Метан: дамоклов меч или золотая жила?

«Семь кругов ада — это семь лет работы в забое» — грустно шутят шахтеры Донбасса, продолжая ежедневную игру со смертью и не разделяя мнения тех, кто борется за закрытие шахт из-за их нерентабельности. Но все ли факторы рентабельности учитываются?

Газ метан: могут ли современные отечественные технологии превратить «убийцу», приносящего к тому же убытки, в «кормильца» шахтеров и всей инфраструктуры угледобывающих регионов Украины? Что для этого необходимо?

Об этом мы беседуем  с президентом ОАО «Мотор Сич», народным депутатом Украины Вячеславом Богуслаевым.

— Вячеслав Александрович, метан все чаще называют «серийным убийцей». Печальная статистика свидетельствует, что вполне заслуженно… 

— Увы, цена каждого добытого в Украине миллиона тонн угля — четыре человеческих жизни. За годы независимости в наших шахтах погибло более трех с половиной тысяч человек, а искалеченных — в несколько раз больше.

Безусловно, опасностей, которым подвергаются шахтеры на рабочих местах, много. Но  главной из них, как и раньше, остается именно метан. Взрывы и выбросы этого газа — причина всех крупномасштабных аварий на угольных предприятиях.

Метан опасен своей коварностью и непредсказуемостью. Во время буровых работ происходит непредвиденный выброс из угольного массива большого его количества. Газ мгновенно распространяется по лаве и прилегающим штрекам, смешиваясь с воздухом до взрывоопасной концентрации. Это типичный сценарий крупных аварий на угольных предприятиях Украины. Усугубляет ситуацию устаревшее оборудование  и отсутствие средств для обеспечения безопасности шахтерского труда.

Визитка

Вячеслав Александрович Богуслаев

Родился 28 октября 1938 года.

В 1966 году окончил Запорожский машиностроительный институт по специальности «авиационные двигатели», доктор технических наук, профессор, академик Академии инженерных наук Украины, Герой Украины, лауреат Государственной премии в области науки и техники.

C 1975 года — директор Волочиского машиностроительного завода.

C 1988 года — генеральный директор запорожского ПО «Моторостроитель».

C 1991 года — генеральный директор предприятия «Мотор Сич».

C 1994 года — председатель правления, генеральный директор ОАО «Мотор Сич».

C 2006 года — президент, председатель совета директоров ОАО «Мотор Сич», народный депутат Украины 5-6 созывов.

Однако и современное оборудование, и новейшие системы безопасности коренным образом не решат проблему шахтного газа, если мы не научимся извлекать его из недр, превращая из дамоклова меча в источник прибыли.

— Количество метана в украинских угольных месторождениях позволяет говорить о серьезной прибыли?

— Наша страна обладает огромными, еще фактически не разработанными ресурсами метана угольных месторождений. По подсчетам ученых,  его запасы в угленосных толщах в несколько раз превышают те, которые содержатся в газовых месторождениях. Мировые ресурсы метана угольных пластов составляют от 93,4 до 285,2 трлн кубометров. Украина по этому показателю занимает четвертое место в мире, уступая лишь Китаю, России и Канаде. По разным подсчетам, на территории Донецкого угольного бассейна запасы метана превышают 14—22 трлн кубометров.

На отдельных шахтах его объемы колеблются от 0,2 до 4,7 млрд м3. Например, в недрах шахты им. Засядько содержится 3,6 млрд, имени Скочинского — 4,7 млрд, «Южнодонбасской» — 3—3,5 млрд кубометров газа.

Но пока в государстве ничего не делается для организации промышленной добычи и использования шахтного метана, его обилие приносит только горе. Еще в 1998 году принята «Государственная программа добычи попутного метана из угольных месторождений Донбасса на 1998—2010 годы», однако пока добыча и переработка  налажены настолько слабо, что он выбрасывается на ветер. Как это ни прискорбно, вместе с человеческими жизнями.

— Что можно сделать для изменения ситуации?         

— Расчеты специалистов и зарубежная практика показывают, что проблему эффективного использования шахтного метана  решает применение когенерационных технологий. На предприятиях и в научных организациях Украины (можно назвать запорожское ОАО «Мотор Сич», киевскую инженерно-техническую компанию ЧНПП «Синапс», Северодонецкий филиал ОАО «Украинский институт по проектированию нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий») накоплен серьезный опыт проектирования и практического использования когенерационных установок.

Подробнее скажу о тех научно-технических решениях, которые создаются и внедряются  в ОАО «Мотор Сич». Среди них — разработки  по использованию низкокалорийных природных и промышленных газов в качестве топлива  для газотурбинных электростанций и теплоэнергокомплексов.

Схема утилизации шахтного метана комплексом КГТЭУ-2,5/7,0-МС

Еще в 1989 году предприятие совместно с Карагандинским научно-исследовательским институтом угля провело комплекс научных работ, в результате которых удалось выработать технические решения по утилизации угольных метано-воздушных смесей (МВС). На шахте «Кировская» ПО «Карагандауголь» проведены опытно-промышленные испытания с запуском в эксплуатацию электростанции ПАЭС-2500 (номинальная мощность 2,5 МВт), работающей на МВС.

Вот как выглядит предлагаемая специалистами нашего предприятия схема применения таких электростанций в составе теплоэнергетических газотурбинных утилизационных комплексов КГТЭУ-2,5/7,0-МС (см. схему. — М.С.). В газоносных слоях в районе, прилегающем к шахте, используется обычная технология бурения подземных и наземных дегазационных скважин, объединенных в единую дегазационную систему шахты. Газ из шахтной дегазационной сети при помощи водокольцевого вакуум-насоса подается в блок подготовки рабочего газа, расположенный в отдельном модуле. Здесь он очищается от влаги и здесь же обеспечивается контроль и регулирование параметров шахтного газа перед его подачей в дожимной компрессор. После сжатия в модульном компрессорном агрегате до давления 10—12 кг/см2 газ подается в газотурбинную электростанцию «Мотор Сич ПАЭС-2500Г», которая, сжигая в газотурбинном двигателе метано-воздушную смесь, вырабатывает 2,5 МВт электроэнергии. Выхлопные газы электростанции, имеющие температуру 405—434?С, направляются на вход  водогрейного котла-утилизатора, где утилизируются, вырабатывая при этом 5—7 МВт тепловой энергии в виде 70—140 т/ч горячей воды.

То есть внедрение таких комплексов в пересчете на имеющиеся промышленные запасы шахтного метана Украины позволит  получать 6—9 млн МВт электрической и  12—25 млн МВт тепловой энергии в час.

— Такие показатели впечатляют. Но работают ли ваши комплексы на украинских горных предприятиях  или между теорией и практикой, как обычно, сохраняется «дистанция огромного размера»? 

— Пытаясь внедрить теплоэнергетические газотурбинные утилизационные комплексы,  «Мотор Сич» с 2006 года активно сотрудничает с Минуглепромом Украины. Предыдущим его составом (во главе с Сергеем Тулубом) для их внедрения были выделены две шахты ГП «Макеевуголь».

Разработанное нашими специалистами технико-экономическое обоснование использования когенерационных установок для утилизации метана на этих шахтах еще в ноябре 2007 года было направлено в Минуглепром Украины, ГП «Макеевуголь» и МакНИИ по безопасности работ в угольной промышленности. Однако результата до сих пор нет.

Понять это сложно. Шахты им. С.М. Кирова и «Чайкино» оборудованы поверхностными вакуум-насосными станциями (ВНС), с помощью которых газ извлекается по  дегазационным трубопроводам диаметром 200—300 мм. Часть его сжигается в шахтных котельных, обеспечивая теплом собственные нужды предприятий, а остальной сгорает в «свече». Поверхностные ВНС (выпуска 1987—1997 гг.) имеют износ около 50%. Диаметры не менее изношенных дегазационных трубопроводов не обеспечат повышения объемов дегазации, необходимого для обеспечения номинальной мощности газотурбинных электростанций.

Кроме того,  отсутствует оборудование (в том числе компрессорное) для приведения метано-воздушных смесей  в соответствие с требованиями к топливному газу для  газотурбинной  электростанции.

При этом бюджетного финансирования едва  хватает на приобретение индивидуальных средств защиты, которые, в сущности, не являются гарантией безопасности в шахтах.

— И все же вы надеетесь на инвестиции? 

— Не надо надеяться, надо делать! Международный опыт подтверждает, что проекты по утилизации шахтного метана не могут быть реализованы без государственных инвестиций с гарантированной окупаемостью вложенных средств. Все инвестиции в данные проекты могут окупиться за счет реализации полученных  электроэнергии и тепла.

А самое главное — внедрение этих проектов обеспечит безопасность труда шахтеров за счет достижения безопасного уровня метана (менее 2,5 %). Необходимо решение проблемы добычи и эффективного использования метана из угольных пластов украинских шахт на государственном уровне! Речь идет о разработке государственных программ по этой тематике с соответствующим бюджетным финансированием. Ведь внедрение таких технологий позволит решить серьезнейшие украинские проблемы: существенно обезопасить труд шахтеров, снизить себестоимость добычи угля, повысить энергетическую и экологическую безопасность страны, стимулировать экономическую активность в условиях кризиса… Так нужно ли затягивать с решением этих проблем?