Ственный институт наука и студенты: новые идеи и решения Сборник материалов viii-й внутривузовской научно-практической студенческой конференции Кемерово 2009
| Вид материала | Документы |
- Томск, Россия Информационные технологии: к истокам некоторых заблуждений Сборник материалов, 293.71kb.
- Сборник статей ежегодной международной студенческой научно-практической конференции, 1058.05kb.
- Уважаемые коллеги, аспиранты, студенты!, 58.52kb.
- Доклады и тезисы представлены в авторской редакции. Сподробными материалами конференции, 2528.5kb.
- Формат конференции: Конференция проводится заочно с изданием печатного сборника материалов, 120.08kb.
- Д. С. Лихачёва и проблемы современного мегаполиса Сборник докладов участников международной, 3272.71kb.
- Итоги и перспективы энциклопедических исследований сборник статей итоговой научно-практической, 3301.6kb.
- Актуальные социально-экономические и правовые аспекты устойчивого развития региона., 3483.41kb.
- Программа студенческой научно-практической конференции с международным участием Научные, 254.22kb.
- С. Л. Колесников Сборник материалов областной научно-практической Интернет-конференции, 1483.28kb.
ПРИМЕНЕНИЕ ШАХТНОГО МЕТАНА В КАЧЕСТВЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТОПЛИВАВ АПК КУЗБАССА
Железовский А.Е., Сосулякин А.А.
Научные руководители: Черныш А.П., Дубоделов Р.Н.
ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»
Перспективным направлением использования шахтного метана является применение его в качестве энергетического топлива, которое может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии.
Прогнозные ресурсы угольного метана в целом по России оцениваются в 50 трлн. м3 (15% мировых запасов шахтного метана). По оценке специалистов, потенциал метано-угольных пластов Кузнецкого угольного бассейна составляет приблизительно 13 трлн. м3.
Метан является основным компонентом природного газа и одним из основных газов, который при попадании в атмосферу способствует развитию парникового эффекта (см. рисунок 1а). Сокращение атмосферных выбросов метана способно привести к значительным положительным экономическим и экологическим результатам.
а) б)
Рис. 1. – Системы утилизации шахтного метана:
а) - вентиляционная система с выбросом метана в атмосферу; б) - газо-дренажная система.
В действующих подземных шахтах метан необходимо удалять из подземных горных выработок по соображениям безопасности. Это делается с помощью крупных вентиляционных систем, осуществляющих продувку огромных масс воздуха в шахтах. Эти вентиляционные системы обеспечивают безопасность шахт, однако, они выбрасывают в атмосферу большие объемы метана очень малой концентрации. В некоторых действующих и ликвидированных шахтах происходит выделение метана в результате работы систем дегазации (их часто называют газо-дренажными системами). В этих системах используются вертикальные или горизонтальные скважины для регенерации метана (см. рисунок 1б).
Метановоздушная смесь с помощью вакуум-насосов извлекается через дегазационные скважины (см. рисунок 2). Затем газ через систему подготовки (где происходит его очистка от механических примесей и осушка) по газопроводу подается на газогенераторную станцию, на которой вырабатывается тепло- и электроэнергия.
Рис. 2. – Передвижная вакуум-насосная станция
Существует целый ряд выгодных возможностей применения шахтного метана. Его оптимальное применение в той или иной местности часто зависит от таких факторов, как качество метана, наличие конечных потребителей и экономика данного проекта. Проекты по шахтному метану могут предусматривать целый ряд способов его применения: подачу метана в газопроводы природного газа, использование в процессе производства электроэнергии; добавление к другим видам топлива в бойлерных, обогрев районов, шахт, осушение угля, использование в качестве транспортного топлива, факельное сжигание, а также применение в производственных процессах, например, в качестве сырья в производстве углеродной сажи, метанола и простого диметилового эфира. При очень низкой концентрации метана в отработанном воздухе шахт современные технологии предлагают подвергать шахтный метан окислению и использовать выделяемую тепловую энергию для обогрева, производства электроэнергии и для охлаждения.
В рамках приоритетной национальной программы “Развитие АПК” и в связи со сложившимся глобальным экономическим кризисом, актуальным вопросом для Кемеровской области является использование альтернативных источников топлива в промышленности и сельскохозяйственном производстве.
На сегодняшний день в Кузбассе ведется активная работа по созданию технических и организационных систем по использованию шахтного метана.
Так, на базе Кемеровского государственного сельскохозяйственного института группой ученых ведутся разработки конструкций тепловых установок, применяемых в сельскохозяйственном производстве, работающих на альтернативном виде топлива, в частности, шахтном метане.
Одной из предлагаемых конструкций является установка для термообработки сыпучих материалов, которая позволит улучшить интенсификацию тепломассообмена при сушке зерна, автоматизацию параметров термообработки и возможность использования в качестве топлива шахтного метана.
УДК62-623.1:63(571.17)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОПЛИВА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ КУЗБАССА
Железовский А.Е.
Научный руководитель: Дубоделов Р.Н.
ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»
Все виды топлива (нефть, природный газ, уголь, сланцы и торф) относятся к категории не возобновляемых ресурсов, а вместе с тем, расход (потребление) их находятся на относительно высоком уровне.
Одновременно с этим необходимо подчеркнуть, что топливные ресурсы, на добычу которых расходуются большие средства, теряются на стадиях добычи, транспорта, хранения и сжигания. По этим причинам проблема снижения потерь невозобновляемых энергетических ресурсов и рационального их использования становится все более актуальной. В этой связи поиск дополнительных источников, дающих возможность экономить традиционные виды топлива, является необходимым и вполне своевременным. К таким дополнительным ресурсам следует отнести шахтный газ – метан, содержащийся в угольных пластах и окружающих породах.
Метан – простейший углеводород, бесцветный газ без запаха, химическая формула – CH4. Мало растворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты, со специфическим «запахом газа»; взрывоопасен при концентрации в воздухе от 5% до 15%. Является природным газом по происхождению и продуктом разработки углегазовых месторождений. Шахтный метан, как вид энергетического топлива и химического сырья, привлекает внимание с позиций потенциальных запасов, которые определены к настоящему времени (как и учтенные запасы угля).
Шахтный метан является крупным потенциальным источником энергетического топлива, запасы которого эквивалентны запасам природного газа.
Прогнозные ресурсы угольного метана в целом по России (см. рисунок 1) оцениваются в 50 трлн. м3 (15% мировых запасов шахтного метана). По оценке специалистов, потенциал метано-угольных пластов Кузнецкого угольного бассейна составляет приблизительно 13 трлн. м3. Их газоотдача - одна из самых высоких в мире. Использование метана, по официальным данным Федерального агентства по науке и инновациям, может дать доход, ежегодно превышающий 100 миллионов долларов.
В среднем по угольной промышленности России на каждую тонну добываемого сейчас угля выделяется 20 м3 метана, теплота сгорания которого составляет 8400 ккал/м3. В этом случае 1 м3 метана соответствует 1,2 кг условного топлива.
Рис. 1. – Угольные бассейны РФ с количественным
содержанием угольного метана
Извлечение метана приводит также к улучшению экономических показателей добычи угля. Так, при затратах на дегазацию на тонну добытого угля в 1,43 % от себестоимости достигается увеличение добычи на 20,7 % и снижение себестоимости на 3,54 %.
Интерес к метановой проблеме далеко не случаен. С одной стороны, наша страна больше трех лет назад стала активно участвовать в международном партнерстве по использованию нетрадиционных ресурсов. В частности, она была принята в число учредителей международного партнерства, где основным направлением деятельности значилось освоение метана угольных пластов. С другой стороны, Россия ратифицировала Киотский протокол. Поэтому, выбросы метана в атмосферу грозят штрафными санкциями. Ведь метан является вторым по значимости парниковым газом. Одна его тонна эквивалентна трем тоннам углекислого газа. А его жизненный цикл в атмосфере 12 лет.
Таким образом, сегодня в Кузбассе ведется активная работа по созданию технических и организационных условий по реализации промышленной добычи шахтного метана. Эти работы можно отнести к первому этапу создания индустрии шахтного метана, на котором будет заложена основа последующего развития по сути новой отрасли промышленности – углегазовой энергетики.
УДК631.365.22