CC BY
113
УДК 662.76
Б.И. Кондырев, А.В. Белов, Н.А. Николайчук, М.И. Звонарёв, И.В. Гребенюк
КОНДЫРЕВ Борис Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры горного дела и комплексного освоения георесурсов Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), БЕЛОВ Алексей Викторович - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела и комплексного освоения георесурсов Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), НИКОЛАЙЧУК Николай Артемович - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела и комплексного освоения георесурсов Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail [email protected], ЗВОНАРЁВ Михаил Иванович - кандидат технических наук, доцент, начальник отдела интеллектуальной собственности департамента инновационной деятельности (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), ГРЕБЕНЮК Игорь Владимирович - заведующий сектором анализа и контроля результатов НИОКР Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток).
© Кондырев Б.И., Белов А.В., Николайчук Н.А., Звонарёв М.И., Гребенюк И.В., 2012
Состояние и перспективы развития подземной газификации угля на Дальнем Востоке России
В настоящее время в России и за рубежом ведутся исследования по глубокой переработке твердых топ-лив способом их газификации, являющимся одним из ключевых направлений ввода в топливно-энергетические балансы дополнительных объемов энергоресурсов. Одним из перспективных регионов России, на месторождениях которого может быть применена технология подземной газификации угля, является Дальний Восток. В работе рассматриваются состояние и перспективы развития, а также проблемы внедрения технологии подземной газификации угля в этом регионе.
Ключевые слова: топливно-энергетический баланс, подземная газификация угля, угольное месторождение, перспективы развития, проблемы внедрения.
Development prospects of underground coal gasification in Far East of Russia. Boris I. Kondyrev, Alexey V. Belov, Nikolay A. Nikolaychuk, Mikhail I. Zvonarev, Igor V. Grebenyuk - Scool of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
Researches of advanced solid fuels processing by gasification are carried out in Russia and abroad now. Solid fuel gasification is one of the key directions for including of additional volumes of energy resources in fuel and energy balances. Far East is one of the perspective regions of Russia in which underground coal gasification technology can be applied. State and prospects of development and introduction problems of underground coal gasification technology in the Far East of Russia is considered.
Key words: fuel and energy balance, underground coal gasification, coal deposit, development prospects, introduction problems.
Анализ работ, выполненных по технологии подземной газификации угля в России и за рубежом, показывает, что подземная газификация углей (ПГУ) является перспективным направлением разработки угольных пластов, недоступных для выемки открытым или традиционным подземным способом. Это направление разрабатывается и совершенствуется во всех развитых индустриальных странах. Многолетний опыт эксплуатации станций ПГУ дает основание говорить о возможности осуществления процесса газификации запасов угля как в нетронутом массиве, так и в отработанном пространстве.
Технология ПГУ является достаточно освоенной, хотя не получила широкого применения, так как сформировавшееся в 1960-х годах мнение о неперспективности метода ПГУ было обусловлено переключением внимания на освоение новых, легкодоступных для разработки месторождений угля и природного газа и необоснованным сокращением исследований в этой области. Определенную негативную роль сыграла и отпускная цена на газ ПГУ, которая формировалась исходя из оптовой цены на природный газ, пересчитанной на калорийный эквивалент. Целесообразно, чтобы оптовая цена на газ ПГУ формировалась исходя из оптовой цены на единицу теплотворной способности угля, добываемого подземным способом, или была ниже ее в соответствии с уровнем фактических затрат. Технологию подземной газификации угля рекомендуется применять в районах, где недостаточно запасов угля для разработки открытым способом и отсутствуют другие конкурентоспособные источники топлива.
Постановлением бывшего ГКНТ СССР № 559 от 03.10.1983 г. «О развитии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области подземной газификации угля» признаны актуальность и перспективность метода ПГУ, отмечено, что развитие научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области ПГУ является важной научной и хозяйственной проблемой.
В Приморском крае в результате реструктуризации угольной отрасли погашено 19 физических единиц шахт с выбытием мощности по углю более 6 млн т. Вследствие дефицита топлива в Приморье ежегодно завозится из Восточной Сибири около 2-3 млн т угля. Цены на него постоянно возрастают.
В Инженерной школе ДВФУ (Дальневосточном государственном техническом университете им. В.В. Куй -бышева - ДВГТУ) работы по внедрению технологии ПГУ ведутся с 1983 г. Создана уникальная лаборатория, оснащенная установкой для изучения процессов газификации угля HP-150s американского производства, приобретено оборудование для исследования физико-механических свойств горных пород и управления состоянием массива при подземной газификации угля. В 1995-1997 гг. на шахте «Амурская» ОАО «Примор-скуголь» ДВГТУ построена опытная установка ПГУ и получен газ с теплотой сгорания 1200 ккал/м3.
В 2008 г. при ДВГТУ был создан отдел подземной газификации углей Дальнего Востока в г. Владивостоке ОАО «Газпром промгаз». Одна из основных задач отдела - внедрение технологии ПГУ на угольных месторождениях Дальнего Востока. Поиск инвесторов для строительства станций «Подземгаз» постоянно проводился в энергетических и угольных компаниях региона. В мае 2007 г. на техническом совете ОАО «Амуруголь» принято решение о возможности применения ПГУ на эксплуатируемых разрезах. В ноябре 2010 г. на техсовете Артемовской ТЭЦ был заслушан вопрос о строительстве станции «Подземгаз» на Шко-товском буроугольном месторождении, где принято положительное решение. В Дальневосточном комитете (г. Владивосток) РАО ЕС Востока был поставлен вопрос о финансировании станции «Подземгаз» на Шко-товском месторождении. Вопрос о финансировании далее был передан в РАО ЕС Востока в г. Хабаровск. Решение отрицательное. В 2011 г. на техсовете ОАО «Кинг Коул» принято решение подготовить проект отработки технологией ПГУ пласта ниже технической границы разреза на Суражевском месторождении.
По технологии ПГУ ведутся переговоры с КНР, Республикой Корея, Японией, КНДР. Достигнуты договоренности о совместных исследованиях с Институтом технологии Муроран (Япония), Пекинским центром ПГУ в области Внутренней Монголии. С японской стороной достигнута договоренность по поиску финансирования станции ПГУ на Дальнем Востоке.
В течение 3 лет отделом подземной газификации углей были подготовлены технико-экономические предложения строительства пилотных станций по ряду месторождений Дальнего Востока: Ланковскому (Магаданская область.), Ургальскому каменноугольному месторождению (Хабаровский край), Шкотовско-му, Раковскому, Тавричанскому буроугольным месторождениям (Приморский край). В настоящее время ведутся работы по применению технологии ПГУ на Бикинском буроугольном месторождении.
Выполненные технико-экономические проработки по ПГУ выявили в регионе большую сырьевую базу для производства заменителя природного газа и жидкого топлива. Дальний Восток располагает крупными ресурсами и запасами угля, которые составляют 1281 млрд т, или 40% от учтенных на территории России. На полях действующих и ликвидированных шахт оценены запасы и ресурсы пластового метана, которые равны 312 млрд м3 и могут быть объектом промышленной добычи. Здесь угольные месторождения расположены почти по всей его огромной территории. Природа создала в регионе весьма благоприятные предпосылки для сравнительно равномерного размещения добычи угля по отдельным районам.
Выполненный отделом технико-экономический анализ запасов угля в наиболее освоенном промышленностью юге Приморья (см. таблицу) показал, что на оставленных запасах Тавричанского, Артемовского, Шкотовского, а также балансовых запасах Раковского, Павловского и Бикинского угольных месторождений можно добывать угля в год до 1700 тыс. т; получить газа ПГУ 17,5 млрд м3; построить электроустановок общей мощностью 1550 МВт, а также получить другие энергоносители и решить в крае вопрос с дефицитом угля и газа с помощью скважинных технологий.
Сегодня наблюдается новый поворот в мире в отношении технологии ПГУ. Этой проблемой занимаются в Китае, Индии, США, Канаде, Австралии, Англии и многих других странах как на правительственном уровне, так и многочисленные частные компании. В Австралии (Чинчилла) реализован крупнейший в мире после Узбекистана проект производства газа ПГУ.
Южно-Африканская компания «ЭСКОМ» приступила к строительству промышленного газогенератора по производству газа ПГУ производительностью 75 тыс. м3/ч и планирует довести выработку газа до 20-25 млрд м3 в год для производства электроэнергии на электростанции с парогазовым циклом.
Компания «Cougar Energy» построила в Австралии опытно-промышленную электростанцию на 100 МВт на газе ПГУ, производство газа начато в 2008 г.
Показатели возможности использования технологии ПГУ в Приморском крае
Параметры Шкотовское месторождение, участок «Северный» Шкотовское месторождение, участок «Центральный» Шкотовское месторождение, участок «Долина» Артемовское месторождение, участок «Заозерный» Артемовское месторождение, участок 13-14 Артемовское каменноугольн. месторождение Тавричанское месторождение Раковское месторождение Павловское месторождение, пласт Сев.-Зап. Павловское месторождение (остат. запасы от откр. работ) Бикинское месторождение Итого
Наличие балансовых запасов, млн т 80 120 60 40 90 1000 36 80 60 250 1000 2756
Добыча угля, тыс. т - - 200 400 - 500 50 50 500 - - 1700
Производство газа станциями «Подземгаз», млн м3 в год 250 2400 1200 1200 500 2400 500 1200 500 2400 5000 17500
Производство жидкого топлива (метанол), тыс. т 60 - 60 120 60 120 60 60 120 120 200 1080
Изготовление бездымных брикетов, тыс. т - - 50 50 - 100 50 50 50 50 50 450
Строительство энергоустановок, МВт 100 20 20 20 20 100 20 250 50 50 900 1550
Строительство энергоустановок, МВт 100 20 20 20 20 100 20 250 50 50 900 1550
Наличие документации ТЭО ТЭО ТЭО стр-ва разреза ТЭО стр-ва разреза ТЭО Проект дегазации ТЭО ТЭО стр-ва разреза Проект станции «Подзем-газ»
Капитальные вложения в станцию «Подземгаз», млн руб. 350 600 300 300 400 600 400 300 400 600 1200 5450
Состоявшийся в ноябре 2007 г. в г. Алма-Ата международный семинар с участием крупных специалистов и деловых людей показал, что технология подземной газификации угля приобретает новый импульс промышленного развития.
Авария на японской атомной электростанции имела большой международный резонанс. От строительств атомной электростанции отказалась Венесуэла, отложила работы по реализации проекта Болгария. В Гер -мании объявлен мораторий на продление сроков эксплуатации атомных электростанций. Приостановлены ядерные программы в Швейцарии и строительство пяти АЭС в Таиланде.
В этой ситуации в мировом энергетическом балансе возрастает роль традиционных энергоресурсов -угля, нефти, газа.
По экспертным оценкам, предельное истощение запасов нефти и природного газа может наступить уже к 2035 г. На угле можно строить новую мировую энергетику на многие десятилетия вперед.
На встрече в Кузбассе в январе 2012 г. Председателем Правительства РФ В.В. Путиным была особо отмечена необходимость не только сохранить, но и существенно расширить свои позиции в области глубокой переработки угля, в том числе и на перспективных рынках Азиатско-Тихоокеанского региона.
Таким образом, внедрение технологии ПГУ в Дальневосточном регионе не отдаленная перспектива, а задача сегодняшнего дня, решение которой позволит региону ускоренно развиваться в условиях рыночной экономики.
