Acest grad de recuperare este realizat prin pneumatice și hidrodinamice (cu ajutorul apei, celulozei sau soluțiilor speciale) prin influențarea paturilor, ceea ce stimulează creșterea emisiilor de gaze ale cărbunelui.
Rezervele mondiale de plăci de cărbune cu metan depășesc rezervele de gaze naturale și se estimează la 260 mii de miliarde de metri cubi. Cele mai importante resurse sunt concentrate în China, Rusia, SUA, Australia, Africa de Sud, India, Polonia, Germania, Marea Britanie și Ucraina.
Producția de metan pe scară largă este deja în curs de desfășurare în Statele Unite, unde se înființează o întreagă industrie a cărbunelui și funcționează pentru a extrage gaze din cusăturile de cărbune.
În ultimii 10 ani, producția de metan din cărbune din puțuri speciale a crescut la 60 de miliarde de metri cubi. m / an. În această industrie există aproximativ 200 de firme americane.
În ultimii ani, au început lucrări intensive de recuperare a metanului în Australia, China, Canada, Polonia, Germania și Regatul Unit.
Producția de metan este condusă de puțuri orizontale. forate prin formare pentru o distanță de până la 1500 m; gazul intră în rafinărie, unde este deshidratat, filtrat, comprimat și continuat de-a lungul conductei de gaz de înaltă presiune într-o serie de așezări, în conformitate cu cerințele tehnice.
În Canada, munca experimentală a început să extragă metan de pe site-ul Palliser din Alberta. Comitetul canadian pentru gaze prezice că metanul cusăturilor de cărbune, al căror resurse se ridică la aproximativ 8 trilioane de metri cubi. m (în timp ce resursele gazului tradițional în țară sunt de 5 trilioane de metri cubi), în viitor va deveni principalul tip de gaz produs într-o serie de zone din Canada.
În Marea Britanie, Coalgas Ltd, o companie bine-cunoscută, produce metan din două mine abandonate - McChram, situat în apropiere de Mansfield și Stitley. Compania a dezvoltat o metodă alternativă de recuperare a metanului prin pomparea acesteia prin puțurile de ventilație ale minelor, în cazul în care provine din cusături de cărbune neprelucrate.
Astfel, necesitatea, posibilitatea și fezabilitatea economică a extracției de metan pe scară largă din cusăturile de cărbune sunt confirmate de experiența unui număr de țări.
Perspective pentru extracția și utilizarea metanului de cărbune în Rusia
Resursele totale de metan din cimenturile de cărbune din Rusia sunt de 100-120 de miliarde de metri cubi în diverse surse. m / an, luând în considerare bazinele estice și nord-est. Astăzi, kilometrajul de gaz al săpăturilor este de aproximativ 30-40 de metri cubi. m metan per tona de cărbune produs.
Pe teritoriul Rusiei, cele mai multe gaze sunt straturile de cărbune din depozitul Vorkuta și bazinul Kuznetsk.
În ciuda perspectivelor evidente, practica utilizării metan mină de cărbune drept combustibil energetic din Rusia este la un nivel de 5-10% din degazare totalul volumului, deși în fiecare an în țările CSI de degazare unitate din minele de cărbuni este extras și evacuată în atmosferă de circa 3 miliarde de metri cubi. m de metan, inclusiv în Rusia - mai mult de 1 miliard de metri cubi. m.
Mai devreme în Rusia, metanul meu în cantități mici (47 de milioane de metri cubi pe an) a fost folosit numai în bazinul Pechora. deși resursele de metan din bazinele de cărbune sunt estimate la zeci de miliarde de metri cubi.
Multe zone în care sunt situate bazinele de cărbune se află la o distanță considerabilă de câmpurile de gaze naturale. Prin urmare, este de interes să se estimeze resursele de metan al minei în cedările bazinului rus și începutul producției sale industriale.
"Organizarea producției industriale de gaze din cusăturile de cărbune este extrem de importantă pentru regiunea Kemerovo. Poate fi făcută doar de o companie precum Gazprom.
Sperăm că cea mai mare corporație din domeniul gazelor din lume va continua să acorde atenția cuvenită acestui proiect, iar statul îi va oferi un sprijin demn ", a declarat recent guvernatorul regiunii Kemerovo Aman Tuleyev.
În prezent, în cadrul primei etape a proiectului-pilot din Kuzbass, în Piața Taldinskaya, a fost creat un teren științific care funcționează cu patru sonde și infrastructura necesară pentru inginerie.
Bazându-se pe ani de studii efectuate de organizațiile de explorare geologică și de cercetare privind conținutul de metan al cearșafurilor, resursele de metan sunt estimate la 13 trilioane de metri cubi. m la o adâncime de 1800 m și 5-6 trilioane de metri cubi. m - până la 1200 m; Cele mai semnificative dintre ele sunt în districtele Erunakovskiy, Tom-Usinsky, Tersinsky și Leninsky.
Odată cu relansarea producției industriale și a dezvoltării energetice, consumul de gaze naturale în regiunea Kemerovo poate ajunge la aproximativ 32 de miliarde de metri cubi. m / an, al cărui întreg volum se presupune a fi acoperit de metanul de minereu de cărbune.
Pentru a evalua volumele și perspectivele de utilizare metan mină de cărbune din regiunea Kemerovo, trebuie spus că acest program este echivalent în ceea ce privește dezvoltarea depozitelor Kharasavey pe Peninsula Yamal, iar costul - un ordin de mărime mai mici.
Alocate de producție o scară largă a metanului din straturile de cărbune este un software complet are nevoie de regiunile miniere rusești proprii pe gaz, care este cel mai accesibil, cel mai scump și mai ecologice rezerva de bine-cunoscut de gaze naturale, alternativa la gazul natural.
Domenii de utilizare a metanului de cărbune
Valoarea calorifică mare permite utilizarea gazelor de mină pentru încălzirea spațiilor rezidențiale, pentru generarea de energie electrică și pentru combustibilul pentru autovehicule.
După cum arată experiența mondială, este eficient din punct de vedere economic să folosim cărbunele și metanul ca un combustibil la centralele termice împreună cu cărbunele.
Pentru a implementa cu succes proiectele pentru metanul de cărbune este necesar nu numai să-l colecteze și să-l arzi, ci și să-l folosești pentru a genera energie termică și electrică. Potrivit calculelor specialiștilor, direcția cea mai promițătoare este utilizarea unităților de cogenerare bazate pe motoare cu piston cu gaz.
Aceasta este o nouă tehnologie pentru producția combinată de energie electrică și termică pe baza motoarelor autonome și a unui sistem de recuperare a căldurii în care energia apei de răcire și a gazelor reziduale este utilizată pentru nevoile furnizării de energie termică de către consumatori. Dacă minele reușesc să se asigure căldură și energie electrică, costul producției de cărbune va fi redus la 30% (în funcție de ponderea costurilor energiei electrice în costul de producție).
Utilizarea largă a metanului de cărbune pentru generarea energiei electrice și a căldurii este facilitată de apariția pe piața mondială a unui nou tip de motor - motoarele Stirling. Anterior, metanul de cărbune a fost utilizat în motoarele cu combustie internă (ICE) pentru carburatoare și motorină.
Cu toate acestea, pentru aceste tipuri de motoare, a fost necesară purificarea substanțială a metanului de cărbune. menținerea unui procent constant al componentelor gazului, efectuarea lucrărilor de întreținere frecvente și instalarea de filtre suplimentare pentru a îndeplini cerințele standardelor de mediu.
Motorul Stirling face parte din clasa motoarelor cu sursa de căldură externă (DVPT). În acest sens, în cazul motoarelor Stirling, în comparație cu ICE, procesul de combustie se desfășoară în afara cilindrilor de lucru. Prin urmare, motoarele Stirling sunt ideale pentru tehnologia utilizării metanului de cărbune.
Utilizarea modulelor energetice cu motoarele Stirling face posibilă utilizarea directă a metanului de cărbune din puț și gazul captiv.
Experiența utilizării motoarelor Stirling pentru metanul de cărbune din China a făcut posibilă reducerea emisiilor de oxizi de azot printr-o comandă fără nicio prelucrare suplimentară a gazelor de eșapament și reducerea la minimum a costurilor de întreținere a echipamentelor de generare.
Generatoarele Stirling sunt foarte eficiente în ceea ce privește transformarea energiei chimice a combustibilului în energie electrică utilă, inclusiv combustibilii cu conținut foarte scăzut de calorii. Motoarele moderne Stirling ating o eficiență electrică de peste 40%, iar în ciclul de cogenerare cu utilizarea căldurii gazelor de evacuare, eficiența totală este mai mare de 90%.
Cu toate acestea, metanul de cărbune, ca și alți combustibili gazoși, are o concentrație volumetrică scăzută a energiei. În condiții normale, căldura de combustie 1L CBM este 33-36 kJ, în timp ce valoarea calorică a 1 litru de benzină este 31400 kJ, m. E. 1000 de ori mai mare decât cea a metanului din stratul de cărbune.
Prin urmare, metanul de carbon poate fi utilizat în autovehicule drept carburant, fie în stare comprimată (comprimată), fie în stare criogenică (lichefiată).
Practica utilizării metanului de carburant comprimat (până la 20 MPa) ca motor de combustibil pentru autovehicule este cunoscută mult timp.
Analiza rezultatelor studiilor de toxicitate ale vehiculelor cu gaz comprimat efectuate în străinătate arată că, atunci când benzina este înlocuit cu metan coalbed în emisia atmosfera din jurul componentelor toxice (g / km) a scăzut: monoxid de carbon sunt de 5-10 ori, hidrocarburi - 3 ori, Oxizii de azot - 1,5 - 2,5 ori, HAP - de 10 ori, fum - de 8-10 ori, în funcție de tipul de mașină.
O tehnologie mult mai promițătoare este utilizarea metanului de cărbune lichefiat. Lichidarea reduce cantitatea de gaz ocupată în condiții normale de aproape 600 de ori, ceea ce permite, în comparație cu comprimarea gazelor, reducerea semnificativă a masei și a volumului sistemului de stocare pentru metanul din cărbune.
Una dintre zonele promițătoare este utilizarea metanului de cărbune în industria chimică.
Din acesta puteți produce funingine, hidrogen, amoniac. metanol. acetilenă, acid azotic, formalină și derivați diferiți - baza pentru producerea materialelor plastice și a fibrelor artificiale.
Deci, în China există o fabrică de funingine mare, consumând 150 de mii de metri cubi. m / d. gaz de cărbune, dând mai mult de 10 tone de funingine. În Japonia, amoniacul de cărbune este produs din metan de cărbune. și din acesta - carbamidă. În fiecare an, zonele de utilizare a metanului de cărbune se extind, se dezvoltă noi metode eficiente de prelucrare și utilizare a metanului.
Din nefericire, în Rusia se ajunge cu ușurință să înțelegi că gazul de mină este bogăția noastră, cum ar fi petrolul și gazele naturale.
resurse enorme, experienta la nivel mondial, tehnologii și echipamente disponibile pentru producerea și utilizarea metanului strat de cărbune l-ar permite, în viitorul apropiat să aibă locul său de drept în balanța energetică a țării.
Cu toate acestea, spre deosebire de țările străine, până în prezent, Rusia nu are nici măcar o bază juridică pentru producția industrială la scară largă de metan de cărbune, ceea ce împiedică atragerea investițiilor în această afacere.
Deci, până în prezent, metanul de cărbune nu a fost inclus în clasificatorul global al produselor ca materie primă independentă utilă, ceea ce nu ne permite să aprobăm un regim fiscal special pentru acesta.
Bineînțeles, este nevoie și de sprijin guvernamental serios.
Experiența internațională arată că mineritul pe scară largă a metanului pat de cărbune în Statele Unite ale Americii, Australia, China a început după ce guvernul a început să încurajeze aceste proiecte prin acordarea de avantaje fiscale semnificative companiilor ocupă extracția gazelor din straturile de cărbune.
Potrivit experților, utilizarea metanului de mine va reduce costul primar al exploatării cărbunelui în mine, în funcție de condițiile specifice cu 3-4%.
În plus, acest lucru va avea un impact pozitiv asupra altor indicatori ai activității economice a întreprinderilor miniere de cărbune.
În primul rând, pentru a crește masa profitului pe unitate de producție, deoarece creșterea diferenței dintre prețul curent și costul de exploatare a cărbunelui sau că unul și aceleași pierderi scădere, și, în al doilea rând, pentru a reduce consumul de combustibil primar (cărbune) pentru nevoile interne, în urma căreia resursele de mărfuri de cărbune și costul vânzărilor lor vor crește în mod corespunzător.
Implementarea cu succes a proiectelor de extragere a metanului din cărbune va spori siguranța minerierilor din regiunile de cărbune din Rusia, va crea noi locuri de muncă și va asigura producția și necesitățile gospodăriilor din regiunile cărbunelui în gaze.