Proces pirolizy węgla w technologii podziemnego zgazowania węgla (PZW)

• Autorzy: Urych B. , Kabiesz J. , Iwaszenko S.

Warianty tytułu

EN

Coal pyrolysis process in the Underground Coal Gasification (UCG) technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podziemne zgazowanie węgla (PZW) jest kontrolowanym procesem konwersji surowca, jakim jest węgiel zalegający w pokładzie, na gaz syntezowy. Jednym z zagadnień efektywności energetycznej zgazowania jest optymalizacja zachodzących w jego trakcie procesów chemicznych, do których należy piroliza węgla. W artykule omówiono proces odgazowania calizny węgla i jego produkty. Scharakteryzowano również wpływ typu węgla i parametrów prowadzenia procesu zgazowania węgla na ilość i skład chemiczny gazu pirolitycznego. Rozpoznanie istoty procesu odgazowania w technologii PZW pozwoli w przyszłości na jego matematyczny opis, istotny z punktu widzenia zastosowań praktycznych w inżynierii chemicznej i procesowej.

EN

Underground Coal Gasification (UCG) is a controlled process which converts coal from the seam into syngas. Gasification efficiency depends on the optimization of chemical processes, including coal pyrolysis. This paper discusses the process of coal seam devolatilization and its products. It also presents the impact of coal type and process parameters on the amount and chemical composition of the pyrolysis gas. Identification of the coal devolatilization process in UCG technology will allow to produce a mathematical description in the future. This description may be a useful tool designed for practical applications in chemical and processing engineering.

Słowa kluczowe

PL

podziemne zgazowanie węgla; piroliza węgla; odgazowanie węgla; gaz pirolityczny

EN

underground coal gasification (UCG); coal pyrolysis; devolatilization; pyrolysis gas

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 69, nr 12
• Strony: 42--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Urych B.

• Studia doktoranckie w ramach projektu Rozwój potencjału naukowego kadr na potrzeby czystych technologii węglowych
• Stypendystka projektu DoktoRIS – Program stypendialny na rzecz innowacyjnego Śląska współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

autor

Kabiesz J.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Iwaszenko S.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• 1. Kapusta K., Stańczyk K.: Uwarunkowania i ograniczenia rozwoju procesu podziemnego zgazowania węgla w Polsce. „Przemysł Chemiczny” 2009, Nr 88/4.
• 2. Rauk J.: Określenie optymalnej wielkości generatora w podziemnym zgazowaniu węgla kamiennego powietrzem na podstawie analizy ważniejszych czynników procesu. Praca doktorska. Główny Instytut Górnictwa 1971.
• 3. Tomeczek J.: Zgazowanie węgla. Skrypty centralne, Nr 1551/4, Politechnika Śląska, Gliwice 1991.
• 4. Łabojko G., Kotyczka-Morańska M., Plis A., Ściążko M.: Kinetic study of polish hard coal and its char gasification using carbon dioxide. Thermochimica Acta 2012, 549: 158–165.
• 5. Molina A., Mondragon F.: Reactivity of coal gasification with steam and CO2. Fuel 1998; 77:1831–1839.
• 6. Sciążko M.: Modele klasyfikacji węgla w ujęciu termodynamicznym i kinetycznym. Rozprawy Monografie. Wydawnictwo AGH. Kraków 2010.
• 7. Białecka B.: Podziemne zgazowanie węgla: podstawy procesu decyzyjnego. Główny Instytut Górnictwa. Katowice 2008.
• 8. Bhutto A.W., Bazmi A.A., Zahedi G.: Underground coal gasification: From fundamentals to applications. Progress in Energy and Combustion Science 2013; 39:189-214.
• 9. Dziunikowski K.: Sposób przeprowadzenia analizy procesu podziemnego zgazowania węgla. „Przegląd Górniczy” 1955, Nr 9, s. 329-333.
• 10. Rauk J.: Badanie temperatury i stopnia odgazowania calizny węglowej w podziemnym zgazowaniu węgla kamiennego. Prace Głównego Instytutu Górnictwa, Komunikat nr 336, 1964.
• 11. Dziunikowski K.: Podstawy interpretacji procesów fizyko-chemicznych w podziemnym zgazowaniu węgla powietrzem i ich obraz w przeprowadzonych doświadczeniach. Prace Głównego Instytutu Górnictwa, Komunikat nr 246, 1960.
• 12. Dziunikowski K.: Doświadczenia nad podziemnym zgazowaniem węgla w laboratoryjnym generatorze powierzchniowym. Prace Głównego Instytutu Górnictwa, Komunikat nr 182, 1955.
• 13. Wiatowski M., Stańczyk K., i inni: Semi-technical underground coal gasification (UCG) using the shaft method in Experimental Mine „Barbara”. Fuel September 2012; 99:170–179.
• 14. Kapusta K., Stańczyk K.: Pollution of water during underground coal gasification of hard coal and lignite. Fuel 2011; 90:1927–1934.
• 15. Kubica K.: Przemiany termochemiczne węgla i biomasy. Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy. IChPW Zabrze – Kraków 2003.
• 16. Howard J.B.: Fundamentals of Coal Pyrolysis and Hydropyrolysis w: Edytor – M.A. Elliot. Chemistry of Coal Utylization. Wiley, New York 1981.
• 17. Borah R.C., Ghosh P., Rao P.G.: A review on devolatilization of coal in fluidized bed. Int. J. Energy Res. 2011; 35:929–963.
• 18. Stubington J.F., Ng KWK, Moss B., Peeler P.K..:Comparison of experimental methods for determining coal particle devolatilization times under fluidized bed combustor conditions. Fuel 1997; 76:233–240.
• 19. Borah R.C., Rao P.G., Ghosh P.: Devolatilization of coals of northeastern India in inert atmosphere and in air under fluidized bed conditions. Fuel Processing Technology 2010; 91:9–16.
• 20. Oka S.N.: Fluidized Bed Combustion. Dekker: New York 2004.
• 21. Anthony D.B., Howard J.B.: Coal devolatilization and Hydrogasification. AIChE Journal 1976; 22(4) s. 625.
• 22. Dryden I.G.C.: Chemical constitution and reactions of coal, in: H.H. Lowry (Ed.). Chemistry of Coal Utilization. Supplementary Volume, Wiley, New York 1963.
• 23. Mathews J.P., Hatcher P.G., Scaroni A.W.: Particle size dependence of coal volatile matter: is there a non-maceral-related effect?, Fuel 1997, vol. 76, Nr. 4, s. 359 -362.
• 24. Tyler R.J.: Flash pyrolysis of coals: 1. Devolatilization of a Victorian brown coal in a small fluidized-bed reactor. Fuel 1979; 58:680–686.
• 25. Yu J., Lucas J.A., Wall T.F.: Formation of the structure of chars during devolatilization of pulverized coal and its thermoproperties: A review. Progress in Energy and Combustion Science 2007, 33:135–170.
• 26. Khan M.R., Jenkins R.G.: Influence of weathering and low temperature oxidation on the thermoplastic properties of coal, in: Nelson CR, editor. Chemistry of coal weathering. Amsterdam: Elsevier 1989, s. 109.
• 27. Shin Y., Choi S., Ahn D-H.: Pressurized drop tube furnace tests of global coal gasification characteristics. International Journal of Energy Research 2000; 24:749–758.
• 28. Varma A.: Gasification kinetics of Indiana coals in the locations promising for UCG technologies, Final Report to the Indiana Center for Coal Technology Research (CCTR) 2010.
• 29. Solomon P.R., Fletcher T.H., Pugmire R.J.: Progress in coal pyrolysis. Fuel 1993;72:587–97.
• 30. Ściążko M.:Wykłady Politechnika Częstochowska. Inżynieria zgazowania węgla. Częstochowa 2010/2011.
• 31. Gavalas G.R.: Coal pyrolysis. In Coal Science and Technology, Anderson LL (ed.), Elsevier: New York 1982; vol. 4. 66–69.
• 32. Arendt P., van Heek K-H.: Comparative investigations of coal pyrolysis under inert gas and H2 at low and high heating rates and pressures up to 10 MPa. Fuel 1981; 60:779–787.
• 33. Ross D.P., Heidenreich C.A., Zhang D.K.: Devolatilization times of coal particles in a fluidised-bed. Fuel 2000; 79:873–883.
• 34. Minkina M., Oliveira F.L.G., Zymla V.: Coal lump devolatilization and the resulting char structure and properties. Fuel Processing Technology 2010; 91:476–485.
• 35. Kim B., Gupta S., Lee S., Kim S., Sahajwalla V.: Devolatilization and cracking characteristics of Australian lumpy coals. Energy and Fuels 2008; 22:514-522.
• 36. Stubington J.F., Sasongko D.: On the heating rate and volatile yield for coal particles injected into fluidised bed combustors. Fuel 1998; 77:1021–1025.
• 37. Zhang H., Cen K., Yan J., Ni M.: The fragmentation of coal particles during the coal combustion in a fluidized bed. Fuel 2002; 81:1835–1840.