CC BY
109
УДК 622.411.33-027.33(571.17)
В.И. Ефимов, д-р техн. наук, зам. ген. директора,
Л.В. Рыбак, канд. техн. наук, ген. директор,
В.П. Баскаков, канд. техн. наук, ген. директор (Россия, Москва, «ХК «СДС-Уголь»)
УТИЛИЗАЦИИ ШАХТНОГО МЕТАНА ИЗ ДЕЙСТВУЮЩИХ ШАХТ ООО «ОБЪЕДИНЕНИЕ «ПРОКОПЬЕВСКУГОЛЬ»
При утилизации метана большое значение имеют концентрация метана в извлекаемом газе, его дебит и динамика во времени. При заблаговременном извлечении концентрация метана составляет 95-98 %. Срок эффективной эксплуатации скважин достигает 7...10 лет. Сокращение одной тонны выбросов метана эквивалентно 23 тоннам двуокиси углерода. Современные технологии утилизации метана включают газогенераторные станции, модули преобразования газовых смесей в тепловую и электрическую энергию, модульные котелъныеуста-новки.
Ключевые слова: шахта, метан, утилизация, газогенераторная станция.
В производственную группу ООО «Объединение «Прокопьевск-уголь» входят четыре шахты крутого падения, расположенных в черте г.Прокопьевска, две обогатительные фабрики, автотранспортное предприятие. Шахтами ООО «Объединение «Прокопьевскуголь» разрабатывается месторождение, запасы которого представлены мощными, средней мощности и тонкими пластами с углами падения от 90 до 20...300. Преобладающие мощности отрабатываемых пластов 3,5...6,0 м, в отдельных случаях
10,0 м и более. Минимальная мощность пластов, запасы которых отнесены к категории промышленных, 1,2 м.
Геологическая структура месторождения представляет собой ряд чередующихся синклинальных и антиклинальных складок, осложненных множеством тектонических нарушений различных типов. Горные работы по добыче угля ведутся на глубине 250.450 м от дневной поверхности, что обуславливает повышенное газовыделение и увеличение горного давления. По этой причине часть угольных пластов отнесена к угрожаемым или опасным по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа.*
Объем добычи угля по планам на 2011 г. на рассматриваемых в Проекте шахтах составит: ООО «Шахта «Красногорская» - 470 тыс. тонн, ООО «Шахта «им. Ворошилова» - 540 тыс. тонн, ООО «Шахта «Зиминка» - 660 тыс. тонн (табл. 1).
Многообразие способов и опыт утилизации метана, накопленный в России и за рубежом, подтверждает техническую и экономическую целесообразность развития извлечения и использования метана на действующих и закрытых шахтах Прокопьевского района, где относительная мета-
* Большинство шахт в черте города Прокопьевска отнесены к категории шахт опасных по внезапным выбросам угля и газа
3
нообильность угольных пластов колеблется от 4 до 27 м 1 тонну добычи. При этом ежегодные выбросы парникового газа метана в атмосферу в г. Прокопьевска составляют 25850000 м /год. Этот газ может использоваться для получения тепловой и электрической энергии, химических продуктов, а также моторного топлива. Общемировой опыт показывает, что развитие комплексных технологий дегазации угольных пластов с последующей переработкой шахтного метана позволяет повысить рентабельность угледобычи, решить вопросы обеспечения безопасности ведения горных работ на угледобывающих предприятиях и значительно улучшить экологическую обстановку города, при этом переработка метана повлечет за собой создание новых предприятий, с образованием новых рабочих мест.
Таблица 1
План добычиугля на 2011 - 2025 гг
Предприятия 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2020 2025
Факт План План План План План План План
Ш.им. Ворошилова 542,4 540 710 710 710 760 760 740
Ш. им. Дзержинского 901,1 725 790 850 850 690 690 740
Ш. Зиминка 499,1 660 760 760 760 800 800 800
Ш. Тырганская 46,1 220 300 300 300 300 1000 1000
Ш. Красногорская 375,2 470 540 610 610 610 610 610
ООО "Объединение "Прокопьевскуголь" 2363,9 2615 3100 3230 3230 3160 3860 3890
Таким образом, перспективы развития шахт и самого г. Прокопьевска напрямую связаны с утилизаций шахтного метана.
Рассматриваются три шахты ООО «Объединение «Прокопьевскуголь»: ООО «Шахта «Красногорская», ООО «Шахта им. Ворошилова», ООО «Шахта «Зиминка». Планируемое общее сокращение эмиссии парниковых газов в течение первого отчетного периода 2011-2012 гг. составляет 60000 т в пересчете на С02. Сокращение будет обеспечено предварительной дегазацией угольных пластов с применением комплексов оборудования, включающих дегазационные вакуум-насосные станции, блочномодульную котельную, работающую на дегазационном метане и обогревающую здания и сооружения промышленной площадки на шахте «Красногорская» и газогенераторные установки на шахте им. Ворошилова, шахтах «Зиминка» и «Красногорская».
Для утилизации дегазационного метана на ООО «Шахта «Красногорская» построена система предварительной дегазации отрабатываемых пластов. Метановоздушная смесь извлекается по участковому и магистральным газопроводам, проложенным через горные выработки, с помощью вакуум-насосных станций, размещенных на поверхности. После удаления пыли и влаги метановоздушная смесь подается в блочно-модульную ко-
тельную (БМК). БМК заводского исполнения выполняется в виде контейнеров, внутри которых монтируются котлы, электротехническое оборудование, общекотельная автоматика, насосы и прочее оборудование.
Потребление чистого метана на БМК шахты «Красногорская» со-
33
ставляет 2,3...3,0 м /мин (около 180 м /ч). При этом вырабатывается более
604,0 Гкал в месяц. Выработанная теплоэнергия подводиться к существующим теплосетям. На шахте также планируется применить газогенератор мощностью 1000 Квт и вырабатывать электрическую энергию в объеме 720 МВт в месяц и тепловую энергию в объеме 864,0 Гкал в месяц.
На ООО «Шахта «Зиминка» будет использоваться шахтный метан 4.8,5 м/мин, что позволит с применением газогенератора мощностью 2000 Квт вырабатывать электрическую энергию в объеме 1241 Мвт в месяц и тепловую энергию в объеме 1489 Гкал в месяц. На ООО «Шахта им. Ворошилова» при потреблении 8,5 м /мин чистого метана будет также вырабатываться электроэнергия в объеме 1241 Мвт в месяц и теплоэнергия в объеме 1489 Гкал в месяц.
Основные показатели утилизации шахтного метана на шахтах ООО «Объединение «Прокопьевскуголь» до 2012 года показаны в табл. 2-4.
Таблица 2
Основные показателиутилизации шахтного метана на ООО «Шахта «Красногорская»
Показатели 2011 г. 2012 г.
Планируемая добыча дегазационного метана, м3/год 8250 000 9900000
Масса дегазационного метана в год, т 5530 5 818
Дебит дегазационного метана, м3/мин 15,3 19,0
Объем метана для утилизации: БМК, Газогенератор, м3/мин 2,5 2,5
3,6 3,6
Плановый объем метана для утилизации м3/мин, 3162240 3162240
Теплопроизводительность котельной, МВт 0,7 0,7
Мощность газогенератора, КВт 1000 1000
Производительность газогенератора, МВт/год 8640 8640
Тепловая энергия от газогенератора, Гкал/год 10368 10368
ООО «Шахта «Красногорская». В 2010 г. средствами дегазации
3 3
извлечено 8,44 млнм или 2,1 млнм чистого метана. В 2011 году метан будет подаваться в блочно-модульную котельную и в газогенераторную установку. В 2011 г. средствами дегазации будет извлечено 8,25 млнм или 2,5 млн м3 т чистого метана. В 2012 г. средствами дегазации будет из-
33
влечено 9,9 млн м или 3,0 млн м чистого метана.
ООО «Шахта «Зиминка». В 2010 г. средствами дегазации извле-
33
чено 1,6 млн м или 0,46 млн м чистого метана.. Метан, необходимый для производства электро и теплоэнергии с 2011 года будет подаваться в газогенераторную установку. В 2011 г. средствами дегазации будет извлечено 7,8 млн м3 или 2,37 млн м3 чистого метана. В 2012 г. средствами дегазации
33
будет извлечено 7,8 млн м или 2,37 млн м чистого метана.
Таблица 3
Основные показателиутилизации шахтного метана на ООО «Шахта «Зиминка»
Показатели 2011 г. 2012 г.
Планируемая добыча дегазационного метана, м3/год 7800000 7800000
Масса дегазационного метана в год, т 5230 5230
Дебит дегазационного метана, м3/мин 15,0 15,0
Объем метана используемого для утилизации, м3/мин 8,5 8,5
Плановый объем метана для утилизации, м3/год 4182000 4182000
Мощность газогенератора, КВт 2000 2000
Производительность газогенератора в год, МВт/год 14892 14892
Тепловая энергия от газогенератора, Гкал/год 17870 17870
Таблица 4
Основные показателиутилизации шахтного метана на ООО «Шахта «им. Ворошилова»
Показатели 2011 г. 2012 г.
Планируемая добыча дегазационного метан, м3/год 9400000 12600000
Масса дегазационного метана в год, т 6300 8445
Дебит дегазационного метана, м3/мин 18,1 24,3
Объем метана используемого для утилизации, м3/мин 8,5 8,5
Плановый объем метана для утилизации, м3/год 4182000 4182000
Мощность газогенератора, КВт 2000 2000
Производительность газогенератора в год, МВт/год 14892 14892
Тепловая энергия от газогенератора, Гкал/год 17870 17870
ООО «Шахта им. Ворошилова». В 2010 г. средствами дегазации
33
извлечено 4,0 млн м или 1,6 млн м чистого метана. Метан, необходимый для производства электро - и теплоэнергии, с 2012 года будет подаваться в газогенераторную установку. В 2011 г средствами дегазации будет извле-
33
чено 9,45 млн м или 2,86 млн м чистого метана. В 2012 г. средствами де-
33
газации будет извлечено 12,6 млн м или 3,8 млн м чистого метана.
Выводы
1. При решении вопросов утилизации метана большое значение имеют такие параметры, как концентрация метана в извлекаемом газе, его дебит и динамика во времени и ряд других факторов. При заблаговременном извлечении концентрация метана составляет 95.98 %. Срок эффективной эксплуатации скважин достигает 7-10 лет.
2. Сокращение одной тонны выбросов метана эквивалентно 23 тоннам двуокиси углерода. Из-за высокого парникового эффекта метана меры по сокращению атмосферной эмиссии метана обходятся дешевле по сравнению с мерами по сокращению эмиссии С02 и поэтому являются идеальным инструментом достижения принятых международных и государственных обязательств по борьбе с изменениями климата.
3. Большая энергоемкость метана делает его извлечение и сжигание в целях выработки электроэнергии высоко востребованным. Процесс утилизации метана для производства тепловой и электрической энергии сопровождается выбросами двуокиси углерода, которая обладает меньшим парниковым эффектом и тем самым может компенсировать выбросы на генерирующих предприятиях, использующих в качестве топлива уголь или мазут, содержащие высокий процент углерода.
4. Современные технологии утилизации метановоздушных смесей различной концентрации включают газогенераторные станции, модули преобразования газовых смесей низкой концентрации в тепловую и электрическую энергию, модульные котельные установки. Как пример -получение тепловой энергии путем сжигания дегазационного метана в модульной котельной установке МКУ-В-0,7 производства Бийского котельного завода с установленной тепловой мощностью 0,7 МВт и потреблением 2,5 м /мин чистого метана. МКУ предназначена для получения 0,6 Гкал/ч тепла при нагревании сетевой воды от 70 до 110 градусов на шахте «Красногорская».
5. Полученное тепло используется на технологические нужды шахты, включая отопление, вентиляцию и горячее водоснабжения. Шахта имеет экономию по расходам на отопление, высвобождаются объемы угля для продажи, экономию по платежам за выбросы метана в атмосферу, и наблюдается повышение производительности за счет повышения безопасности условий работы шахтеров.
6. Тиражирование подобных проектов утилизации шахтного метана в Кузбассе необходимо, так как это позволяет обеспечить безопасность труда шахтеров, получать и использовать ценное энергетическое сырье, улучшить экологическую обстановку в регионе за счет снижения выбросов парниковых газов в атмосферу.
V.I. Efimov, L.V. Ribak, V.P. Baskakov
UTILIZATION MINING METHANE FROM OPERATING MINES OOO «COMPANY «PROKOPEVSKYGOL »
Concentration of methane, gas flow rate and evolution has large value during utilization methane. Concentration of methane is 95-98 % for beforehand degassing. Effective operation life of degassing boreholes is more than 7-10 years. Decreasing emission methane by one ton is equivalent emission of 23 tons of carbon dioxide. Modern technologies of methane utilization consist of gas-producing stations, modules of transforming gas mixtures into heat and electrical energy, steam generating units.
Key words: mine, methane, utilization, gas-producing stations.
Получено 20.04.11
УДК 622.012:331.45
Б.Б. Коклянов, канд. техн. наук, начальник упр. пром. безопасности, (81536)7-78-32, koklyanovEB@kolagmk.ru (Россия, Мончегорск-7,
ОАО «Кольская Горно-Металлургическая Компания»),
П.П. Карначёв, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,
IgorKarnachev@yandex.ru (Россия, Кировск, НИЛ ФГУН СЗНЦ гигиены и общественного здоровья Роспотребнадзора)
ОЦЕНКА УРОВНЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОСРЕДСТВОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА
Изложены некоторые методологические подходы по оценке уровня промышленной безопасности, основанные на применении статистико-математических методов прогнозного моделирования показателей производственного травматизм, на примере предприятий горнодобывающей промышленности, территориально расположенных на Кольском Севере.
Ключевые слова: промышленная безопасность, производственный травматизм, анализ, прогнозирование.
Как отмечается в отчёте, появившемся в ходе опыта реализации проектов по промышленной безопасности на австралийских горнодобывающих предприятиях, заметный прогресс в этой области был достигнут путем внедрения 12 практических возможностей (пунктов или позиций) по трем следующим направлениям: а) использование значимых показателей уровня промышленной безопасности (5 пунктов); б) выявления зон повышенного риска (3 пункта); в) коллективное использование информации (4 пункта). В качестве позитивной иллюстрации практического применения данных положений отметим, что в Квинсленде (штат на северо-востоке
