Table of Contents
הבנת הדרגה והסכנה של מכרה הפחם
מתאן הוא גז חממה חזק עם פוטנציאל התחממות כדור הארץ יותר מ-25 פעמים של פחמן דו חמצני על פני תקופה של 100 שנים. במכרות פחם תת-קרקעי, מתאן נלכד בתוך ים פחם ושכבות סביבות. כאשר פעולות כרייה מפריעות לים אלה, מתאן שוחרר לתוך האווירה שלי, ולכן לא רק תורמת באופן משמעותי לפליטות מתאן אנתרוגניות, אלא גם יוצרות בטיחות מיידיות: מתאן-אוויריים הם תערובת של 15% ולהפחית את רמת הפחתת מזהמים מתחת למים מתחת לאדמה.
סוכנות האנרגיה הבינלאומית מעריכה כי מכרה פחם מהווה כ-8% מכלל פליטות המתאן העולמיות מפעילות אנושית.עם ייצור פחם עדיין משמעותי באזורים רבים, טיפול בפליטות אלה הוא מנוף קריטי לטווח קצר להאטת ההתחממות הגלובלית.אסטרטגיות המתוארות להלן מייצגות שילוב של שיטות עבודה טובות מבוססות, טכנולוגיות מתפתחות, ומסגרות רגולטוריות שמפעילים יכולים לאמץ כדי למזער שחרור מתאן, ו, שבו ניתן להפוך פסולת למשאבים יקרים למשאב.
אסטרטגיות ל Reducing Methane Emissions
1. טרום-מינינג דה-גזציה באמצעות ד"ר העלייה המתקדמת
הדרך היחידה היעילה ביותר להפחית את פליטות היא ללכוד מתאן לפני שכריית מתחיל אי פעם.דמיון טרום-מין כרוך בקידוח של נחורות לתוך ים פחם כי הם מזחלים עבור החילוץ וסירבו את המתאן באמצעות משאבות אבק או גירוי מבוסס מים.תהליך זה יכול להתאושש בכל מקום בין 40% ל -80% מהגז שאחרת ישוחררו במהלך כרייה, בהתאם לנחיתות ימית ולקפיץ צפיפות.
(FLT:0)Horizontal BorholesFLT:1 קידח כמה מאות מטרים לפני פני העבודה לאפשר למאן לנקז במשך שבועות או חודשים. במבצעים רבים, אלה נחורים משולבים עם fracturing הידראולי (fracking) כדי להגדיל את זרימת הגז בים בעלי יכולת נמוכה.המת, הידוע בשם מלת פחם (MMC), ניתן לאחר מכן להיות מסוגל לשמש ישירות לצנרת או להזרקה.
מרכיבים מרכזיים של מערכת ניקוז טרום-מין:
- משטח-to-inseam (SIS) ננקטו מן פני השטח הקרקע לתוך ים פחם
- בתוך מכרה נרוקת אופקית ננקטו מתוך עבודות שלי
- גור גז גורה מעל אזור המוקש (Gob) כדי ללכוד גז חיווראלי
- משאבות Vacuum וצנרת איסוף גז עם פיקוח על
המפעילים צריכים גם ליישם את הטכניקות של קידוח:0gas מרוקן לוחות ארוכים של רצף 1, באמצעות טכניקות קידוח אנכיות וכיוון להורדת תכולת גז מתחת לסף בטוח.סמכות שיפוט רבות מחייבות כי תוכן הגז יופחת לרמה מסוימת (למשל, מתחת ל-3 מ"ר לטון פחם) לפני שכרייתות יכולה להמשיך.
להנחיות טכניות נוספות, מומלץ להתייעץ עם ה-FLT:0.U.S. Environmental Protection Agency, Coal Mine Methane Drainage ResourcesFLT:1 ו-FLT:2Global Methane Initiative, המדריכים הטובים ביותר של סוכנות ההגנה העולמית (FLT 3: 3).
2.אופטימיזציה של וידוי אוויר Methane (VAM) Oxidation
אפילו עם עלייה נרחבת, מתאן משמעותי נשאר באווירה שלי, מלוטש על ידי אוויר אוורור לריכוזים נמוכים מאוד (בדרך כלל 0.1% ל-1% מתאן בנפח) זה אוויר אוורור (VAM) חשבונות עבור רוב פליטות ממכרות פחם תת-קרקעיות. עד לאחרונה, VAM פשוט היה מותש לאטמוספירה, אבל טכנולוגיות חדשות מאפשרות כעת הרס מועיל או שימוש.
(FLT:0VAM oxidation Technology FLT:1) עובר את האוורור ממצה דרך חמצון תרמי רגנרטיבי (RTO) או כור קטליטי זרימה עוברי זרם 1 (המתאן הוא מחמצן בטמפרטורות בין 800 מעלות C ל- 1,000 מעלות צלזיוס, מה שממיר אותו לפחמן (אשר יש פוטנציאל התחממות נמוך בהרבה).
שיקולים ליישום VAM:
- נפח האוורור שלי ויציבות הריכוז מתאן
- עלויות ההון וההפעלה של יחידות RTO
- שילוב עם אוהדים קיימים ועבודות
- תמריצים או זיכויים פחמן להשמדת מתאן
בעוד שחמצן VAM עדיין אינו בר קיימא מבחינה כלכלית בכל מכרה, ירידה בעלויות ועלייה במחירי הפחמן הופכת אותו אטרקטיבי יותר.ה-FLT:0IEA's Coal Mine Methane Abatement ReportFLT:1 מספק עקומת עלות גלובלית ותרחישים פריסה.
3. Methane Catch and Utilization (CMM to Energy)
מתאן שנלכד באמצעות מערכות ניקוז לא צריך להיות מבוזבז, להמיר מכרה פחם מתאן למקור אנרגיה שניתן להעלות על הדעת מפחית את פליטות ומספק החזר כלכלי.
שימוש ישיר בתהליכים חימום או תעשייתיים
אם המכרה ממוקם ליד מתקן גז (למשל, צמח מלט, כרוב, ln לבנים או רשת חימום מחוז), CMM יכול להיות מסופק ישירות לאחר טיפול מינימלי להסרת מים ובודדות.זה לעתים קרובות האפשרות ניצול בעלות הנמוכה ביותר.
דור הכוח
מתאן יכול לדלק מנועי הבעירה פנימית או טורבינות גז כדי לייצר חשמל לשימוש באתר או לייצא לרשת.microturbines ו- reciprocating הם אפשרויות נפוצות עבור 0.5MW עד 20 MW טווח טיפוסי של פרויקטים גזי שלי.איכות המתאן (רכב גז, variability) חייב להיות מנוהלת כדי למנוע ציוד מזיק.
הזרקת צינור
לאחר עיבוד להסרת פחמן דו חמצני, חנקן, וזיהומים אחרים, CMM יכול להיות משודרג גז טבעי באיכות צינורות.זה דורש השקעה הון משמעותי אבל יכול לגשת לשווקים פרימיום.התהליך כרוך הסרת גזי חומצה (למשל, amine נביעת או הפרדה membrane), התייבשות ודחיסה.
גז טבעי מדוכא (CNG) עבור דלק לרכב
במכרות מרוחקים עם גישה לרשת מוגבלת, CMM יכול להיות דחוס ומשמש כדלק עבור משאיות מובילות או תחבורה ציבורית. כמה מכרות באוסטרליה וסין יישמו בהצלחה פרויקטים CNG.
מחקר:0Case Study: FLT:1 The ,2 מיזם מיזם מטנאיזת העולם, עמוד סיפורי ההצלחה של מהפכת 3, כולל דוגמאות רבות של פרויקטים ניצולי CMM ברחבי העולם, כולל מכרה בשאנג'י, סין, המשתמשת ב- methane כדי לייצר 120 מגה-וואט של חשמל.
שיקולים טכניים מרכזיים לשימוש ב- CMM כוללים איכות גז (תוכן מיין, לחץ, קצב זרימה), קרבה לשווקים, גישה למימון ומסגרות רגולטוריות (למשל, מכסי מזון, זיכויים אנרגיה מתחדשת).
4.שיפור שיטות המינוף וניהול In-Seam
שינויים תפעוליים יכולים להפחית משמעותית את נפח המתאן המשוחרר לטון של פחם מופק. Longקיר כרייה FLT:1] עם מהירויות חיתוך מותאמות ויחסי החילוץ גבוהים יותר בדרך כלל מייצרים פחות הפרעות מתאן מאשר שיטות חדר-פלפלפלפל.בנוסף, ניהול זהיר של רצף הכרייה יכול למזער את הסיכון להתפרצות גז.
אסטרטגיות תפעוליות חשובות:
- (ב) ,0) ,העברה של קיצוץ בשיעורי פליטת גז גבוהה (בפרקים של גז גבוה) כדי להימנע מפסגות
- (ב) ,0) מיצוי מזחלות (ב[[1924]], שם מספר ים מובלים ברצף שמאפשר גז להתפזר באופן טבעי.
- (ב) ⁇ (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד, י"א)
טכניקות משופרות של קורת גג ותמיכה בצלעות יכולות גם לעזור לאטום שברים מגזימים. בחלק מהמכרות, קצף או מלט מוזרק לסדקים כדי ליצור מחסום שמאט את ההגירה המתאן אל תוך הכביש האווירי.
מכורים לאימון לזהות סימנים של תוכן גז גבוה, ולעקוב אחר תוכניות ייצור גז מבוססות הוא קריטי באותה מידה. כוח עבודה מאומנים היטב הוא קו ההגנה הראשון נגד פליטות לא מבוקרות.
מידע על מידע ו-Data Analytics
אסטרטגיות הפחתה יעילות תלויות במדידות מדויקות ומתמשכות של ריכוזי מתאן, שערי זרימה ומקורות פליטה מסורתיים של תאורה בטיחות להבה ובדיקות נקודה אינן מספיקות עוד.מכרות מודרניות מעסיקות רשתות של חיישנים קבועים וניידים, בשילוב עם ניתוח נתונים בזמן אמת, כדי לזהות מגמות וזיהוי סטיות.
טכנולוגיות ניטור חיוניות:
- (FLT:0)Fixed-point methanometersioFLT:1) מותקן במקומות מרכזיים (חזרה אווירית, אזורי פנים, גושי גב)
- (ב) ,0) מערכות ניטור גז מתקדמות (FLT:1) אשר שולחות נתונים לחדר בקרת פני השטח
- (FLT:0) ניטור זרימה אווירית (Airflow ניטורFLT:1) באמצעות מדממים וחיישנים בלחץ שונה כדי לחשב את זרימת המתאן הכוללת
- (FLT:0)Telemetry ו-IoT פלטפורמות 1FLT) אשר צוברות נתוני חיישן עבור מודלים חיזויים
ניתוח מתקדם יכול לזהות תבניות מבשר להתפרצות גז, אופטימיזציה הגדרות האוורור באופן אוטומטי, וזיהוי הפחתת פליטות עבור מודלים של חשבונאות פחמן. Machine למידה מאומן על נתונים היסטוריים יכול לחזות את גובה הגז בשעות מראש, נותן זמן למפעילים כדי להתאים פרמטרים כרייה או להגדיל את האוורור.
יישום משטר ניטור חזק גם תומך לציית לחוקים (למשל, MSHA בארצות הברית או רשויות ביטחון כרייה לאומי) ומספק את הנתונים הדרושים כדי לאמת תביעות הפחתה פליטה עבור זיכויים פחמן.
6.הנהגים הכלכליים והדיפלומטיים
טכנולוגיה לבדה אינה מספיקה ללא מדיניות תומכת ותמריצים כספיים. ממשלות וגופים בתעשייה מכירים יותר ויותר את הצורך להאיץ את שאיפת המתאן בכריית פחם.
כלי מדיניות המניעים את הפחתת פליטות:
- (FLT:0) מנקז גז ממניטורף ומגבלות תוכן מראש (FLT:1) - מדינות רבות דורשות כיום מפעילים להוכיח כי תוכן גזי החלפת הוא מתחת לסף שצוין לפני כריית פאנל.
- (FLT:0) צמצום האשראי ושווקים פחמן FIRLT:1) - פרויקטים של מאן תכנס יכול לייצר אשראי פחמן תחת מנגנונים כמו מכניזם פיתוח נקי (CDM) או תקני פחמן מרצון.
- (ב) ,0) ,FLT:0) מכסים ותקני תיק מתחדשים (FLT:1) הכוללים במיוחד את מכרה פחם מקור אנרגיה מתאים.
- (ב) ⁇ :0) תמריצים או מענקים של 1 להשקעות הון ב-VAM או ציוד ניצול CMM.
- [ה]התחייבויות הבינלאומיות:0] מחויבויות בינלאומיות של נפת' 1 – המאן העולמי, שנחתם על ידי יותר מ-150 מדינות, שואפות להפחית את פליטת המתאן ב-30% עד 2030, תוך יצירת תנופה פוליטית לפעולה.
על מפעילי לפעול בשיתוף פעולה הדוק עם סוכנויות רגולטוריות, לשקול להצטרף לשותפויות בתעשייה כגון FLT:0 Global Methane VisFLT:1, אשר מספק סיוע טכני ומאפשר שיתוף ידע.
מפת הדרכים לאופרות שלי
הפחתה של פליטות מתאן אינה חד-ממדית-תועלת-כל מאמץ.לכל מכרה יש גיאולוגיה ייחודית, עומק, תוכן גז ומגבלות כלכליות.
שלב 1: הערכה ובסיס
- השלם תוכן גז מעמיק וסקר אחריות של הים
- כמות פליטות מתאן הכוללות הנוכחיות (ventilation + ניקוז + fugitive) באמצעות מתודולוגיות סטנדרטיות (למשל, EPA או IPCC הנחיות)
- לזהות את המקורות הגדולים ביותר (לעתים קרובות VAM, ואחריו ניקוז לא שלם)
שלב 2: עיצוב והנדסה
- לפתח תוכנית ניקוי טרום-מין עם התכווצות נאותה
- טכנולוגיית ניצול CMM המבוססת על איכות הגז ועל אפשרויות השוק
- Integrate VAM abatement לתוך מערכת האוורור שדרוגים
- Procure ניטור חיישנים ותוכנות ניהול נתונים
שלב 3: ההתקנה וההנדסה
- צנרת ניקוי של צינורות ולהתקין תשתיות איסוף גז
- התקנת VAM oxidizers וציוד חשמל
- הגדר מערכות בקרה ובקרה בזמן אמת
- לאמן את אנשי הצוות על ציוד והליכים חדשים
שלב 4: פעולה ואופטימיזציה
- לפקח באופן רציף על ריכוזי גז ולתאם את הפרמטרים של ניקוז או או ventilation
- אופטימיזציה של שימוש במפעל ביצועים כדי למקסם את ההתאוששות של אנרגיה והכנסות
- החל זיכויים פחמן והורדת הפליטה
- בדוק ולעדכן את התוכנית המבוססת על נתונים תפעוליים וטכנולוגיות חדשות
טכנולוגיות וחדשנות
תחום ההתחמשות של מכרה פחם מתפתח במהירות.חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים מספר דרכים מבטיחות:
- (FLT:0Microbial methane oxidationph:1) - שימוש חיידקים methanotrophic לצרוך מתאן באוויר האוורור לפני שהוא עוזב את המכרה, זה יכול להיות אלטרנטיבה דלת אנרגיה, זול בעלות נמוכה חמצון תרמי.
- (ב) בפרשת [[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
- (ב) ,0) גז מתקדם ללכוד את הhydratesFIRLT:1 ; טרמפינג מתאן במבנים קלת-קרקעיים לתחבורה ולאחר מכן נשלט.
- (FLT:0) מערכות בקרת אוורור (FLT:1) שמשתמשות באינטליגנציה מלאכותית כדי לשמור על רמות בטוחות תוך צמצום זרימת האוויר הכוללת (ולכן שימוש בכוח חשמלי).
בעוד שרבים מהם עדיין נמצאים בשלב המחקר או הפיילוט, הם מחזיקים את הפוטנציאל להוריד את העלות ולגדל את יעילות ה- התכנסות של מתאן בעשור הקרוב.
מסקנה: גישה רב-ממוקדת לבטיחות ולאקלים
מכרות פחם תת-קרקעיות מתמודדות אתגר כפול: הבטחת בטיחות העובד בסביבה מסוכנת מטבעה, תוך התייחסות לציווי האקלים הדחופים של הפחתת המתאן.אסטרטגיות המפורטות לעיל & mdash; מניעת השמדה מוקדמת, VAM oxidation, CMM ניצול, אופטימיזציה טכניקות כרייה, ניטור מתקדם ותומך רגולציה ו-mashate; ערכת כלים מקיפה לא מספיקה; ההפחתה הגדולה ביותר מגיעה מגישות מרובות לשילוב של מקומות עבודה.
השקעה ב- methane abatement אינה רק עלות תאימות סביבתית.זה משפר את הבטיחות, מפחית את הסיכון לפיצוצים קטסטרופליים, מייצרת הכנסות ממשאבים מבוזבזים, ומחזקת את הרישיון החברתי של מכרה לפעול.כפי שהלחץ הגלובלי עולה כדי להפחית את פליטות גזי החממה, מכרות שחתכו באופן פעיל יכניסו לשגשג בעתיד נמוך פחמן צריך לפעול עכשיו, תוך כדי ניצול טכנולוגיות זמינות, ולהשיג יעילות, כדי להשיג שיטות תמיכה משמעותיות.
לקריאה נוספת, לחקור את המשאבים הניתנים על ידי FLT:0 Global Methane InitiativeFLT:1 ו-FLT:2U.S. EPA's Coalbed Methane Outreach ProgramFLT 3: ארגונים אלה מציעים ידניים טכניים מפורטים, מחקרים, וכלים ניתוח פיננסי כדי לתמוך ביישום.