Энергетические ресурсы Земли (стр. 3 )

4) успешным изысканиям газовых месторождений в акваториях мо­рей и вечной мерзлоты.

Мировые ресурсы природного газа на конец 1982 г. оценивались приблизительно в 220 млрд. т нефтяного эквивалента или 263000 млрд. м3. При годовой добыче природного газа на уровне 1982 г. 1.3 млрд. т у. т. (1550 млрд. м3) извлекаемых запасов природного газа, составляющих 72 млрд. т у. т. (86000 млрд. м3), хватит более чем на 50 лет. т. е. до 2032 г.

Распределение запасов газа по странам и регионам приведено в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Страна, регион	% от мировых достоверных запасов
США	27,5
Канада	4,3
Страны Латинской Америки	6,2
Средний и Ближний Восток	20,6
Африка	15,1
Страны Дальнего Востока	2,3
Россия	14,4

Рассмотрим состояние с добычей газа в бывшем СССР и РФ.

На долю СССР приходилось более 2/5 разведанных запасов и свы­ше 1/3 всех геологических ресурсов природного газа, залегающих в недрах земли. Была создана Единая газоснабжающая система страны (ЕГС, которая по производству газа уступала только США, а по про­тяженности магистральных газопроводов являлась уникальным сооруже­нием. В 1970г. в СССР было добыто 184,5 млрд. м3 газа, в 1980 г. 405,6, в 1984 - 547. Динамика добычи газа в процентах показана в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Районы	Добыча, %
1970	1980	1984
Европейская часть	68,7	25	-
Урал	1,2	10	-
Восточные районы	30,1	65	-

Запасы газа в РФ оцениваются на уровне 47 трлн. м3. В будущем он должен заменить, где это экономически обосновано и технически возможно, нефть как топливо и сырье. Газ и впредь будет важным средством решения экологических проблем в большинстве районов страны, замещая низкокачественные твердые топлива и высокосернистый мазут. Для обеспечения необходимого роста добычи газа потребу­ется повысить уровень технологической и организационной подготовке

ценности к комплексному освоению ресурсов, гарантировать создание инфраструктуры в новых газодобывающих районах, использование эко­логически приемлемых технологий и технических средств добычи и транспортировки газа в районах многолетней мерзлоты и на шельфах арктических морей, переработку конденсатосодержащего газа. В перс­пективе появится необходимость в технологии для добычи газа с больших глубин и в слабопроницаемых породах.

Основным новым районом добычи природного газа в ближайшие де­сятилетия станет полуостров Ямал, а также его шельфовая зона. Предстоит освоить и новый крупный регион добычи газа в Восточной Сибири.

1.4. Уголь

Уголь имеет принципиально иное происхождение, чем нефть. По­явление нефти связывают с осадочными отложениями в морской воде, а уголь образовался из осадков органических веществ в пресной воде доисторических болот. Уголь обнаруживается в пластах всех геологи­ческих эпох от нижнего палеозоя (350-млн. лет тому назад) до срав­нительно недавнего четвертичного периода (1 млн. лет тому назад). Последовательность возникновения угля (торф, лигнит, бурый уголь, суббитуминозный и битуминозный уголь, антрацит) - от недавних рас­тительных образований до наиболее твердых с высоким содержанием углерода сортов угля.

Высокая теплота сгорания угля определяется высоким содержани­ем в нем водорода и углерода. Чем старее уголь, тем выше его качество. Большая разница в теплоте сгорания различных сортов угля очень затрудняет оценку угольных ресурсов, поскольку нужно знать не просто количество извлекаемого угля, но, что важнее, количество энергии, которое можно получить из него.

Уголь добывается более 1000 лет, а его использование в круп­ных масштабах насчитывает около 200 лет. В табл.1.4 приведены дан­ные об извлекаемых запасах угля в 1980 г.

Таблица 1.4

Страны, регион	Геологические запасы, млрд. т
СССР	4310
США	1486
Азия	681
Северная Америка, кроме США	601
Южная и Центральная Америка	14
Западная Европа	377
Африка	110
Океания, включая Австралию	59
Всего	7633

Запасы угля которые могут быть извлечены на данном уровне развития технических средств при приемлемых затратах, оцениваются в 663 млрд. т у. т., их может хватить при современном уровне потребления на 240 лет.

Данные по добыче угля в различных регионах мира приведены в табл.1.5.

Таблица 1.5

Страны, континенты	Добыча угля млн. т
1960	1973	1980
Всего в мире	1966,9	2183,0	2718,0
В том числе:
Канада	6,4	12,3	20,2
США	391,5	529,6	710,4
Австралия	21,9	55,5	76,6
ФРГ	148,0	103,7	94,5
Великобритания	196,7	130,2	128,2
Африка	39,7	68,4	121,7
Азия	486,6	557,1	767,6
Центральная и Южная Америка	7,3	11,6	19,0

Основные запасы угля сосредоточены в США, России, Китае, Ве­ликобритании, ЮАР, Германии, Австралии, Индии и Канаде. В обзоре энергетических ресурсов, выполненном МИРЭК, указано, что экономи­ческие запасы угля, которые можно извлечь при приемлемых затратах имеются еще в 80 странах.

Рассмотрим состояние добычи угля в бывшем СССР и РФ. Основные угледобывающие районы в СССР были:

1) в РСФСР - Печорский, Кузнецкий, Канско-Ачинский, Иркутс­кий, Подмосковный, Дальний Восток;

2) на Украине - Донецкий, Днепропетровский, Львовско-Волынский;

3) в Казахстане - Карагандинский и Экибастузский.

Среди подсчитанных общих геологических запасов углей в стране более 90% составляют запасы энергетических углей и менее 10% при­ходится на долю дефицитных коксующихся углей, применяемых в метал­лургии. Энергетические угли имеются на площадях, пригодных для открытой разработки (202 млрд. т у. т.). Это Канско-Ачинский бассейн в Восточной Сибири, где запасы бурых углей находятся в мощных (от 20 до 40 м) пластах, залегающих на глубине менее 200 м от поверхнос­ти. Богато угольными бассейнами и месторождениями пространство между озером Байкал и Тургайской низменностью. Большие угольные ресурсы имеются также в Красноярском крае и Якутии.

Приведем динамику добычи угля в РФ, млн. т:

1990 г. ..................................... 396

1992 г. ..................................... 335

1995 г. .................................. 240-250

1997 г. .................................. 270-300

2000 г. .................................. 355-375

2010 г.................................... 400-440

Неблагоприятно для РФ то, что 93% запасов угля находятся на территории к востоку от Урала, а 60% добываемого угля потребляется в европейской части страны и на' Урале. Дальность перевозки камен­ных углей из Сибири на Урал и европейскую часть и полная нерента­бельность транспортировки на значительное расстояние рыхлых и высокозольных сибирских углей несколько сдерживает темпы их добычи и выдвигает проблему обогащения и переработки этих углей в местах их непосредственной добычи.

1.5. Синтетическое топливо

Большие запасы каменного угля во многих странах и истощаемые запасы нефти и газа выдвигают задачу разработки технологий произ­водства синтетической нефти из угля и нефтеносных сланцев. Необхо­димо также искать замену природному газу. В США, Германии, Японии и других странах уже созданы ряд технологических процессов для производства синтетического жидкого (СЖТ) и синтетического газооб­разного топлива (СГТ).

Поскольку природный газ состоит в основном из метана (СН4), для производства его синтетического заменителя требуется дешевый природный углерод. Лучше всего для этой цели подходит каменный уголь. Общий принцип получения синтетического газа представлен на рис.1.2. В первых образцах газогенераторов уголь подвергался пере­гонке без доступа воздуха в газогенераторе. Полученный каменноу­гольный газ КГ обладал высокой теплотой сгорания (до 50% от при­родного газа), но этого было недостаточно для его транспортировки на большие расстояния, и он применялся в промышленности и в быту рядом с месторождениями угля.

Рис. 1.2. Стадии газификации угля:

1 – подготовка угля к газификации; 2 - дистилляция без доступа воз­духа; 3 - дистилляция в присутствии воздуха; 4 - дистилляция в присутствии Н20 и О2; 5 - конверсия водяного газа (СО + Н2О = СО2 + H2); 6 - очистка газа; 7 - каталитическая метанизация (ЗН2 + СО = СН4 + Н2О); КГ - каменноугольный газ; ЭГ – энергетический газ; СГТ - синтетическое газовое топливо

Современные процессы основаны на том, что уголь подвергается перегонке в присутствии либо воздуха, либо водяного пара и кисло­рода. При газификации угля на воздушном дутье образуется энергети­ческий газ ЭГ, обладающий относительно низкой теплотой сгорания, который целесообразно использовать только на электростанциях, рас­положенных на месте его производства. В процессе с парокислородным дутьем (О2 + Н2О) образуется газ более высокого качества, который можно подвергать дальнейшей переработке для получения метана с высокой теплотой сгорания. Этот генераторный газ содержит высокий процент окиси углерода СО и азота N2 , поэтому он подвергается очистке в реакторе. Диоксид углерода СО2 и примеси серы Н2S удаля­ются, а оставшийся газ, состоящий в основном из Н2, СО, СН4 и Н2О, проходит стадию каталитической метанизации, на которой СО и Н2 вступая в реакцию, образуют метан СН4.