CC BY
29
СИМПОЗИУМ «СОВРЕМЕННОЕ ГОРНОЕ ДЕЛО: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
ПОСВЯЩАЕТСЯ ПАМЯТИ АКАДЕМИКА ВЛАДИМИРА ВАСИЛЬЕВИЧА РЖЕВСКОГО
29.01.96-2.02.96 г.
В. А. БОЙ КО
Государственная горная академия Украины
Проблема обеспечения Украины
энергоносителями и аспекты ее решения
1985 г. Украина потребляла около 190 млн т угля, 110 млрд м^ газа и 50 млн т нефти. К 1995 г. потребление энергоносителей несколько снизилось и составляет около 150 млн т угля, 95 млрд м3 газа и 45 млн т нефти, причем потребности в угле за счет собстенной добычи покрываются на 90%, а в нефти и газе — только на 10%. При современном уровне мировых цен на энергоносители требуются затраты из бюджета республики за газ — около 7,6 млрд долл./год, нефть — 4,5 млрд долл./год. В зиму 1994/1995 г. Украина приобрела у России и Польши свыше 24 млн т угля, стоимость которого составила около 500 млн долларов. Таким образом, суммарные ежегодные затраты Украины на энергоносители в ближайшие годы оцениваются суммой около 12 млрд долл., что в пересчете на одного жителя республики составляет почти 250 долл./год.
Быстрый переход Украины на энергосберегающие технологии и рост экспорта для получения достаточных валютных поступлений для оплаты энергоносителей в ближайшее время проблематичны, что остро ставит задачу решения проблемы обеспечения Украины энергоносителями за счет собственных ресурсов. Традиционные направления решения этой проблемы — увеличение добычи угля на шахтах и карьерах, увеличение добычи нефти и газа, рост атомной энергетики, сокращение энергоемкости продукции — для Украины либо неосуществимы, либо неприемлемы. Украина обладает достаточными запасами урана и, хотя пока сама не производит ТВЭЛов, в сравительно короткие сроки может обеспечить почти двухкратное увеличение про-
изводства электроэнергии на атомных электростанциях, догнав по этому показателю Францию. Этому, однако, препятствует отсутствие средств на строительство новых АЭС и синдром Чернобыля, преодоление которого требует длительного времени и усилий.
За последнее время в западных областях Украины открыты и осваиваются новые газовые месторождения, однако они невелики и не могут удовлетворить потребностей всей республики. Ведущиеся разведочные работы на нефть, хотя и обнадеживающие, не дают оснований ожидать скорой отдачи. Поэтому основные усилия на данном этапе развития науки и техники Украины должны быть направлены на покрытие потребностей в энергоносителях за счет увеличения добычи угля и использование шахтного метана.
Запасы каменного угля Украины оцениваются величиной около 140 млрд т. Добычу угля осуществляют 240 шахт. Однако горно-геологические условия добычи угля в Донбассе (большие глубины ведения горных работ, высокое горное давление, выбросы угля и породы, высокие температуры, газообильность шахт, малая мощность большинства пластов) привели к тому, что еще в 1990 г. при среднем уровне себестоимости 1 т угля по СССР в 2 руб./тонну, а тонны угля, добываемой открытым способом в России — менее 1 руб./т, в Донбассе себестоимость угля составляла свыше 30 руб./т.Поскольку работы по развитию и обновлению шахтного фонда
Донбасса были практически прекраще-:>1, а научно-исследовательские работы по обеспечению добычи угля на больших глубинах практически не велись, Украина оказалась не подготовленной к продолжению работ по добыче каменного угля, в результате чего за период с 1985 г. до начала 1995 г. добыча каменного угля снизилась со 190 млн т до 130 млн т и не покрывает потребностей народного хозяйства — коксохимии, теплоэнергетики и обеспечения населения топливом. Даже если бы Украине ■далось за короткий срок резко увеличить добычу каменного угля, то это не решило бы проблем с обеспечением нефтью ( жидким топливом) и газом, т.к. работы по энерготехнологическому использованию угля находятся в начальной стадии.
В сложившейся ситуации наиболее рациональным, на наш взгляд, направлением решения проблемы является быстрое развитие добычи угля открытым способом и создание комплексов энерготехнологической переработки его.
На Украине насчитывается свыше 150 месторождений бурых углей, однако многие из них располагают небольшими запасами. Наиболее разведанными и эксплуатируемыми являются месторождения Днепровского бассейна ( Александрийское, Кировоградское, Звенигородское, Днепропетровское и Юрковское). Добыча бурого угля в Днепропетровском бассейне з последнее десятилетие составляла около 8 млн т/год. В целом по Украине добыча бурого угля в общем балансе угледобычи составляла непропорционально малую величину: если по СССР на 700 млн т добываемого угля приходилось 165 млн т бурого угля, то по Украине из 200 млн т — всего около 10 млн т бурого угля.Украина обладает достаточной базой горного машиностроения для быстрого развития открытых горных работ и оснащения их современной горнодобывающей техникой. Затруднения горнотехнологического плана ( например, пласты Александрийского месторождения состоят из двух пачек, из которых нижняя — малозольная, а верхняя — высоко и среднезольная, что требует селективной выемки ) вполне разрешимы. Главная сложность в энерготехнологическом ис-
пользовании бурых углей Украины заключается в том, что подавляющее большинство угольных пластов ( исключая западные районы) высокозернистые ( содержание серы достигает 4,3 % в сухой массе). Однако бурые угли Украины пригодны для химической переработки и газификации. Например, при полукоксовании углей Александрийского месторождения выход первичной смолы составляет от 8 до 20%, выход газа на сухую массу угля составляет от 50 до 150 нм /тонну. Бурые угли Западной Украины при термической обработке дают большой выход летучих — до 65 % горючей массы. Ряд месторождений бурого угля отличается высоким выходом горного воска ( например, угли Семеновского месторождения дают до 21% битумных веществ при экстрагировании бутиловым спиртом ). Землистые бурые угли Украины отличаются высоким выходом гуминовых веществ и являются сырьем для получения стимуляторов роста растений. Высокое содержание
серы, являющееся существенным недостатком бурых углей при их энергетическом использовании ( высокотемпературная коррозия и загрязнение окружающей среды), превращается в их достоинство при рациональной обработке, т.к. извлекается ценное химическое сырье. Выполненные на Украине исследования поведения серы бурых углей показали, что при полукоксовании разложение пиритной серы начинается с температуры 350° С, а при 600° С практически вся пиритная сера разлагается. Восстановление сульфатной серы начинается при температурах выше 500° Образующийся при этом СаБ почти полностью переходит в ограниченную серу полукокса. Работы ДХТИ по комплексной переработке сильно сернистых углей Павловоград-ского района и бурых углей Днепровского бассейна доказали возможность извлечения серы жидкой золой и использования в комплексе получения ферромарганца.
Опыт Германии и США доказывает возможность решения задачи обеспечения потребностей в энергоносителях без применения нефти. Истощение запасов каменного угля заставило ФРГ развивать добычу бурого угля в Нижнерейнском, Тюринг-ско-Саксонском и Магдербургском
бассейнах. Уже в 80-е годы ФРГ добывала 130 млн т бурых углей, а ГДР — 258 млн тонн. За счет газификации угля ФРГ покрывала 52% своих потребностей в газе. Ориентация на бурый уголь как ценное химическое и энергетическое сырье привела к созданию в ГДР уникальной технологии получения коксобрикетов. США ведут крупные научо-исследовательские и научно-прикладные работы по комплексному использованию каменных углей за счет их термической обработки — пиролизу, жидкофазной и парофазной гидрогенизации, синтезу жидких топлив из окиси углерода и водорода, получаемых при прямой и непрямой гидрогенизации, а также по повышению эффективности использования остатков термоденструкции угля в качестве энергоносителя.Крупные научно-при-кладные работы по термической обработке угля, хотя они имеют в первую очередь экологическую направленность, ведутся в Великобритании.
Обращает на себя внимание широкое развитие работ в Германии, Англии и, особенно, в США по использованию метана угольных пластов. Германия добилась больших успехов в дегазации спутников, выработанных пространств и использует извлекаемый газ ( около 500 млн м в год ) для целей теплоснабжения, энергетики. В Англии наряду с этим имеет прецедент планового долгосрочного обеспечения дренируемым шахтой «Харуорс» метаном электростанции мощностью 15 Мвт, а также продажа дренируемого шахтами метана газовым компаниям. США на протяжении последних 8 лет почти в 13 раз увеличили добычу метана из угольных пластов ( главным образом, неразгруженных) и извлекают эжегодно более 10 млрд м3 метана. Украина в этом отношении имеет более скромные возможности: на территории Донбасса из угольных пластов выделяется в атмосферу около 5 млрд м3 метана в год. Отдача неразгруженных пластов невелика, а для разгрузки требуется вести горные работы. Поэтому ожидать существенного увеличения выхода метана из угольных
пластов не приходится. Тем не менее даже частичное использование дренируемого метана ( 1-2 млрд м3/год ) обещает существенный экономический эффект, в связи с чем ведутся научно-прикладные работы по созданию управляемых систем подземной дегазации, использованию дренируемого метана для теплоснабжения, автотранспорта, начаты работы по созданию передвижных электростанций с утилизованными газовыми турбинами. Получение достаточного количества горючих газов (как природного происхождения, так и продуктов термической обработки угля ) открывает возможности промышленного производства синтетических топлив.
На Украине разработана оригинальная технология производства жидких синтетических топлив при низких давлениях катализа, действует промышленная установка в Днепродзержинске.
ВЫВОДЫ
Основными направлениями решения в приемлемые сроки проблемы обеспечения Украины энергоносителями на данном этапе развития науки и техники и состояния экономики являются: 1
• ускоренное развитие открытых горных работ с целью добычи бурых углей;
• ускоренное решение научных и прикладных задач комплексного использования углей на основе новых технологий их преобразования ( конверсии углей );
• ввиду высокой энергоемкости процессов конверсии ( в частности, реакций получения метана из угля ) необходимо ориентироваться на создание горно-энергохимических комплексов, обеспечивающих добычу угля, выработку пара, кислорода, энергоэнергии, производство метана, метанола, аммиака, моторных топлив и масел.
© В. А. Войко
