Сучасний підхід до освоєння енергетичних ресурсів залишених та некондиційних запасів вугілля

Abstract

Мета. Формування нового сучасного підходу до раціонального освоєння енергетичних ресурсів залишених та некондиційних запасів вугілля термохімічним перетворенням на місці їх залягання з отриманням комплексу цінних промислових продуктів. Методика досліджень. Для досягнення поставленої мети в роботі використано комплексний підхід, що включає: науково-технічний аналіз ефективності існуючих технологій видобутку вугілля, аналізу світового рівня зацікавленості до технологій газифікації та гідратоутворення у провідних наукових журналах, що внесені до наукометричних баз даних Scopus та Web of Science за допомогою «Data Search»; інженерно-конструкторське виконання нової технологічної схеми термічної переробки вугілля шляхом підземної газифікації. Результати дослідження. Висвітлені актуальні питання низької ефективності технологій підземного видобутку вугілля з тонких та вельми тонких пластів і проблеми залишених у шахтних полях закритих гірничих підприємств. Встановлено, що виймання вугілля здійснюється здебільшого механізованими комплексами, проте капітальні витрати на модернізацію шахт, собівартість його вилучення та рівень безпеки с сучасних умовах ставлять під сумнів ефективність цих технологій. Виявлено, що стрімке превалювання публікацій протягом 50 років з напрямів газифікації вугілля та газогідратних технологій свідчить про значну зацікав-леність та перспективність розвитку даних технологій у контексті сучасного сталого розвитку домінуючих технологій отримання альтернативних джерел енергії. Запропоновано інно-ваційну технологічну схему конверсії твердого палива, що передбачає комплексне використання отриманих енергетичних та хімічних продуктів при газифікації запасів вугілля на місці їх залягання. Наукова новизна. Створено інноваційний підхід до раціонального освоєння енергетичних ресурсів залишених та некондиційних запасів вугілля на основі функціонування «трикомпонентної системи» – підземного газогенератора, рекуператора тепла та когенераційної ус-тановки. Практичне значення. Створення комплексів з газифікації, когенерації та гідратоутворення на території вугільних шахт дозволить на місці залягання переробляти запаси вугілля з отриманням теплової енергії, енергетичної та хімічної сировини, виходячи з кон’юнктури енергетичного й хімічного ринків. Ключові слова: запаси вугілля, технології видобутку, підземна газифікація, конверсія твердого палива, data search, технологічна схема, генераторний газ

Purpose. Formation of a new modern approach to the rational development of energy resources of residual and non-commercial coal reserves by thermochemical conversion in-situ by obtaining a complex of valuable industrial products. Methods. In order to achieve this goal, an integrated approach has been used, including a scientific and technical analysis of the existing coal mining technologies, the global interest in gasification technologies and hydrate formation in leading scientific journals introduced into Scopus; and Web of Science databases using the “Data Search” option; engineering design of a new technological scheme for thermal coal processing due to underground coal gasification. Findings. The actual issues of low efficiency of underground coal mining technologies from thin and ultra-thin coal seams and problems of residual coal seams in mine fields of closed mining enterprises are highlighted. It has been established that extraction of coal is carried out mostly by mechanized complexes, but the capital costs for mine modernization, cost of its extraction and the level of safety from modern conditions promote additional questions for efficiency of these technologies. It has been revealed that the rapid prevalence of publications over the course of 50 years in the areas of coal gasification and gashydrated technologies indicates a significant interest and perspective on the development of these technologies in the context of the modern sustainable development of dominant technologies for obtaining alternative energy sources. The innovative technological scheme of conversion of solid fuel is proposed, which involves the complex use of the obtained energy and chemical products during in-situ coal gasification. Originality. An innovative approach to the rational development of energy resources of residual and non-commercial coal reserves is created based on the functioning of a “three-component system” – an underground gasifier, a heat recuperator and a cogeneration unit. Practical implications. Creation of gasification, cogeneration and hydration complexes on the territory of coal mines will enable to convert coal reserves in-situ with heat energy reception as well as energy and chemical raw materials, based on the state of the energy and chemical markets.