Глава 4. Фугитивные выбросы

Случайное или преднамеренное поступление парниковых газов в атмосферу может происходить при добыче, обработке и доставке до места конечного использования ископаемых видов топлива. В контексте Методических рекомендаций эти выбросы парниковых газов определяются как фугитивные выбросы.

4.1. Фугитивные выбросы при добыче, обработке, хранении и транспортировке угля

4.1.1. Общий обзор и характеристика источников

В Российской Федерации уголь является одним из основных энергоносителей. Его добыча производится открытым и подземным способами. Добыча угля открытым способом ведется в условиях, когда угольный пласт залегает неглубоко и не перекрыт мощным слоем пустой породы. Приемлемые для добычи угольные бассейны расположены во многих федеральных округах РФ. Открытый способ доминирует в российской угледобывающей промышленности (Российская, 2006 – …, Российский статистический ежегодник, 2011).

Геологические процессы образования угля приводят к образованию метана (CH₄), а в некоторых пластах может присутствовать и диоксид углерода (CO₂). Метан находится в угольных пластах, в их трещинах и прилегающих пустотах. В угольных пластах содержатся сравнительно небольшие объемы свободного СН₄. В основном он абсорбирован в твердом углегазовом растворе или адсорбируется на поверхностях макромолекул и микротрещин. В естественных условиях в угольных пластах существует динамическое равновесие между свободным и связанным метаном, которое нарушается при их вскрытии и разработке (Российская, 2006 – …).

Выбросы парниковых газов, как для открытых, так и для подземных угольных разработок, происходят в результате следующих процессов (Межправительственная, 2006):

• Добыча. Вскрытие и последующая разработка угольных месторождений приводят к выделению газообразного СН₄ из разрабатываемого угольного пласта и близлежащих слоев, в результате чего газ поступает в подземные горные выработки (при подземном способе добыче) или непосредственно в атмосферу (при открытом способе добычи). CH₄ является основным парниковым газом, высвобождаемым при добыче угля и последующем с ним обращении. Количество выделяющегося СН₄ характеризуется термином метанообильность. Абсолютная метанообильность представляет собой дебит СН₄, в единицу времени, а относительная – отношение объема газа, выделившегося за определенное время, к тонне угля, добытого за тот же период. Являясь производными метаноносности конкретного угольного пласта, показатели метанообильности достаточно постоянны во времени. Каждому угольному бассейну присущи определенные значения величин метаноносности угольных пластов, которые возрастают с глубиной их залегания благодаря росту сорбционной способности углей и изменению их пористости (Газоносность угольных бассейнов, 1979; Малышев и Айруни, 1999). Метаноносность угольных пластов и метанообильность угольных шахт находятся под постоянным инструментальным контролем со стороны инженерных служб, которые обеспечивают безопасность подземных работ (Российская, 2006 – …);

• Последующее обращение с углем. Не весь газ высвобождается в процессе разработки угольного пласта: уголь, как правило, продолжает высвобождать газ даже после его добычи, хотя и более медленно, чем при добыче. Выбросы при последующей обработке угля и его транспортировке называются выбросами при последующем обращении с углем;

• Низкотемпературное окисление. Эти выбросы происходят в результате естественного окисления угля атмосферным кислородом, результатом которого является выделение CO2 в незначительном количестве;

• Самовозгорание угля. Процесс низкотемпературного окисления происходит с образованием некоторого количества теплоты (самонагревание), и при достижении критических значений температуры происходит самовозгорание угля. Для самовозгорания характерны быстрота реакции окисления (горения) и высокая скорость образования CO2, иногда наблюдается видимый огонь. Самовозгорание угля может быть, как природным, так и антропогенным, т.е. связанное с деятельностью угольной промышленности. Отметим, что в рамках Методических рекомендаций рассматривается только антропогенное самовозгорание.

После истощения месторождения, закрытые угольные шахты могут продолжать высвобождать метан. В целях безопасности, чтобы исключить образование и выброс в атмосферу метана из закрытых шахт после прекращения угледобычи, неэксплуатируемые подземные угольные шахты в России затапливаются водой. Согласно МГЭИК, затопленные угольные шахты не являются источниками выбросов метана и, соответственно, не рассматриваются в настоящих Методических рекомендациях (Межправительственная, 2006; Российская, 2006).

Источники выбросов парниковых газов, подлежащих учету при оценке выбросов для различных видов угольных разработок в региональных кадастрах подразделены две основные категории: подземные и открытые угольные разработки. Основные источники изложены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Структура источников выбросов в результате добычи, переработки, хранения и транспортировки угля (Межправительственная, 2006)

Код категории источника по МГЭИК	Название категории	Описание категории
1.B.1.a	Добыча и обработка угля	Включает все фугитивные выбросы от операций с углем
1.B.1.a.i	Подземные шахты	Включает все выбросы CH4 и CO2 от разработки угольных шахт, выбросы при последующем обращении, закрытые шахты и сжигаемый в факелах или отведенный метан
1.B.1.a.i.1	Добыча	Включает все выбросы CH4 и CO2 из систем дегазации, принудительной вентиляции и систем управления газовыделением на угольных шахтах
1.B.1.a.i.2	Выбросы при последующем обращении с углем	Включает CH4 и CO2, высвобожденные после добычи угля подземным способом при его последующей транспортировке по поверхности к месту переработки (последующие операции)
1.B.1.a.i.3	Закрытые подземные шахты	Не являются источником выбросов согласно действующей в РФ технологии и не подлежат оценке
1.B.1.a.i.4	Сжигание отведенного метана на факелах или преобразование метана в CO2	Включает отведенный и сожженный CH4, либо вентиляционный газ, превращенный в CO2 с помощью процесса окисления. CH4, использованный для производства полезного тепла или энергии на стационарных или мобильных источниках, учитывается в соответствующих разделах кадастра (см. главы 2 и 3 тома «Энергетика»).
1.B.1.a.ii	Добыча открытым способом	Включает все выбросы CH4 и CO2, высвободившиеся из угольных карьеров
1.B.1.a.ii.1	Добыча	Включает все выбросы CH4 и CO2, высвобожденные при открытой разработке угольных пластов и пластов-спутников, а также утечки из дна и уступов угольного карьера
1.B.1.a.ii.2	Выбросы при последующем обращении с углем	Включает CH4 и CO2, высвобожденные после добычи угля открытым способом при его последующей транспортировке по поверхности к месту переработки (последующие операции)
1.B.1.b	Выбросы от самовозгорания угля	Включает выбросы CO2 при самовозгорании угля вследствие деятельности по эксплуатации угольных месторождений