Analiza warunków wentylacyjno-gazowych w trakcie prowadzenia próby podziemnego zgazowania metodą szybową

• Autorzy: Krause E , Krzemień A.

Warianty tytułu

EN

Analysis of gas and ventilation conditions during a test of underground gasification with the use of shaft method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule przedstawiono analizę sytuacji wentylacyjno-gazowej, która powstała w wyniku rozszczelnienia reaktora podczas eksperymentu podziemnego zgazowania węgla w pokładzie 310 w Kopalni Doświadczalnej „Barbara" Głównego Instytutu Górnictwa (GIG). W wyniku procesu zgazowania węgla powstaje bogaty w wodór, a także tlenek węgla, gaz syntezowy, który odprowadzany jest z georeaktora na powierzchnię siecią rurociągów. W stanie awaryjnym istnieje możliwość wydostania się mieszaniny gazu procesowego z reaktora lub z rurociągu do czynnych wyrobisk sieci wentylacyjnej kopalni. Omówiono czynniki, które mogą doprowadzić do wypływu gazów z reaktora oraz określono możliwe scenariusze wystąpienia zdarzeń niebezpiecznych, tj. zapalenie gazu procesowego lub wybuchu mieszaniny powietrzno-gazowej. Przeprowadzono obliczenia przy wykorzystaniu zmodyfikowanego równania Le Chateliera, pozwalającego na ocenę możliwości powstania warunków wystarczających do zaistnienia każdego z badanych zdarzeń krytycznych. Doświadczenia uzyskane w trakcie prowadzenia procesu podziemnego zgazowania węgla w KD „Barbara" GIG mogą być wykorzystane na etapie przygotowania kolejnych prób PZW w kopalniach węgla kamiennego.

EN

This paper presents an analysis of gas and ventilation conditions which occurred due to depressurization of a georeactor during a test of underground coal gasification in coal seam no. 310 in the testing mine "Barbara" led by the Central Mining Institute (CMI). The underground gasification process generates hydrogen- and carbon oxide-rich syngas which is released by a network of pipelines onto the surface. In case of emergency, the process gas may escape from the georeactor of the pipeline into active excavations of the ventilation system of the mine. This paper also presents some factors which may cause an escape of gases from a georeactor and determines possible scenarios of hazardous events occurrence, e.g. ignition of process gas or explosion of air-gas mixture. Series of calculations were performed with the use of the modified Le Chatelier principle which allows to assess the possibility of creating conditions feasible for each of the tested critical events to occur. Experience obtained during the underground coal gasification process in the testing mine "Barbara" of the CMI may be applied in the preparation of successive UCG tests in hard coal mines.

Słowa kluczowe

PL

zgazowanie węgla pod ziemią; bezpieczeństwo procesu PZW; rozszczelnienie georeaktora; mieszanina powietrzno-gazowa

EN

underground coal gasification; safety of UCG process; georeactor depressurization; air-gas mixture

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 71, nr 1
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Krause E

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

autor

Krzemień A.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

Bibliografia

• 1. Dziunikowski,K.: Eksploatacja węgla kamiennego sposobem podziemnego zgazowania. In M. Borecki & W. Strzeszowski (Eds.), Systemy eksploatacji węgla kamienngo. Monografia polskiego górnictwa węglowego. 1968 (pp. 534-547). Katowice: Śląsk. Główny Instytut Górnictwa.
• 2. Janoszek, T, Sygała, A., & Bukowska, M.: CFD simulation of temperature variation in carboniferous rock strata during UCG. Journal of Sustainable Mining, 12(4), 34-44. doi:10.7424/jsml30406 2013.
• 3. Kapusta, K., & Stańczyk, K.: Development conditions and limitations of the underground coal gasification in Poland. Chemical Review, 88/4, 2009 331-338.
• 4. Klimenko, A. Y.: Early ideas in underground coal gasification and their evolution. Energies, 2(2), 456-476 2009.
• 5. Kondo, S., Takizawa, K., Takahashi, A., & Tokuhashi, K: Extended Le Chatelier's formula and nitrogen dilution effect on the flammability limits. Fire Safety Journal, 41(5), 406-417. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j firesaf.2006.03.002 2006a
• 6. Kondo, S., Takizawa, K, Takahashi, A., & Tokuhashi, K.: Extended Le Chatelier's formula for carbon dioxide dilution effect on flammability limits. Journal of Hazardous Materials, 138(1), 1-8. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.05.035 2006b
• 7. Krause E., Krzemień A., Smoliński A.: Analysis and assessment of a critical event during an underground coal gasification experiment. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 33(0), 173-182. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jlp.2014.12.2014, 2015.
• 8. Le Chatelier, H., & Boudouard, O:. On the flammable limits of gas mixtures. Process Safety Progress, 24(1), 3-5. doi: 10.1002/prs. 10062 2005
• 9. Pawłowicz, D., & Czechowicz, J.: Metody określania wybuchowości gazów i czasu trwania pożaru we francuskich kopalniach gazowych. Wiadomości górnicze, 5, 147-151 1968.
• 10. Rank, J.: Optymalne wymiary generatora przy podziemnym zgazowaniu węgla powietrzem Prace GIG Komunikat Nr 660 1976.
• 11. Siemens, C. W.: XXXIII.-On the regenerative gas furnace as applied to the manufacture of cast steel. [ 10.1039/JS8682100279]. Journal of the Chemical Society, 21(0), 279-310. doi: 10.1039/js8682100279 1868.
• 12. Smoliński A., Stańczyk K., Kapusta K., Howaniec N.: UCG process induced water contamination - chemometric study of the ex-situ UCG wastewater experimental data, Water, Air & Soil Pollution, Volume 223, Issue 9, Page 5745-5758 2012.
• 13. 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, 13(2), 423-433 2010.
• 14. Stańczyk K., Kapusta K., Wiatowski M., Swiadrowski J. Smoliński A., Rogut J.: Experimental simulation of hard coal underground gasification for hydrogen production, Fuel, 91, 40-50 2012.
• 15. Trenczek S.: Automatyczna aerometria górnicza dla kontroli zagrożeń aerologicznych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, nr 3,2005 s. 11-20.
• 16. Trenczek S.: Inicjały zapłonu metanu w aspekcie poziomu zagrożenia metanowego. Przegląd Górniczy 2007, nr 3, 2007 s. 39-44.
• 17. Wiatowski, M, Stańczyk, K., Świądrowski, J., Kapusta, K., Cybulski, K., Krause, E., Smoliński, A.: Semi-technical underground coal gasification (UCG) using the shaft method in Experimental Mine "Barbara". Fuel, 99. 170-179 2012.