Chương 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT BỂ THAN ĐBSH VÀ NHU CẦU KHÍ HÓA THAN NGẦM
1.2. Nhu cầu khí hóa than ngầm tại bể than ĐBSH
Trong những năm trước đây, ở Liên X (cũ) có 5 trạm khí hóa than ngầm ở quy m c ng nghiệp hoạt động: 3 trạm khí hóa than nâu là Podmoskva, Agrenski ở Uzbekistan; 2 trạm khí hóa than đá Lisichanski ở Donbass và trạm Iuzno-Abinski ở Kuzbass. Ngoài ra, có hai lần thử nghiệm với thời gian ngắn khí hóa than đá ở thành phố Shakhta (than antraxit) và thành phố Kamensk (than bán antraxit). Kết quả các thí nghiệm đã chứng minh các loại than này kh ng thích hợp với c ng nghệ khí hóa than ngầm do tính chất kh ng ổn định về cơ học của phản ứng bề mặt lớp than trong lòng đất.
Tổng cộng các trạm khí hóa than ngầm của LB Nga đã khí hóa đƣợc hơn 15 triệu tấn than, thu đƣợc gần 50 t mét khối khí. Kết quả đó đã khẳng định UCG là một c ng nghệ có hiệu quả trong việc khai thác nguồn năng lƣợng dạng khí từ than ngay tại v a mà kh ng cần phải xây dựng mỏ hầm lò.
Tuy nhiên c ng nghệ UCG truyền thống ở Nga có một số nhƣợc điểm.
Trước hết là quá trình khí hóa kh ng ổn định, số lượng lỗ khoan lớn, hệ số hữu ích kh ng vượt quá 55 – 60 %, kh ng dự báo trước được vị trí tuyến cháy trong lò sinh khí ngầm dưới lòng đất, tính điều khiển dòng oxy và khí cháy ngầm kém…
b/ Ở Mỹ
Kết quả chủ yếu của các c ng trình các c ng trình nghiên cứu c ng nghệ UCG ở Mỹ là:
+ Xây dựng đƣợc cơ sở dữ liệu về UCG bao gồm: m tả c ng tác thử nghiệm, kết quả nghiên cứu lý thuyết, trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường, sử dụng phương pháp luận và các thuật toán, các giải pháp kỹ thuật.
+ Lập m hình toán – kinh tế để đánh giá hiệu quả và tính cạnh tranh của trạm UCG, cho phép lựa chọn khoáng sàng thích hợp, các kích thước tối ưu, các hộ tiêu thụ và phương pháp sử dụng, máy móc, thiết bị.
+ Xây dựng đƣợc hệ thống điều khiển và tổ hợp thiết bị đo đạc – kiểm tra để tiến hành thử nghiệm tại hiện trường, thích hợp để sử dụng với quy m c ng nghiệp, thử nghiệm các phương pháp kiểm tra ngay tại các khu vực UCG.
+ Đánh giá các phương án sử dụng khí hóa than ngầm với việc thu hồi khí hydro, thay thế sử dụng khí thiên nhiên, metanol, xăng, nhiên liệu diezen, khí tổng hợp, năng lƣợng điện…
Trong quá trình thử nghiệm trong điều kiện tự nhiên, đã thực hiện các phương pháp khác nhau để nối các giếng khoan và đốt các v a than, các chế độ khí hóa, các chế độ thổi kh ng khí hơi nước và thổi oxy hơi nước, nghiên cứu sự tác động qua lại với m i trường xung quanh, phá hủy dịch chuyển đất đá và sụp lún mặt đất trong giới hạn các lò sinh khí thử nghiệm.
Nghiên cứu và thử nghiệm thành c ng phương pháp UCG có điều khiển đƣợc việc di chuyển điểm cấp thổi khí.
c/ Ở Châu Âu
Ở Châu Âu các c ng trình thử nghiệm có quy m lớn đƣợc tiến hành ở B và bắc Tây Ban Nha. Từ năm 1978 – 1986 đã tiến hành nghiên cứu UCG ở
độ sâu 1100m tại mỏ than gần thành phố Tulen của B . Đã áp dụng thành c ng kỹ thuật khoan định hướng các giếng khoan ở độ sâu dọc v a than, kết cấu mới các giếng khoan thổi và dẫn khí và nhiều thành phần c ng nghệ khác, song việc thử nghiệm c ng nghệ UCG kh ng thành c ng do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Năm 1988 Liên minh Châu Âu quyết định tiếp tục nghiên cứu và áp dụng c ng nghệ UCG ở mức n ng hơn. Khu vực đƣợc lựa chọn thử nghiệm là các v a than điển hình cho Tây Âu thuộc vùng Teruel – Tây Ban Nha. Lò khí hóa đƣợc bố trí ở v a than nâu, dốc thoải dầy 2m, ở độ sâu 500m. Áp dụng c ng nghệ của Mỹ có điều khiển dịch chuyển vùng dẫn khí thổi đến bề mặt phản ứng của khu vực khí hóa của giếng khoan trong v a. Giếng khoan này là giếng khoan định hướng thẳng đứng – ngang, phần thẳng đứng của giếng khoan đƣợc gia cố bằng bê t ng đến đầu vào v a than, còn phần nằm ngang của giếng khoan là một đường ống theo v a than.
d/ Ở Trung Quốc và Australia
Trong 5÷7 năm gần đây, ở Trung Quốc và ở Australia đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm khí hóa than ngầm. Ở Trung Quốc đã chuẩn bị các lò sinh khí ngầm để khí hóa than, các lò sinh khí này đƣợc đặt ở độ sâu 100m. Ở Australia dự án có tính thương mại ở Chichila được đặc biệt chú ý. Ở đây đã chuyển hóa thành c ng khí tổng hợp thành dầu Diezen.
Tóm lại, tất cả các c ng trình thử nghiệm UCG của các nước trong điều kiện tự nhiên đều ch đƣợc thực hiện với một số giếng khoan. Vì vậy cần phải xem xét các c ng trình này nhƣ là kiểm tra có tính nguyên tắc khí hóa than tại v a. Tuy nhiên, kinh nghiệm UCG của Nga cho thấy, từ các thử nghiệm riêng biệt ở một số giếng khoan đến sản xuất ở quy m c ng nghiệp là một khoảng cách lớn. Nhiệm vụ sản xuất ổn định và lâu dài khí nhân tạo và cung cấp cho
các hộ tiêu thụ là một vấn đề phức tạp đòi hỏi phải thực hiện với số lƣợng giếng khoan lớn. Vận hành ổn định các giếng khoan này phải dựa trên quy trình c ng nghệ chuyên ngành.
1.2.2. Nhu cầu khí hóa than ngầm ở Việt Nam
C ng nghệ UCG hiện đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm phát triển và áp dụng khai thác các khoáng sàng than trong các điều kiện tương tự bể than ĐBSH kh ng thể khai thác bằng các c ng nghệ truyền thống nhƣ lộ thiên và hầm lò. Việc phát triển và đƣa vào áp dụng trong thực tế c ng nghệ UCG sẽ cho phép nâng tổng trữ lƣợng than đã đƣợc chứng minh của thế giới hiện nay từ 909 tỷ tấn lên tới 6000 tỷ tấn. Nhƣ vậy, các c ng nghệ truyền thống nhƣ lộ thiên và hầm lò ch cho phép chúng ta khai thác đƣợc khoảng 15% trữ lượng than trong tương lai.
Theo tính toán TKV, năm 2010, tổng nhu cầu than trong nước vào khoảng 25-26 triệu tấn, tổng lƣợng sản xuất đạt khoảng 45-47 triệu tấn thì Việt Nam vẫn có thể xuất khẩu tầm 20 triệu tấn rồi lƣợng sản xuất, xuất khẩu sẽ phải giảm dần để đến năm 2012, sẽ ch còn khoảng 5 triệu tấn. Bể than ĐBSH thuộc miền võng Hà Nội có trữ lƣợng dự tính khoảng 210 tỷ tấn, gấp khoảng 20 lần bể than Quảng Ninh và đƣợc thăm dò sơ bộ từ những năm 1980 và đƣợc tìm kiếm bổ sung vào những năm 2000 trên diện tích 25 km2 ở vùng than Khoái Châu – Hƣng Yên.
Than ĐBSH là than nâu có các v a than c ng nghiệp nằm ở độ sâu từ 450m - 1700m và có thành phần lý hoá, chất lƣợng than trong v a rất thuận lợi cho việc áp dụng c ng nghệ UCG (kể cả việc khí hoá than trong v a và khí hoá than sau khi đã khai thác) và hoá lỏng khí (để sản xuất dầu diezen) nhƣ than có hàm lượng chất bốc cao, ít lưu huỳnh, độ tro trung bình thấp, nhiệt lượng tương đối cao (so với cùng loại), khả năng bốc nóng, bốc cháy khó, độ
gắn kết tốt. Đó là những tính chất rất thuận lợi cho việc sử dụng trong c ng nghệ chế biến, hoá học, làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, xi măng.
Sản phẩm của c ng nghệ UCG là khí tổng hợp có thể là nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện hoặc chuyển hoá thành dầu diezen. Mặt khác c ng nghệ UCG rất thân thiện với m i trường, kh ng sử dụng con người lao động trực tiếp nên hạn chế vấn đề mất an toàn lao động đang diễn ra rất phổ biến trong ngành than hiện nay.
Hiện nay TKV đang liên doanh với các đối tác của Australia và Nhật Bản tiến hành thử nghiệm c ng nghệ UCG ở mức n ng (450m) tại Hƣng Yên.
Bên cạnh đó tập đoàn Đ ng Dương cũng liên doanh với tập đoàn Gazprom của Nga tiến hành thử nghiệm UCG ở mức sâu (900 – 1200m) tại Thái Bình.
Nếu áp dụng thành c ng UCG tại dự án thử nghiệm Tiên Dung ở Khoái Châu, theo đánh giá của SHE, TKV có thể đƣa vào cân đối khoảng 20 - 30 tỷ tấn trữ lƣợng than, tăng 5 - 6 lần so với trữ lƣợng hiện có.
Để đảm bảo an ninh năng lƣợng quốc gia, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ than trong nước cũng như xuất khẩu thì vấn đề mở bể than ĐBSH là rất cấp bách. Đồng thời nhu cầu phát triển bền vững ngành than theo hướng c ng nghệ than sạch ngày càng phát triển, cho nên c ng nghệ khai thác đƣợc ƣu tiên lựa chọn đối với bể than ĐBSH là c ng nghệ UCG là rất cấp thiết.
Chương 2