Стратегии развития угольных энергоресурсов России и экологически чистых технологий их освоения

Благоприятному сценарию развития угольной промышленности России в предстоящие 20 лет должны способствовать разработка и широкое внедрение малоотходных и ресурсосберегающих экологически чистых технологий освоения и использования угольных энергоресурсов, обеспечивающих максимально возможное сокращение, исключение или наиболее полное использование различных отходов и экономию минеральных ресурсов.

Климент ТРУБЕЦКОЙ
Стратегии развития угольных энергоресурсов России и экологически чистых технологий их освоения
"Экономические стратегии", 2002, №2, стр. 38-41.

В России разведано 202 млрд т угля (12% мировых разведанных запасов), в том числе уточненные балансовые запасы превышают 140 млрд т. По этому показателю наша страна занимает третье место в мире после США (445 млрд т) и Китая (272 млрд т) При этом Россия обладает самыми крупными прогнозными ресурсами угля (5,3 трлн т), составляющими 30% общемировых. Залежи угля в РФ размещены крайне неравномерно: в Европейской части находится 10% разведанных запасов, остальное – на территории к востоку от Урала, где добывается 76% угля. Его растущий дефицит испытывает Дальний Восток (9% разведанных запасов). Правда, здесь в отличие от Европейской части имеются значительные перспективы за счет огромных прогнозных ресурсов (1343 млрд т). Особого упоминания заслуживает Кузбасс, который относится к числу крупнейших не только угольных, но и метано-угольных бассейнов мира. Ресурсы угля в бассейне оцениваются в 733 млрд т (до глубины 1,8 км), разведанные запасы, учтенные Госбалансом (в основном до глубины 600 м), – в 87 млрд т, а ресурсы метана в угольных пластах, перспективных с точки зрения добычи газа, достигают 13 трлн м3 (до глубины 1,8 км). На больших глубинах залегает огромное количество метана (25-30 трлн м3). Кузнецкий бассейн продолжает оставаться основной базой угольной промышленности России на длительную перспективу (как минимум до 2020-2025 годов). Важнейшим регионом развития угледобычи, имеющим федеральное значение, является также Канско-Ачинский бассейн, роль которого будет возрастать по мере наращивания добычи угля.
Несмотря на то, что в 1950-1980 годах подчас недооценивалась роль угля в топливно-энергетическом балансе бывшего СССР, добыча этого вида сырья стабильно возрастала, и в 1988 году ее уровень достиг максимума (только в РСФСР 425,4 млн т). В последнее десятилетие XX века на фоне недооценки роли угля, объемы его добычи ежегодно снижались на 10-30 млн т, уровень добычи сократился почти в 2 раза и составил в 1998 году 232,2 млн т. Соответственно доля угля в топливно-энергетическом балансе России снизилась с 14-16% до минимума – менее 12%, в том числе в теплоэлектроэнергетике – 26%.

Вместе с тем за последние 8 лет эффективность работы угольной промышленности заметно повысилась, прежде всего, за счет опережающего развития открытого способа добычи, удельный вес которого возрос с 56 до 65%, а также закрытия особо убыточных и не отвечающих требованиям технической безопасности предприятий(156 шахт и 4 карьера). В период реструктуризации угольной промышленности (с 1994 по 2000 год) было намечено к закрытию 201 предприятие. Наконец, удалось остановить падение объемов добычи угля. К 1999 году она составила 249,1 млн т, что превысило уровень 1998 года более чем на 7%. Причем добыча коксующихся углей возросла на 17%. В 2000 году добыча угля достигла 258 млн т., а в 2001 году – 270 млн т. Этому способствовали рост промышленного производства в стране и увеличение спроса на продукцию угольной отрасли практически во всех секторах экономики России.
Таким образом, результаты работы угольной промышленности последних лет XX века отвечают основным положениям "Энергетической стратегии России", разработанной в 1995 году, и позволяют создать все условия для перехода на формируемую Минэнерго РФ новую "Энергетическую стратегию России на период до 2020 года". Предусматривается значительное стабильное повышение роли угля в топливно-энергетическом балансе в период с 2000 по 2020 год и наращивание объемов его добычи с 250 млн т до уровня 500-700 млн т. Реализация планов по увеличению добычи и потребления угля за 20 лет в 2-3 раза зависит, в основном, от роста промышленного производства, от масштабов внедрения новых технологий освоения и использования угольных энергоресурсов (рис.1, вариант 1), а также от инвестиций. Предполагается, что это будут либо деньги угольных предприятий и поступления из бюджета (в первые 3-4 года), либо объединенные средства угольной промышленности, ОАО "Газпром" и РАО "ЕЭС России". При этом планируется ежегодный рост объемов добычи угля от 10 до 30-40 млн т в год и увеличение его доли в балансе потребления до 20% и более, в том числе 40-45% электроэнергетики, которая с 1985 года ориентировалась, главным образом, на газ, должно работать на угле.

Рисунок 1. Динамика добычи угля в России

Существенное повышение уровня добычи угля связано с целесообразностью резкого (примерно на 1/3 или 160 млрд м3/год за 10 лет) возрастания экспортных поставок газа как одного из главных источников валютных средств для России и с возможным более ранним завершением "газовой паузы", переходом газовой промышленности в режим снижения доли газа в потреблении и на производстве к 2005-2010 годам. Даже по данным "Газпрома", "газовая пауза" может продлиться еще не более 6-7 лет в связи с истощением запасов газа и снижением его производства на 15-20 млрд м3/год.

Благоприятному сценарию развития угольной промышленности России в предстоящие 20 лет должны способствовать разработка и широкое внедрение малоотходных и ресурсосберегающих экологически чистых технологий (рис. 2). Перспективной, в частности, является малоотходная технология с применением на добычных и вскрышных работах широкозахватных экскаваторов послойного фрезерования, позволяющая полностью исключить буровзрывные работы, следствием чего является высокая производительность и повышение экологичности процесса угледобычи и качества добываемого угля.

Рисунок 2. Приоритетные технологии освоения и утилизации георесурсов

Действующими шахтами ежегодно выбрасывается в атмосферу свыше 7 млрд м3 метана, из которых около 1 млрд м3 извлекается дегазационными установками. Его утилизация до сих пор осуществлялась в весьма ограниченных объемах. Наиболее рациональным представляется использование каптируемого газа в мобильных установках малой энергетики, генерирующих электроэнергию и тепло, оснащенных автоматическими средствами использования метановоздушной смеси при переменной концентрации в ней метана. Ряд таких газодизельных установок по проекту Института горного дела им. А.А. Скочинского создается на российских заводах. Применение упомянутых технологий позволит утилизировать не менее половины метана, поступающего в горные выработки, что не только обеспечит безопасность шахтеров, но и повысит рентабельность шахт, снизит выбросы метана в атмосферу.
В угольных бассейнах страны содержится не менее

60 трлн м3 метана. Это почти 30% ресурсов традиционных газовых месторождений РФ и около половины мировых запасов (113 трлн м3) метана. Главная углеметановая база России – Кузбасс, причем большая часть газа сосредоточена в гигантских месторождениях с плотностью до 600-1200 млн м3/км2, что в 4-5 раз выше, чем в известном, уже освоенном месторождении Сан-Хуан (США), где добыча метана из угольных пластов в 2000 году достигла 30 млрд м3. Всего же в США добывают метана из угольных пластов уже более
40 млрд м3/год. Высокая плотность газовых ресурсов Кузбасса определяется малой глубиной зоны диметанизации, высокой метаноносностью угольных пластов и высокой угленасыщенностью продуктивных свит. К настоящему времени на Ерунаковском месторождении Кузбасса пробурены и исследованы три пилотные разведочные скважины глубиной более 1300 метров и бурятся две опытно-промышленные скважины проектной глубиной 1800 метров.

Проведены исследования зависимости газоотдачи угольных пластов от характера техногенных воздействий. В качестве базовых приняты технологии гидродинамического импульсного воздействия с кавернообразованием (кавитация в необсаженном стволе) и гидроразрыва с обсадкой ствола. Разработаны пневмогидравлические методы стимулирования газоотдачи, обоснована возможность и целесообразность применения для этих целей электро-, ультразвукового и виброволнового воздействия. Определение параметров этих методов и их комбинаций с гидравлическим воздействием в различных горногеологических условиях и создание соответствующих технических средств является перспективным направлением повышения эффективности промышленной добычи метана из угольных пластов.

Разработана и прошла опытно-промышленную апробацию на уникальном углепроводе диаметром 530 мм энергосберегающая, взрыво- и пожаробезопасная технология производства, транспортирования и сжигания нового водоугольного топлива (ВУТ), которую готовы широко использовать на тепло- и электростанциях, заводах, десятках тысяч промышленных котельных, где ВУТ заменил бы дорогостоящий, дефицитный мазут и природный газ. Водоугольное топливо – это новый перспективный вид экологически чистого, технологичного недорогого топлива. Технология приготовления включает дробление угля, мокрое измельчение до класса 0-350 мкн и смешивание с реагентом-пластификатором НФУ-С-3. Введение добавки позволяет получить стабильную дисперсную систему с необходимыми реологическими характеристиками. При этом уголь не подвергается химической и термической обработке, что предопределяет относительно невысокую себестоимость процесса. Гидротранспортировка ВУТ осуществлялась по магистральному трубопроводу, протяженностью 264 км, от головных сооружений до ТЭЦ-5 (г. Новосибирск). Малооперационная технология приема, хранения, подачи и сжигания ВУТ позволяет достичь высокой степени механизации и автоматизации на всех этапах приготовления и использования топлива. При этом достигается высокая эффективность сжигания (более 95%). Указанные достоинства, а также возможность длительного хранения без изменения физико-технологических свойств и более низкие значения вредных выбросов при сжигании делают водоугольное топливо конкурентоспособным по сравнению с углем. Из-за низкой стоимости приготовления ВУТ и недефицитности исходных материалов оно более предпочтительно, чем углеводородное топливо.

В области глубокого обогащения наиболее сложной проблемой является создание ресурсосберегающих технологий максимального освобождения от серы высокосернистых углей. Проблема решается на стадии детального изучения вещественного состава органической массы упомянутых высокосернистых углей и разработки на этой основе соответствующих технологий обогащения. В частности, в последнее время разработана новая технологическая схема глубокого обогащения высокозольных и высокосернистых углей, включающая выделение и додрабливание промпродуктовых фракций угля, чтобы раскрыть сростки и увеличить глубину обогащения. Осваиваются новые типы отсадочных машин и другое оборудование.

В России продолжаются опытно-промышленные работы, направленные на наиболее полное использование энергохимического потенциала различных углей – от бурых до антрацитов. Разработаны, в частности, опытно-промышленные технологии термохимической переработки для получения бытовых термобрикетов из бурых углей Канско-Ачинского бассейна, а также из каменноугольных (антрацитовых) шламов и отсевов. Продолжаются разработки и совершенствование различных технологий получения искусственного жидкого, высококалорийного твердого топлива и др.

Таким образом, угольная промышленность страны имеет все условия для мощного возрождения и развития, а также роста потребления угольной продукции. При этом реализация стратегии развития угольных энергоресурсов России потребует:
– государственной поддержки в инвестиционной сфере, ценовой, тарифной и налоговой политике для ежегодного роста добычи угля, разработки и освоения экологически чистых угольных технологий;
– улучшения качества товарных угольных энергоресурсов, в том числе в виде водоугольного топлива, синтетического газа и бензина, метана из угольных пластов и др.;
– обеспечения конкурентоспособности энергетических углей в сравнении с природным газом.

Литература
1. Саламатин А.Г. Угольная промышленность России на пороге тысячелетия // Уголь. — 2000. — № 1. — С. 3-5.
2. Краснянский Г.Л. Экономические аспекты развития топливноэнергетического комплекса России. — М.: Издательство Академии горных наук. — 2000. — 128 с.
3. Трубецкой К.Н. Приморское оледенение охватит всю страну. Если не вспомним про уголь // Парламентская газета. — 22 февраля. — 2001 г. — С.4.