Przydatność węgla brunatnego w Polsce dla procesu zgazowania podziemnego (UGC) – problem kryteriów bilansowości

• Autorzy: Kasiński J. R. , Matl K. , Stachowiak A.

Warianty tytułu

EN

Usefulness of lignite in Poland for the underground coal gasification (UCG) – the problem of criteria of economic viability

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spośród niekonwencjonalnych „czystych" technologii wykorzystania węgla brunatnego najbardziej zaawansowane wydaje się być podziemne zgazowanie węgla w złożu (UGC – underground coal gasification). Otrzymany gaz syntezowy stanowi substytut gazu ziemnego i może być użytkowany bezpośrednio lub do produkcji energii elektrycznej, przy czym emisja CO2 jest znacznie niższa niż w przypadku „klasycznego" spalania węgla. W wielu krajach działały lub działają obecnie instalacje eksperymentalne, a w kilku (Chiny, Indie, Uzbekistan) także niewielkie bloki energetyki zawodowej. Zaletą technologii UGC jest przede wszystkim mniejsza ingerencja przekształcająca powierzchnię ziemi oraz niski koszt pozyskania produktu, wadą natomiast – możliwość szkodliwych oddziaływań na wody podziemne i powierzchnię ziemi. Dla technologii UGC mogą być przydatne, obok złóż udokumentowanych dla potrzeb eksploatacji odkrywkowej, także cienkie pokłady węgla brunatnego oraz pokłady położone poniżej dotychczasowej granicy dokumentowania 350 m p.p.t. Na obecnym etapie badań problem stanowi jednak brak choćby ramowych kryteriów bilansowości węgla dla potrzeb UGC, co uniemożliwia porównywanie między sobą obiektów złożowych z punktu widzenia tej metody eksploatacji. Nie do końca są także wyjaśnione elementy procesu, w szczególności w obszarze oddziaływania na środowisko, co wskazuje na potrzebę prowadzenia dalszych badań w skali technicznej w instalacjach pilotowych.

EN

Among unconventional clean coal utilization technology, the underground coal gasification within the deposit (UCG) appears to be the most advanced. The produced synthesis gas is a substitute for natural gas and it can be used directly or to produce electricity, while CO2 emission is much lower than during the “classic” coal combustion. Experimental installations, operated or currently work in many countries. In several countries (China, India, Uzbekistan) small blocks of power plants also operate. The advantage of UCG technology is primarily the less transforming effect on soils and the low cost of the product. The disadvantage is the possibility of harmful impact on groundwater and soil. In addition to deposits documented for the opencast lignite mining, UGC technology could be useful for thin beds and seams situated below a deph of 350 m under the ground surface, which limited the depth of recent prospection. At the present stage of research, the lack of mining and ecological criteria for the UGC makes it impossible to compare between the deposit from the viewpoint of this exploitation technology. The elements of the process are also not fully resolved, particularly in the area of environmental impact, indicating a need for further research in technical scale in pilot installations.

Słowa kluczowe

PL

węgiel brunatny; zgazowanie podziemne; wpływ na środowisko; kryteria bilansowości

EN

lignite; underground gasification; environmental impact; evaluation criteria

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 448 (1)
• Strony: 169--181
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kasiński J. R.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Matl K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Stachowiak A.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Dolnośląski, Jaworowa 19, 53-122 Wrocław

Bibliografia

• [1] BARRASH W., SCHOWENGERDT R.S., SMITH P., 1987 — Hydrogeology of the Hoe Creek underground coal gasification site, Powder River Basin, Western Research Institute, Wyoming.
• [2] BEATH A., 2004 — Underground coal gasification: evaluating environmental barriers, CSIRO Exploration and Mining Report. http://web.archive.org/web/20080719115225/; http:7/carbonenergy.com.au/uploads/F ile/carbonenergy/presentations/ Innovation&ExcellenceCSIRO+-+Aug2004.pdf.
• [3] BIELOWICZ B., 2012 — Wstępna ocena możliwości wykorzystania węgla brunatnego ze złoża Gubin w procesie zgazowania. W: Złoża kopalin – aktualne problemy prac poszukiwawczych, badawczych i dokumentacyjnych (red. M. Pańczyk). Biul. Państw. Inst. Geol , 448 (ten tom).
• [4] CAMMBELL J.H., DALTON V., BUSBY J.,1977 — Effects of underground coal gasification on ground-water quality. Lawrence Livermore Lab. Papers 1977: 95-106, Livermora, CA, http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/ Files/23_2_ANAHEIM03-78_0095.pdf.
• [5] CIUK E., PIWOCKI M., 1990 — Map of brown coal deposuts and prospect areas in Poland, scale 1:500 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [6] COIL D., McKITTRICK E., HIGMAN B., 2010 – Underground coal gasification (UCG). 4 p. W: Ground Truth Trekking, Wild Resource Alaska, Juneau http://www. groundtruthtrekking.org/WildResource/Issues/UndergroundCoalGasification. html.
• [7] DORMINEY J., NORTHINGTON J., ROXANN L., YONGUE R.A., 2009 — Lignite gasification testing at the power systems development facility. W: 34th Intern. Technical Conf. on Clean Coal and Fuel System May 31–June 4, 2009. Southern Comp. Services Power Systems Development Facility, Wilsonville AL.
• [8] DRZEWIECKI J., DUBIŃSKI J., FREJOWSKI A., GAJDA A., KABIESZ J., KONOPKO W., MAKÓWKA J., MYSZKOWSKI J., PATYŃSKA R., RAJWA S., TUREK M., 2011 – Raport merytoryczny z przeprowadzonych badań i prac technicznych w okresie 04.05.2010-30.09.2011. Główny Instytut Górnictwa. Arch. Akad. Górn.-Hutn., Kraków.
• [9] GREEN M., 2008 — Underground Coal Gasification as a Clean Energy Option for Europe Part 2 prezentacja 2008-06-06, Wrocław.
• [10] HAJDO S., 2012 — Analiza wyników eksperymentalnych dotyczących wymagań technologicznych i środowiskowych podziemnego zgazowania węgla brunatnego oraz opracowanie kryteriów złożowych i technologicznych dla weryfikacji krajowych zasobów węgla. Sprawozdanie roczne za 2011-01-01– 2011-12-31 z części tematu badawczego 1.4.1. W: Opracowanie szczegółowej bazy danych węgli krajowych dla procesu zgazowania (koord. J. Klich). Główny Inst. Górnictwa. Arch. Akad. Górn.-Hutn., Kraków.
• [11] JENNINGS J.W., STRICKLAND R.F., von GONTEN W.D., 2009 — Texas A&M Project Status Underground Lignite Gasification. Texas. 17 p. Texas A&M University, College Station Tx. www.uwlib5.uwyo. edu/omeka/archive/files/texas-am-project-status-underground-lignite-gasification
• [12] KAPUSTA K., STAŃCZYK K., 2011 — Pollution of water during underground coal gasification of hard coal and lignite, Fuel, 90, 5: 1927-1934.
• [13] KASIŃSKI, J.R., 2004 — Paleogen i neogen w zapadliskach i rowach tektonicznych. W: Budowa geologiczna Polski. Stratygrafia. Trzeciorzęd. 3:3a (red. T.M. Peryt, M. Piwocki): 134-161, Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [14] KASIŃSKI, J.R., 2009 — Przydatność polskich złóż węgla brunatnego do zgazowania podziemnego. 17 p., Konf. „Zgazowanie Węgla – fakty i szanse", AGH, Kraków, 20090114/7_Kasiński.pdf.
• [15] KASIŃSKI J.R., 2010 — Potencjał zasobowy węgla brunatnego w Polsce i możliwości jego wykorzystania. W: Złoża kopalin – aktualne problemy prac poszukiwawczych, badawczych i dokumentacyjnych (red. M. Pańczyk). Biul. Państw. Inst. Geol., 439:1: 87-98.
• [16] KASIŃSKI J.R., 2011a — Identyfikacja warunków złożowych węgla brunatnego przy uwzględnieniu klasycznych kryteriów bilansowości oraz określenie bazy zasobowej w ramach wybranych złóż. Sprawozdanie roczne za 2011-01-01-2011-12-31 z części tematu badawczego 1.5.2. W: Opracowanie szczegółowej bazy danych węgli krajowych dla procesu zgazowania (koord. J. Klich). Główny Inst. Górnictwa. Arch. AGH, Kraków.
• [17] KASIŃSKI J.R., 2011b — Węgiel brunatny. W: Bilans perspektywicznych zasobów kopalin Polski według stanu na 31 XII 2009: kopaliny energetyczne (red. S. Wołkowicz, T. Smakowski, S. Speczik): 46-50. Państw. Inst. Geol. – PIB, Warszawa.
• [18] KASIŃSKI J.R., SATERNUS A., 2010 — Oligoceńskie węgle brunatne w nadkładzie wysadów solnych na Niżu Polskim. W: 33. Symp.: Geologia formacji węglonośnych Polski (red. I. Lipiarski), 33: 21-33, Wyd. Akad. Górn.-Hutn., Kraków.
• [19] KASZTELEWICZ Z., POLAK K., 2009 — Metody wydobycia węgla i rozwój technologii podziemnego zgazowania. Konf. „Zgazowanie Węgla – fakty i szanse". AGH, Kraków, 20090114/1 _Kasztelewicz.pdf.
• [20] KHADSE A, QAYYUMI M., MAHAJANI S., AGHALAYAM P., 2007 — Underground coal gasification: A new clean coal utilization technique for India. Energy, 27,11: 2061-2071.
• [21] KLECZKOWSKI A.S. (red.), 1990 — Mapa obszarów Głównych Zbiorników Wód Podziemnych (GZWP) w Polsce wymagających szczególnej ochrony, skala 1:500 000. AGH, Kraków.
• [22] KNOX R., BOSCH A., RASMUSSEN E.S., HEILMANN-CLAUSE C., HISS M., de LUGT I., KASIŃSKI J.R., KING C., KOTHE A., SŁODKOWSKA B., STANDKE G., VANDERBERGHE N., 2010 — Cenozoic. W: Petroleum geological atlas of the Southern Permian Basin area (red. H. Doornenbal, A. Stevenson): 212-223. European Ass. Geoscientists a. Engineers Publ. b.v., Houten.
• [23] KOŁCON I., WAGNER M., 1968 — Studium petrologiczne twardego węgla brunatnego z Poręby koło Zawiercia. Kwart. Geol., 26, 3/4: 533-544.
• [24] KOSTUR K., SASVARI T., 2010 — Research of lignite undergro- und gasification. Acta Montanistica Slovaca, 15, 2: 121-133.
• [25] KOZŁOWSKI Z., NOWAK J., KASIŃSKI J.R., KUDEŁKO J., SOBOCIŃSKI M., UBERMAN R., 2008 — Techniczno-ekonomiczny ranking zagospodarowania złóż węgla brunatnego w aspekcie założeń polityki energetycznej Polski. Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [26] LIU S.Q., WANG Y.Y., YU L., OAKEY J., 2006 — Volatilization of mercury, arsenic and selenium during underground coal gasification. Fuel, 85, 1: 1550-1558.
• [27] LIU S.Q., LI J.G., MEI M., DONG D.L., 2007 — Groundwater pollution from underground coal gasification. J. China Univ. Mining & Technology, 17, 4: 467-472.
• [28] LIU S.Q., WANG Y.Y., ZHAO K., YANG N., 2009 — Enhanced-hydrogen gas production through underground gasification of lignite. Mining Sci. and Technology (China),19, 3: 389-394.
• [29] NIEĆ, M., 2009 — Uwarunkowania geologiczne eksploatacji otworowej i podziemnego zgazowania węgla. Konf. „Zgazowanie Węgla–fakty i szanse", AGH, Kraków, 20090114/6_Niec.pdf.
• [30] NIEĆ M., 2010 - Analiza, identyfikacja i określenie dostępnej krajowej bazy surowcowej dla podziemnego zgazowania węgla kamiennego w części dotyczącej Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego i Lubelskiego Zagłębia Węglowego. Sprawozdanie półroczne za 2010-07-01-2010-12-31 z części tematu badawczego 1.3.1. W: Opracowanie szczegółowej bazy danych węgli krajowych dla procesu zgazowania (koord. J. Klich). Główny Inst. Górnictwa, Arch. AGH., Kraków.
• [31] PIWOCKI M., 2004 — Paleogen. W: Budowa geologiczna Polski. Stratygrafia. Trzeciorzęd. 3, 3a (red. T.M. Peryt, M. Piwocki): 22-71. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [32] PORADA S., 2011 — Badania niestandardowych właściwości węgli w aspekcie ich przydatności do procesu zgazowania. Sprawozdanie roczne za 2011-01-01-2011-12-31 z części tematu badawczego 1.1.2. W: Opracowanie szczegółowej bazy danych węgli krajowych dla procesu zgazowania (koord. J. Klich). Główny Inst. Górnictwa, Arch. AGH, Kraków.
• [33] Rozporządzenie..., 2001 — Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 grudnia 2001 r. w sprawie kryteriów bilansowości złóż kopalin (Dz. U. # 153 poz. 1 774), Ministerstwo Środowiska. Warszawa.
• [34] Rozporządzenie..., 2005 — Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 czerwca 2005 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie kryteriów bilansowości złóż kopalin (Dz. U. # 116 poz 978), Ministerstwo Środowiska, Warszawa.
• [35] SLIGAR J., 1998 — The Hardgrove Grindability Index, ACARP Report I. No. 5, www.acarp.com.au/Newsletters/hgi.html.
• [36] STACHOWIAK A., NOWAK J., SZTROMWASSER E., 2011 — Złoża węgla brunatnego w rejonie Legnicy-Ścinawy i technologie ich zagospodarowania. W: Mezozoik i kenozoik Dolnego Śląska (red. A. Żelaźniewicz, J. Wojewoda, W. Ciężkowski): 121-135. LXXXI Zjazd PTG, Polskie Tow. Geol., Wrocław.
• [37] STAŃCZYK K., SMOLIŃSKI A., KAPUSTA K., WIATOWSKI M., ŚWIĄDROWSKI J., KOTYRBA A., ROGUT J., 2010 — Dynamic experimental simulation of hydrogen oriented underground gasification of lignite. Fuel, 89, 4: 3307-3314.
• [38] STEINBERG M., 2005 — Conversion of coal to substitute natural gas (SNG). HCE, LLC Proprietary Information HCEI 1-OS-1, 23 p. Melville NY. com.HCEI105001.pdf
• [39] Underground..., 2008 — Underground coal gasification in Republic of Uzbekistan. Eioba, Almaty, http://www.eioba.com/a/lws2/underground-coal-gasification-in-republic-of-uzbekistan

Uwagi

PL

Artykuł w: Część 2, Samowystarczalność energetyczna Polski a krajowa baza surowcowa