Analiza możliwości utylizacji metanu z kopalń węgla kamiennego w Polsce

• Autorzy: Warmudziński K. , Gosiewski K. , Tańczyk M. , Jaschik M.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the techniques for the utilisation of coal bed methane from Polish coal mines

• Konferencja: Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej (17 ; 05-08.10.2003 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, w tym metanu, stawia się obecnie instytucjom badawczym jako jedno z najważniejszych zadań. Emisja metanu, oprócz negatywnych skutków ekologicznych, powoduje także duże straty energii. Około 12% (22 mln Mg/rok) światowej emisji CH4 związanych jest z wydobyciem, przeróbką i transportem węgla kamiennego; z tego 0,6 mln Mg/rok przypada na Polskę. W niniejszej pracy dokonano analizy trzech sposobów utylizacji metanu z kopalń węgla kamiennego w Polsce. (1) Poddano analizie proces adsorpcyjnego wzbogacania w metan gazu z odmetanowania pokładów węgla kamiennego. Celem procesu jest uzyskanie gazu o parametrach umożliwiających jego sprzedaż do komunalnej sieci gazowniczej. Stwierdzono, że w dwustopniowym procesie adsorpcji zmiennociśnieniowej można uzyskać gaz o zawartości metanu zbliżonej do parametrów gazu rurociągowego GZ-50. (2) Omówiono proces katalitycznego usuwania metanu z powietrza wentylacyjnego w reaktorze z rewersją przepływu z jednoczesną produkcją pary przegrzanej. Stwierdzono m.in., że stabilną pracę reaktora i optymalne wykorzystanie generowanego ciepła uzyskuje się w systemie z bocznikowym odbiorem gazu. (3) Przeprowadzono analizę ekonomiczną utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego w istniejących urządzeniach kotłowych. Podano warunki opłacalności ekonomicznej systemu transportu powietrza wentylacyjnego do miejsca utylizacji.

EN

The reduction of greenhouse gas emissions, including methane, is now one of the principal priorities of research centres throughout the world. The emissions of methane, apart from an adverse environmental impact, lead to considerable energy losses. Some 12 per cent (22 Mt/year) of the global annual emissions of CH4 is associated with coal mining and use, of which Poland's contribution is 0.6 Mt/year. The present study analyses three approaches to the utilisation of methane released to atmosphere by the Polish mining industry. (1) A process is analysed for the adsorptive enrichment of methane drainage gas. The objective of the process is to produce a gas of parameters suitable for the commercial use in natural gas distribution systems. It is found that in a two-stage pressure swing adsorption process the concentration of methane can be obtained similar to that in the GZ-50 pipeline gas. (2) A process is discussed for the catalytic removal of methane from the mine ventilation air in a catalytic flow reversal reactor (CFRR), with the simultaneous production of superheated steam. It is concluded that the stable reactor operation and the optimum recovery of the heat generated in the process can be achieved in a system with the lateral gas withdrawal. (3) An economic analysis is carried out concerning the utilisation of mine ventilation air as combustion air in existing boilers. Economic feasibility conditions are derived for transportation systems that supply the ventilation air to the utilisation site.

Słowa kluczowe

PL

utylizacja metanu; powietrze wentylacyjne; metan pokładów węgla; adsorpcja zmiennociśnieniowa; spalanie katalityczne; spalanie w urządzeniach kotłowych

EN

methane utilisation; ventilation air; coal bed methane; pressure swing adsorption; catalytic combustion; combustion in boilers

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 6, spec. [2]
• Strony: 407--422
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il.

Twórcy

autor

Warmudziński K.

• Polska Akademia Nauk, Instytut Inżynierii Chemicznej, Gliwice

autor

Gosiewski K.

• Instytut Chemii i Ochrony Środowiska WSP, Częstochowa

autor

Tańczyk M.

• Polska Akademia Nauk, Instytut Inżynierii Chemicznej, Gliwice

autor

Jaschik M.

• Polska Akademia Nauk, Instytut Inżynierii Chemicznej, Gliwice

Bibliografia

• [1] MOORE S., FREUND P., RIEMER P., SMITH A., 1998 — Abatement of methane emissions. IEA Greenhouse Gas R&D Programme, Cheltenham.
• [2] TAŃCZYK M., 1997 — Modelowanie i analiza typowych procesów separacji mieszanin gazowych metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej. Praca doktorska, Polska Akademia Nauk, Instytut Inżynierii Chemicznej PAN, Gliwice.
• [3] BAŁYS M., BUCZEK B., ZIĘTKIEWICZ J., 1995 — Otrzymywanie metanu metodą PSA. Analiza procesu oparta na modelu matematycznym. Inż. Chem. Proc. vol. 16, s. 393-406.
• [4] SODZAWICZNY W., WARMUZIŃSKI K., 2001 — Wzbogacanie mieszanin gazowych w metan metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej. Inż. Chem. Proc. vol. 22, s. 1291-1296.
• [5] WARMUZIŃSKI K., SODZAWICZNY W., 1999 — Effect of adsorption pressure on methane purity during PSA separations of CH4/N2 mixtures. Chem. Eng. Proc. vol. 38, pp. 55-60.
• [6] MATROS Yu. Sh., 1989 — Catalytic processes under unsteady state conditions,'Elsevier, Oxford.
• [7] GOSIEWSKI K., WARMUZINISKI K., 2002 — Efektywny odzysk ciepła z katalitycznego spalania metanu w reaktorach rewersyjnych. Inż. Chem. Proc. vol. 23, s. 397-413.
• [8] GOSIEWSKI K., WARMUZINISKI K., TAŃCZYK M., MOSZCZYŃSKI M., JASCHIK J., ZIELIŃSKA I. GIEŁZAK K., 2003 — Katalityczne usuwanie metanu z górniczych gazów wentylacyjnych w re aktorach niestacjonarnych ze wstępnym wzbogacaniem mieszaniny gazowej metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej. Sprawozdanie końcowe z projektu badawczego KBN nr 3 TO9C 042 18, Gliwice.
• [9] SCFIULTZ K., 2003 — Reducing Methane Emissions in Coal Mine Ventilation. Part I: Technologies. Greenhouse Issues No. 66, pp. 6-8.
• [10] WARMUZIŃSKI K., JASCHIK M., OLEJNIK S., TAŃCZYK M., JASCHIK J., 2003 — Analiza kosztów utylizacji kopalnianego powietrza wentylacyjnego w produkcji ciepła i energii elektrycznej. Chemia i Inżynieria Ekologiczna, (wysłano do druku).