Газ из угля — здесь и сейчас
Уголь еще не одно десятилетие может занимать достойное место в мировой энергетике. Только надо его использовать максимально рационально, экономно и экологично с применением современных техпроцессов переработки — скважинной подземной газификации угля. Совместные разработки украинских и польских ученых — лучшее подтверждение этому.
Сотрудничество ученых Национального горного университета (Днепропетровск), Главного института горного дела (Катовице) и Польского исследовательского института радикальных технологий (Варшава) началось в 2004 году со встречи на Украинско-польском горном форуме в Ялте. Вскоре определилась проблематика совместных исследований — разработка тонких угольных пластов и подземная газификация. Эти направления актуальны для обеих стран, где налицо энергетический дисбаланс: нефти почти нет, газа тоже маловато, зато углей, каменных и бурых, много. Но пока что Украина производит из них лишь 32—38% энергии. Это связано с низким качеством энергетических марок углей, ценовой и промышленной политикой, сворачиванием разработки крупных буроугольных запасов.
— Именно для наших условий крайне необходимо использование «безлюдных» технологий в очистных забоях шахт, — говорит заведующий кафедрой подземной разработки месторождений (ПРМ) Национального горного университета, профессор доктор технических наук Владимир Бондаренко. — Пока передовые технологии стругового и бурошнекового извлечения угля лишь на некоторое время и частично решают данную проблему. Мы вместе с европейскими коллегами считаем, что новым направлением технологических инноваций в добыче и комплексной переработке твердого топлива является скважинная подземная газификация угля (СПГУ). Продукты сгорания газов ПГУ не содержат окиси углерода, твердых частиц, сернистого ангидрида, а окислов азота — очень мало. Весьма перспективно использование газов и продуктов газификации углей в химической промышленности для получения серы, аммиака и метанола.
Газ СПГУ гораздо дешевле природного, не нуждается в дополнительной подготовке и является энергоресурсом для получения тепловой и электрической энергии непосредственно на месте добычи — станции «Подземгаз». Подземная газификация предполагает ликвидировать тяжелый и опасный труд шахтеров, задействовать для переработки запасы угля, сконцентрированные в некондиционных пластах и залежах, расположенных в сложных горно-геологических условиях, разработка которых невозможна или неэффективна.
Над получением жидких и газообразных углеводородов из угля на его месторождениях трудилось не одно поколение отечественных и зарубежных ученых — горняков и химиков. Впервые идея подземной газификации твердого топлива была выдвинута еще в 1880 году Д.И. Менделеевым. А первый проект реализации этой теории предложил в 1912-м британец Вильям Рамсей, но воплотить его не удалось. В 20-х годах ХХ века основатель научной школы ПГУ в Днепропетровске Александр Митрофанович Терпигорев сформулировал основные принципы работы подземных газогенераторов. Он же принимал самое активное научно-техническое участие в строительстве и промышленной эксплуатации первых станций «Подземгаз» в Украине — на Лисичанском каменноугольном месторождении.
Однако история, даже славная, — это все-таки прошлое, а настоящему и будущему нужны инновации. Поэтому на кафедре ПРМ Национального горного университета сегодня ведутся разработки оригинальных технологий СПГУ и новейших конструкций подземного газогенератора с искусственной герметизацией пород и эффективной, мобильной адаптацией к изменению горно-геологических условий. Уже созданы технологические схемы когенерационного предприятия по производству электрической, механической и тепловой энергии от одного источника топлива — генераторного газа СПГУ на базе свободно-поршневых агрегатов и аккумуляторов тепла. Учеными НГУ модернизированы техпроцессы газификации маломощных, тонких угольных пластов в условиях шахт с производством электро- и теплоэнергии на месте ПГУ, комплексного извлечения и переработки химических веществ из углей на промышленной площадке шахты.
Как рассказал доцент кафедры Владимир Фальштынский, научно-техническая кооперация с западными коллегами уже дает реальные плоды. С 2007 года в странах ЕС реализуется совместный проект «HUGE: Водородно-ориентированная подземная газификация для Европы». В нем участвуют ученые НГУ совместно с польскими, немецкими, бельгийскими и английскими специалистами, бюджет НИОКР составляет свыше 3 млн евро. В 2009 году на участке польской шахты «Барбара» запущена стендовая установка подземного газогенератора, разработана технологическая схема отработки запасов угля из тонких и трудоемких пластов.
Для Украины на базе научных результатов кафедры ПРМ специалисты проектного института Днепрогипрошахт разработали три проекта станций «Подземгаз»: для бурого угля — на Синельниковском и Монастырщинском буроугольных месторождениях, для каменного угля — в объединении «Павлоградуголь». Дело за малым — воплотить эти проекты в жизнь, избавив страну от пресловутой нефтегазовой зависимости.
