Khái quát về công nghệ khí hóa than ngầm UCG

Công nghệ khí hóa than ngầm là một công nghệ khai thác than mới, được nghiên cứu để ứng dụng khai thác than ở mỏ than đồng bằng sông Hồng tại Việt Nam. Với công nghệ này, than tại vỉa được chuyển hóa thành khí, sau đó đưa lên mặt đất để sử dụng vào những mục đích như nhiệt điện, hóa chất, tổng hợp nhiên liệu lỏng, ... với một hiệu suất cao.

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

VINACOMIN – RED RIVER DELTA COAL PROJECTS MANAGEMENT UNIT

Ha Noi workshop, 25th June 2013

Phác thảo phần trình bày

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

 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

Báo cáo tình trạng năng lượng toàn cầu

 Mức tiêu thụ năng lượng thế giới

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

Báo cáo tình trạng năng lượng toàn cầu

Công nghệ khai thác than

 UCG : Underground Coal Gasification

Khí hóa than ngầm

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

 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

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 CO2 được lấy từ khí tổng hợp đưa lên mặt đất

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

 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

Tại sao lại phải sử dụng công nghệ UCG?

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

 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

 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

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

 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

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 NOx, SOx 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

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

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

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

UNDERGROUND COAL GASIFICATION

Các công tác phục vụ UCG

 Lựa chọn địa điểm

Các công tác phục vụ UCG

 Lựa chọn địa điểm

◦ Chiều sâu vỉa than hơn 200m (200 – 1500 m);

◦ Góc dốc của vỉa : 50 – 200 ;

◦ 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 GASIFICATION

Các công tác phục vụ UCG

 Khoan định hướng

Công nghệ UCG phát triển toàn cầu

Lưu trữ CO2

 Lưu trữ CO2: Mỏ dầu, mỏ khí tự nhiên, mỏ than không có khả năng khai thác;

Lưu trữ CO2

 Lưu trữ CO2: Mỏ dầu và khí tự nhiên

Lưu trữ CO2

 Lưu trữ CO2 : Mỏ than không có khả năng khai thác

◦ Tại sao phải lưu trữ CO2 trong mỏ than?

◦ Tiềm năng thu hồi khí metan;

◦ Chuyện gì xảy ra khi CO2 được bơm vào vỉa than?

◦ Lượng CO2 có thể lưu trữ trong vỉa than là bao nhiêu?

◦ Hoạt động của CO2-tăng cường sản xuất khí metan trong than như thế nào?

8/20/15 28

Tại sao lưu trữ CO2 trong vỉa than?

Source: IEA greenhouse gas R&D programme

Tiềm năng thu hồi khí metan trong than

 Vỉa than nguyên khai có thể chứa một lượng đáng kể khí metal (lên đến 25m3 cho mỗi tấn than) Than thường nằm giữa khoảng 300 đến 1500 m dưới bề mặt mặt đất, với trữ lượng hơn 4000 tỷ tấn than ở độ sâu này Thường thì 50% khí Metal trong than có thể phục hồi bằng cách sử dụng phương pháp kỹ thuật tiêu chuẩn Khí Metal thường có độ tinh khiết cao (>90% thể tích) và có thể thay thế trực tiếp phần lớn hay một phần hệ thống phân phối khí gas tự nhiên hoặc sử dụng

để sản xuất điện hoặc sưởi ấm

8/20/15 30

Chuyện gì xảy ra khi bơm CO2 vào

trong vỉa than ?

 Khí CO2 bơm vào vỉa than được hấp thụ ở các vỉa than đá metal không có lợi, cái mà có thể phục hồi như khí tự do Quá trình này được gọi là CO2- tăng cường sản xuất khí Metal từ vỉa than(CO2-ECBM), là một tiềm năng dễ dàng lưu trữ trong lòng đất giống như khí CO2 vẫn còn chứa trong vỉa than, miễn là than không khai thác.Nếu lượng khí CO2 lấy được từ đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, nó có thể thực hiện sự cô lập hiệu ứng khí nhà kính;

 Dựa vào sự đo lường trong phòng thí nghiệm, người ta ước tính là có thể lưu trữ lượng CO2 bằng

2 lần lượng khí Metal thu được Dấu hiệu ban đầu từ các ứng dụng thực tế cho thấy tỉ lệ này có thể cao hơn Kỹ thuật này có khả năng phục hồi 90% hoặc hơn nữa khí Metal trong vỉa than

Source: IEA greenhouse gas R&D programme

Lượng CO2 có thể lưu trữ trong vỉa

than là bao nhiêu?

 Trong các bể than thuận lợi nhất, người ta ước tính rằng 15x109 tấn CO2 có thể được lưu trữ

trong các vỉa than Ở vị trí tốt nhất,hoạt động doanh thu từ sản xuất Metal tăng lên sẽ bù đắp thêm cho chi phí liên kết với bơm CO2 Nhiều hơn nữa (có lẽ 20 đến 50 lần) CO2 có thể được lưu trữ ở các bể than kém thuận lợi, nơi mà chi phí sẽ cao hơn Một số yếu tố quyết định sự hấp dẫn của một vị trí đặc thù(đặc biệt) là độ thấm của than

8/20/15 32

Hoạt động của CO2 – tăng cường sản xuất khí metal trong than như thế nào?

 Một dự án thí điểm đã được tiến hành trong 3 năm qua Burlington Resources,cùng với BP, đang tiến hành 13 giếng thí điểm CO2-ECBM tại San Juan khu vực tây nam Hoa Kỳ.Kết quả ban đầu cho thấy tăng sản lượng khí Metal bằng cách bơm khí CO2 Ngoài ra, không tìm thấy khí CO2 trong sản phẩm khí có nghĩa là khí CO2 có thể lưu trữ trong các vỉa than như dự đoán;

 CO2-ECBM cũng đang thu hút sự quan tâm của một số quốc gia khác,công việc tiếp theo được

đề xuất hoặc tiến hành ở Hà Lan, Bỉ, Trung Quốc và Úc

Source: IEA greenhouse gas R&D programme

Kết luận

 Ngành công nghiệp UCG sẽ không ngừng phát triển bằng sự lỗ lực và tâm huyết của các nhà khai thác;

 Là Một công nghệ mới mà có rất nhiều tiềm năng phải được nghiên cứu kỹ lưỡng;

 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ UCG ở Việt Nam

Thank you !

Presented by Dinh Anh Hoang