Утилизация метана исходящих вентиляционных струй угольных шахт

08 дек 2014


Р.А. Ахметгареев (ИПКОН РАН)

Рассмотрены способы утилизации метана исходящих вентиляционных струй угольных шахт: извлечение метана на основе образования гидратов в различных средах и сжигание бедных метано-воздушных смесей в реакторах термического и каталитического окисления. Сделан вывод о возможности разработки отечественных каталитических установок для сжигания шахтного метана, не уступающих зарубежным аналогам.

На сегодняшний день примерно 10 % угольного метана извлекают с помощью скважин предварительной дегазации в виде смеси с содержанием 35–85 % газа. При этом, лишь 2/3 каптированного метана используют для выработки тепловой и электрической энергии, а оставшуюся часть, как правило, низкого качества сжигают в факелах или выбрасывают в атмосферу.

Основная масса метана выделяется в процессе добычи угля и выбрасывается в атмосферу системами вентиляции шахт. На эти выбросы приходится более 70 % всех глобальных выбросов угледобывающей промышленности. Ежегодные объемы вентиляционных выбросов метана составляют около 1,5 млрд м3, что эквивалентно 200 млн т СО2. Согласно прогнозам ООН выбросы шахтного метана будут увеличиваться вплоть до 2020 г. включительно. При этом их расчетное значение достигнет 793 млн т СО2-экв.

Объемная доля метана в вентиляционных выбросах из угольных шахт не превышает 0,5–1,25 %. Поэтому, несмотря на актуальность задачи полезного использования вентиляционного метана, в силу низкой его концентрации, решить ее весьма сложно.

Наиболее эффективный путь утилизации шахтного метана — совместное сжигание с другими видами топлива в традиционных угольных, пылеугольных и газомазутных котлах на энергетических объектах. Положительными эффектами этого направления могут стать:

  • экологический: сократятся выбросы в атмосферу метана, СО2, NO, SO;
  • энергетический: при совместном сжигании 1 кг угля и 5–10 кг воздуха с содержанием метана от 0,5 до 2 %, калорийность горения увеличится до 20 %.

Однако экономическая эффективность использования низко концентрированного шахтного метана, даже с учетом механизмов экономического стимулирования предотвращения ущерба от его выбросов, возможна для энергетических объектов, удаленных от шахты на расстояние не более 3 км. Поэтому каждое из направлений утилизации метана на объектах энергетики требует отработки технологии и технико-экономического обоснования применительно к конкретным условиям.

В статье рассмотрены некоторые способы и технологии утилизации вентиляционного метана, разработанные и внедренные в практику за последние 10 лет. Все они могут быть скомбинированы с рекуператорами тепла, а также предназначенными для использования на шахтах, в системах централизованного теплоснабжения, либо в паровых турбинах, генерирующих электроэнергию.

Статья публикуется в двенадцатом номере журнала «Безопасность труда в промышленности»

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

Федеральные новости

Региональные новости