CC BY
57
ЗЕМНАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ :
■
Гб.И. Кондырев, А.Ю. Нисковский," ' ' ;
2000:
УДК 622.272:622.747.6
Б.И. Кондырев, А.Ю. Нисковский
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ
В
технически развитых странах мира отчетливо вырисовывается направление целевого использования различных видов энергоносителей: нефти для производства моторного топлива и продуктов нефтехимии, газа - в качестве бытового и технического топлива и угля как энергетического топлива и сырья для коксохимической промышленности.
В период вхождения угольной промышленности в рыночные отношения приоритетное значение приобретают вопросы конкурентоспособности угольной продукции, потребительская ценность угля и цена потребления включающая расходы на добычу, транспорт до потребителя и использования угля. В этих условиях особую роль играет внедрение новых безопасных, экологически чистых, ресурсосберегающих технологий.
Одним из перспективных нетрадиционных способов прошедшем большую практическую проверку и имеющим значительный задел по научно-
исследовательским работам является технология подземной газификации угля (ПГУ). Работы по этой технологии ведутся во всех зарубежных развитых странах, где связывают с ПГУ получение не только электроэнергии, но и дефицитных моторных топлив.
Продолжительный опыт эксплуатаций станций «Подземгаз» выявил факторы сдерживающие широкое применение ПГУ, а именно: низкие химический и энергетический КПД процесса; сложность
управления процессом газификации; низкая теплотворная способность получаемого газа; не решен вопрос комплексной утилизации физического тела газа; высокая энергоемкость технологии; транспортировка газа на расстояние не более 20-30 км; загрязнение окружающей среды. Отмеченные недостатки определили направление дальнейших научно-исследо-
вательских работ, которые ведутся в ДВГТУ с 1982 года. Взято направление на дальнейшее совершенствование ПГУ на новой технологической основе с использованием последних достижений горной науки, энергетической и химической индустрии с целью создания экологически чистого, экономически эффективного
предприятия для производства электроэнергии, получения тепла и ценных химических продуктов. Данное предприятие можно квалифицировать как горноэнергохимическое, где технологическая схема включает подземную разработку угольных пластов, обработку газа на поверхности, получение электроэнергии на газо и паротурбинных установках, синтез различных химических веществ.
В ДВГТУ разработана технологическая схема экологически чистого предприятия по производству газообразного энергоносителя на основе подземной газификации углей для использования в качестве топлива и технологического сырья включающая:
• комплексную схему утилизации тепла вмещающих пород подземного газогенератора и физического тепла газа на основе энерготехнологи-
ческих процессов с получением технологического пара, электроэнергии и тепла для собственных нужд;
• принципиально новую технологическую схему получения электроэнергии для собственных нужд на газотурбинных установках с высоким КПД, а также способ компенсации неравномерного получения и потребления газа и электроэнергии;
• способ подготовки подземных газогенераторов бурением вертикально-горизонтальных скважин с применением передвижных компрессоров;
• воздушное паро-кислород-ное-диоксид углеродное дутье с упрощенной схемой технологических трубопроводов;
• высокоэффективные схемы очистки газов от диоксида углерода, а также оксидов серы, в том числе и непосредственно в подземном газогенераторе. Использование диоксида углерода в процессе газификации;
• схему утилизации смолы и конденсата выделяющихся при очистке газа и технологии газификации, обеспечивающую значительную интенсификацию процесса, а также охрану недр и окружающей среды;
• экономию материальных и людских ресурсов посредством применения неметаллических труб, беструбного крепления скважин в устойчивых породах, извлечения металлических труб при погашении газогенераторов.
На основании принципиальной технологической схемы выполнено технико-экономи-ческое обоснование строительства станции на Вахрушевском буроугольном месторождении Сахалинской области, которое обосновано высоким технико-экономическим показателем запроектированного предприятия.
Творческой группой ученых и инженеров университета разработаны принципиальные основы новой технологии ПГУ, которая позволяет совместно с подземной газификацией угля перерабатывать твердые бытовые и производственные отходы (ТБО) в горючий газ для получения электроэнергии и тепла. Энерготехнологический комплекс включает в себя газотурбинную ло-
кальную энергоустановку мощностью 5-50 МВт, со значительно меньшими капитальными затратами и сроком строительства, чем типовые ТЭЦ. Ориентировочные капитальные вложения в установку мощностью 8 МВт и количеством перерабатываемых отходов 50т/сутки составляют 60 млн. руб. технология ПГУ с использованием ТБО приобретает ресурсовоспроизводящий характер, так как позволяет вовлечь в производство неистощимый источник все возрастающих объемов отходов, скапливающихся в поселках и городах края. Необходимо отметить социально-экономичес-кий аспект предложения. ТБО превращается из источника загрязнения и захламления окружающей среды в полезный товарный продукт по производству газа для энергетических целей.
Разработана технологическая схема станции ПГУ в модульноблочном исполнении, в том числе и для экстремальных условий Крайнего Севера. Здесь предусмотрен замкнутый безотходный цикл производства электроэнергии, тепла, жидкого топлива, тепличного хозяйства, комфортные условия труда и проживания позволяющие людям производить все необходимое для жизни и производства. Такая установка рассмотрена в ГКНТ одобрена и позволяет значительно снизить затраты на освоение угольных и рудных месторождений в северных районах ДВ региона.
В ДВГТУ, ОАО «Приморскуголь» накоплен значительный научный, проектный и производственные потенциалы по скважинной выемке угольных пластов на основе физического разрушения угля и технологии ПГУ. Эта технология позволяет эффективно отрабатывать остающиеся запасы погашаемых и низкорентабельных шахт, а также глубокозалегающие угольные пласты на открытых горных работах, что дает возможность быстро нарастить объемы производства энергоносителей на угольных месторождениях Приморья.
Особенно благоприятно для скважинной разработки Шкотов-ское буроугольное месторождение. В выполненном бизнес-плане разработана подземная газификация бурых углей с получением электрической, тепловой энергии и извлечением попутных компонентов. Мощность установки 8 МВт, капитальные затраты 42,2 млн. руб., численность работников 170 чел., окупаемость после ввода в эксплуатацию 2,2 года. Принятое решение о закрытии шахты им. Артема дает возможность использования на строительстве установки высвобождающихся рабочих, а также зданий и сооружений поверхностного комплекса. Определена возможность полного обеспечения рядом расположенной Артемов-ской ГРЭС углем и газом ПГУ со Шкотовского месторождения.
Большое внимание технологии ПГУ придается в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Ведутся исследования по скважинной технологии в Японии, в Китае действует три станции «Подземгаз», на которых получен газ калорийностью 3000 ккал/м3, что можно оценить как большой прорыв в технологии ПГУ. На повестке дня стоит вопрос о широкой международной конференции по проблемам ПГУ, с развитыми в техническом отношении странами.
В Приморском крае имеется большой задел по проблеме ПГУ: в ОАО «Приморск-уголь» была построена опытная установка на Артемовском буроугольном месторождении, действует АО «ДальЭНКО» по строительству станций «Подзем-газ», имеется необходимая группа подготовленных специалистов, установлены связи со специализированными проектами и научно-исследовательскими институтами.
Учитывая большую сырьевую базу для ПГУ строительство опытно-промышленной станции «Подземгаз» в Приморье, позволит отработать более эффективную технологию подземной газификации и вовлечь в эксплуатацию значительные дополнительные запасы твердого топлива, решая сложные вопросы топливно-энергитического комплекса в крае.
Кондырев Б.И., Нисковский А.Ю. - Дальневосточный государственный технический университет Россия
