НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ УГЛЯ
Г. Грицко, член-корреспондент РАН,
советник Российской академии наук
Россия как великая энергетическая держава располагает огромными, практически неисчерпаемыми ресурсами и запасами угля — за все время их потребления использовано не более 1-2 %. Более широкое использование угля в экономике России позволит направить газовые и нефтяные ресурсы на выполнение геополитических целей; продлить период обеспеченности страны этими ресурсами; растянуть во времени инвестиционные действия по освоению территорий и акваторий и вводу новых месторождений нефти и газа в более сложных и затратных условиях; создать новые отрасли промышленности, основывающиеся на глубокой переработке угля; дать импульс к созданию экологически чистых и эффективных технологий сжигания угля.
Изменение «газовой паузы» на «угольную парадигму» (естественно, с разумным использованием газа, нефти и других энергетических ресурсов, особенно в сфере потребностей населения) будет способствовать достижению целей по обеспечению энергетической безопасности России; демпфировать нестабильность и конкурентность мировых процессов в глобальных топливно-энергетических системах и их влияние на экономику страны; способствовать стабилизации внутренней экономической, а, следовательно, и социальной ситуации на длительную временную перспективу.
Уголь — практически неисчерпаемый, доступный, распределенный (около 3000 месторождений), высокопотенциальный комплексный по углеводородному и минеральному составу мировой ресурс, который можно перерабатывать с получением электроэнергии, тепла и большой гаммы продуктов, включая синтез-газ, синтетическое моторное топливо, метанол и водород (компания «Сасол» в ЮАР уже много лет получает из угля бензин, удовлетворяя более половины потребности страны, и еще 240 видов продукции), драгоценные и редкие металлы. Прошли сообщения о том, что нанотехнологии в корне меняют энергетические свойства угля, и что в США приступили к испытаниям самолетного топлива из угля . Около 40 % мировой электроэнергии генерируется из угля (в России 28-29 %), 66 % мирового производства стали основано на угле. Уголь — «мост» в будущую энергетику, его неисчерпаемые запасы определяют умеренные рыночные цены без ажиотажного их роста (за определенный период уголь подорожал едва на 50-100 %, тогда как нефть и газ более чем на 1000 %).
 |
|
Уголь сегодня в мире — объект приложения новейших научных исследований и высокотехнологичных инновационных разработок, которые делают его конкурентоспособным и экологически безопасным. Глобальные проекты повышения электроэнергетической и термальной эффективности, уменьшения «до нуля» вредных выбросов при комплексной энерготехнологической переработке угля направлены на преодоление глобальной зависимости стран от нефтяного дефицита и связанной с этим экономической и политической нестабильности. Думаю, что эти действия напрямую связаны с будущим положением России в мире, нашедшей независимый источник энергии в виде угля и идущей по пути технологического развития угольных переделов как способа освобождения от монополистических проявлений в мировом энергопорядке. Есть над чем задуматься.
Топливно-энергетический баланс нашей страны долгое время базировался на угле, однако после открытия гигантских месторождений нефти и газа в Западной Сибири с 50-60 гг. прошлого века начался неуклонный рост в балансе доли нефти и газа. Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений велась такими высокими темпами, что за прошедшие годы они в значительной мере были отработаны и в стране наметился дефицит запасов нефти и газа, следствием которого будет переход на труднодоступные месторождения Восточной Сибири и шельфов. В такой ситуации наметился более разумный взгляд на энергообеспечение и энергетическую безопасность, в которых уголь будет играть более значительную и стабилизирующую роль. В среде энергетической общественности происходит переосмысление роли и места угля, причем и среди энергетиков, и среди нефтяников и газовиков.
Возвращение к более плюралистичному топливно-энергетическому балансу неизбежно (сейчас в топливно-энергетическом балансе России газ занимает 52-54 %, а в Центральной России, где живет более 80 % населения — около 80 %; в Сибири и на Дальнем Востоке в топливном балансе преобладает уголь).
Само понятие энергетической безопасности изменило свою суть. Если раньше в нем превалировали природные, технические, технологические, транспортные, экологические аспекты, то сейчас на первое место вышли политические моменты. Немаловажно, что вместо разведки и добычи газа идет его скупка и перепродажа. Пример внутреннего необеспечения энергетической безопасности — компания «Новосибирскэнерго», которая, имея успешную деятельность, надежных поставщиков угля из Кузбасса и перевозчика в лице РЖД, вынуждена сократить поставки тепла населению из-за того, что на него оказывается ценовое давление со стороны владельцев подъездных путей.
В 2005 г. нами было проанализировано современное состояние угольной промышленности России и Сибири после реструктуризации (прошло 10 лет с ее начала), перемены собственников, трансформации производственных структур, ввода новых предприятий и восстановления (с модернизацией) ряда шахт, закрытых в период реструктуризации. Установлено, что
с 1994 по 2004 гг. количество шахт и разрезов сократилось с 394 до 216, нагрузка на очистной забой (добыча) выросла с 513 до 1400 т/сут, производительность труда выросла с 63,7 до 138 т/мес, численность занятого в отрасли персонала уменьшилась с 819 до 295 тыс. чел., государственные дотации прекращены полностью с 2002 г. Добыча угля с 262 млн т в год, через падение в середине 90-х годов до 250, выросла до 283 млн т. Экспорт угля вырос с 12-14 до более 70 млн т.
После реструктуризации угольной промышленности улучшился ряд важных показателей ее работы, но Россия прочно уступила место Китаю. Конечно, это результат «газовой паузы» и монополизации топливно-энергетического баланса в сторону газа.
Негативными последствиями реструктуризации явились: оставление в недрах больших запасов угля на ряде закрытых шахт; потеря некоторых весьма ценных марок коксующихся углей; сокращение эффективных систем разработки и технологий для сложных горногеологических условий; развал отраслевой науки, почти полная ликвидация цепочки «фундаментальные и поисковые исследования — НИР — ОКР — внедрение»; строительство большого количества мелких шахт и, особенно, разрезов; экологические нарушения земной поверхности, гидрогеологии; закрытие ряда технологически прогрессивных проектов — водоугольного топлива, гидродобычи, подземной газификации угля; сокращение угольного машиностроения и вытеснение отечественной техники импортной; разлаженность системы подготовки кадров; продолжение и усиление техногенных катастроф; снижение технологической дисциплины.
В то же время увеличились объемы обогащения угля, начаты работы по извлечению метана из угольных пластов.
Специфика извлечения низконапорного рассеянного метана из угольных пластов и шахт требует научных исследований по залеганию и газоотдаче газоносных пластов, методам воздействия на массив для активации и управления процессами техники направленного бурения, химико-технологической очистки, подготовки и конверсии извлекаемого газа. К тому же известно, что значительная часть шахтного метана (иногда большая) выбрасывается с вентиляционной струей, и существует научно-техническая проблема селекции низкоконцентрированного метана из вентиляционной струи. Также актуальна проблема извлечения метана из выработанных пространств.
Геохимия редких и редкоземельных элементов в углях и золах позволила обнаружить месторождения с высокими уровнями накопления германия, платины, урана, РЗ, тантала, ниобия, скандия, вольфрама, циркония, гафния, золота, серебра и других металлов. Возможно, что проблема извлечения урана из угля приобретет первостепенное значение в связи с истощением урановых месторождений.
Геохимический состав углей оказывает существенное влияние на ценность продукции, на экологию и здоровье населения. Элементы-примеси могут либо повышать стоимость добытого угля за счет неучитываемой сейчас металлоносности, либо понижать ее за счет токсичности содержащихся в угле токсичных металлов.
Подземная газификация угля в свое время была одним из достижений угольной промышленности. В СССР до определенного времени действовало 16 станций подземной газификации. Затем они постепенно были закрыты, как неэффективные. Однако дело в том, что освоен был только процесс газификации при неполном сгорании угля. Наземный же технологический комплекс обогащения и конверсии газа ПГУ не был создан. Оставались нерешенными и экологические проблемы, в частности, загрязнение подземных вод. Одно ясно: подземная газификация — это высокая технология, требующая и соответствующего научного обеспечения с привлечением достижений и технологий комплекса научных дисциплин.
Сейчас этот вопрос возвращается к жизни, создаются новые варианты технологий, применяется современное оборудование. Но происходит это в Китае и в Индии.
Водоугольное топливо также является нашим отечественным достижением, развитие которого было прервано рыночными реформами. К экспериментальному трубопроводу Белово — Новосибирск были предъявлены «рыночные» требования и доработать технологию не удалось, не удалось опробовать отечественные поверхностно-активные вещества для длительного сохранения состояния устойчивой взвеси. Перенявшие у нас технологию китайские угольщики создали несколько успешно работающих компаний.
При интенсивной и высокотехнологичной добыче угля особо важной проблемой является предотвращение подземных катастроф в шахтах. Геомеханические процессы — обрушения горных пород, горные удары, внезапные выбросы угля и газа, подземные взрывы и пожары, прорывы воды — это главные факторы опасности угольных шахт во всех странах мира. Прогнозировать и предотвращать опасные и катастрофические события в угольных шахтах возможно только на основе привлечения современных достижений и методов фундаментальных наук, разработки научных основ и технологий безопасной эксплуатации недр.
Помимо основного предназначения углей для производства электрической энергии и тепла почти во всех угольных бассейнах имеются ресурсы специфических разновидностей углей и углистых сланцев, которые в настоящее время не используются. В Кузбассе примером могут служить сапропелиты. По физическим свойствам, минеральному составу — это угли, по генезису они близки нефти. Сапропелиты имеют высокое (до 8-12 %) содержание водорода, а также высокий выход летучих веществ. В некоторых условиях сапропелиты дают при переработке до 3-5 раз больше первичной смолы, чем каменные или бурые угли, а это значит, что они могут оказаться более пригодными для эффективной химической переработки, в том числе для получения синтетического моторного топлива. В 30-х годах прошлого века в Кузбассе была заложена первая шахта по добыче сапропелита и построен углеперегонный завод. Несмотря на первые обнадеживающие результаты, технологические трудности не были преодолены. В настоящее время ученые ряда институтов СО РАН ведут исследования сапропелитов.
В сегодняшней ситуации весьма важно активизировать научно-технологические разработки в области добычи и энерготехнологической переработки угля на современной научной основе.
На наш взгляд, необходима координационная программа научно-технологических исследований для угольной и углеперерабатывающей промышленности, а также механизмов инновационной деятельности на уровне государственной инновационной политики.
Дорогие кузбасские шахтеры, руководители угольных предприятий, ученые-горняки, поздравляю вас с праздником — Днем шахтера!
стр. 10
|
