Litotyp węgla jako jeden z wyznaczników przydatności węgla brunatnego w czystych technologiach węglowych

• Autorzy: Bielowicz B.

Warianty tytułu

EN

Lithotype coal as one of the indicators of the suitability of lignite for clean coal technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wstępną analizę wpływu budowy petrograficznej węgla brunatnego, rozumianej jako wykształcenie litotypowe (określane makroskopowo), na jego parametry fizyczne, chemiczne oraz technologiczne. Celem badań makroskopowych jest wyróżnienie litotypów i ich odmian w profilu pokładu, jego fragmencie lub próbce produkcyjnej o dokładności dostosowanej do stopnia rozpoznania węgla. Charakter petrograficzny węgla brunatnego w profilu pokładu wstępnie informuje o zmienności jego cech technologicznych. Badania prezentują analizę parametrów istotnych w czystych technologiach węglowych, a w szczególności zgazowaniu w gazogeneratorach naziemnych. Do parametrów tych należy zaliczyć parametry energetyczne węgla takie jak wartość opałowa, wilgoć, popielność i reaktywność. Wstępne wyniki sugerują, że skład litotypowy węgla brunatnego ma znaczny wpływ na jego jakość. W analizie petrograficznej określono, że głównymi litotypami budującymi wybrane polskie pokłady węgla są: węgiel detrytowy, ksylodetrytowy, detroksylitowy i ksylitowy. Udział poszczególnych litotypów jest różny w zależności od rejonu oraz grupy pokładów. W polskich złożach najczęściej występuje węgiel detrytowy. Węgiel bitumiczny w znacznej ilości występuje tylko w niewielu złożach np. Turów, Szczerców i Kaławsk. W określaniu przydatności węgla do zgazowania ważne jest zwrócenie uwagi na ilość i rodzaj ksylitów. Ksylity w badanych złożach stanowią średnio 5,4%, przy czym tylko nieliczne próby zawierały ponad 10% ksylitów. Ksylity włókniste są niepożądanym składnikiem węgla do zgazowania. Ich średnia zawartość w polskim węglu wynosi 0,7%. Ksylity włókniste w ilościach kilku procent występują w części złóż i są głównie związane z I środkowopolską grupą pokładów w rejonie Konina i Radomia.

EN

The paper presents a preliminary analysis of the impact of the petrographic composition of coal, understood as lithotype composition (defined macroscopically), on its physical, chemical and technological parameters. The macroscopic studies are aimed at identifying lithotypes and their variations within the coal seam, its portion or production sample, with accuracy adapted to the level of exploration of a given coal deposit). Petrographic cha racteristics of the selected lignite seam provide preliminary information about the variability of its technological parameters. Special attention has been paid to the analysis of parameters crucial for clean coal technologies, with particular emphasis placed on the surface gasification of coal. The aforementioned parameters include such coal energy parameters as: net calorific value, moisture, ash content and the reactivity. The preliminary results suggest that the lithotype composition of lignite has a significant impact on its quality. The occurrence of bituminiferous (sapropelic) coal, xylites and mineral matter in deposits is of particular importance. Therefore, measuring stratigraphic sections containing coal seams and a lithological characterization are especially important during the exploration activities. The petrographic analysis allowed for a determination that the main lithotypes of the selected Polish coal seams are: detritic coal, xylo-detritic coal, detro-xylitic coal, and xylite. The share of individual lithotypes varies depending on the area and group of seams. Polish coal deposits are usually dominated by detritic coal. Significant amounts of sapropelic coal can be found in several deposits, including Turów, Szczerców and Kaławsk. When determining the suitability of coal for the gasification process, it is crucial to pay attention to the amount and type of xylites. In the studied deposits, the average share of xylites amounts to 5.4%. Meanwhile, only a few samples contained more than 10% of xylites. Fibrous xylites are unfavorable for the gasification process. However, their average content in Polish coal is 0.7%. Fibrous xylites (not exceeding a few percent share) occur only in a part of the deposits and are mainly associated with the 1st Mid-Polish seam in the area of Konin and Radom.

Słowa kluczowe

PL

węgiel brunatny; zgazowanie; litotyp; ksylit

EN

lignite; gasification; lithotype; xylites

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 94
• Strony: 79--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bielowicz B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1] Bielowicz, B. 2012. A new technological classification of low-rank coal on the basis of Polish deposits. Fuel 96, s. 497–510.
• [2] Bielowicz, B. 2013. Petrographic composition of Polish lignite and its possible use in a fluidized bed gasification process. International Journal of Coal Geology 116–117, s. 236–246.
• [3] Collot, A.G. 2006. Matching gasification technologies to coal properties. International Journal of Coal Geology 65, s. 191–212.
• [4] Czechowski, F. i Kidawa, H. 1991. Reactivity and susceptibility to porosity development of coal maceral chars on steam and carbon dioxide gasification. Fuel Processing Technology 29, s. 57–73.
• [5] Grabowska, I. 1956. Index Lignites of Brown-coal from the Area of Konin. Prace Instytutu Geologicznego 15, s. 201–258.
• [6] Hajdus i in. 1981 – Hajdus, D., Iwasyk, Z., Brożek, E. i Wielowieyska, B. 1981. Kompleksowe badania polskich węgli kamiennych przeznaczonych do zgazowania. Koks, Smoła, Gaz XXVI (7–8), s. 46–62.
• [7] Higman, C. i van der Burgt, M. 2003. Gasification. Wyd. Elsevier Science, 391 s.
• [8] Higman, C. i van der Burgt, M. 2008. Gasification. Second edition. Wyd. Elsevier, 456 s.
• [9] Holden, J.L. i Hodges, S. 1997. Ash clinker formation during gasification of brown coals. Australian Coal Conference – Conference Proceedings. Australian Institute of Energy, Gipps-land Group, Morwell, Vic, Australia, s. 305–311.
• [10] Keyser i in. 2006 – Keyser, M.J., Conradie, M., Coertzen, M. i van Dyk, J.C. 2006. Effect of coal particle size distribution on packed bed pressure drop and gas flow distribution. Fuel 85, s. 1439–1445.
• [11] Kolcon, I. i Sachsenhofer, R.F. 1999. Petrography, palynology and depositional environ-ments of the Early Miocene Oberdorf lignite seam (Styrian Basin, Austria). International Journal of Coal Geology 41, s. 275–308.
• [12] Kruszewski, T. 1967. Założenia klasyfikacji petrograficznej polskich złóż węgli brunatnych. Przegląd Geologiczny 3, s. 20–36.
• [13] Kwiecińska, B. i Wagner, M. 1997. Typizacja cech jakościowych węgla brunatnego z krajowych złóż według kryteriów petrograficznych i chemiczno-technologicznych do celów dokumentacji geologicznej złóż oraz obsługi kopalń. Wyd. Centrum PPGSMiE PAN, Kraków, s. 87.
• [14] Kwiecińska, B. i Wagner, M. 2001. Atlas petrograficzny węgla brunatnego – litotypy i macerały. Wydawnictwo JAK Andrzej Choczewski, Kraków, s. 98.
• [15] Majewski, S. 1981. Praktyczne aspekty budowy petrograficznej węgla brunatnego na przykładzie wybranych złóż Polski. Kwartalnik AGH, Geologia 7 (2), s. 5–17.
• [16] Majewski, S. 1985. Budowa petrograficzna pokładów węgla brunatnego w polu zachodnim złoża Legnica. Kwartalnik AGH, Geologia 11 (1), s. 89–106.
• [17] Majewski, S. i Godyń, S. 1985 — Analiza porównawcza petrograficznej budowy pokładów węgla brunatnego w zachodnim i wschodnim polu złoża Legnica. Kwartalnik AGH, Geologia 11 (1), s. 107–125.
• [18] Miura i in. 1989 – Miura, K., Hashimoto, K. i Silveston, P. 1989. Factors affecting the reactivity of coal chars during gasification and indices representing reactivity. Fuel 68, s.1461–1475.
• [19] Piwocki i in. 2004 – Piwocki, M., Kasiński, J.R., Saternus, A., Dyląg, J.K., Gientka, M. i Walentek, I. 2004. Aktualizacja bazy zasobów złóż węgla brunatnego w Polsce. PIG, Centr. Arch. Geol. Państw. Inst. Geol., Warszawa, 98 s.
• [20] Porada, S. 2014. Evaluation of a possibility to convert Polish coals to gas based on results of kinetic examinations of pyrolysis and gasification processes: monograph. Wydawnictwo MULTIGRAF s. c., Bydgoszcz, 197 s.
• [21] Sakawa i in. 1982 – Sakawa, M., Sakurai, Y. i Hara, Y. 1982. Influence of coal characteristics on CO2 gasification. Fuel 61, s. 717–720.
• [22] Sekine i in. 2006 – Sekine, Y., Ishikawa, K., Kikuchi, E., Matsukata, M. i Akimoto, A. 2006. Reactivity and structural changes of coal char during steam gasification. Fuel 85, s. 122–126.
• [23] Shirazi i in. 1995 – Shirazi, A.R., Börtina, O., Eklund, L. i Lindqvist, O. 1995. The impact of mineral matter in coal on its combustion, and a new approach to the determination of the calorific value of coal. Fuel 74, s. 247–251.
• [24] Skodras, G. i Sakellaropoulos, G.P. 2002. Mineral matter effects in lignite gasification. Fuel Processing Technology 77–78, s. 151–158.
• [25] Sligar J., 1998. The Hardgrove Grindability Index, ACARP Report I. No. 5, [Online] Dostępne w: www.acarp.com.au/Newsletters/hgi.html [Dostęp: 2.06.2016].
• [26] Smoliński i in. 2006 – Smoliński, A., Howaniec, N. i Stańczyk, K. 2006. Metody badania reaktywności węgla w procesach spalania i zgazowania. Prace Naukowe GIG, Górnictwo i środowisko 4, s. 77–92.
• [27] Suàrez-Ruiz, I. i Ward, C.R. 2008. Basic Factors Controlling Coal Quality and Technological Behavior of Coal, [W:] Isabel Suárez-Ruiz and John C. Crelling red. Applied Coal Petrology the Role of Petrology in Coal Utilization, Elsevier, s. 388.
• [28] Szwed-Lorenz, J. 1991. Petrologiczna ocena polskich miękkich węgli brunatnych jako surowca do wielokierunkowego użytkowania. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 63, Monogr. nr 29, Wrocław, s. 127.
• [29] Szwed-Lorenz, J. 2001. Studium zmienności petrologicznej II dolnomioceńskiego pokładu węglowego w Polsce. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 94, Monogr. nr 36, Wrocław, s. 130.
• [30] Topolnicka, T. 2012. Development of coal gasification technology for high production of fuels and electricity. Final Raport Cz. T. B. 1.1.1. AGH Arch. Kraków, 220 s.
• [31] Uemiya i in. 1997 – Uemiya, S., Aoki, K., Luo, C.H. i Kojima, T. 1997. Reactivity and agglomeration behaviour of various coal chars in a jetting fluidised bed gasifier. Ninth International Conference on Coal Science. DGMK, Hamburg 10-17 October, s. 1327–1330.
• [32] van Dyk i in. 2001 – van Dyk, J. C., Keyser, M. J. i van Zyl, J. W. 2001. Suitability of feedstocks for the Sasol-Lurgi fixed bed dry bottom gasification process. Gasification Technologies Conference, Gasification Technologies Council, Arlington October 17–22, s. 10–8.
• [33] van Heek, K. H. i Muhlen, H.-J. 1986. Effect of coal and char properties on gasification. Moulijn J. A., Kapteijn F. red. Proceedings of the First International Rolduc Symposium on Coal Science, Rolduc April 28 May 1, s. 113–133.
• [34] Wagner, M. 1996. Brunatny węgiel bitumiczny ze złóż Turów i Bełchatów w świetle badań petrograficzno-chemicznych i sedymentologicznych. Prace Komisji Geologicznej Komitetu Nauk Geologicznych Polskiej Akademii Nauk 143, Kraków, s.106.
• [35] Wagner i in. 2009 – Wagner, M., Misiak, J. i Bielowicz, B. 2009. Złoże węgla brunatnego Gubin. Prace statutowe KGZiG, Archiwum AGH. 45 s.
• [36] Wall i in.2002 – Wall, T.F., Liu, G.S., Wu, H.W., Roberts, D.G., Benfell, K.E., Gupta, S., Lucas, J.A. i Harris, D.J. 2002. The effects of pressure on coal reactions during pulverized coal combustion and gasification, Progress in Energy and Combustion Sciences 28, s. 1963–1973.
• [37] Widera, M. 2012. Macroscopic lithotype characterisation of the 1st Middle-Polish (1st Lusatian) Lignite Seam in the Miocene of central Poland. Geologos 18, s. 1–11.
• [38] Yarzab i in. 1980 – Yarzab, R.F., Given, P.H., Spackman, W. i Davis, A. 1980. Dependence of coal liquefaction behaviour on coal characteristics. 4. Cluster analysis for characteristics of 104 coals. Fuel 59, s. 81–92.
• [39] Zhuo i in. 2000 – Zhuo, Y., Messenbock, R., Collot, A.-G., Megaritis, A., Paterson, N., Dugwell, D.R. i Kandiyoti, R. 2000. Conversion of coal particles in pyrolysis and gasification – comparison of conversions in a pilot-scale gasifier and benchscale test equipment. Fuel 79, s. 793–802.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.