CC BY
80
----------------------------------------- © С.Н. Лазаренко, С.К. Тризно,
П.В. Кравцов, 2010
УДК 662.74
С.Н. Лазаренко, С.К. Тризно, П.В. Кравцов
ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ВЫСОКОГАЗОНОСНЫХ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Разработаны предложения по реализации в Кузбассе инвестиционного проекта «Создание комплекса автономных горно-энергетических предприятий по производству электрической и тепловой энергии на базе подземной газификации угля в Кемеровской области».
Ключевые слова: подземная газификация угля, диверсификация энергетики, горноэнергетические предприятия, добыча метана.
Семинар № 17
~П последние годы в России, как,
-Ж.} впрочем, и в других угледобывающих странах мира, возрастает интерес к технологии подземной газификации угля (ПГУ). Данная технология обладает рядом безусловных достоинств экономического, технического, экологического и социального характера. При подземной газификации угольных пластов все технологические операции производятся с земной поверхности, исключая тем самым опасный для жизни и здоровья работающих подземный труд.
Особенно актуальным применение подземной газификации угля представляется для Кузбасса с его высокогазоносными, а, следовательно, опасными при разработке, угольными пластами. Следует заметить при этом, что газоносность угольных пластов является для ПГУ благоприятным фактором, способствующим увеличению калорийности производимого горючего газа.
Институтом угля и углехимии СО РАН разработаны предложения по реализации в Кузбассе инвестиционного проекта «Создание комплекса автономных горноэнергетических предприятий по производству электрической и тепловой энер-
гии на базе подземной газификации угля в Кемеровской области».
Целью проекта является диверсификация энергетики и угольной промышленности Кемеровской области путем осуществления строительства в регионе сети крупных автономных горно-
энергетических предприятий нового типа, а именно - предприятий по получению электрической и тепловой энергии, использующих в качестве энергетического сырья производимый ими же газ подземной газификации угля.
Проектом предполагается строительство в Кемеровской области сети крупных автономных горно-энергети-ческих предприятий (а именно - шести предприятий), производящих электрическую и тепловую энергию на газотурбинных установках и использующих в качестве энергетического сырья для последних газ подземной газификации угля, производимый на этих же предприятиях.
Производительность отдельных предприятий данной сети по горючему газу будет составлять от 1,0 до 4,0 млрд. м3 газа в год, а всех шести предприятий в сумме - порядка 20 млрд. м3 в год низкокалорийного (с теплотворной способно-
стью 4 МДж/м3) либо среднекалорийного (с теплотворной способностью 10-12 МДж/м3) горючего газа. Получаемый по известной технологии подземной газификации угля горючий газ после своей выдачи на поверхность и прохождения стадии очистки используется как энергетическое сырье в расположенных на поверхностном комплексе того же предприятия газотурбинных установках для производства электрической и тепловой энергии.
Суммарная электрическая мощность сети данных предприятий - 850 МВт.
Срок строительства одного предприятия данного рода составляет в среднем 11,5 года.
В соответствии с предлагаемым данным проектом вариантом диверсификации энергетической отрасли Кузбасса, предполагающим строительство определенного количества (а именно - шести) предприятий рассматриваемого профиля, с конкретной производственной мощностью каждого из них, общая стоимость реализации проекта составляет порядка 15,5 млрд. руб. (или 540 млн.$). Расчетное значение себестоимости производимой электроэнергии - 0,45 - 0,60 руб./кВт-ч. Срок окупаемости средств, затраченных на строительство предприятия данного профиля, составит порядка 3-3,5 года.
К настоящему времени в России разрабатываются новые, значительно более совершенные технологии газификации угольных пластов, которые позволят развивать данную технологию на новом, гораздо более высоком техническом уровне, и получать при этом горючий газ со значительно большей теплотворной способностью.
В современных экономических условиях очень важным для любой технологии фактором является возможность повышения ее доходности и прибыльности. Для улучшения экономических показателей
работы предприятий подземной газификации угля, а также принимая во внимание отмеченные выше социальный и экологический аспекты проблемы, весьма перспективным в условиях Кузбасса представляется осуществление в процессе подземной газификации угля попутной добычи метана, содержащегося в больших количествах в горном массиве. Фактически речь идет о создании из двух известных технологий - подземной газификации угля и технологии добычи метана из угольных пластов - новой комбинированной технологии освоения угольных месторождений (условно поименованной «ПГУ-метан»), обладающей значительными преимуществами в сравнении с обоими «исходными» технологиями.
В результате данной модификации технологии подземной газификации угля увеличивается теплотворная способность газа подземной газификации - за счет «присадки» к нему высококалорийного метана, извлеченного из углепородного массива.
Кроме того, этот модифицированный вариант подземной газификации угля позволяет «вдохнуть» новую жизнь в известную технологию добычи метана из угольных пластов. Как известно, главным недостатком технологии метанодобычи является непостоянство дебита и состава извлекаемой из угольного массива метановоздушной смеси. В новой комбинированной технологии этот недостаток перестает иметь решающее значение.
Предлагаемое техническое решение позволяет, кроме всего прочего, предотвратить загрязнение атмосферы выбросами метана, выделяющегося в процессе подработки массива подземным газогенератором, а также уловить вместе с метаном утечки горючего газа подземной газификации угля, дренирующего в атмосферу.
200 Г одовой доход, млн. руб 270
Го; 155 1овые затраты производства, мл] н руб 205
Г одовы 45 ю финансовые результаты, мл н. руб. 65
4 Срок окупаемости, лет 3
Базовая технология ПГУ Технология "ПГУ - метан"
Сравнительный анализ экономических показателей базовой технологии ПГУ (без метанодо-бычи) и комбинированной технологии «ПГУ-метан»
Предполагается, что в случае отработки свиты газоносных угольных пластов, в первую очередь газифицируется нижерасположенный пласт свиты, и одновременно с процессом его газификации осуществляется дегазация вышезалегающих пластов свиты и всего горного массива через пробуренные с земной поверхности дегазационные скважины. Устья дегазационных скважин снабжаются газоотсасывающими установками, чтобы обеспечить в них разрежение. Поскольку в дутьевые скважины окислитель подается под избыточным давлением (в целом не ниже 0,3 МПа), в горном массиве создается перепад газового давления в направлении от газифицируемого пласта к дегазируемому. В подрабатываемом огневым забоем массиве происходит разрушение, сдвижение, разгрузка пород и пластов-спут-ников, в результате чего развиваются процессы десорбции и выделения свободного метана из угольного и породного массивов. Высвободившийся таким образом метан будет двигаться под действием градиента давлений в сторону дегазационных скважин. Выдаваемый на поверхность дегазационными скважинами метан может «присаживаться» в горючий газ, полученный в процессе газификации угольного пласта в подземном газогенераторе. Таким способом достигается увеличение объема, улучшение качества и повышение теплотворной способности получаемого горючего газа. После завершения газификации нижнего пласта свиты начинается процесс газификации ближайшего вышележащего пласта - одновременно с продолжающейся дегазацией вышерасполо-
женного углепородного массива, и т. д. вплоть до отработки всей свиты пластов.
На рисунке показано в графической форме сопоставление расчетных значений основных экономических показателей функционирования двух рассматриваемых технологий - ПГУ без метанодобычи и комбинированной технологии «ПГУ -метан» - при использовании их для разработки одного и того же конкретного участка угольного месторождения.
Из анализа приведенных данных следует, что при несколько больших (а именно на 5%) капитальных затратах на реализацию технологии «ПГУ - метан» (увеличивающихся за счет расходов на создание дегазационной системы), годовой доход предприятия, работающего по этой технологии, возрастает на 35 % в сравнении с «обычным» предприятием ПГУ, а финансовые результаты, из которых формируется чистая прибыль, увеличиваются в случае применения технологии «ПГУ - метан» по сравнению с применением традиционной (т.е. без метанодобычи) подземной газификации угля на 45 %. Можно отметить также, что на 1 год уменьшится, в сравнении с традиционным предприятием ПГУ, срок окупаемости предприятия, работающего по технологии «ПГУ - метан».
Таким образом, комбинированная технология «ПГУ-метан», кроме увеличения полноты использования энергетического потенциала газоугольного месторождения и повышения уровня экологической безопасности разработки, позволяет также заметно увеличить экономическую эффективность отработки угольного месторождения. ШИН
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Лазаренко С.Н. - доктор технических наук, ведущий научный сотрудник,
Тризно С.К. - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник,
Кравцов П.В. - научный сотрудник,
Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН (г. Кемерово), iuu@kemsc.ru
