КРЕЙНИН Ефим Вульфович Доктор техн. наук, проф.



Предыдущая | Следующая

 

КРЕЙНИН Ефим Вульфович Доктор техн. наук, проф.
ОАО «Промгаз» На прошедшем в Кузбассе в феврале 2006 г. совещании по перспективам развития угольной промышленности РФ со всей остротой ставится вопрос об увеличении доли угля в ТЭБ’е страны1.
Подземная газификация угля (ПГУ) в его естественном залегании может быть одним из наиболее действенных и экологически чистых способов вовлечения твердого топлива в процесс генерации тепловой и электрической энергии.
К сожалению, приходится констатировать, что несмотря на пионерскую роль СССР в развитии ПГУ в мире, в 1995 г. вместе с массовым закрытием некоторых угольных шахт в Кузбассе были прекращены работы и на Южно-Абинской станции «Подземгаз».
Впервые идею о превращении угля под землей в искусственный горючий газ высказал в 1888 г. Д. И. Менделеев: «Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, а там, в земле, его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния», — писал наш гениальный соотечественник. Осуществление на практике смелой идеи Менделеева означало возможность использования энергии угля, не извлекая его на поверхность, освобождение человечества от тяжелого и весьма опасного труда под землей.
Первые опытные работы по ПГУ были начаты в нашей стране в 1933 г. в Московском бассейне на Крутовском буроугольном месторождении, в Донбассе — с лисичанским каменным углем и в г. Шахты — с антрацитом. Первоначально конструкторы и исследователи пытались перенести в подземные условия технологию освоенного на практике процесса газификации в наземных газогенераторах. Считалось необходимым дробить уголь под землей, так как в наземных газогенераторах процесс газификации осуществлялся в слое угля.
Успех был достигнут в 1935 г. при реализации изобретения молодых тогда инженеров В. А. Матвеева, П. В. Скафы и Д. И.
Филиппова, получившего название метода «потока». Сущность метода заключалась в организации процесса газификации в канале, образованном в пласте угля. При ПГУ методом «потока» не предусматривалась необходимость предварительного рыхления угля в пласте, т. е. газифицировался целик угля. На основе этого метода и проводились все последующие работы по ПГУ. Одна из первых Сталинских премий была присуждена упомянутым выше авторам.
Основными стадиями процесса ПГУ являются: бурение с поверхности земли на угольный пласт скважин, соединение этих скважин каналами, проходящими в угольном пласте, и, наконец, нагнетание в одни скважины воздушного или парокислородного дутья и получение из других скважин газа, т. е. газификация угольного пласта в канале. Газообразование в канале происходит за счет химического взаимодействия свободного и связанного кислорода с углеродом и термического разложения угля.
Объем, состав и теплота сгорания получаемого газа зависят от состава подаваемого в скважины дутья (воздушное, паровоздушное, парокислородное), класса угля и его состава, а также от геологических и гидрогеологических условий залегания угольного пласта, его мощности и строения, а также притока подземных вод в зоны газификации.
Теплота сгорания газа ПГУ на воздушном дутье может достигать 4,6-5,0 МДж/м3. При применении дутья, обогащенного кислородом (концентрация кислорода 65 %), теплота сгорания газа достигает 6,7 МДж/м3, а на чистом техническом кислороде (98 %) — до 10-11 МДж/м3.
Подземную газификацию углей в нашей стране проводили на месторождениях платформенного (Мосбасс, Днепробасс) и геосинклинального (Донбасс и Кузбасс) типов. Ангренское буроугольное месторождение (Средняя Азия) занимает промежуточное положение. На отечественных станциях «Подземгаз» к началу 1995 г. было сгазифицировано несколько более 15 млн т угля и получено более 50 млрд м3 газа.
Разработку теоретических и инженерных основ ПГУ возглавлял созданный в 1949 г. институт ВНИИПодземгаз (сегодня — ОАО «Промгаз»).
В 1975 г. ОАО «Промгаз» продал лицензию на технологию ПГУ в США (компания «Texas Utilities»).
Однако отдельные негативные особенности традиционной технологии ПГУ того времени обусловили замедленный темп ее промышленной реализации. Среди этих особенностей следует отметить следующие:
— недостаточные стабильность и устойчивость процесса;
— большая его инерционность;
— невысокая теплота сгорания получаемого газа (до 4 МДж/м3);
— невысокий КПД газификации (50 – 60 %);
— большое количество эксплуатационных скважин;
— недостаточная экологическая обеспеченность технологии.
Разработанные новые технологические приемы и конструктивные решения существенно превосходят уровень ПГУ 1970-х гг. прошлого столетия, когда была продана лицензия в США. Новые конструкции дутьевых и газоотводящих скважин, а также управляемая система выгазовывания угольного пласта позволяют получить следующие преимущества:
— устойчиво получать газ максимальной теплоты сгорания (4,6 – 5,4 МДж/м3 на воздушном дутье и 10 – 11 МДж/м3 на кислородном дутье);
— повысить степень выгазовывания угольного пласта до 90-95 %, снизить утечки газа из подземного газогенератора до 5 %;
— повысить КПД газификации до 80 – 85 %;
— минимизировать экологическое воздействие на подземную гидросферу;
— отрабатывать оставленные запасы угольных шахт, в том числе закрывающихся, методом нагнетательно-отсосной технологии ПГУ;
— разрабатывать глубоко залегающие угольные пласты и учитывать при этом проявления горного давления;
— уменьшить количество требуемых буровых скважин и снизить благодаря этому расходы на бурение в себестоимости газа с 30 до 10 %;
— получать газообразный энергоноситель по себестоимости в 1,5-2 раза меньше, чем условное топливо на соседних угольных шахтах;
— получать из газа ПГУ заменитель природного газа по себестоимости 50 – 60 долл. /1 000 м3.
Оптимальной мощностью предприятия ПГУ является выгазовывание угля не менее 400 – 500 тыс. т у. т. в год, при этом требуемые инвестиции на строительство составят 2 500 – 2 600 руб. /т у. т.
В таблице обобщен отечественный опыт осуществления ПГУ на различных углях и при различных концентрациях кислорода в дутье (от воздуха — 21 % О2 до технического кислорода — 98 % О2). Эти практические данные свидетельствуют о возможностях ПГУ как метода получения не только газообразного топлива для тепловой энергетики, но и заменителя природного газа (ЗПГ).
На рисунке представлена технологическая схема ПГУ на кислородном дутье с получением (после отмывки СО2) синтез-газа (СО + Н2), в том числе для различных синтезов.
Опыт традиционной и новой технологии ПГУ обобщен в недавно выпущенной к 55-летию ОАО «Промгаз» монографии «Нетрадиционные термические технологии добычи трудноизвлекаемых топлив:
уголь, углеводородное сырье» 2.
Заключение Разработанные принципы новой технологии ПГУ дают основания для утверждения, что подземная газификация угольных пластов может быть не только экологически чистой угольной технологией, но и экономически конкурентоспособной с обычной шахтной добычей угля. Поэтому предложение губернатора Кемеровской области А. Г.
Тулеева о создании в Кузбассе технопарка с предприятиями ПГУ1 заслуживает одобрения и инвестиционного внимания со стороны Минпромэнерго России. Возобновление и практическая реализация ПГУ должны быть составной частью разрабатываемой федеральной Программы развития угольной промышленности Российской Федерации до 2020 г.

/*/

Прошло 3 года. Что изменилось?

/*/

Всё зависит от того каких изменений вы ждали. Сами то заметили, что новость от 2006 года?