Источник: http://www.climate.org.ua/sectors/methane.html
Угольная промышленность является одним из важнейших факторов выбросов парниковых газов в энергетике. Сжигание угля является наибольшим источником выбросов углекислого газа (CО2) во всем мире. Более того, процесс добычи угля сопровождается выбросами другого важного парникового газа – метана (CH4).
По самой распространенной теории, метан и уголь формируются вместе во время карбонизации – процесса, в результате которого растительная биомасса превращается под влиянием биологических и геологических условий на уголь. Метан сохраняется в угольных пластах и высвобождается при добыче угля. Чем более глубокие залежи угля тем больше метана находится в угольных пластах. Кроме этого, метан также выбрасывается в процессе обработки, транспортировки и хранения угля.
Объемы выбросов метана втрое меньше, чем выбросы углекислого газа. Однако, метан является очень мощным парниковым газом, его потенциал в 21 раз превышает СО2. В течение последних двух веков концентрация метана в атмосфере увеличилась больше чем вдвое. Преимущественно это произошло в результате человеческой деятельности, такой как выращивание риса, образования отходов, животноводство, крупномасштабная добыча и транспортировка нефти и природного газа и, конечно, добычи угля.
В процессе добычи уголя выбрасывается 80% метану, от всех выбросов в энергетике Украины.
Источники выбросов метана из угольных месторождений: естественное выветривание (трещины и разломы в угольных пластах и породах); эмиссии из угольных шахт. Подземные шахты: системы вентиляции (концентрация метана 0,2-1%); системы дегазации: вертикальные скважины предыдущей дегазации из поверхности (концентрация СН4 - 80-98%); вертикальные скважины из поверхности на отработанные участки (концентрация СH4 20-60%); горизонтальные и наклонные скважины подземной дегазации (концентрация СН4 20-60%); добыча угля открытым способом; обогащение, транспортировка и использование угля.
Извлечение метана из угольных пластов может принести значительные выгоды. Известно, что большинство несчастных случаев, которые происходят на шахтах Украины, вызванные взрывами газа угольных залежей. Повышая безопасность работы шахт, метан можно добывать и продавать. Утилизирование шахтного метана не только позволит снизить выбросы парниковых газов, но и будет служить настоящим источником топлива, что в настоящий момент импортируется в Украину из других стран.
Выбросы метана в результате деятельности шахт могут быть уменьшены за счет исключение и утилизации шахтного метана из подземных шахт, а также благодаря оксидирования метана, который содержится в вентиляционном воздухе. Новейшие технологические разработки последних лет позволяют просто воспользоваться обоими подходами. Технологии исключения шахтного метана включают вертикальные скважины, пробуренные из поверхности или горизонтальные скважины изнутри шахт. В зависимости от качества газа, добытый из подземных шахт метан может быть проданный газоснабжающим компаниям, использованный для генерации электроэнергии, для осушки угля на шахтах или потребления соседними предприятиями и прилегающими населенными пунктами.
Оксидирование вентиляционного воздуха шахт высвобождает тепло, какое может использоваться непосредственно на шахтах для получения электроэнергии. Шахты Соединенных Штатов Америки пока еще не используют этот метод, а в Великобритании применения этой технологии являются очень успешными.
Утилизация метана угольных месторождений в Украине. Шахтные котельные - перевод из угля на газ: 8 шахт Донбасса используют метан для собственных потребностей; моторное горючее; 3 газозаправных станции (шахта им. Засядько, НПП «Донугледегазация»).
Дополнительные возможности утилизации шахтного метана: обогащение дегазацийной смеси и продажа метана в магистральный газопровод природного газа; производство электроэнергии (дизель-генераторы, газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания); собственные потребности шахт; продажа в сеть; технологическое сырье (металлургия, удобрения, метанол); коммунальные потребности прилегающих поселков и городов.
В настоящий момент кооптируемый метан Донбасса используется на шахтных котельных для производства тепла, хотя и существуют намного более эффективные способы его применение. При этом на шахтных котельных используется всего около 200 млн. м3 газа на год, то есть меньше трети всего кооптируемого метана, в то время как остаток сжигается в факелах. Самым эффективным методом использования газа угольных слоев есть использование его как проворного топлива для газотурбинных или газодизельных електроагрегатив с утилизацией тепла. Уже сегодня при годовом объеме кооптируемого газа более 600 млн. м3 суточная добыча метана составляет 1600-1700 тыс. м3, что позволит обеспечить суммарную электрическую мощность силовых установок до 260 МВт, тепловых установок - 240 Гкал/ч.
В ближайшие годы, в период до 2005-2008 годов, добыча метана угольных слоев планируется довести до 3-4 млрд. м3 в год, с последующим удвоением объемов добыче каждые 5 лет, достигнув 12 -16 млрд. м3/год после 2010-2015 годов. Специалистами института Укрндигаз были проведены технико-экономические расчеты схем утилизации метана шахтных объединений “Донецкуголь” и “Макеевуголь”. Сроки окупаемости капиталовложений составили соответственно 1,3 и в 1,1 году.
Снижение выбросов CН4 при подземной добыче угля и на последующих этапах обработки осуществляется за счет предыдущей дегазации шахтных участков при новом строительстве и реконструкции шахт, увеличении степени утилизации метана при добыче.