Khái quát về công nghệ khí hóa than ngầm UCG

UNDERGROUND COAL GASIFICATION
VINACOMIN – RED RIVER DELTA COAL PROJECTS MANAGEMENT UNIT
Ha Noi workshop, 25
th
June 2013
8/20/15 1
Phác thảo phần trình bày

Báo cáo tình trạng năng lượng toàn cầu

Khí hóa than ngầm

Lợi thế kỹ thuật của UCG

Lợi thế về kinh tế của UCG

Lợi thế về môi trường của UCG

Một số lợi thế khác của UCG

Công tác phục vụ cho UCG

Lưu trữ CO
2

Kết luận
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
8/20/15 2

An ninh năng lượng quốc gia là một vấn đề rất quan trọng;


Các nguồn năng lượng bao gồm:
◦
Năng lượng hóa thạch: Than, dầu, khí tự nhiên, …
◦
Năng lượng tái tạo: Hạt nhân, gió, năng lượng mặt trời, …

Số liệu thống kê năm 2012:
◦
1.4 tỷ – Số người không được tiếp cận với nguồn năng lượng;
◦ 2.7 tỷ – Số người dựa vào sinh khối truyền thống cho nhu cầu năng lượng của họ;
◦
1.5 triệu – Số ca tử vong sớm mỗi năm do không khí trong khu vực sống bị ô nhiễm bởi khí thải
sinh khối.
Báo cáo tình trạng năng lượng toàn cầu
8/20/15 3
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Báo cáo tình trạng năng lượng toàn cầu

Mức tiêu thụ năng lượng thế giới
8/20/15 4
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Báo cáo tình trạng năng lượng toàn cầu
8/20/15 5
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Công nghệ khai thác than
UCG
Kinh tế
Môi trường
Kỹ thuật
8/20/15 6

UNDERGROUND COAL GAS IFICATION

UCG : Underground Coal Gasification
Khí hóa than ngầm
8/20/15 7
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Khí hóa than ngầm

Quá trình khí hóa diễn ra dưới lòng đất thông thường
dưới 1,200 feet (365 mét).

Hai giếng được khoan ở hai đầu vỉa than dưới lòng
đất;

Một giếng được sử dụng để bơm ô xy hoặc không
khí (và đôi khi là hơi nước) vào vỉa than để bắt đầu
phản ứng khí hóa;
8/20/15 8
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION

Giếng thứ hai được sử dụng để thu thập các khí
tổng hợp được hình thành từ các phản ứng khí
hóa và qua đường ống được đưa lên mặt đất để
làm giàu khí và sử dụng;

Các phản ứng được quản lý bằng cách kiểm soát
tỷ lệ ôxy hoặc không khí được bơm vào các vỉa
than thông qua giếng bơm.
Underground Coal Gasification
8/20/15 9

UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Khí hóa than ngầm

Một cặp giếng có thể được sử dụng từ 8-10 năm;

Quá trình có thể bị dừng lại bằng cách ngăn chặn việc bơm ô xy hay không khí;

Sau khi than được chuyển thành khí tổng hợp trong một địa điểm cụ thể, khoảng trống trong
khoang ( nơi chứa tro và xỉ than) có thể bị ngập nước mặn;

Phát triển sự quan tâm đến việc sử dụng các khoang rỗng để lưu trữ khí CO
2
được lấy từ khí tổng
hợp đưa lên mặt đất.
8/20/15 10
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION

Khí tổng hợp chất lượng tốt có thể chế biến thành nhiên liệu cung cấp cho sản xuất điện, nhiên
liệu sản xuất dầu Diezel, nhiên liệu cho máy bay phản lực và sản xuất sản phẩm Hydrogen;

Khi một phần vỉa khí hóa đã hết, giếng mới được khoan để bắt đầu phản ứng khí hóa trong một
phần khác của vỉa than.
Khí hóa than ngầm
8/20/15 11
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Tại sao lại phải sử dụng công nghệ UCG?
8/20/15 12
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION

Công nghệ UCG là một công nghệ khai thác mới do thành tựu phát triển khoa học kỹ thuật ;


Phù hợp tốt nhất cho vỉa sâu, vỉa không thể tiếp cận, UCG có khả năng làm tăng lượng than khai
thác trên toàn cầu, và biến chúng thành khí tổng hợp có giá trị cao, sạch và rẻ;

Sản phẩm khí tổng hợp có sự phát triển nhanh chóng trên thị trường;

Một số lợi thế khác:
Lợi ích về mặt kỹ thuật
An toàn Tự động hóa
8/20/15 13
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION

Vốn và chi phí hoạt động thấp hơn so với các hoạt động khai thác truyền thống;

Giảm chi phí lắp đặt nhà máy- không khí hóa trên mặt;

Thực vật có thể được mở rộng theo quy mô thương mại nếu cần thiết;

Lựa chọn tài chính một cách linh hoạt;

Khí tổng hợp có thể được dẫn trực tiếp bằng đường ống đến nơi sử dụng cuối cùng làm giảm bớt
nhu cầu về đường sắt hay cơ sở hạ tầng về đường xá;

Giảm bớt chi phí làm sạch môi trường do chất thải rắn được giữ lại dưới lòng đất.
Lợi thế về mặt kinh tế
8/20/15 14
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION

Kết hợp với tua bin khí của nhà máy điện, sử dụng khí sản phẩm của UCG thay cho khí gas tự
nhiên có thể cho ra kết quả đầu ra cao hơn;


Sản xuất hóa chất như Amoniac hay phân bón;

Tổng hợp các nhiên liệu lỏng với chi phí dự đoán tương đương là 17$/ thùng;

Tăng cường phục hồi dầu (EOR);

Giúp giảm chi phí và sự quản lý môi trường.
Lợi thế về mặt kinh tế
8/20/15 15
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Lợi ích về mặt môi trường

Ít tác động đến bề mặt, không đưa than lên mặt đất.

Giảm đến mức thấp nhất sự tác động của bụi, tiếng ồn và mỹ quan;

Rẻ hơn và dễ dàng khắc phục hậu quả sau khi hoàn thành dự án;

Chất hạt giảm 50% so với quá trình tương đương trên mặt đất và giữ lại dưới mặt đất nơi mà
chúng tồn tại;

Hóa chất độc hại dạng hơi như NO
x
, SO
x
được giữ lại và không xâm nhập vào bầu khí quyển;

Thủy ngân và lưu huỳnh giảm đi rất nhiều và dễ dàng xử lý hơn.
8/20/15 16

UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Lợi ích về mặt môi trường

Giảm phát thải khí metan trong than- còn hơn là mất đi trong không khí;

Giữ tro than và các chất phát thải khác ở sâu trong lòng đất;

Hàm lượng tro của khí tổng hợp được ước tính là ít hơn khoảng 60% so với khói của quá trình đốt
(trên mặt đất);

Kiềm chế sự phát tán của tro là sự hấp dẫn của công nghệ UCG cho các quốc gia có trữ lượng tro
than phong phú mức thấp, mức trung bình và mức cao.
8/20/15 17
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Một số lợi ích khác

UCG hạn chế dấu vết (tàng tích) trên mặt so với các công nghệ khác.

Phục hồi vị trí trong giới hạn:
◦
Loại bỏ lỗ khoan khi đã xong;
◦
Bề mặt sử dụng các đường ống;
◦
Vẫn trồng cây trên bề mặt được;
◦
Giảm việc thay đổi cảnh quan;
◦
Giảm việc tác động vào môi trường;
◦

Không cần thiết phải thay đổi số lượng cảnh quan lớn;
◦
Không phải thu hồi nước mỏ hay trả khoản phí về mối nguy hiểm trên bề mặt khi rời bỏ.
8/20/15 18
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Các công tác phục vụ UCG

Lựa chọn địa điểm
8/20/15 19
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Các công tác phục vụ UCG

Lựa chọn địa điểm
◦
Chiều sâu vỉa than hơn 200m (200 – 1500 m);
◦
Góc dốc của vỉa : 5
0
– 20
0
;
◦
Độ dày của vỉa khoảng 2m hoặc lớn hơn;
◦
Một số đặc điểm khác: Sự liên tiếp của vỉa than, chất lượng than, tính chất đất đá của lớp bao
phủ trên và dưới vỉa than
Source: Detailed site search criteria for UK study
8/20/15 20
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Các công tác phục vụ UCG


Khoan định hướng
8/20/15 21
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Các công tác phục vụ UCG

Khoan định hướng phục vụ UCG
8/20/15 22
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Công nghệ UCG phát triển toàn cầu
8/20/15 23
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Khí hóa than ngầm
UCG
Công nghiệp điệnCông nghiệp hóa chất
CO
2
8/20/15 24
UNDERGROUND COAL GAS IFICATION
Lưu trữ CO
2

Lưu trữ CO
2
: Mỏ dầu, mỏ khí tự nhiên, mỏ than không có khả năng khai thác;
8/20/15 25