Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій

В статье показана важная роль топливно-энергетических ресурсов Донбасса, в частности, как основа обеспечения теплом и электроэнергией промышленности и бытового сектора. Охарактеризованы традиционные источники ресурсов и роль новых, используемых в мире. Описаны возможные пути решения проблем за счет...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Гулій, В.М., Лепігов, Г.Д., Озорной, Г.І.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2009
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18047
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій / В.М. Гулій, Г.Д. Лепігов, Г.І. Озорной // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 234-248. — Бібліогр.: 17 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-18047
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-180472013-02-13T02:57:37Z Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій Гулій, В.М. Лепігов, Г.Д. Озорной, Г.І. В статье показана важная роль топливно-энергетических ресурсов Донбасса, в частности, как основа обеспечения теплом и электроэнергией промышленности и бытового сектора. Охарактеризованы традиционные источники ресурсов и роль новых, используемых в мире. Описаны возможные пути решения проблем за счет внедрения технологий газификации высокозольного угля, создания энергетически-металлургических комплексов с безотходной технологией. Для обеспечения безопасных условий подземной добычи угля и использования потенциала метана угленосных толщ приведена геолого-геохимическая модель формирования и путей миграции метана в угленосных толщах. Important role of fuel-energetic resources of the Donbass is shown in this article. Traditional and new kinds of resources are characterized here. Possible ways to solve problems of the region include the new technologies using creation of energetic-metallurgical complexes with full utilization of raw materials. To create safe and productive conditions for underground mining a new geologicalgeochemical model of methane origin and its migration is described here. 2009 Article Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій / В.М. Гулій, Г.Д. Лепігов, Г.І. Озорной // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 234-248. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18047 553.98 uk Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	В статье показана важная роль топливно-энергетических ресурсов Донбасса, в частности, как основа обеспечения теплом и электроэнергией промышленности и бытового сектора. Охарактеризованы традиционные источники ресурсов и роль новых, используемых в мире. Описаны возможные пути решения проблем за счет внедрения технологий газификации высокозольного угля, создания энергетически-металлургических комплексов с безотходной технологией. Для обеспечения безопасных условий подземной добычи угля и использования потенциала метана угленосных толщ приведена геолого-геохимическая модель формирования и путей миграции метана в угленосных толщах.
format	Article
author	Гулій, В.М. Лепігов, Г.Д. Озорной, Г.І.
spellingShingle	Гулій, В.М. Лепігов, Г.Д. Озорной, Г.І. Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
author_facet	Гулій, В.М. Лепігов, Г.Д. Озорной, Г.І.
author_sort	Гулій, В.М.
title	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
title_short	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
title_full	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
title_fullStr	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
title_full_unstemmed	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
title_sort	перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів донбасу в аспекті світових тенденцій технологій
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18047
citation_txt	Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій / В.М. Гулій, Г.Д. Лепігов, Г.І. Озорной // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 234-248. — Бібліогр.: 17 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT gulíjvm perspektivitaproblemivikoristannâpalivnoenergetičnihresursívdonbasuvaspektísvítovihtendencíjtehnologíj AT lepígovgd perspektivitaproblemivikoristannâpalivnoenergetičnihresursívdonbasuvaspektísvítovihtendencíjtehnologíj AT ozornojgí perspektivitaproblemivikoristannâpalivnoenergetičnihresursívdonbasuvaspektísvítovihtendencíjtehnologíj
first_indexed	2025-07-02T19:12:27Z
last_indexed	2025-07-02T19:12:27Z
_version_	1836563613297410048
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 234 УДК 553.98 ПЕРСПЕКТИВИ ТА ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ ПАЛИВНО-ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ ДОНБАСУ В АСПЕКТІ СВІТОВИХ ТЕНДЕНЦІЙ ТЕХНОЛОГІЙ Гулій В. М., Лепігов Г. Д. (УкрДГРІ, м. Київ, Україна) Озорной Г. І. (Карлтонський університет, м. Оттава, Канада) В статье показана важная роль топливно-энергетических ресурсов Донбасса, в частности, как основа обеспечения теплом и электроэнергией промышленности и бытового сектора. Оха- рактеризованы традиционные источники ресурсов и роль новых, используемых в мире. Описаны возможные пути решения про- блем за счет внедрения технологий газификации высокозольного угля, создания энергетически-металлургических комплексов с безотходной технологией. Для обеспечения безопасных условий подземной добычи угля и использования потенциала метана уг- леносных толщ приведена геолого-геохимическая модель форми- рования и путей миграции метана в угленосных толщах. Important role of fuel-energetic resources of the Donbass is shown in this article. Traditional and new kinds of resources are cha- racterized here. Possible ways to solve problems of the region include the new technologies using creation of energetic-metallurgical com- plexes with full utilization of raw materials. To create safe and pro- ductive conditions for underground mining a new geological- geochemical model of methane origin and its migration is described here. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 235 ВСТУП Сучасний стан світової економіки, фінансової і ресурсної системи заставляє більш обґрунтовано підійти до багатьох пали- вно-енергетичних проблем взагалі [1], і в Україні, зокрема. За звичного розміреного ходу докризових подій їх вирішення відсу- валось на дальній план, хоча значні зміни вимагались уже давно. Стійкі тенденції зростання цін на нафту і природний газ, що в бі- льшості випадків супроводжувались збільшенням об’ємів видо- бутку цих ресурсів, показували неминучість тих митей, коли за паливно-енергетичні ресурси (ПЕР) потрібно буде платити великі гроші, а також, що значно страшніше, створення ситуації, коли природні вуглеводневі ресурси будуть виснажені навіть у найба- гатших сьогоднішніх монополістів. Така ситуація з ПЕР була і є предметом турботи багатьох країн, що відображається у тих кроках, які робляться для покра- щення ситуації. Про майбутні плани і можливі шляхи виходу із майбутньої глобальної сировинної кризи можна дізнатись із стра- тегій розвитку економіки і енергетики, що розроблені низкою ін- дустріально розвинених країн [13, 14, 17]. При цьому можна по- бачити тенденції збільшення у майбутньому відновних джерел енергії та застосування таких викопних ПЕР, які не були популя- рними до сьогодні [7, 8, 11]. Якщо не зосереджуватись на теоре- тичних можливості впровадження в енергетику близького майбу- тнього керованого термоядерного синтезу, то слід сказати, що ре- альні програми розвитку енергетики багатьох країн, які хочуть забезпечити свою енергетичну, а отже і економічну та політичну незалежність, передбачають розвиток видобутку традиційних ПЕР в об’ємах пропорційних сучасним потребам. Використовую- чи час до наближення виснаження цих джерел, планується ство- рення потужної бази для виробництва електроенергії за рахунок вітру, сонця, створення біопалива, переробки відходів харчової промисловості та сільського господарства. Не менш важливими є нетрадиційні джерела ПЕР, видобуток яких в одних країнах пе- редбачається відчутно збільшувати, а в інших починати запрова- джувати. Із теоретичних і лабораторних стадій вивчення можли- востей застосування паливних елементів і розвитку водневої ене- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 236 ргії на сьогодні відзначається стійкий і масштабний етап їх прак- тичного втілення в найрізноманітніші сфери промисловості і тех- ніки. Найкращим свідченням цього є поява моделей електромобі- лів відомих світових марок із водневими комірками. Видається, що перераховані тенденції світового розвитку в енергетиці та ви- користанні ПЕР повинні стати орієнтирами в розвитку промисло- вості і енергетики в Україні. ОСНОВНІ СТРАТЕГІЧНІ ЗАСАДИ РОЗВИТКУ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ СФЕРИ В УКРАЇНІ На сьогодні найбільш масштабним нормативно- законодавчим документом, що вказує на стратегічні напрямки ро- звитку енергетики в Україні є Енергетична Стратегія України до 2030 року, орієнтована передусім на збільшення виробництва те- пла та електроенергії за рахунок будівництва та введення в екс- плуатацію нових блоків атомних електростанцій за істотної ролі вугілля в структурі ПЕР країни. Невелика роль відводиться від- новним та нетрадиційним джерелам енергії, доля яких суттєво не впливатиме на загальний баланс ресурсів. Однак, аналіз наявної ресурсної бази країни показує [2, 4, 5], що очікувати кардинальних змін в забезпеченні традиційними ву- глеводневими енергетичними джерела не слід в найближчій пер- спективі. Навіть підтримка їх вилучення на сучасному рівні ви- магає значних матеріальних ресурсів, збільшення яких також ма- ло імовірне. Постійне постачання значних об’ємів вуглеводнів як плати за транзит нафти і природного газу, як показують останні події, може бути суттєво зменшено, а то і зовсім припинене. Європейська спільнота оговтавшись від гіпнотичних моно- польних постачань природного газу «Газпромом» інтенсивно приймає реальні кроки по зміні транспортних схем імпорту ПЕР, які, в сукупності з подібними зусиллями Росії, зведуть нанівець власне монопольне значення транспортних можливостей Украї- ни. Можливо зусилля і активність «Газпрому» щодо створення північних і південних обхідних Україну газопроводів і залишать- ся показовими, але імовірність в подальшому зменшення і при- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 237 пинення транспортування вуглеводнів просто через їх виснажен- ня неминуче в майбутньому. За такої ситуації найбільш логічним виходом є об’єктивна оцінка можливого більш повного і масштабного використання ві- тчизняних ПЕР та впровадження нових технологій їх повної пе- реробки з нарощуванням об’ємів залучення невикористаних на сьогодні ресурсів. Різні оцінки [2, 3, 5] існуючого стану мінера- льно-сировинної бази ПЕР країни однозначно вказують, що за за- пасами лише вугілля як традиційне паливо може стати базою для створення незалежного від зовнішніх коливань ринку джерела постачання тепла та електроенергії. Саме вугілля, за умови орга- нізації належних безаварійних процесів його підземного видобу- вання, та більш високозольні джерела природного твердого пали- ва (буре вугілля, горючі сланці, торф, тощо), як показують світові тенденції розвитку передових енергетичних технологій, слід ви- значити як основою для повного забезпечення країни в ПЕР на період створення надсучасних енергетичних джерел, що базу- ються на водневих технологіях. ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ ВІТЧИЗНЯНИХ ПЕР Основні ресурси кам’яного вугілля в Україні зосереджені у Донецькому та Львівсько-Волинському басейнах. За різними під- рахунками їх повинно вистачити на сотні років експлуатації при сучасних рівнях видобутку, але існує низка різних проблем, що спиняє, а та і унеможливлює повноцінне використання цього джерела ПЕР. Найбільшою мірою це стосується Донбасу, через значні глибини підземної розробки вугілля, зменшення потужно- стей його робочих пластів, часті несистемні викиди метану та пи- лу, що супроводжуються аваріями з людськими жертвами. Подібні зміни гірничотехнічних умов експлуатації вугільних родовищ з глибиною не є специфікою лише Донбасу, а прита- манні більшості подібних об’єктів світу. На сьогодні розроблені не лише теоретичні аспекти, а й практичні методи боротьби з пе- рерахованими явищами. Висока теплотворна здатність метану, яка вища ніж вугілля, а також подібність до природного газу сприяли появі ідеї використання газу, що відкачувався з гірничих Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 238 виробіток для практичних потреб. Уже в 40 і 50 роки на шахтах Бельгії, Франції, Англії, Німеччини здійснюючи вимушену вен- тиляцію виробіток з використанням вилученого газу в мільйон- них об’ємах. Продаючи цей газ власники шахт отримували міль- йонні (у валюті цих часів) додаткові зиски, а умови видобутку ву- гілля при цьому ставали безпечними. У вугленосних басейнах США вийшли за межі власне вугільних шахт і проводячи випере- джувальну дегазацію окремих блоків вугленосних товщ створили потужну індустрію практичного використання метану, доводячи об’єми його вилучення до 50 млрд. м3. В цьому полягає розбіж- ність оцінок потенціалу Донбасу щодо метану, ресурси якого американські спеціалісти визначають в 25 трлн. м3, тоді як вітчи- зняні вказують на величини, які на порядок менші. Можна було б перераховувати і інші приклади практичного підходу до використання метану вугленосних товщ і забезпечен- ня сприятливих умов розробки вугільних родовищ у Канаді, Ки- таї, Австралії, але важливіше, на наш погляд, зосередити увагу на загальних закономірностях використовуваних цих передових те- хнологій [3, 8, 15, 16]. Зокрема, висока ступінь дегазації вуглено- сних товщ в США і Канаді досягається за рахунок буріння вели- кої кількості свердловин (поверхневих чи підземних). Для підви- щення віддачі метану цими товщами чи вугільними пластами ро- зроблено цілий комплекс засобів, які дозволяють приступати до майбутньої підземної розробки уже в підготовлених умовах. І під час розробки не припиняє свою дію цей комплекс, започаткова- ний заздалегідь. Цим пояснюється невисока кількість аварій, які часто трапляються в інших регіонах. Донбас в економіці України відіграє вельми важливу роль - це основна енергетична база, і складова частина металургійного комплексу, але в останні роки, ще і постійне джерело тревог і ту- рбот державних діячів через збільшення аварій в вугільних шах- тах. Вибухи і пожежі, які супроводжуються загибеллю людей, досягли загрозливих масштабів. Міри по дегазації шахт, загалом потрібні і необхідні, передбачуються в багато чисельних цільових програмах. Можна врахувати висновки низки державних комісій, де говориться про основну причину аварій - недотримання шах- тарями техніки безпеки і недостатню профілактичну дегазацію, Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 239 але залишається ще одна, можливо вирішальна причина притоку газу в виробки – міграція його із глибинних джерел. Цим джере- лом може бути родовище (або група родовищ) газу в низах вуг- леносної товщі. Аналіз випадків, коли незважаючи на такі зусилля по дега- зації все ж таки трапляються несподівані викиди і вибухи метано- повітряних сумішей, показують, що відбувається приток глибин- ного метану, який накопичується в окремих локальних пастках при його міграції на різних рівнях вугленосної товщі, з послідую- чими викидами і вибухами при активізації тектонічних рухів. Це змусило нас по новому підійти до проблеми походження метану і створити основи нової геологічної моделі передумов концентра- ції глибинного метану у вугленосних товщах [9, 10] та на цій ос- нові запропонувати інший шлях до його використання та ство- рення безпечних умов експлуатації вугільних родовищ. ОСНОВИ ГЕОЛОГІЧНОЇ МОДЕЛІ ПЕРЕДУМОВ КОНЦЕНТРАЦІЇ ГЛИБИННОГО МЕТАНУ У ВУГЛЕНОСНИХ ТОВЩАХ В своїх побудовах ми скористались кількома вихідними ге- ологічними та геохімічними особливостями вугленосних товщ, вугільних покладів та газових родовищ. Як і для родовищ мета- левих корисних копалин, що супроводжуються в більшості випа- дків ореолами розсіяння в навколишніх гірських породах утворе- ними одночасно з формуванням покладів (рудних, нафтових, га- зових). Це переважно зони підвищених (рідше понижених) вміс- тів хімічних елементів в природних утвореннях, генетично пов’язаних з родовищами. Розрізняють первинні і вторинні орео- ли, які утворюються при трансформації родовищ [9, 10]. Комплекс геологічних, геофізичних та геохімічних даних показує, що у вугленосну товщу постійно надходить метан, який має глибинну природу. Очевидно, що локалізований такий мета- новий резервуар під вугленосною товщею і за своїми первинними об’ємами відповідає масштабам окремого гігантського родовища природного газу. В силу тектонічної активності, а також пору- шення суцільності окремих горизонтів товщі при експлуатації ві- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 240 дкриваються шляхи для міграції глибинного метану з його пере- розподілом на більш високих гіпсометричних рівнях. Таким чи- ном, завдання полягає в можливостях діагностики таких резерву- арів з метою використання метану, як з повноцінних родовищ, і поступової ліквідації такого джерела небезпеки для подальшої експлуатації вугільного родовища. Гігантські родовища газу (запаси сотні млрд. – трильйони м3) представляють собою серію потужних багатоповерхових по- кладів, які супроводжуються потужними складно побудованими ореолами розсіяння. Утворення цих ореолів включає первинну переробку вміщуючих порід при формуванні родовища, їх пере- творення при наступних упровадженнях газу із глибини, розсіян- ня і вторинну концентрацію вуглеводнів і супутніх їм елементів. Пошуки гігантських родовищ газу неможливо проводити без ро- зуміння процесів утворення їх ореолів розсіяння. В той же час неможливо собі представити будову ореолів без розуміння про- цесів концентрації вуглеводнів, які зараз значною мірою базу- ються на гіпотезах. Основні теоретичні уявлення про формування газового оре- олу зводяться до кількох положень. Вуглеводні в промислових концентраціях мають абіогенний генезис. Скупчення вугілля в верхах розрізу гігантських родовищ – це складова частина орео- лу. Утворення промислових концентрацій вуглеводнів відбува- ється в результаті їх пульсаційного різночасового упровадження із глибинних осередків. Допускається регенерація запасів раніше утворених покладів. Ореол має зональну будову. Первинний ореол родовища (рис. 1) складений трьома зона- ми (знизу вверх): зоною газу метанового складу, із підзоною (у верхній частині зони) концентрації газу (при підвищеному тиску і температурі); зоною вугілля, з локальними концентраціями газу і нафти в пастках; зоною бітумів [9]. Послідуючі за формуванням первинного ореолу пульсації (впровадження) мас вуглеводнів приводять до утворення вторин- них ореолів розсіяння (рис. 2). Породи первинного ореолу підда- ються подальшій (іноді в декілька стадій) переробці – хімічній і фізичній (під впливом високих температур і тиску). В загальному вигляді видається [9, 10], що переробляється потужна вугленосна Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 241 товща, яка на деяких площах включає в себе вугільні родовища. Тоді своєрідний „язик” впровадження вуглеводнів буде мати вла- сну зональну будову: а) нижня, глибинна частина – газ метаново- го складу з важкими ізотопами C, Hg, He, H – близький за скла- дом до газу підзони концентрації. б) середня частина – „легка” нафта, нафтогазові скупчення; в) верхня частина – перехід до тя- жкої нафти в зоні бітумів. Ореол „язика” представлений в цьому випадку ртутоносним вугіллям. В результаті в зоні бітумів пер- винного ореолу виникають родовища ртуті і бітумів складного складу, часто з прямими ознаками нафти. Рис. 1. Схема будови первинного ореолу газових родовищ з його характерними рисами Первинний ореол визначає границі зони концентрації газу в межах газоутворюючого осередку. Час утворення вторинного ореолу – мезокайнозой з вірогідним максимумом в неогені (а на думку деяких дослідників в кінці пліоцена – голоцені). Таким чи- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 242 ном, на площі розвитку вугленосної товщі передбачається існу- вання декількох пульсаційних зануреннь (газових колон) з покла- дами вуглеводнів і вторинними ореолами. Доказом цього є бага- точисельні прояви нафти, твердих бітумів і викидів газу на різних глибинах, існування аномалій, проявів і родовищ ртуті, а також ділянок з аномальними температурними градієнтами. Рис. 2. Схема будови вторинного ореолу (газової колони) га- зового родовища з геохімічними індикаторами Велика кількість пісковиків в розрізі вугленосної товщі мо- же сприяти розвитку пасток в складках і купольних структурах. Газова колона при цьому буде зональною – в низах концентру- ються газові поклади, в середній частині – газоконденсатні, в верхах – газонафтові. Відповідно буде змінюватися і склад вугле- воднів – від метанового до нафтенового і оксибітумного в зоні окиснення. При вивченні локальних ділянок з урахуванням даних геохімії, мінералогії, ізотопії газів і порід ореола, фізико-хімічної Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 243 властивості вугілля, сейсмо- і електророзвідки, структурних, гід- рогеологічних, гірничо-геологічних та ін. умов, можна буде виді- лити перспективні площі, де проявлені газові колони, визначити глибину залягання вірогідних покладів. Основою при цьому є комплекс пошукових ознак газових колон у вугленосних товщах. ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОЗОЛЬНИХ ПЕР Забезпечивши безаварійні умови підземної розробки вугіль- них родовищ важливо оцінити можливості застосування низько кондиційного вугілля, яке важко розробляти звичними способа- ми, а також проблеми використання в цілому високо зольних ПЕР. Існуючі вимоги до такого виду палива полягають у обме- женні зольності вугілля для теплоелектростанцій та екологічних проблемах, що викликає сама експлуатація таких родовищ. Ще в 20 столітті широко проводились дослідження можливостей впро- вадження прогресивних технологій у цій сфері, але дешевий ім- портний природний газ і нафта затушували ці проблеми, що осо- бливо відобразилось на стані справ в Україні. При спалюванні вугілля на теплових електростанціях сильно забруднюється атмосфера, але якщо провести попередню газифі- кацію вугілля , то можна позбутись на цій стадії домішки, що за- бруднюють атмосферу, налагодивши при цьому попутне вилу- чення низки цінних компонентів. Використання в подальшому отриманого газу забезпечує чисту енергію оскільки при згорянні він дає воду і двооксид вуглецю, як і при використанні традицій- ного природного газу. Така загальна схема процесу використання високо зольного палива дає можливість включити значно шир- ший круг ресурсів, що на сьогодні залишаються поза промисло- вою увагою та примножують гігантські об’єми відвалів. Сучас- ними прикладами реалізації таких схем є електростанція в Калі- форнії, де газифікаційна установка перероблює тисячу т вугілля в добу, продукуючи газ який змішується з водяною парою і пода- ється в камери згоряння турбогенератора. Потужність станції складає 120 мегаватт, а рівень шкідливих викидів в атмосферу в десять разів нижчий допустимого. Ще більшу потужність має по- дібна станція в Іспанії поблизу Мадрида. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 244 Низькосортне вугілля, гази, що отримуються при виробниц- тві сажі, нафтовий та пековий кокс – як відходи переробки нафти та мазуту, газово-пилові викиди заводів, міське сміття – всі це в новій горілочній установці "ЭНИН" перетворюється в тепло. Пе- рераховане вище низькокалорійне паливо вимагає високої темпе- ратури горіння, що забезпечується спеціальною розеткоподібною формою горілки. Такі установки розраховані на різну потужність, але найбільш ефективні для промислової енергетики невеликих масштабів. Це переважно невеликі теплоенергоцентралі, побудо- ваних при підприємствах , забезпечуючи їх електроенергією і те- плом, з максимальним використанням відходів цих же підпри- ємств. Ступінь їх використання в такому процесі сягає 99%, за- безпечуючи ліквідацію відходів та суттєвою економією тради- ційного палива. Одним із найбільш масштабних була оцінка використання високозольного пального шляхом його підземної і поверхневої газифікації в спеціальних установках). Вже на початок Другої світової війни в Німеччині було налагоджено технологічний про- цес виробництва рідкого палива на 12 заводах на основі методу прямої гідрогенізації вугілля [7, 8, 12]. Термічний коефіцієнт ко- рисної дії сягав 40 %. При цьому 1т рідких горючих і зріджених газів з сумарним тепловмістом 10 Гкал отримували з 3,6 т вугіл- ля. Подібні успіхи на вдосконалених установках отримані і в Пів- денно-Африканській республіці часів апартеїду. В сучасних умовах кінцевою метою експериментальних та промислових установок по переробці високо зольного пального є отримання водню з вугілля і метану. Це сприяє впровадженню таких технологій у найрізноманітніші сфери техніки, побуту і промисловості. Зокрема прикладом є зусилля корпорацій Маzda та Mitsubishi і інших в розробках автомобілів та автобусів з елек- тромотором, де використовуються паливні елементи. Створені нові економічні каталізатори, в присутності яких значно легше проходить електроліз води, а отже і забезпечення отримання вод- ню для використання в паливних елементах. В умовах енергетичної і фінансової кризи вигода газифікації високозольного вугілля є очевидною, оскільки: радикально зме- ншується залежність електростанцій від застосування імпортова- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 245 ного природного газу; значно збільшуються можливості викорис- тання електростанціями високозольного палива; зникає необхід- ність переводити тверді палива в пиловидну фракцію; перехід на нову технологію вимагає мінімальних зусиль в перебудові існую- чих технологічних ліній металургійного та паливно- енергетичного процесів; газифікація твердого пального перево- дить виробництво на теплових електростанціях в категорію "чис- того" виробництва; є можливості повної утилізації відходів i ви- користання їх в будівельній індустрії, виробництві мінеральних добрив і інше, без побудови допоміжних виробничих ліній. Разом з тим, в сучасних методах газифікації вугілля необ- хідно його перемелювати та забезпечити високі температури (1500 - 1600о С) і тиски (25 бар), а отримуваний газ необхідно очищувати та охолоджувати [2, 6]. Використовувана схема гази- фікації вугілля має лише одне цільове призначення, а тому необ- хідне впровадження таких технологій, які б не залежали від якос- ті палива та дозволяли проводити його повну переробку. До та- ких відноситься технологія газифікації вугілля в відновному се- редовищі. Основа її базується на принципах здійснення твердо- фазових вуглецьвідновних процесів [2, 6]. При відновленні окси- дів до елементів транспортується в основному кисень, а при від- новленні оксидів в сферу взаємного транспорту залучаються від- новлюваний елемент і вуглець [6]. Для початкового здійснення будь-якого "твердофазового" вуглецьвідновного технологічного процесу водень в складі шихти звичайно є. Але процес віднов- лення, який почався в зв’язку з втратою шихтовим матеріалом водню і водневмістних летких речовин при нагріванні з часом за- тухає. Для підвищення ефективності процесу (з прийнятними швидкостями і достатньою повнотою при понижених температу- рах) необхідно вводити в реакційну зону додаткову кількість во- дню. Найбільш економним шляхом водень може бути поданий в реакційну зону у вигляді води, метану (природного газу) або чис- того водню. З енергетичної точки зору в якості джерела водню в "твердофазовому" вуглецьвідновному технологічному процесі вигідніше використовувати метан, аніж воду. Метан в цих проце- сах доцільно використовувати і з точки зору економії твердого вуглецевого відновника. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 246 На першому етапі потрібно навчитись випалювати вуглець із сланців чи іншого виду високо зольного органічного палива з метою його газифікації і одержання із маси, що залишилася буді- вельних матеріалів з високими в’яжучими характеристиками для виготовлення залізобетонних виробів і других будівельних мате- ріалів без використання цементу. Така можливість реалізовується завдяки тому, що при газифікації високо зольної породи і виді- ленні відновних газів вона перетворюється в в’яжучий будівель- ний матеріал, який за своїми властивостями близький до цемент- ного клінкеру. Звичайно ж, склад такого матеріалу буде визнача- тись мінеральним складом високо зольної породи чи матеріалу відвалів. Легкі продукти переробки вихідного матеріалу є вихідними компонентами для органічного синтезу. Зрозуміло, що змінивши склад субстрату, який піддається газифікації ми отримаємо зовсім інші продукти – у випадку використання залізних руд навіть не- високої якості за прямого відновлення їх до металічного заліза буде отримано іншу ланку циклу газифікації – продукування ме- талу – отримання будівельних матеріалів, за рахунок випалюван- ня у відновних умовах маси супутніх оксидів кальцію, магнію, кремнію, алюмінію. Це є основою створення металургійно- будівельних комплексів з безвідходним виробництвом і попут- ною утилізацією тепла. Таким шляхом можна отримувати відно- влення вихідної руди до металу без доменної печі. Оскільки цей технологічний процес невибагливий до твердого органічного па- лива як відновника, то спектр його складу охоплює всі наявні на сьогодні в Україні види високозольної мінеральної сировини (бу- ре вугілля, сланці, тощо), використання якої гальмується через високі вимоги до її якості існуючими технологіями спалюванні викопних ресурсів. Пройшовши відновлювальне випалювання за температур 1000-1350º С, тобто таких температур при яких для будівельних цілей випалюється вапняк або виробляється цемент, перераховані вище оксиди самі по собі і різних поєднаннях набувають в’яжучих характеристик, зо дозволяють із отриманих матеріалів виготовляти без цементні будівельні вироби. Таким чином, гази- фікація твердих палив, с однієї сторони, є основою енергетичних Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 247 об’єктів, а з іншої – трансформується на об’єкти будівельної ін- дустрії. Технологічний процес газифікації твердих палив при су- міщенні з металургійним процесом відновлення залізних, або вза- галі поліметалевих руд досягає максимально можливої ефектив- ності. Досягнення цього, як зрозуміло, вирішує і цілу низку еко- логічних, економічних та соціальних проблем. ВИСНОВКИ Як показали проведені дослідження, на сьогодні єдиним ре- альним джерелом забезпечення потреб в ПЕР в Україні є власні джерела, що унеможливлять зовнішній вплив на економіку, фі- нанси і політику за умови прихильного відношення до них зі сто- рони законодавчої та виконавчої вищої влади країни. Наведені вище можливості раціонального та ефективного використання власних ресурсів [7, 8, 11] є лише частиною великого потенціалу Донбасу як регіону для вирішення енергетичних, соціальних та екологічних проблем. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 1. Вольфберг Д. Б. Состояние и перспективы развития энергети- ки мира // Теплоэнергетика. 1998. № 9. С. 28-34. 2. Гулій В. М., Дігонський В. В., Гурський Д. С., Бобров О. Б. Значення нових технологій у зміцненні й розвитку мінераль- но-сировинної бази України// Мінеральні ресурси України. 2002. № 4. С. 6 - 10. 3. Гулій В., Озорной Г. Ера метану: газовий потенціал України в світлі світового досвіду// Аспекти самоврядування. 2007. № 2 (40). С. 37 - 41. 4. Гулій В. М., Озорной Г. І., Дігонський В. В. Власні ресурси та нові технології в забезпеченні енергетичної незалежності України // Чорноморська безпека. 2007. № 2 (6). С. 88 – 92. 5. Гулій В. М., Озорной Г. І., Дігонський В. В. Енергетична не- залежність як основа національної і економічної безпеки України: орієнтація на власні ресурси та нові технології в сві- тлі світових тенденцій ХХІ століття//Вісник НГСУ, № 4, 2007. С. 23 – 25. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 248 6. Дигонский В. В., Дигонский А. В., Хренов В. И. О роли водо- рода в твердофазных углевосстановительных технологиче- ских процессах. СПб.: "Экотехнология". 1993. 38 с. 7. Корчевой Ю. П., Майстренко А. Ю., Пацков В. П., Роман Б. Б., Куличенко В. В. Системный анализ процессов термохимиче- ской переработки угля в установках с циркулирующим кипя- щем слоем // Энергетика и электрификация. 1995. № 1. С. 41-45. 8. Крапчин И. П., Кудинов Ю. С. Уголь сегодня, завтра (техно- логия, экология, экономика). М.: "Новый век". 2001. 265 с. 9. Лепігов Г. Д., Орлів С. І., Гулій В. М. Гігантське газове родо- вище в Донбасі (теоретичні передумови існування) // Мін. ре- сурси України, 2008. № 3. C. 32 – 33. 10. Лепігов Г. Д., Орлів С. І., Гулій В. М. Концентрація вуглевод- нів в Донбасі в світлі абіогенної теорії їх генезису // Геолог України, № 3, 2008. С. 73 – 79. 11. Розенгарт Ю. И., Якобсон Б. И., Мурадова З. А. Вторичные энерегетические ресурсы черной металлургии и их использо- вание. Киев: Вища школа. 1988. 358 с. 12. Хрусталева Г. К., Андрианова Т. П., Медведева Г. В., Квочки- на Л. В., Уланов Н. Н. Геология, методы поисков, разведка и оценка месторождений топливно-энергетического сырья. Об- зор. информ. вып. 1. "Геоинформмарк". Геологические аспек- ты производства жидких топлив из углей. М. 2001. 13. Elliot R. Canada's Remote Communities Seek Energy Effi- ciency // GEOS. 1990. N1. Р. 16-22. 14. Energy for the 21st century // Episodes. 1998. V.21.N4. P. 279- 283. 15. Molina A., Mondragon F. Reactivity of coal gasification with steam and CO2. Fuel. 1998. V. 77. N 15. P. 1831-1839. 16. Pakdel H., Roy C., Kalkreuth W. Oil production by vacuum pyro- lysis of Canadian oil shales and fate of the biological markers // Fuel. 1998. V. 78. N 3. P. 365-375 17. Penner S. S. United States energy supplies for the 21st century // Energy. 1998. Vol.23. № 2. P. 71-78.

Перспективи та проблеми використання паливно-енергетичних ресурсів Донбасу в аспекті світових тенденцій технологій

Institution

Ähnliche Einträge