Газификация угля - инструмент несовершенный. Фото: bakertilly.ua
27 июля Украина и Австралия подписали Меморандум о взаимопонимании, в котором говорится о начале подготовки совместного проекта подземной газификации угля. Работу будут проводить австралийские компании Linc Energy и Bond Bros Contracting совместно с Минэнергетики и угольной промышленности Украины.
Linc Energy считается одним из мировых лидеров в подземной газификации, она работает не только у себя в стране, но и в Великобритании, Польше, ЮАР, Китае, Вьетнаме, Узбекистане.
Украинская предыстория
Вопрос замещения импортного газа отечественным углем давно поднимается украинскими политиками. Одним из возможных способов такого замещения является реализация проектов по подземной газификации угля, которые в Украине известны еще с советских времен.
В новые времена к этой теме вернулись в декабре 2012 г., когда "Нафтогаз Украины" подписал под госгарантии кредитное соглашение с Государственным банком развития Китая на сумму $3,66 млрд для реализации программы замещения потребления природного газа украинским углем. Предполагалось реализовать ряд проектов по переводу объектов теплоэнергетики на использование водоугольного топлива, а также по строительству заводов по газификации бурого и каменного угля с использованием технологий Shell, которые купил Китай.
Три таких завода должны были быть построены в Луганской, Донецкой и Одесской областях. Говорилось, что Украина сможет ежегодно производить до 4 млрд кубометров м газа, перерабатывая 10 млн т угля.
Фото: Shell
Тогдашний министр энергетики говорил, что строительство первого завода по газификации угля начнется в июне 2013 г. Но госкомпания "Газ Украины" только в начале 2014 г. объявила тендер на проектирование завода, который отменила в средине марта. В конце мая этого года первый замглавы Минэнерго Юрий Зюков заявил, что строительство в Украине заводов по производству газа из угля является бесперспективным, а средства китайского кредита необходимо направить на другие проекты. Однако Китай пока выступает против иного использования этих средств.
Чем закончится совместный проект с австралийцами сказать пока трудно. Но эксперты говорят, что при цене газа на мировых рынках в $260-300 за тысячу кубометров проекты по подземной газификации в Украине могут оказаться экономически нецелесообразными.
Себестоимость и перспективы технологии
Экономические показатели проектов довольно сильно разнятся. Происходит так потому что отличаются газифицируемые угли, характеристики пластов, используемые технологии.
Так в китайском пилотном проекте компании ENN себестоимость синтез-газа оценивается в $39-73 за тысячу кубометров при перерасчете его теплотворной способности на традиционный природный газ. Это наименьший показатель для действующих на сегодняшний день установок газификации.
В США себестоимость составляет $65-295 за тысячу кубометров.
Самый дешевый газ в проекте компании GasTech, которая в 2007 г. начала газификацию пластов толщиной более 10 м при глубине залегания 152-610 м. Самый дорогой синтез-газ получают из относительно тонких (2-3,5 м) пластов. В Украине речь идет о генерации газа из таких и даже более тонких пластов.
Часто газ, получаемый посредством подземной газификации угля, используют для выработки электроэнергии непосредственно на месте его добычи. При этом средняя себестоимость такой энергии в США в штате Индиана (при относительно дорогом газе) составляет 5,7 центов за 1 кВт*ч, что выше, чем у традиционных угольных, парогазовых и атомных энергоблоков.
Подземная газификация угля сопровождается риском загрязнения грунтовых вод продуктами сгорания и возгонки угля. В Австралии в 2010 г. остановили один из проектов после того, как анализ проб воды, взятых из местных источников после запуска пилотной установки, показал наличие в них опасного бензола.
Что такое подземная газификация угля
Схема: wikiwand.com
Подземная газификация угля — это физико-химический процесс превращения угля в горючие газы. По сути, это искусственно созданное контролируемое медленное горение (с химической точки зрения – неполное окисление) угля прямо в пластах.
Считается, что для того чтобы получить 1 млрд кубометров газа, нужно газифицировать 2-2,4 млн т угля.
Для создания подземного газогенератора в общем случае нужно просверлить две скважины. Через одну будут извлекаться продукты горения, а через другую – подаваться к пласту воздух или смесь кислорода и водяного пара.
В первом случае (при воздушном дутье) на выходе получается газ, в котором будет примерно 14% угарного газа, 16% водорода, 14% углекислого газа и около 55% азота. Полученный газ обладает сравнительно невысокой теплотворной способностью – порядка 4 МДж на кубометр, но он вполне пригоден для использования в газотурбинных установках ТЭЦ или обычных котельных. Если же подавать под землю смесь водяного пара и кислорода, то на выходе будет около 35% угарного газа, 7% метана и до 50% водорода. То есть горючая фракция такого газа намного лучше и больше по доле. Поэтому такой газ имеет теплотворную способность 10-13 МДж и выше, он может использоваться на электростанциях для промышленной выработки электроэнергии, а также для производства жидкого топлива. Получаемый под землей газ также может быть использован для производства аммиака, карбамида и других ценных химических продуктов.
Для сравнения: согласно межгосударственному ГОСТ 5542-87 "Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия", теплота сгорания газа должна быть не менее 31,8 МДж на кубометр. У добываемых природных газов этот показатель находится в переделах 28-46 МДж (в зависимости от месторождения).
Развитие технологии
О том, что при сильном нагреве угля выделяется горючий газ, известно с XVII в. Такой газ производился в промышленных объемах с начала XIX в. и поначалу использовался, главным образом, для освещения (потому он и назывался светильным газом).
Первый в мире проект подземной газификации углей был разработан в СССР в 1928 г. В 1933 г. была создана специальная контора "Подземгаз". К тому времени уже была запущена экспериментальная установка в Тульской области на месторождении бурых углей, а затем и в Лисичанске на Донбассе. Но использованная схема газификации была неудачной. После ряда проб и ошибок в 1935 г. в Горловке удалось найти оптимальную схему поджига пласта и получить устойчивое газообразование.
Опыты по подземной газификации проводились и в других странах. Но начиная с середины 1970 г. интерес ним упал, так как экономически подземная газификация углей оказалась неконкурентоспособна в сравнении с разработкой природного газа. Однако в начале нынешнего века, вследствие роста цены на газ, интерес к газификации вырос.
Тем не менее, пока подземная газификация угля имеет ограниченное промышленное применение.
Дочерняя компания австралийской Linc Energy производит около 1 млн кубометров синтетического газа в сутки в Узбекистане. Получаемый газ используется в качестве топлива на близлежащей электростанции. Сама Linc Energy осуществляет пилотные проекты в Австралии совместно с Cougar Energy. В ЮАР компания Eskom ввела в эксплуатацию опытный завод для производства в промышленных масштабах синтетического газа для местной электростанции. Различные проекты подземной газификации угля реализуются в Австралии, Великобритании, Венгрии, Пакистане, Польше, Болгарии, Канаде, США, Чили, Индонезии, Индии и Ботсване. Всего в мире насчитывается около 60 подобных проектов.
Станция в Узбекистане работает с 1964 г. Недавний проект ее модернизации был разработан в донецком институте "Донгипрошахта". Там же разрабатывалась документация для ряда других отечественных и зарубежных проектов по подземной газификации угла. Но сейчас потенциал этой организации, скорее всего, полностью утерян.