ВУГІЛЬНА ПРОМИСЛОВІСТЬ

Вугільна промисловість є одним з найважливіших чинників викидів парникових газів в енергетиці. Спалювання вугілля є найбільшим джерелом викидів вуглекислого газу (CO₂) в усьому світі. Більш того, процес видобутку вугілля супроводжується викидами іншого важливого парникового газу – метану (CH₄).

За найпоширенішою теорією, метан та вугілля формуються разом підчас карбонізації – процесу, в результаті якого рослинна біомаса перетворюється під впливом біологічних та геологічних умов на вугілля. Метан зберігається у вугільних пластах та вивільняється при видобуванні вугілля. Чим глибші поклади вугілля, тим більше метану знаходиться у вугільних пластах. Окрім цього, метан також викидається у процесі обробки, транспортування та зберігання вугілля.

Метан

Об’єми викидів метану втричі менші ніж викиди вуглекислого газу. Однак, метан є дуже потужним парниковим газом, його потенціал у 21 раз перевищує СО₂. Протягом останніх двох століть концентрація метану в атмосфері збільшилася більше ніж удвічі. Переважно це сталося в результаті людської діяльності, такої як вирощування рису, утворення відходів, тваринництво, великомасштабний видобуток та транспортування нафти й природного газу і, звичайно, видобування вугілля.

В процесі видобутку вугілля викидається 80% метану, від усіх викидів в енергетиці України.

Джерела викидів метану з вугільних родовищ:

• Природне вивітрювання (тріщини та розломи у вугільних пластах та породах)
• Емісії з вугільних шахт
• Підземні шахти:
• Системи вентиляції (концентрація метану 0.2-1%)
• Системи дегазації:
• вертикальні свердловини попередньої дегазації з поверхні (концентрація СН₄ - 80-98%)
• вертикальні свердловини з поверхні на відпрацьовані ділянки (концентрація СН₄ 20-60%)
• горизонтальні й нахильні свердловини підземної дегазації (концентрація СН₄ 20-60%)
• Видобуток вугілля відкритим способом
• Збагачення, транспортування та використання вугілля

Вилучення метану з вугільних пластів може принести значні вигоди. Відомо, що більшість нещасних випадків, що відбуваються на шахтах України, спричинені вибухами газу вугільних покладів. Підвищуючи безпеку роботи шахт, метан можна видобувати та продавати. Утилізований шахтний метан не тільки дозволить знизити викиди парникових газів, але й слугуватиме справжнім джерелом палива, що зараз імпортується в Україну з інших країн.

Викиди метану в результаті діяльності шахт можуть бути зменшені за рахунок вилучення та утилізації шахтного метану з підземних шахт, а також завдяки оксидації метану, який міститься у вентиляційному повітрі. Найновіші технологічні розробки останніх років дозволяють просто скористатися обома підходами. Технології вилучення шахтного метану включають вертикальні свердловини, пробурені з поверхні або горизонтальні свердловини зсередини шахт. В залежності від якості газу, видобутий з підземних шахт метан може бути проданий газопостачальним компаніям, використаний для генерації електроенергії, для осушування вугілля на шахтах чи споживання сусідніми підприємствами й прилеглими населеними пунктами.

Оксидація вентиляційного повітря шахт вивільняє тепло, яке може використовуватися безпосередньо на шахтах для отримання електроенергії. Шахти Сполучених Штатів Америки поки що не використовують цей метод, а у Великій Британії застосування цієї технології є дуже успішним.

Утилізація метану вугільних родовищ в Україні

• Шахтні котельні - переведення з вугілля на газ:

8 шахт Донбасу використовують метан для власних потреб

• Моторне пальне 3 газозаправні станції (шахта ім.Засядько, НПП «Донвугледегазація»)

Додаткові можливості утилізації шахтного метану

• Збагачення дегазаційної суміші і продаж метану в магістральний газопровід природного газу
• Виробництво електроенергії (дизель-генератори, газові турбіни, двигуни внутрішнього згорання)
• власні потреби шахт
• продаж у мережу
• Технологічна сировина (металургія, добрива, метанол)
• Комунальні потреби прилеглих селищ і міст

Зараз кооптований метан Донбасу використовується на шахтних котельних для виробництва тепла, хоча й існують набагато більш ефективні способи його застосування. При цьому на шахтних котельних використовується усього біля 200 млн. м³ газу на рік, тобто менше третини всього кооптованого метану, в той час як залишок спалюється в факелах. Найефективнішим методом використання газу вугільних шарів є використання його як моторного палива для газотурбінних або газодизельних електроагрегатів з утилізацією тепла. Вже сьогодні при річному об'ємі кооптованого газу більш 600 млн. м³ добовий видобуток метану складає 1600-1700 тис. м³, що дозволить забезпечити сумарну електричну потужність силових установок до 260 Мвт, теплових установок - 240 Гкал/год.

У найближчі роки, у період до 2005-2008 років, видобуток метану вугільних шарів планується довести до 3-4 млрд. м³ у рік, із подальшим подвоєнням об'ємів видобутку кожні 5 років, досягнувши 12 -16 млрд. м³/рік після 2010-2015 років. Фахівцями інституту УкрНДІгаз були проведені техніко-економічні розрахунки схем утилізації метану шахтних об'єднань “Донецьквугілля” й “Макеєввугілля”. Терміни окупності капіталовкладень склали відповідно 1,3 і 1,1 року. Зниження викидів CH₄ при підземному видобутку вугілля і на подальших етапах обробки здійснюється за рахунок попередньої дегазації шахтних ділянок при новому будівництві і реконструкції шахт, збільшенні ступеня утилізації метану при видобутку.