Model tests of the coal gasification process

• Autorzy: Wachowicz J. , Janoszek T. , Iwaszenko S.

Warianty tytułu

PL

Badania modelowe procesu zgazowania węgla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Simulations of phenomena occurring in coal gasification play essential role in designing technical installations intended for that process. The model tests are helpful in determination of optimum process conditions and in obtaining output gas with required characteristics. Better understanding of coal gasification, along with crucial, physicochemical processes influencing parameters determination of its mathematical model, settles the basis for entire process control. In the article the mathematical description of the coal gasification process in the ex situ gasification reactor is presented. The equations of the model were formulated on the energy balance basis, considered for the divided into two areas reaction space. The input quantities of the considered model were the mass streams and temperature of gases used as the gasification agents (oxygen and water vapour). The proposed model allows to determine the concentrations of basic gasification products (H2, CO, CO2, CH4) and temperature in the gasification channel. The results of research and development work carried out in the framework of the HUGE (Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe) project were used for the developed mathematical model validation.

PL

W projektowaniu instalacji technicznych, przeznaczonych do prowadzenia zagazowania węgla, istotną rolę pełnią prace związane z symulacją zjawisk zachodzących podczas tego procesu. Badania modelowe pomagają w ustaleniu optymalnych warunków procesu oraz uzyskaniu gazu o wymaganej charakterystyce. Poznanie przebiegu procesu zgazowania węgla i określenie parametrów modelu matematycznego, mających wpływ na przebieg zachodzących procesów fizykochemicznych, dają podstawę do sterowania całym procesem. W niniejszym artykule przedstawiono opis matematyczny przebiegu procesu zgazowania węgla w gazoreaktorze ex situ. Równania modelu sformułowane zostały w oparciu o bilans energii, rozważany dla podzielonej na dwa obszary przestrzeni reakcyjnej. Wielkościami wejściowymi rozważanego modelu były strumienie masy oraz temperatury gazów używanych jako czynnik zgazowujący (tlen i para wodna). Zaproponowany model pozwala na wyznaczenie na ich podstawie stężeń podstawowych produktów zgazowania (H2, CO, CO2, CH4) oraz temperatury w kanale zgazowującym. Do weryfikacji adekwatności opracowanego modelu matematycznego posłużyły wyniki prac badawczo-rozwojowych, realizowanych w rama projektu HUGE (ang. Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe).

Słowa kluczowe

EN

modelling; coal gasification

PL

modelowanie; zgazowanie węgla

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, no 2
• Strony: 249--262
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wachowicz J.

autor

Janoszek T.

autor

Iwaszenko S.

• Central Mining Institute, Pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

Bibliografia

• Białecka B., 2006. Review of conceptions of underground coal gasification (in Polish). Scientific works of GIG. Miting and Environment. Quarterly 4. Page 5-15. Katowice.
• Białecka B., 2008. Underground coal gasification – Bases of the decision-making process (in Polish). Publication of GIG Katowice.
• Bondarenko V.I., Falshtynskiy V.S., Dychkovskiy R.O., Dubiński J., Wachowicz J., 2008. Parameters of the Temperature Distribution in the Rock Mass Containing Underground Gas-Generator. 21st World Mining Congress & Expo 2008, 7-12 September – Poland, Kraków – Katowice – Sosnowiec: 129-136.
• Choi Y.C., Li X.Y., Park T.J., Kim J.H., Lee J.G., 2001. Numerical Study on the Coal Gasification Characteristics in an Entrained Flow Coal Gasifier. Elsevier. Fuel 80, p. 2193-2201.
• Guo. Y.C., Chan C.K., Lau K.S., 2003. Numerical Studies of Pulverized Coal Combustion in a Tubular Coal Combustor with Slanted Oxygen Jet. Elsevier. Fuel 82 p. 893-907.
• Hobbs M.L., Radulovic P.T., Smoot, L.D., 1993. Combustion and Gasification of Coals in Fixed-Beds. Prog. Energy Comb. Sci. 19, 505-586.
• Kempka T., Nakaten N., Azzam R., Schlüter R., 2009. Economic viability of in-situ coal gasification with downstream CO2 storage. Glückauf mining reporter, No. 1.
• Kołokołow O.W., Tabaczenko N.M., Falshtynskiy V.S., Dychkovskiy R.O., Wachowicz J., 2006. Characteristics of underground coal gasification with injection filling of extracted gobs (in Russian). Proceedings of the International Conference “Miners Forum”. National Mining University, Dniepropietrovsk, p. 84-88.
• Kozaczka J., 2004. Gasification processes. Engineering calculation methods (in Polish). Publication of AGH, Kraków.
• Lee J., Kim Y., Kim S., 2008. Modeling and Coal Gasification in an Internally Circulating Fluidized Bed Reactor. Journal of the Korean Institute of Chemical Engineers. Vol. 38, No. 2. April.
• Mikielewicz J., Grochal B., Gumkowski S., Polesek-Karczewska S., Mikielewicz D., 1996. Heat Exchange (in Polish). Publication of IMP PAN Gdańsk.
• Nowak W. et al., 2008. Proceedings of the symposium: „Zero-emission technologies – oxygen combustion” (in Polish). Committee of Energy Problems of the Polish Academy of Sciences. Częstochowa, 1-2 April.
• Park, K.Y and Edgar, T.F., 1987. Modeling of Early Cavity Growth for Underground Coal Gasification. Ind. Eng. Chem. Res. 26, 237-246.
• Perkins G., Sahajvala V., 2005. A Mathematical Model for the Chemical Reaction of Semi-infinite Block of Coal in Underground Coal Gasification. Elsevier. Energy & Fuels. 19: 1672-1692.
• Poniewierski A., Hołyst R., Ciach A., 2003. Thermodynamics for chemists, physicists and engineers (in Polish). Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences and School of Exact Sciences, Warszawa, 29 October.
• Rauk J., 1981. Characteristics of the process of underground coal gasification (in Polish). Koks, Smoła, Gaz, No 3, p. 78-82.
• Remarczyk L., 1982. Mathematical modelling of the coal combustion process in the fluidised bed without heat Exchange (in Polish). Doctor’s thesis, Gliwice.
• Sobczyk M., 1991. Statistics (in Polish). PWN, Warszawa.
• Stańczyk K et al., 2008. Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe. The Mid-Term Technical Implementation Report. Research Programme of the Research Fund for Coal and Steel. Central Mining Institute. Katowice.
• Stańczyk K., Kapusta K., 2007. Underground coal gasification (in Polish). KARBO, No 2.
• Szarawa J., Skrzypek J., Gawdzik A., 1991. Bases of chemical reactor engineering (In Polish). WNT. Warszawa.
• Wang-Lai Y., Heung-Woo L., Jong-Won K., Won-Kook L., 1986. Coal Gasification in Atmospheric Fluidized Bed. Journal of the Korean Institute of Chemical Engineers. Vol. 24, No. 4, p. 269-276. August.