Symulacja procesu podziemnego zgazowania węgla w eksperymentach ex-situ

• Autorzy: Kapusta K. , Wiatowski M. , Stańczyk K.

Warianty tytułu

EN

Simulation of underground coal gasification process in ex-situ experiments

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono serię sześciu symulacji eksperymentalnych procesu podziemnego zgazowania węgla (PZW) w warunkach powierzchniowych (ex-situ), których celem było określenie typu geometrii kanału ogniowego oraz warunków prowadzenia procesu pozwalających na uzyskanie gazu o możliwie najwyższej wartości opałowej. 5 prób zgazowania prowadzono z wykorzystaniem węgli kamiennych oraz jedną na węglu brunatnym, stosując do zgazowania różne czynniki zgazowujące, tj. tlen, powietrze oraz ich mieszaniny. Badania wykazały, że konfiguracja kanału ogniowego ma istotny wpływ na przebieg procesu zgazowania oraz na wartość opałową gazu, głównie ze względu na różną zawartość tlenku węgla w gazach otrzymywanych dla różnych konfiguracji. Dla przyjętych geometrii złóż węglowych, najkorzystniejsze warunki przebiegu procesu zgazowania obserwowano w przypadku stosowania czystego tlenu. Średnie wartości opałowe gazu produkowanego w trakcie zgazowania węgli kamiennych tlenem mieściły się w przedziale od 7,6 do 9,7 MJ/Nm3, a uzyskiwane sprawności energetyczne procesu mieściły się w przedziale od 46,8 % do 79 %. Zamiana czynnika zgazowującego na powietrze spowodowała znaczny spadek temperatur w reagującym układzie, skutkujący wyraźnymi spadkami stężeń głównych składników palnych gazu (H2, CO). W warunkach podniesionego ciśnienia zgazowania powietrzem uzyskiwano wyższą wartość opałową gazu, głównie z powodu zwiększenia udziału metanu w gazie.

EN

A series of six experimental simulations of the underground coal gasification process (UCG) in the surface conditions (ex situ) was conducted. The main aim was to determine the influence of gasification channel geometry and process conditions on the calorific value of gas. Five gasification tests were conducted using hard coal samples and one experiment was carried out on lignite. The gasification tests were carried out with distinct gasification reagents, i.e. oxygen, air and their mixtures. Studies have shown that the gasification channel configuration has a significant influence on the gasification process and on gas calorific value, mainly due to the variation of the content of carbon monoxide in the gases obtained for the different configurations. For the tested geometries, the most favorable conditions for the gasification process were observed in the case of pure oxygen. Mean calorific value of the gas produced during the gasification of hard coal with oxygen ranged from 7.6 to 9.7 MJ/Nm3 and energy efficiency of the process obtained ranged from 46.8% to 79%. When using air as the gasifying agent, a significant decrease in temperature was observed, resulting in a decrease in the concentrations of combustible gas components (H2, CO). Under the conditions of elevated pressure with air, a higher heating value of gas was obtained, mainly due to the increase in the concentration of methane in the UCG gas.

Słowa kluczowe

PL

podziemne zgazowanie węgla; symulacje ex-situ; czyste technologie węglowe; gaz syntezowy

EN

underground coal gasification; ex-situ simulations; clean coal technologies; synthesis gas

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 70, nr 11
• Strony: 60--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kapusta K.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

autor

Wiatowski M.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

autor

Stańczyk K.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

Bibliografia

• 1. Nieć M.: Geologiczne bariery i ograniczenia dla podziemnego zgazowania węgla, Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 2012; 448:183÷194
• 2. Liu S, Wang Y, Yu L, Oakey J.: Thermodynamic equilibrium study of trace element transformation during underground coal gasification. Fuel Processing Technology 2006; 87:209÷215
• 3. Liu S, Wang Y, Yu L, Oakey J.: Volatilization of mercury, arsenic and selenium during underground coal gasification. Fuel 2006; 85:1550÷1558
• 4. Yulan Li, Xinxing L, Jie L.: An overview of the Chinese UCG Program, Data Science Journal, Volume 6, Supplement, 11 August 2007
• 5. Kostur K, Blistanova M.: The research of underground coal gasification in laboratory conditions, Petroleum & Coal 51 (1), 1-7, 2009
• 6. Prabu V, Jayanti S.: Laboratory scale studies on simulated underground coal gasification of high ash coals for carbon-neutral power generation Energy 46 (2012) 351÷358
• 7. Kapusta K, Stańczyk K.: Pollution of water during underground coal gasification of hard coal and lignite, Fuel 2011; 90:1927÷1934.
• 8. Stańczyk K, Howaniec N, Smoliński A, Świądrowski J, Kapusta K, Wiatowski M, Grabowski J, Rogut J.: Gasification of lignite and hard coal with air and oxygen enriched air in a pilot scale ex situ reactor for underground gasification, Fuel 2011; 90:1953÷1962
• 9. Stańczyk K, Smoliński A, Kapusta K, Wiatowski M Świądrowski J, Kotyrba A.: Dynamic experimental simulation of hydrogen oriented underground coal gasification of lignite, Fuel 2010; 89:3307÷3314
• 10. Stańczyk K., Kapusta K., Wiatowski M., Świądrowski J., Smoliński A., Rogut J., Kotyrba A.: Experimental simulation of hard coal underground gasification for hydrogen production. Fuel 2012; 91, 40÷50
• 11. Stańczyk K, Dubiński J, Cybulski K, Wiatowski M, Świądrowski J, Kapusta K, Rogut J, Smoliński A, Krause E, Grabowski J.: Podziemne zgazowanie węgla – doświadczenia światowe i eksperymenty prowadzone w KD Barbara, Polityka Energetyczna 2010; 13,2:423÷432.