Газифікація вугілля - інструмент недосконалий. Фото: bakerti
27 липня Україна та Австралія підписали Меморандум про взаєморозуміння, в якому йдеться про початок підготовки спільного проекту підземної газифікації вугілля. Роботу проводитимуть австралійські компанії Linc Energy і Bond Bros Contracting спільно з Міненергетики та вугільної промисловості України.
Linc Energy вважається одним зі світових лідерів у підземній газифікації, вона працює не тільки у себе в країні, але й у Великобританії, Польщі, ПАР, Китаї, В'єтнамі, Узбекистані.
Українська передісторія
Питання заміщення імпортного газу вітчизняним вугіллям давно піднімається українськими політиками. Одним з можливих способів такого заміщення є реалізація проектів з підземної газифікації вугілля, які в Україні відомі ще з радянських часів.
У нові часи до цієї теми повернулися в грудні 2012 р., коли "Нафтогаз України" підписав під держгарантії кредитну угоду з Державним банком розвитку Китаю на суму $ 3,66 млрд для реалізації програми заміщення споживання природного газу українським вугіллям. Передбачалося реалізувати низку проектів з переведення об'єктів теплоенергетики на використання водовугільного палива, а також з будівництва заводів з газифікації бурого і кам'яного вугілля з використанням технологій Shell, які купив Китай.
Три такі заводи повинні були бути побудовані в Луганській, Донецькій та Одеській областях. Говорилося, що Україна зможе щорічно виробляти до 4 млрд кубометрів м газу, переробляючи 10 млн т вугілля.
Фото: Shell
Тодішній міністр енергетики говорив, що будівництво першого заводу з газифікації вугілля почнеться в червні 2013. Але держкомпанія "Газ України" лише в початку 2014 р. оголосила тендер на проектування заводу, який скасувала в середині березня. Наприкінці травня цього року перший заступник голови Міненерго Юрій Зюков заявив, що будівництво в Україні заводів з виробництва газу з вугілля є безперспективним, а кошти китайського кредиту необхідно направити на інші проекти. Проте Китай поки виступає проти іншого використання цих коштів.
Чим закінчиться спільний проект з австралійцями сказати поки важко. Але експерти кажуть, що при ціні газу на світових ринках в $ 260-300 за тисячу кубометрів проекти з підземної газифікації в Україні можуть виявитися економічно недоцільними.
Собівартість та перспективи технології
Економічні показники проектів досить сильно різняться. Відбувається так тому що відрізняються вугілля, характеристики пластів, використовувані технології.
Так в китайському пілотному проекті компанії ENN собівартість синтез-газу оцінюється в $ 39-73 за тисячу кубометрів при перерахунку його теплотворної здатності на традиційний природний газ. Це найменший показник для діючих на сьогоднішній день установок газифікації.
У США собівартість становить $ 65-295 за тисячу кубометрів.
Найдешевший газ в проекті компанію GasTech, яка в 2007 р початку газифікацію пластів товщиною більше 10 м при глибині залягання 152-610 м. Найдорожчий синтез-газ отримують з відносно тонких (2-3,5 м) пластів. В Україні йдеться про генерацію газу із таких і навіть більш тонких пластів.
Часто газ, отримуваний у вигляді підземної газифікації вугілля, використовують для вироблення електроенергії безпосередньо на місці його видобутку. При цьому середня собівартість такої енергії в США в штаті Індіана (при відносно дорогому газі) становить 5,7 центів за 1 кВт*год, що вище, ніж у традиційних вугільних, парогазових і атомних енергоблоків.
Підземна газифікація вугілля супроводжується ризиком забруднення ґрунтових вод продуктами згоряння і сублімації вугілля. В Австралії в 2010 р. зупинили один із проектів після того, як аналіз проб води, взятих з місцевих джерел після запуску пілотної установки, показав наявність в них небезпечного бензолу.
Що таке підземна газифікація вугілля
Схема: wikiwand.com
Підземна газифікація вугілля – це фізико-хімічний процес перетворення вугілля в горючі гази . По суті, це штучно створене контрольоване повільне горіння ( з хімічної точки зору – неповне окислення ) вугілля прямо в пластах.
Вважається, що для того щоб отримати 1 млрд кубометрів газу , потрібно газифікувати 2-2,4 млн т вугілля.
Для створення підземного газогенератора в загальному випадку потрібно просвердлити дві свердловини . Через одну будуть вилучатись продукти горіння , а через іншу – подаватися до пласту повітря або суміш кисню і водяної пари.
У першому випадку (при повітряному дутті) на виході виходить газ, в якому буде приблизно 14% чадного газу, 16% водню, 14% вуглекислого газу і близько 55% азоту. Отриманий газ має порівняно невисоку теплотворну здатність – порядку 4 МДж на кубометр, але він цілком придатний для використання в газотурбінних установках ТЕЦ або звичайних котелень. Якщо ж подавати під землю суміш водяної пари і кисню, то на виході буде близько 35% чадного газу, 7% метану і до 50% водню. Тобто горюча фракція такого газу набагато краща і більша за часткою. Тому такий газ має теплотворну здатність 10-13 МДж і вище, він може використовуватися на електростанціях для промислового вироблення електроенергії, а також для виробництва рідкого палива. Одержуваний під землею газ також може бути використаний для виробництва аміаку, карбаміду та інших цінних хімічних продуктів.
Для порівняння: згідно з міждержавним ДСТУ 5542-87 "Гази горючі природні для промислового та комунально-побутового призначення. Технічні умови", теплота згоряння газу повинна бути не менше 31,8 МДж на кубометр. У видобутих природних газів цей показник знаходиться в переділах 28-46 МДж (залежно від родовища).
Розвиток технології
Про те, що при сильному нагріванні вугілля виділяється горючий газ, відомо з XVII ст. Такий газ вироблявся в промислових обсягах з початку XIX ст. і спочатку використовувався, головним чином, для освітлення (тому він і називався світильним газом).
Карл Сіменс підземну газифікацію вугілля запропонував в 1868 р. Дмитро Менделєєв в 1888 р. довів цю ідею до інженерних розрахунків і опублікував статтю в науковому журналі. Перший у світі патент на даний метод отримав в 1909 р. в Британії американець Алан Беттс.
Перший у світі проект підземної газифікації вугілля був розроблений в СРСР в 1928 р. У 1933 р. була створена спеціальна контора "Підземгаз". До того часу вже була запущена експериментальна установка в Тульській області на родовищі бурого вугілля, а потім і в Лисичанську на Донбасі. Але використана схема газифікації була невдалою. Після низки проб і помилок в 1935 р. в Горлівці вдалося знайти оптимальну схему піпалювання пласта і отримати стійке газоутворення.
Досліди з підземної газифікації проводилися і в інших країнах. Але починаючи з середини 1970 р. інтерес ним упав, оскільки економічно підземна газифікація вугілля виявилася неконкурентоспроможна в порівнянні з розробкою природного газу. Однак на початку нинішнього століття, внаслідок зростання ціни на газ, інтерес до газифікації виріс.
Тим не менш, поки підземна газифікація вугілля має обмежене промислове застосування .
Дочірня компанія австралійської Linc Energy виробляє близько 1 млн кубометрів синтетичного газу на добу в Узбекистані. Одержуваний газ використовується як паливо на прилеглій електростанції. Сама Linc Energy здійснює пілотні проекти в Австралії спільно з Cougar Energy. У ПАР компанія Eskom ввела в експлуатацію дослідний завод для виробництва в промислових масштабах синтетичного газу для місцевої електростанції. Різні проекти підземної газифікації вугілля реалізуються в Австралії, Великобританії, Угорщини, Пакистані, Польщі, Болгарії, Канаді, США, Чилі, Індонезії, Індії і Ботсвані. Всього в світі налічується близько 60 подібних проектів.
Станція в Узбекистані працює з 1964 р. Недавній проект її модернізації був розроблений в донецькому інституті "ДонГіпрошахт". Там же розроблялася документація для ряду інших вітчизняних і зарубіжних проектів з підземної газифікації кута. Але тепер потенціал цієї організації, швидше за все, повністю загублений.