнецкие ферросплавы», ОАО «Западно-Сибирский Металлургический комбинат», КОАО «Азот», ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат», ООО ПО «Химпром», ОАО «Евразруда»), которые ниже, чем для прочих потребителей. Тарифы за электроэнергию для предприятий зависят от того, какую систему использует предприятие (одноставочную или двуста-вочную), от диапазона напряжения и от времени суток (табл. 1) [4].
Тарифы на теплоэнергию. Тарифы на теплоэнергию в Кемеровской области утверждаются Региональной энергетической комиссией (табл. 3) [4]. Тарифы для бюджетных потребителей, жилищных организаций, сельхозпроизводителей, предприятий хлебопечения существенно ниже, чем для прочих потребителей.
Уголь. Стоимость угля на рынке устанавливается под воздействием рыночных механизмов: спроса и предложе-
Таблица 1
Цены на электроэнергию в Кемеровской области (без НДС)
Напряжение Одноставочная система Двуставочная система
По энергии, руб/1000 кВт-час По мощности, руб./МВт По энергии, руб/1000 кВт-час
Высокое 839,51 212324 487,97
Среднее 1 1031,85 317442 506,17
Среднее 2 1171,56 356843 527,13
Низкое 1356,76 423286 553,05
ния. Наиболее ценные и дорогие марки угля: К; КС; ТПК; ТОМ. В настоящее время стоимость энергетического угля, отпускаемого потребителям, составляет около 800 руб. за тонну.
Платежи за выбросы в атмосферу. Дополнительным фактором, влияющим на экономическую эффективность проектов использования метана, являются платежи за выбросы метана в атмосферу. До июля 2005 года эти платежи были незначительны и не оказывали существенного воздействия на экономические показатели проектов.
В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 12 июня 2003 г. № 344 "О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления" размер платы за выбросы загрязняющих веществ в пределах допустимых нормативов за метан составлял 0,05 руб. за 1000 м3. Постановлением Правительства Российской Федерации от 1 июля 2005 г. № 410 «О внесении изменений в приложение № 1 к постановлению Правительства Российской Федерации от 12 июня 2003 г. № 344» утверждены новые нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными источниками. В соответствии с данным нормативным актом размер платы за выбросы в пределах допустимых нормативов за метан с июля 2005 г. увеличен в 1000 раз - с 0,05 руб. до 50 руб. за 1000 м3. Размер платы за выбросы в пределах установленных лимитов с июля 2005 г. увеличен в 1250 раз - с 0,2 руб. до 250 руб. за 1000 м3.
Стоимость единиц сокращенных эмиссий. Экономическая эффективность проектов утилизации метана также зависит от стоимости ЕРи. Например, на декабрь 2005 года стоимость 1 тонны эквивалента СО2 составляет около €21 [5]. Рассматривая экономическую эффективность проектов утилизации метана можно сделать вывод о том, что с учетом продажи ЕРи экономические показатели улучшаются. Например, при стоимости ЕРи в размере 6$/т СО2е, срок окупаемости проекта утилизации метана в котельной на шахте «Комсомолец» (г. Ленинск-Кузнецкий) сокращает-
Таблица 2
Цены на теплоэнергию в Кемеровской области
№ Наименование потребителя Единицы измерения Тарифы
1 Прочие потребители - горячая вода руб./Гкал 419,5
- пар от 1,2 до 2,5 кгс/см2 руб./Гкал 345,8
- пар свыше 2,5 до 7,0 кгс/см2 руб./Гкал 368,7
- пар свыше 7,0 до 13,0 кгс/см2 руб./Гкал 378,8
- пар свыше 13,0 кгс/см2 руб./Гкал 397,4
- острый и редуцированный пар руб./Гкал 414,7
2 Бюджетные потребители - горячая вода руб./Гкал 265,6
3 Жилищные организации - горячая вода руб./Гкал 257,4
4 Сельскохозяйственные производители; организации ВОС. ВОГ, ВОИ
со всеми подразделениями; предприятия хлебопечения - горячая вода____________________________|руб./Гкал
208,0
Население, получающее тепловую энергию непосредственно от сетей энергоснабжающей организации (с НДС)
- горячая вода___________________________|руб./Гкал | 303,7
ся с 4,84 года до 0,53 года, срок окупаемости проекта утилизации метана в генераторной станции сокращается с 5,99 года до 3,17 года (табл. 2).
Заключение
Угольные шахты Кузнецкого угольного бассейна выбрасывают в атмосферу приблизительно 1-2 млрд м3 метана в год. В Кузбассе шахтный метан не используется, при этом объем потребления природного газа в регионе составляет 6 млрд. м3. Развитие использования метана сдерживается по ряду причин, включая технические, экономические, законодательные, нормативные, организационные.
Перспективными вариантами использования метана на шахтах Кузбасса являются сжигание метана в котельных и установка генераторной станции с целью выработки тепло- и электроэнергии. Данные технологии успешно применяются на угольных шахтах в других странах. Проекты извлечения и использования метана обладают социальной, экологической и экономической эффективностью. При оценке экономиче-
5
ской эффективности проектов необходимо учитывать влияние изменений тарифов на электроэнергию и теплоэнергию, цен на энергетический уголь, размеров экологических платежей за выбросы метана, а также цен на ERU.
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально прикладные методы решения проблем метана угольных пластов. - М.: Издательство академии горных наук, 2000 - 519 с.
2. Tailakov О.У., "Coalbed methane: development perspectives for international cooperation in Kuzbass", TEK and Kuzbass resources, № 3, Kemerovo, pp. 98-102, 2001.
3. Tailakov O.V. and Islamov D.V., "Shaping the Market of Methane Emissions Reduction Units and Perspectives for Joint Implementation Projects Realization in Kuzbass".
4. Информационный бюллетень Региональной энергетической комиссии Кемеровской области № 9 (30) ноябрь-декабрь 2004 г.
5. www.pointcarbon.com.
|— Коротко об авторах----------------------------------
Исламов Д.В., Тайлаков В.О., Застрелов Д.Н. - Институт угля и углехимии СО РАН, г. Кемерово.
