Опыт снижения выбросов метана в атмосферный воздух и реализа0ия Киотского соглашения на ОАО «СУЭК-Кузбасс» Шахта им. С. М. Кирова Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Е.М. Могилева, 2013

Е.М. Могилева

ОПЫТ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ МЕТАНА В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ И РЕАЛИЗАЦИЯ КИОТСКОГО СОГЛАШЕНИЯ НА ОАО «СУЭК-КУЗБАСС» ШАХТА ИМ. С.М. КИРОВА

Приведены результаты природоохранных мероприятий по охране атмосферного воздуха, производственного экологического контроля на источниках выбросов загрязняющих веществ; экологического мониторинга.

Ключевые слова: эологическая безопасность производства, пылеуловители, котлоагрегаты, охрана окружающей среды.

Экологическая безопасность производства и охрана окружающей среды являются одним из основных приоритетов деятельности ОАО «СУЭК-Кузбасс».

Повышение экологической безопасности производства, снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты в соответствии с требованиями природоохранного законодательства определено Стратегией развития производства до 2020 г. в качестве одной из долгосрочных целей деятельности Общества.

В соответствии с принятой ОАО «СУЭК-Кузбасс» Экологической политикой приоритетными направлениями природоохранной деятельности являются:

• поэтапное сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, прежде всего парниковых газов и твердых веществ;

• последовательное снижение объемов сбросов загрязненных сточных вод в водные объекты;

• обустройство мест размещения отходов с целью

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

снижения техногенной нагрузки на окружающую среду. Помимо перечисленных

направлений природоохранной деятельности, Общество уделяет внимание вопросам энергоэффективности и развитию альтернативных источников энергии.

В ОАО «СУЭК-Кузбасс» для достижения стратегии определены конкретные цели и задачи по достижению нормативов сбросов, выбросов загрязняющих веществ и рекультивации нарушенных земель;

выявлены опасности и оценены экологические риски, составлены природоохранные мероприятия по минимизации данных экологических рисков

На предприятиях ОАО «СУЭК-Кузбасс» насчитывается 123 организованных источников выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу.

Всего в 2011 году выброшено в атмосферный воздух 140,9 тыс. т загрязняющих веществ, в т. ч. твердых частиц 2,081 тыс. т, газообразных — 138,824 тыс. т (в том числе метана — 135,92 тыс. т или 98 %). По сравнению с 2010 годом количество выбросов ЗВ уменьшилось на 11,577 тыс. т (из них, на 10,598 тыс. т уменьшились выбросы метана, в связи с снижением выбросов по шахтам им. С.М. Кирова, Красноярской, Комсомолец, шахте №7).

Экологические платежи за выбросы в 2011 г. по угольным предприятиям составили 15,068 млн руб., в том числе за выбросы метана в атмосферный воздух 14, 3 млн руб.

ы Таблица 1

№ Наименование показателя Норматив, Год

п/п тыс. т/год 2009 г. 2010 г. 2011 г. 9 мес. 2012

1. Шахта им. С. М. Кирова

1.1. масса ЗВ выброшенных в атмосферу 96364,14 51319,9 46962,98 38744,4 32729,62

1.2. в т. ч. метан 95105,82 50153 45942,22 37840,2 32118,2

2. Шахта им. 7 Ноября

2.1. масса ЗВ выброшенных в атмосферу 28975,359 10168,9 9700,238 10697,683 8414,199

2.2. в т. ч. метан 28555,280 9456,3 9369,1 10434,1 8211,6

3. Шахта Комсомолец

3.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 48734 38842 41172 30400 8114

3.2 в т. ч. метан 47490 37141 39496 28950 7323

4. Шахта Красноярская

4.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 9377 7739 6212 4306 1962

4.2 в т. ч. метан 8999 7230 5192 3527 1790

5. Шахта Полысаевская

5.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 49320,626 15825,939 16272,506 18541,537 12893,535

5.2 в т. ч. метан 48059,7 15129,331 15216,130 17649,82 12285,66

6. Шахта Котинская

6.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 39273,09 14363,05 16421,3 19791,993 19705,861

6.2 в т. ч. метан 39008,818 14198,5 16221,9 19561,1 19535,0

Окончание таблицы 1

№ Наименование показателя Норматив год

п/п тыс. т/год 2009 г. 2010 г. 2011 г. 9 мес. 2012

7. Шахта Талдинская- Западная 1

7.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 9909,006 2743,703 4575,428 6354,831 4290,999

7.2 в т. ч. метан 9705,956 2522,1 4285,5 6156,36 4145,688

8. Талдинская-Западная 2

8.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 1953,878 1873,207 1096,682 1941,271 1412,651

8.2 в т. ч. метан 1950 1872,16 1095,68 1939,63 1411,83

9. Шахта №7

9.1 масса ЗВ выброшенных в атмосферу 18418,9 5524,31 9706,516 9574,326 7016,1

9.2 в т. ч. метан 9455,365 5503,9 9700 9567,6 7012,5

Всего по угольным шахтам 302325,9 148400,0 152119,65 140352,04 96538,965

в т. ч. метан 288329,9 143206,3 146518,53 135625,81 9383,478

Таблица 2

о

N п/п Платежи за негативное воздействие Год, тыс. рублей

2009 2010 2011 9 мес. 2012

1. Шахта им. С. М. Кирова

1.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 5393,38 4666,731 4071,027 3678,1817

1.2. В т. ч. метан 4721,818 4612,936 4030,513 3648,2119

2. Шахта им. 7 Ноября

2.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 1327,83 948,444 1088,456 879,1082

2.2. В т. ч. метан 1247,121 932,311 1075,4055 868,7921

3. Шахта Комсомолец

3.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 5532,188 5172,805 3911,671 945,0504

3.2. В т. ч. метан 4411,811 4151,835 3293,3408 880,5589

4. Шахта Красноярская

4.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 1598,087 513,828 392,168 193,614

4.2. В т. ч. метан 1406,847 466,184 373,2465 184,287

5. Шахта Полысаевская

5.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 2398,92 2196,756 2050,381 1508,3746

5.2. В т. ч. метан 1977,01 1923,028 2007,8435 1477,2278

6. Шахта Котинская

6.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 1156,829 1449,744 1865,195 1965,462

6.2. В т. ч. метан 1124,519 1421,038 1854,3932 1957,409

7. Шахта Таллинская- Западная 1

7.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 208,458 387,7348 593,236 422,3779

7.2. В т. ч. метан 199,75 375,4098 583,6182 415,3979

Окончание таблицы 2

N п/п Платежи за негативное воздействие Год, тыс. рублей

2009 2010 2011 9 мес. 2012

8. Шахта Таллинская- Западная 2

8.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 149,242 97,2564 184,944 142,3124

8.2. В т. ч. метан 148,275 95,9789 183,8769 141,4654

9. Шахта №7

9.1. Платежи за выбросы ЗВ в атмосферу 461,258 853,682 911,076 703,8209

9.2. В т. ч. метан 435,906 849,72 907,0094 702,6565

Всего по угольным шахтам 18226,192 16286,9812 15068,154 10438,302

в т. ч. метан 15673,057 14828,4407 14309,247 10276,006

По сравнению с 2010 г. произошло уменьшение экологических платежей на 1,232 млн руб. или на 7,4 %, в том числе метана на 0,5 тыс. рублей или на 3,5 %.

В настоящее время основными средствами пылеулавливания на котельных ОАО «СУЭК-Кузбасс» являются механические пылеуловители циклонного типа. Основными недостатками данного типа пылеуловителей являются низкая степень очистки (75 %- 80 %) и невозможность очищать газы от мелкодисперсной пыли.

Проанализировав ситуацию по имеющимся рискам сверхлимитных платежей и платежей за выбросы метана, в ОАО «СУЭК» было принято решение о строительстве ва-кумно - насосной станции (ВНС) на ПЕ «Шахта им. С.М. Кирова».

Технологическая схема ВНС предусматривает возможность подачи метановоздушной смеси (МВС) на сжигание в котельной шахты, на факельной установке или передвижных контейнерных теплоэлектростанциях.

Подача метановоздушной смеси на сжигание в котельной предусматривается по отдельной линии трубопровода подключенной к одному из выходных коллекторов вакуум-насосов. Трубопровод оборудован отсечным клапаном КОг для быстрого отключения подачи метановоздушной смеси в котельную при возникновении там аварии или при падении концентрации метана в смеси менее 25 %. Также трубопровод оборудован затвором с регулирующим электроприводом MOKP EEx Control для предотвращения превышения допустимого давления в трубопроводе на котельную путём стравливания части метановоздушной смеси в трубу сброса.

Подача метановоздушной смеси на сжигание на факельной установке предусматривается по отдельной линии трубопровода подключенной к одному из выходных коллекторов вакуум-насосов. Трубопровод оборудован отсечным клапаном КОг для быстрого отключения подачи метановоздушной смеси при возникновении аварии на факельной установке или при падении концентрации метана в смеси менее 25 %. Кроме того, трубопровод оборудован затвором с регулирующим электроприводом MOKP EEx Control для

предотвращения превышения допустимого давления в трубопроводе на факельную установку путём стравливания части метановоздушной смеси в трубу сброса.

На факельной установке метановоздушная смесь сжигается в остаточном объеме, не востребованном в котельной и передвижных контейнерных теплоэлектростанциях.

Для утилизации МВС в существующей котельной на центральной промплощадке шахты предусмотрен перевод двух котлов КЕ-Ю-14СО на совместное сжигание угля и газа метана. Изменение конструкции котлов выполняется согласно проектной документации. В отопительный период в котельной возможно утилизировать 3200 м3/час (53,3 м3/мин) метановоздушной смеси.

Также для утилизации МВС предусмотрены 6 передвижных контейнерных теплоэлектростанций, утилизирующих шахтный метан и обеспечивающих дополнительным теплом и электроэнергией шахту. В качестве топлива используется метановоздушная смесь (35-99 % СН4), поступающая от вакуум-насосной станции.

Обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения и работающих — уровень шума на границе утвержденной СЗЗ не превышает нормативных значений для селитебной территории, уровень шума от источников на территории жилой застройки, расположенной на расстоянии 57 м, не превысит нормативных значений для ночного времени — 45 дБА.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от использования метана для котельной шахты и для сжигания на факельной установки составят:

Газогенератор

Оксиды азота

М = (0,001 * ВМ * ОИ * КШБИ *ВК * ВТ * ВАБЯ * (1-ВИ) * *(1-ВБ)) * Ж

ВМ — расход топлива расчетный

ВМ = ВРМ * (1-04/100) = 2343, 6 *(1-0/100) = 2343,6

ВРМ — фактический расход топлива

ОИ — низшая теплота сгорания = 35,8

KNOSR — удельный выброс оксидов азота KNOSR= (0,0113*QTSR *10а5)+0,03 = 0,0507 QTSR — средняя тепловая мощность QTSR = QR * BGSR = 35,8 * 0,0935 = 3,35 BGSR — средний расход топлива на 1 котел BGSR = BFM / (DN1 * S * 3,6) = 2343, 6 /(290*24*3,6) = =0,0935

BK — безразмерный коэффициент, зависящий от вида горелки = 1

BT — безразмерный коэффициент, учитывающий температуру = 1,82

BASR — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха = 1

BR = 0, так как рециркуляция дымовых газов отсутствует BS = 0,022 * SIGMA = 0,022 * 0 = 0 SIGMA = 0 — доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела

NK — общее количество котлов данного типа = 1 DN1 — количество дней работы котла в год = 290 S = 24 — количество часов работы в сутки Q4 = 0 — потери тепла вследствие механической неполноты сгорания

М = (0,001 * BM * 35,8 * 0,0507 * 1 * 1,82 * 1 * (1-0) * (1-0)) *1

М = 0,003303409 * BM

М = 0,003303409 т, при расходе топлива 1 т. NO2 = M * 0,8 = 0,003303409 * 0,8 = 0,0026427 т NO2 =M * 0,13 = 0,003303409 * 0,13 = 0,0004294 т Оксид углерода

СО = 0,001 * BM * ССО * (1- Q4 / 100) * NK

ССО — выход СО при сжигании газа = Q3 * R1 * QR = =0,2 * 0,5 * 35,8 = 3,58

Q3 — потери тепла вследствие химической неполноты сгорания = 0,2

R1 — коэффициент = 0,5

QR — низшая теплота сгорания = 35,8

СО = 0,001 * 1т * 3,58 * (1- 0 /100) * 1 = 0,00358 т

Бензапирен

Бензапирен = (СВР * VCR * BM * 10 -6 ) * NK Бензапирен = 0,000352 * 12,26 * 1 т* 10 -6 *1 = =0,00000000431 т

При выбросе 1 тонны метана имеем платежи за выбросы в атмосферу 120,24 руб/тонну

1 т метана = 1т * 50 * 1,2 * 1,2 * 1,67 = 120,24 руб. NO2 = 0,0026427 * 52 *1,2 * 1,2 * 2,05 = 0,41 руб. NO2 = 0,0004294 * 35 * 1,2 * 1,2 * 2,05 = 0,04 руб. СО = 0,00358 * 0,6 * 1,2 * 1,2 * 2,05 = 0,01 руб. Бензапирен = 0,00000000431 * 2049801 * 1,2 * 1,2 * *2,05 = 0,03 руб.

При использовании метана для выработки электроэнергии платежи за выбросы составят: 0,41+0,04+0,01+0,03 = 0,49 руб/т Экономический эффект — 119,75 руб/ т Факельная установка

СО = 0,02 8* Gr * 0,0036 * t = 0,02 * 2840,49 * 0,0036* t= = 0, 20451528 * t

Gr — массовый расход = 1000 * Br * pr = 1000 *3,33 *0,853 =2840,49 г/с

Br — объемный расход = 3,33 м3/с Pr — плотность смеси = 0,853 кг/м3 t — продолжительность работы, часов при работе установки 1 час NO2 = 0,024538 т NO = 0,003985 т СО = 0,204477 т

При работе факельной установки в течении часа, выбросы в атмосферу суммарно составят 0,233 т/ час ( оксид углерода и оксиды азота).

Впервые в угольной отрасли России по результатам независимой экспертизы единиц сокращенных выбросов парниковых газов, проект «Утилизация дегазационного метана

на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс», осуществляемый в соответствии со статьей 6 Киотского протокола к Рамочной конвен-

ции ООН об изменении климата, признан осуществленным на 1 этапе.

Средства в размере 431,6 тысяч евро за утилизацию метана уже поступили на счет УДиУМ.

Утилизация метана производится на шахте имени С.М. Кирова (г. Ленинск-Кузнецкий). На предприятии в 2009 г. построена стационарная вакуум-насосная станция, смонтирована факельная установка для сжигания метана, в котельной установлено оборудование, позволяющее производить совместное сжигание угля и газа. Запущены в эксплуатацию три контейнерные теплоэлектростанции Рго-2 (Германия) суммарной мощностью 4 МВт/час. За время работы оборудования утилизировано 15,5 млн. м3 метана. Выработано 26 790 МВт/час электроэнергии, 23 140 МВт/час теплоэнер-гии. Это позволило сэкономить тысячи тонн угля.

Выполнявшее экспертизу Бюро Веритас Сертификейшн охватывало период с 1 января 2009 г. по 30 сентября 2011 г. Оценка включала анализ документации и интервью с участниками проекта. В результате подтверждено, что «введенное оборудование работает штатно, система мониторинга внедрена и функционирует, реализованный проект позволяет непрерывно производить сокращения выбросов парниковых газов».

Согласно экспертизе, сокращение выбросов парниковых газов за отчетный период составило 138,4 тысяч тонн эквивалента СО2. Этот объем сокращения выбросов парниковых газов оценен в 431,6 тысяч евро.

Согласно Киотскому протоколу, полученные средства компанией могут расходоваться только на дальнейшие экологические проекты.

Для выполнения принципов экологической политики ОАО «СУЭК-Кузбасс» в 2011 году были выполнены следующие природоохранные мероприятия по охране атмосферного воздуха: Проведение производственного экологического контроля на источниках выбросов загрязняющих веществ; экологический мониторинг на границе СЗЗ; озеленение и благоустройство территории СЗЗ; полив технологических дорог и пылящей поверхности угольного склада; наладка,

Экологическая эффективность

о

Масса сбросов Планируемая масса загрязняющих веществ сбросов ЗВ после ввода

без строительства ОС , ОС, т/год т/год

2500 2330,2 2267,1

2000

1500 к

1000 с

500 к 63,1 69,1 63,1 60

О —1——_——|—|—~ —

Сумма платы 2008г., Сумма платы после ввода тыс.руб. ОС , тыс. руб.

■ всего

■ в пределах норматива

■ сверхнормативов

проверка эффективности работы ПГУ котлоагрегатов ш.им. Кирова, ш. Красноярской, ш. им. 7 Ноября, ш. Полысаев-ской, ш. Комсомолец, Спецналадка. Денежные затраты на выполнение данных мероприятий составили 13,2 млн. рублей.

С 2010 года и в 2012 г. Компания продолжила выполнение Плана природоохранных мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью поэтапного достижения допустимых выбросов (ПДВ) для Ёе-нинского филиала к 2020 гг.

В настоящее время основными средствами пылеулавливания на котельных ОАО «СУЭК-Кузбасс» являются механические пылеуловители циклонного типа. Основными недостатками данного типа пылеуловителей являются низкая степень очистки (75 %- 80 %) и невозможность очищать газы от мелкодисперсной пыли.

При внедрении данной концепции для очистки сточных шахтных вод для Шахты Красноярская будет достигнут экологический эффект, а именно будет сокращен сброс загрязняющих веществ в поверхностный водный объект на 720 тонн или на 23 %, снижены экологические платежи за негативное воздействие на окружающую среду на 97 %, в том числе за сверхлимитные сбросы на 95 %, минимизированы экологические риски по нарушению природоохранного законодательства. ггщ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

Могилева Елена Михайловна — начальник отдела по экологии и охране окружающей среды ОАО «СУЭК-Кузбасс», [email protected]