Фугитивные выбросы метана и технологии их сокращения при угледобыче в Кузбассе
Введение
Процессы добычи угля, его транспортировки и последующей переработки сопровождаются эмиссией метана. В Кузбассе усредненные коэффициенты выбросов метана при добыче угля подземным способом и последующем обращении угля, извлеченного таким способом, составляют 15,1 м3/т и 3 м3/т, коэффициенты выбросов CH4 при добыче угля открытым способом – 5,5 м3/т [1]. В совокупном объеме в угледобывающей промышленности Кузбасса [2] ежегодно выделяется более 2 млрд. м3 метана (рис. 1). При этом наибольший объем выбросов метана в 2,53 млрд. м3 в последнюю декаду наблюдался в 2018 г., когда были достигнуты рекордные показатели по добыче угля в 255,3 млн. т в угольной отрасли Кемеровской области. В предположении продолжающегося снижения доли подземного способа в общей добыче угля выбросы метана в угледобывающей промышленности Кузбасса в 2035 г. будут составлять 2,04 – 2,58 млрд. м3 в год (рис. 2).
Не найдено
Список литературы
1. Методические рекомендации по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах Российской Федерации, утвержденные распоряжением Минприроды России от 16 апреля 2015 г. № 15-р. [Электронный ресурс]: Официальный сайт компании http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_256422/ e223a74aba21265dfc5770abb00457e cbc27ca85/ (дата обращения 11.08.2022).
2. Петренко И.Е., Шинкин В.К. Итоги работы угольной промышленности России за
январь-март 2022 года // Уголь. 2022 № 6 С. 6-16. DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-
2022-6-6-16.
3. Shiryaev S.N., Ageev P.G., Cherepov A.A., et al. (2018). Substantiation of the directions of development of methods and means of degassing coal mines / Bulletin of the Siberian State Industrial University. – No. 3(25). – pp. 28-32.
4. Yutyaev E.P, Sadov A.P., Meshkov A.A., etc. Al (2017)/ Evaluation of coal filtration properties in the hydrodynamic tests of degassing formation wells / Coal. – No. 11(1100). – pp. 24-29. – DOI 10.18796/0041-5790-2017-11-24-27. URL: http://www.ugolinfo.ru/index.php?article=201711024
5. Клишин, В. И. Инновационные методы интенсификации процесса дегазации угольных пластов из подготовительных выработок / В. И. Клишин, А. Л. Тациенко, Г. Ю. Опрук // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2017. – № 6(124). – С. 89-97. – DOI 10.26730/1999-4125-2017-6-89-96.
6. Tailakov O.V., Zastrelov D. N., Utkaev E.A., Sokolov S.V., Kormin A.N., Smyslov A.I. (2015) /Directions of mine methane utilization/Bulletin of KuzSTU. - No. 6. - pp. 62-67.
7. Noskov A.S., Parmon V.N. (2008)/ Catalytic technologies for expanding the fuel and raw material base of Russia due to unconventional sources of carbon-containing raw materials / Gas Chemistry. - No. 2(1).- pp. 20-24. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kataliticheskie-tehnologii-dlya-rasshireniya-toplivno-syrievoy-bazy-rossii-za-schet-netraditsionnyh-istochnikov/viewer.
8. Karasev M. M., Leonov V. E., Popov I. G., Shepelev E. T. (1984)/ Technology of synthetic methanol/ M.: Chemistry. - 240 p. URL: https://knigogid.ru/books/1898060-tehnologiya-sinteticheskogo-metanola.
9. Zhu J, Li J, Wei J, Niu X, Wu H, Wei L, Chen B, Huang J, Pan L, Li C. Application of catalytic oxidation technology adopting the reverse flow reactor. Beijing Huagong Daxue Xuebao 2018;45(5):1-7. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2018.05.001
10. Технологические схемы утилизации вентиляционного метана (МВС) / Е. В. Горн, С. А. Куркутов, В. В. Снигирев, А. А. Ковтун // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2019. – № S38. – С. 45-51. – DOI 10.25018/0236-1493-2019-11-38-45-51.
11. Gao P. Design and economic evaluation of low concentration methane (CMM) regenerative thermal oxidation heating system. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science [Internet]; DOI: 10.1088/1755-1315/242/2/022058
12. Artemyev V.B., Kosterenko V.N., Sadov A.P. [et al.] (2016). Extraction and processing of coal methane / Moscow: Mining, 2016. - 208 p. - (Library of a mining engineer; Book 4. Mine aerology). – ISBN 978-5-905450-85-3.
13. Метан из угольных шахт: возможности сокращения выбросов, совершенствования сбора и утилизации / Глобальная метановая инициатива. – 2011. – 4 p. URL: https://globalmethane.org/documents/coal_fs_rus.pdf.
14. Указ Президента РФ от 04.11.2020 № 666 О сокращении выбросов парниковых газов [Электронный ресурс]: Официальный сайт Президента http://www.kremlin.ru/acts/bank/45990 (дата обращения 06.08.2022).
Использование шахтного метана для производства тепловой и электрической энергии в газогенераторах. Примем, что капитальные затраты для типового проекта, предусматривающего установку 2-х газогенераторов мощностью 1,5 МВтэ, составляют 2,5 млн. долл. США (144 млн. руб.) и включают стоимость проектирования, приобретения газогенераторных станций, трансформаторной подстанции, блока сепарации и подготовки газа, выполнение строительно-монтажных работ [12]. При стоимости электроэнергии 0,04 долл. США (2,3 руб.)/кВт·ч и работе газогенераторов в течение 248 суток с учетом времени, необходимого на техническое обслуживание оборудования, годовая выручка по проекту составит 714240,00 долл. США (41 118 796,8 руб.). С учетом продажи вырабатываемой тепловой энергии по цене 23,09 долл. США (1 329,29 руб.) за 1 Гкал дополнительная выручка по проекту составит 353781,03 долл. США (20 367 173,9 руб.). Исходя из перерабатываемого объема метана 15 м3/мин и с учетом ставки за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух стационарными источниками 1,52 долл. США (87,51 руб.) за тонну метана, применяемой в РФ в 2021 г., экономия за выбросы метана в атмосферу составит 5446,87 долл. США (313 576,31 руб.) в год. Таким образом, общая годовая выручка при утилизации шахтного метана в теплоэлектростанции мощностью 3 МВт составляет 1073467,9 долл. США (61 799 547,00 руб.). С учетом операционных расходов и ставки дисконтирование 10% чистая приведённая стоимость проекта составляет 1006,08 тыс. долл. США (57 920,03 тыс. руб.) при утилизации метана в течение 10 лет (табл. 1). Экономическая эффективность проекта существенным образом повышается, если учитывать возможность продажи единиц сокращенных выбросов по цене 100 долл. США (5 757 руб.) за 1 тСО2э, которая соответствует текущим ценам на европейском углеродном рынке. При этом чистая приведенная стоимость составляет 44107 тыс. долл. США (2 539 239,99 тыс. руб.). При 10 долл. (575,7 руб.) за 1 тСО2э – NPV = 5316 тыс. долл. США (306 042,12 тыс. руб.).