Углеэнергетические комплексы будущего

МОСКОВСКИЙ 

ГОСУдАРСГВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИГЕТ 

РЕ~ИОННЫЙ 

СОВЕТ 

Председаmе 
.. ·1ь 

Л.А. ПУЧКОВ 
прешдент МГГУ. 

чл.-л.·орр. РАН 

За11. председате:1я 

л.х гитис 
диреюпор 

Издательства М!ТУ 

Члены редсовета 

ИВ. ДЕМЕНТЬЕВ 
академик РАЕН 

А.П. ДМИТРИЕВ 
академик РАЕН 

Б.А. КАРТОЗИЯ 
акаде.Jwик РАЕН 

А.В. КОРЧАК 
академик МАНВШ 

М.В. КУРЛЕНЯ 
акаде.;wик РАН 

В.И. ОСИПОВ 
академик РАН 

В.Л. ПЕТРОВ 
академик МАНВШ 

Э.М. СОКОЛОВ 
академик МАН ВШ 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 
академик РАН 

В.А. ЧАНТУРИЯ 
академик РАН 

Е.И. ШЕМЯКИН 
академик РАН 

LA Puchkov 
rл 
В.М. Vorobjev 
~ 
Yu.F. Vasyuchkov 
u z 
~ 
ADVANCED COAL-ENERGY 
~ 
u 

COMPLEXES 
rл 

(FUТURE VISION) 
~ 
z 
~ 
z 
~ 
~ 

мoscow 
~ 
PUBUSНIHG HOUSE OF 
MOSCOW SТАТЕ MINING UNIVERSI'IY 

2007 

~ 

Л.А Пучков 

Б.М. Воробьев 
~ 

Ю.Ф. Васючков 

~ 
~ 
УГЛЕЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ 

~ 
КОМIШЕКСЫ 

~ 
БУДУЩЕГО 
~ 
~ 
~ 
о 
~ 

МОСКВА 
~ 

И:щюЕЛЬСГВО 
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСГВЕННОГО 
~ 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2007 

у дк 622.272.6 

ББК 31.15 
!l 88 

Книга соответствует « Гигиеиическим требоваиW!М к изданWIМ кни.жным для взрослых. Санl/иН 1.2.1253-03•. утвержденным Главным государственным санитарным 

врачом России 30 марта 2003 г. 

Пучков Л.А., Воробьев Б. М., Васючков Ю.Ф. 

П 88 
Углеэнергетические комплексы будущего.- М.: Издательство Москов
ского государственного горного университета, 2007.- 245 с.: ил. (ГОРНЫЕ 

НАУКИ) 

ISBN 978-5-7418-0476-6 (в пер.) 

Рассматриваете• уrлегазоэнергетическиR комплекс как целостнu проиэводственнu 

система добычи метана, газификации угольного пласта и проиэводства на их базе эле!ПрОэнергии. 
Hoau энергетическu иде1 и роль угл1 изложены с поэициА достижениа устоАчивого 

раэвитиа. Освещаютса общие вопросы энергоп1J111Сблениа и приводпса прогноэы добычи 

энергетических углеА. Сформу11ированы принципы формираванна экологически чистых и 

ресурсосберегающих углеэнергетических комплексов. Впервые в отечественноR литературе приВОдJП'СI основные демонстрационные проекты федервльноА программы США «Чистые угольные технологии•. Особое место в работе отводите• новоА концепции ..уголь 
газ электричество», предложенноА и раэвиваемоR авторами, и концепт-модели углегазоэлектрических комплексов будущего, BIUIIOЧIII комплексы на водородном топливе, защищенные патентами РФ. ИзлаГIIЮТСI методические основы концептуального проектированиа 

чистых и сверхчистых комплексов •уголь- ГIIЭ- электричество». 

Дnа широкого кру111 читателеА: специалистов, студентов и аспирантов, научных работников и всех интересующихс• перспективами раэвитиа топливно-энергетического комплекса вообще и углеэнергетики. в частности. 

Puchkov L.A., VoroЬjev В.М., Vasyuchkov Yu.F. 
Advanced Coal-Energy Complexes (Future Vision). М.: PuЫishing 
House of the Moscow State Mining University, 2007.-245 р.: il. 

Coai-Eпergy Complex as iпtegrated coal-methane iпdustrial system for geпeratiпg electric
ity is treated for the first time iп this book iп the context of sustaiпaЫe developmeпt. 

Geпeral issues of eпergy consumption in relation to the projection of steam coal production 
are treated. Ba.~ic principles of creating ecology clean and resource saving Coai-Energy Complex 
are formulated. Clean Coal Technology а.~ an innovative approach to designing concept-models of 

•Coai-Ga.~·Eiectricity•, protected Ьу the author's patents. Panicular emphasis is laid оп innovative concepts of hydrogen ba.~ed Coai-Ga.~·Eiectricity complexes of new generation. 
The Ьооk will Ье of interest to those who dedicated himself to fuel-energy proЬiems in 
general and coal-energy issues in panicular. lt might he helpful for professors and student~ of 
mining colleges and universities. 

ISBN 978-5-7418-0476-6 

у 
дк 622.272.6 

ББК 31.15 

© Л.А. Пучков, Б. М. Воробьев, Ю.Ф. Васючков, 2007 
© Издательство МГГУ, 2007 

©Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2007 

ВВЕДЕНИЕ 

Энергия это главнейший фактор глобального устойчивого 

развития человечества. Современные сnособы nроизводства и исnользования энергии не отвечают ни экономическим, ни социальным, ни экологическим требованиям. Рост народонаселения и неnрерывно увеличивающийся спрос на энергию во всех ее видах nри 

неуклонном nовышении ее стоимости вызывают возрастающую 

озабоченность мирового сообщества глобальными экологическими 

nоследствиями изменением климата на Земле и пр. 

Всемирная конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. вnервые сформулировала глобальную стратегию устойчивого развития и nриняла международные 

обязательства по обесnечению экологической безоnасности 1• 

Существующие сnособы nроизводства и исnользования энергии все более входят в nротиворечие с требованиями устойчивого 

развития, более того, они могут nривести к глобальному экономическому и экологическому коллаnсу нашей цивилизации. Темnы 

роста энергетической nотребности спроса в настоящее время 

nревышают темnы роста народонаселения в глобальном масштабе. 

Если мировое nотребление энергии в 1990 г. составляло около 400 

эксаджоулей, то к 2050 г. оно возрастет до 500--1000 эксаджоулей 2• 

Становится все более общеnризнанным, что достичь такого стремительного и масштабного роста nроизводства электроэнергии можно 

только на базе угля. 

Встуnив в новое столетие, человечество вnолне отчетливо 

осознает возникшую реально ощутимую nотребность коренного 

изменения глобальной системы энергообесnечения, что требует 

1 World Energy Assessrnent. UNDP.- New York, USA, 2000. 

2 1 эксаджоуль = 1018 Дж. 
7 

совместных и скоординированных усилий правительств, бизнеса и 

общественности. Проблема заключается в том, чтобы найти принципиально новые способы производства и использования энергии 
как инструмента, обеспечивающего устойчивое развитие мировой цивилизации. Встает необходимость разработки и внедрения в 

практику принципиально новых экономически и экологически эффективных технологий и социально приемлемых способов снабжения энергией и ее использования. В настоящее время на горючие 

полезные ископаемые приходится около 86 % мирового потребления всех первичных энергоносителей. Производство первичных 

тоnливно-энергетических ресурсов в России в 2001 г. характеризовалось следующими nоказателями: всего 1452,4 млн т, в том числе 

природный газ 46 %, нефть 34,3 %, уголь 12,2 %, первичные энергоносители 7 %, прочие 0,5 %. Глобальные ресурсы угля в 
5 раз превышают ресурсы нефти и газа вместе взятых 1• Прогнозируется, что в последующие два десятилетия уголь по-прежнему 

будет сохранять главенствующую роль в электроэнергетике, особенно в угледобывающих странах мира. 

Ныне ежегодное мировое потребление угля достигло огромной 

величины 1 ,6 млрд т, из которых более половины используется в 

энергетике
2
• Неслучайно уголь называют ((ресурсом ограниченного 

изобилия», в том смысле, что добыча и использование его как первичного энергоносителя при существующих технологиях имеют 

определенные ограничения экономического, экологического и социального характера. Реализация принципа устойчивого развития 

требует и коренного переосмысления роли угля в общемировой 

энергетике, и формулирования соответствующей философии угля. 

Переход на ((Чистые угольные технологии» позволит существенно 

снизить или даже полностью устранить эти сдерживающие факторы широкого использования угля в большой энергетике. Одним из 

наиболее перспектинных направлений является углегазификация и 

создание на ее основе угольно-водородной энергетики. 

Сущность водородных технологий в углеэнергетике заключается в том, что уголь не подвергается прямому сжиганию, а сначала 

1 ."-fалышев Ю.Н. Уголь и альтернативная экологически чистая энергетика. -М: 

Изд-во Академии горных наук, 2000. 

2 «Глюкауф», 2004. декабрь, .N'~ 4. 
8 

газифицируется, после чего из генераторного газа вырабатывается 

водород, который и используется как конечное топливо. Такое конверсионное двухстадийное преобразование угля: уголь- генераторный газ водород электричество позволяет создавать высокоэффективные углеэнергетические системы с нулевыми или 

близкими к ним выбросами парниковых газов в атмосферу. Оrносительная сравнительная стоимость получения водорода из природного газа, нефти и угля по оценке американских специалистов 

находится в соотношении: природный газ 400 %; нефть 
300 %; уголь- 100%. 

Таким образом, наиболее дешевым экономичным и масштаб
v 
1 
ным сырьем для получения водорода является ископаемыи уголь . 

В написании книги принимали участие канд. техн. наук М.Ю. 

Васючков (глава 6) и канд. техн. наук С.Б. Воробьев (глава 7). 

1 Yegulalp Т.М., Lackner K.S. Coal-based clean Energy Systems and СО2 sequestration. 
Mining Engineering. OctoЬer 

Глава 1 

УГQЛЬ И НОВАЯ 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ИДЕЯ