Công nghệ khai thác khí hóa than ngầm

Với sự phát triển của công nghệ, ngày nay việc khai thác những mỏ than nằm quá sâu dưới lòng đất được thực hiện bằng công nghệ khí hóa than ngầm. Than sẽ được chuyển hóa trực tiếp dưới lòng đất thành dạng khí tổng hợp và hút lên trên bề mặt để sử dụng. Ở Việt Nam hiện nay, vỉa than Đồng bằng Sông Hồng đang được nghiên cứu để có thể khai thác thử nghiệm theo phương án này.

Khai thác than là một hoạt động đã trải qua được hàng nghìn năm với nhiều giai đoạn phát triển của công nghệ. Giai đoạn đầu tiên là hoạt động khai thác thủ công bằng sức người ở các mỏ lộ thiên. Giai đoạn tiếp theo là khai thác có sử dụng máy móc cơ giới hóa và tự động hóa ở các mỏ lộ thiên và mỏ nằm sâu dưới lòng đất. Với việc những vỉa than lộ thiên và các mỏ than có thể khai thác bằng hầm lò hầu như đã hoàn toàn cạn kiệt, các vỉa than nằm sâu dưới lòng đất và khó có khả năng khai thác bằng phương pháp truyền thống ngày càng được chú ý. Để khai thác được các vỉa than này, công nghệ khai thác ở trong giai đoạn 3 đã ra đời là khí hóa than ngầm thu về sản phẩm dưới dạng khí tổng hợp hoặc khí thiên nhiên. Hiện nay đã có 2 công nghệ khí hóa than ngầm đang được nghiên cứu và áp dụng là:

• Công nghệ khí hóa than ngầm bằng phương pháp hóa học (Underground Coal Gasification- UCG)

• Công nghệ khí hóa than ngầm bằng phương pháp vi sinh (Underground Coal Bio-Gasification- UCBG)

Công nghệ khí hóa than ngầm bằng phương pháp hóa học

Ý tưởng về khí hóa than ngầm sử dụng phương pháp hóa học đã ra đời từ cuối thế kỷ 19 và đã được áp dụng thử tại Nga vào những năm 60 của thế kỷ 20. Tuy nhiên do nguồn khí đốt tại đây rất lớn do đó công nghệ này đã không được chú trọng phát triển. Ngày nay trong bối cảnh các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, công nghệ này đang được triển khai nhiều nước châu Âu, châu Mỹ, Úc.

Nguyên lý của công nghệ là tạo khí tổng hợp bằng các phản ứng hóa học. Hơi nước và oxy sẽ được bơm xuống dưới vỉa than thông qua các lỗ khoan. Lúc này dưới vỉa than sẽ xảy ra các phản ứng giữa than, oxy và hơi nước để tạo thành hỗn hợp khí chứa CH4, CO2, SO2,… Hỗn hợp khí này cũng sẽ được hút lên thông qua lỗ khoan khác và được đưa vào hệ thống chưng tách để thu được khí CH4 làm nhiên liệu. Các khí khác cũng sẽ được chế biến thành các sản phẩm khác.

Công nghệ khí hóa than ngầm bằng phương pháp vi sinh

Đây là công nghệ mới được triển khai dựa trên các nghiên cứu khoa học cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21. Nguyên lý của công nghệ là sử dụng các vi sinh vật chuyển hóa carbon thành khí biogas. Vi sinh vật cùng nước và các dưỡng chất sẽ được bơm xuống vỉa than thông qua lỗ khoan. Dưới vỉa than, vi sinh vật sẽ sinh sôi nhờ dưỡng chất và thực hiện hoạt động chuyển hóa than thành dạng khí. Ở một lỗ khoan khác, hỗn hợp vi sinh vật, nước, khí biogas được hút lên để tách riêng khí ga. Hỗn hợp còn lại được bổ sung dưỡng chất và tiếp tục tuần hoàn xuống dưới vỉa than.

Hiện trạng áp dụng tại Việt Nam

Với ưu điểm là khai thác được những vỉa than nằm sâu dưới mặt đất từ 1000-2000 mét không thể đào hầm, công nghệ khí hóa than ngầm hiện nay đang được nghiên cứu để áp dụng tại vỉa than Đồng bằng sông Hồng. Cụ thể, chính phủ đã có nhiều văn bản giao cho Tập đoàn Than-Khoáng sản Việt Nam nghiên cứu áp dụng công nghệ khí hóa than ngầm tại Thái Bình để giúp đảm bảo nguồn năng lượng đáp ứng các nhu cầu phát triển trong tương lai.

Văn phòng NSCL tổng hợp