Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przegląd laboratoryjnych metod i narzędzi pomiarowych układu węgiel-metan

Kudasik M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2015

|

Vol. 17, no. 1-2

87--93

PL

W pracy dokonano przeglądu metod i narzędzi pomiarowych do sorpcyjnych badań układu węgiel-metan. Przegląd dotyczył analizy literatury, jak również urządzeń komercyjnie dostępnych. Metody pomiarowe stosowane w górnictwie węgla kamiennego dzielą się na bezpośrednie i pośrednie. W pracy dokonano krótkiego opisu obu z nich. Przedstawiono również dostępne narzędzia do pomiarów sorpcyjnych układu węgiel-metan. Sorpcyjne narzędzia pomiarowe podzielono na trzy grupy: wolumetryczne, grawimetryczne i przepływowe. Przedstawiono krótki opis działania przykładowych urządzeń pomiarowych układu węgiel-metan.

EN

The study provides an overview of methods and techniques used in sorption measurements of the coal-methane system, including both the survey of literature on the subject as well as commercially available instrumentation. Measurement methods used in coal mining can be broadly categorised as direct and indirect and their short descriptions are provided in this paper. Available tools for sorption measurements in the coal-methane system are discussed too. The methods can be categorised into three groups: volumetric and gravimetric analysis and continuous flow methods. The operating principles of equipment to be used when investigating the coal-methane systems are briefl y summarised.

2

Analiza układu węgiel kamienny-gaz pod kątem intensyfikacji wydobycia metanu z użyciem ditlenku węgla

Baran P., Rogozińska J., Zarębska K., Porada S.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 12

2008-2012

PL

Badano procesy sorpcji/desorpcji metanu oraz ditlenku węgla w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury w skali laboratoryjnej na pięciu próbkach węgla kamiennego pochodzącego z polskich kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Przedstawione wyniki badań układu węgiel-gaz wykazują zależność chłonności sorpcyjnej ditlenku węgla oraz zdolności desorpcji metanu od ciśnienia złożowego gazu w pokładzie węgla, jak również wybranych parametrów charakteryzujących złoże. Stwierdzono także, że istnieje pewne graniczne ciśnienie w złożu węgla, powyżej którego może mieć miejsce wypieranie metanu z pokładów węgla przez CO2 .

EN

Five Polish bituminous coals from Upper Silesian Coal Basin were studied for adsorption and desorption of CH4 and CO2 under lab. conditions at elevated temp. and pressure. Correlations between sorption capacity of CO2 and CH4 desorption ability, pressure of CH4 in the coal deposit and characteristic parameters of coal beds were established. A threshold pressure of CH4 in the bed for its displacement with CO2 was detd.

3

Wpływ temperatury układu węgiel-metan na własności sorpcyjne węgla ze szczególnym uwzględnieniem kinetyki sorpcji/dyfuzji

Skoczylas N., Wierzbicki M., Murzyn T.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2013

|

Vol. 15, no. 1-2

75--83

PL

Praca zawiera wyniki badań nad wybranymi aspektami sorpcji metanu na węglu. Obserwacje prowadzone były metodą grawimetryczną. W szczególności przeanalizowana została zmienność izoterm sorpcji przy temperaturach w zakresie 278 do 323K. Zbadana została także zmienność efektywnego współczynnika dyfuzji w zakresie temperatur od 278 do 323K oraz dla różnych zmian ciśnień (0-1-2-5-15 bar). Uzyskane wyniki wskazują na silny spadek pojemności sorpcyjnej węgla wraz ze wzrostem temperatury. Wartość efektywnego współczynnika dyfuzji w przebadanym zakresie temperatur zmieniła się ponad pięciokrotnie, natomiast przy stałej temperaturze, a zmiennych ciśnieniach nasycania zaobserwowano różnice ponad dwukrotne. Wyniki prac wskazują, iż efektywny współczynnik dyfuzji nie jest stałą materiałową, a jego wartość można porównywać pod warunkiem znajomości temperatury oraz ciśnień w których był oznaczany.

EN

This study summarises the results of research into the methane sorption of coal. The gravimetric method was applied in the tests using an IGA device. Variability of sorption isotherms at temperatures in the range 278-232K was given a major consideration. The variability of the effective diffusion coefficient was investigated in the temperature range 278-323K and in the conditions of various pressure changes (0-1-2-5-15 bar). The results reveal a significant decrease in the sorption capacity of coal with temperature. There is a 5-fold increase in the value of the effective diffusion coefficient in the investigated temperature range and under variable saturating pressures the difference would be 2-fold. Results clearly indicate that the effective diffusion coefficient should not be regarded as a material constant and its values are comparable only when related to the temperature and pressure levels.

4

Changes in the sorption/diffusion kinetics of a coal-methane system caused by different temperatures and pressures

Wierzbicki M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2013

|

T. 29, z. 4

155--168

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów kinetyki adsorpcji metanu na węglu wykonane metodą grawimetryczną. Rejestracja czasowych zmian sorpcji metanu na węglu oraz wykorzystanie uniporowego modelu dyfuzji pozwoliło na wyznaczenie współczynników dyfuzji metanu na węglu w temperaturach od 291 K do 331 K i przy ciśnieniach do 1,7 MPa. Wyniki pokazują, że wartość współczynnika dyfuzji rośnie ze wzrostem temperatury. Zależność pomiędzy temperaturą a współczynnikiem dyfuzji wydaje się być liniowa. Badania desorpcji wykonane w warunkach takich jak pomiar sorpcji pokazały, że przy niższych ciśnieniach sorpcja jest procesem przebiegającym szybciej. Różnice w kinetykach zanikają przy ciśnieniu około 1,3 MPa. Wartość współczynnika dyfuzji zależna jest również od ciśnienia równowagowego, co wskazuje, że współczynnik ten nie jest stałą materiałową układu węgiel-gaz. W pracy przypomniano również rozważania Timofeewa na temat współczynnika dyfuzji. Autor ten wiąże współczynnik dyfuzji z liniową izotermą Henry’ego. Wyniki pokazują, że współczynnik dyfuzji według koncepcji Timofeewa charakteryzuje się mniejszą zmiennością wywołaną zmianami ciśnienia w porównaniu z koncepcją Crank’a. W temperaturach powyżej 311 K współczynnik dyfuzji według Timofeewa wydaje się być niezależny od ciśnienia.

EN

This paper presents the results of studies into the kinetic adsorption properties of methane on coal (effective diffusion coefficient) using the gravimetric method. The measurements of the time waveforms of methane sorption on coal and the use of the unipore model of diffusion allowed to determine the diffusion coefficients at different temperatures in the range of 291 K to 331 K and pressures up to 1.7MPa. This study have shown that the diffusion coefficient increases with increasing temperature. The relationship between the diffusion coefficient and the temperature of the coal-methane system appears to be linear. The value of the diffusion coefficient of Crank’s solution is also affected by methane pressure, which shows that the diffusion coefficient is not a material constant. This analysis also references Timofeev’s discussion on the diffusion coefficient, and analyzes the relationship between the coefficient of diffusion and the Henry’s isotherm coefficient. Examination has shown that the Timofeev’s diffusion coefficients is characterized by less variability when compared to the diffusion coefficients according to Crank’s solution. At temperatures above 311 K, the diffusion coefficients by Timofeev seem to be independent of the pressure.

5

The effect of temperature on the sorption properties of coal from Upper Silesian Coal Basin, Poland

Wierzbicki M.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 4

1163--1176

EN

This paper presents the results of studies on gas sorption performed by means of the gravimetric method. The tests were performed on two coal samples of different metamorphism degrees, came from two regions of Upper Silesian Coal Basin, Poland. The changes in sorption capacity of coals were measured in the pressure range from 0.1 MPa to 17 MPa and in temperatures ranging from 291K to 333K. Coal of a lower coalification degree was a better methane sorbent. Changes in sorption capacity of tested coals were linearly dependent on the temperature. The increase in temperature of 10K reduces the Langmuir sorption of about 0.7-0.8 [cm3/g]. Such increase of temperature causes a nonlinear increase of the Langmuir pressure (b–1). These results showed that the rise of rock temperature, caused by geothermal gradient, can induce a significant increase of equilibrium pressure of methane in coal seam. An increase of coal seam temperature may cause an increase of gas and coal outburst risk in a coal mine.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych wykonanych na dwóch rodzajach węgla o różnym stopniu uwęglenia. Próbki do badań pochodziły z kopalń „Sobieski” w Jaworznie oraz „Pniówek” w Pawłowicach. Badania polegały na przeprowadzeniu serii pomiarów izoterm sorpcji w różnych temperaturach układu węgiel-metan. Badania przeprowadzono metodą grawimetryczną, polegającą na pomiarze zmian masy węgla wywołanych sorpcją metanu. Maksymalne ciśnienie sorpcji wynosiło 1.7 MPa. Zakres zmian temperatury wynosił 40K. Dla węgla z kopalni „Pniówek” wykonano dodatkowo pomiary desorpcji metanu we wszystkich badanych temperaturach. Wyniki pozwoliły na wyznaczenie izoterm sorpcji przedstawionych w pracy oraz dopasowanie współczynników izoterm Langmuir’a. Węgiel o niższym stopniu uwęglenia okazał się lepszym sorbentem dla metanu. Zmiany wartości maksymalnych sorpcji Langmuira w funkcji temperatury mają charakter liniowy a współczynniki kierunkowe prostych dopasowanych do wyników pomiaru mają bardzo zbliżone wartości. Analizując względne zmiany pojemności sorpcyjnej w procesach sorpcji i desorpcji można, że największe różnice pomiędzy wartościami sorpcji i desorpcji występują przy niskich wartościach ciśnień. Przy ciśnieniu 0.1 MPawynoszą one od ok. 16% do ok. 20%. Przy ciśnieniu powyżej 0.5 MPa wielkość histerezy nie przekracza 5%. W pracy przedstawiono również rozważania dotyczące wpływu zmian temperatury złożowej, wywołanego gradientem geotermicznym na zmiany ciśnienia równowagowego metanu w pokładzie. Do obliczenia wykonano dla przykładowych głębokości od od 600 m do 1400 m. Wyniki pokazują, że waz ze wzrostem metanonośności i głębokości gwałtownie może wzrastać ciśnienie równowagowe metanu w pokładach węgla. Ciśnienie metanu jest jednym z najważniejszych parametrów wpływających na możliwość występowania wyrzutów metanu i skał w kopalniach. Należy przypuszczać, że zagrożenie wyrzutami metanu i skał będzie wzrastało wraz z głębokością prowadzenia robót górniczych.

6

Badania układu węgiel-gaz na prostopadłościennych i ziarnowych próbkach węgla kamiennego

Ceglarska-Stefańska G., Czerw K., Ziętek J.

Karbo

|

2008

|

Nr 2

77-81

PL

Tradycyjne pomiary sorpcyjne na ziarnowych próbkach węgla kamiennego nie odzwierciedlają przebiegu procesów sorpcyjnych w warunkach złożowych, gdyż proces przygotowania frakcji ziarnowych w znaczącym stopniu zmienia naturalną strukturę porowatą węgla. Celem niniejszego opracowania jest prześledzenie wpływu wielkości próbek węgla na ich pojemność sorpcyjną względem CO2 i CH4 oraz analiza zmian wymiarów prostopadłościennych próbek węgla towarzyszących ich odgazowaniu oraz samym procesom sorpcyjnym. Próbki prostopadłościenne posiadają większą pojemność magazynową względem CH4 i CO2 niż próbki ziarnowe pochodzące z tej samej macierzystej próbki węgla. Z przebiegu kinetyki desorpcji mieszaniny gazów CH4 i CO2 na prostopadłościennej próbce wynika, że część gazu została uwięziona w porowatej strukturze węgla. Eksperymenty prowadzone na prostopadłościennych próbkach węgla umożliwiają lepsze odwzorowanie warunków złożowych w skali laboratoryjnej poprzez zachowanie naturalnej struktury porowatej i składu macerałowego węgla oraz możliwość równoczesnego prowadzenia pomiarów sorpcyjnych i dylatometrycznych.

EN

The data obtained from traditional sorption studies on coal powders and grain size fractions are not representative with respect to coalbed conditions because preparing samples of defined fractional grain size seriously modifies the natural porous structure of the coal samples. Therefore the aim of this study was to observe the influence of the size of the coal samples on CH4and CO2 sorption capacities as the basic components of mine gases and to analyse the dimensional changes of the parallelepiped coal samples which occurred during sorption/desorption of gases. The parallelepiped samples has higher CO2 and CH4 storage capacities than the grain size fractions obtained from one maternal sample, due to the presence of free gas in large size pores. CO2 and CH4 mixture desorption kinetic on parallelepiped coal sample shows that a portion of gas stays bound in the coal porous structure. Experiments conducted on parallelepiped samples enable a better correspondence with in situ conditions by preserving the natural porous structure and maceral composition of coal and make it possible to monitor simultaneously both sorption/desorption and dilatation processes.

7

Sorpcja CO2 i CH4 na nisko-uwęglonych węglach z KWK Brzeszcze

Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K.

Karbo

|

2006

|

Nr 1

31-34

PL

Pokłady węgla uważa się za specyficzne zbiorniki gazów kopalnianych, a z punktu widzenia litotypów i morfologii traktuje się je jako układy heterogeniczne. W związku z intensyfikacją prac nad sekwestracją CO2 w pokładach węglowych, zrozumiały jest wzrost zainteresowania gromadzeniem gazu w różnych litotypach. Dlatego w niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań sorpcji CO2 i CH4 w przedziale ciśnień gazów 0-4 MPa, na czterech węglach pobranych z jednej kopalni KWK Brzeszcze, o bliskiej zawartości Cdaf (81-84%), ale różniących się zawartością grup macerałów. Badania sorpcyjne przeprowadzono metodą objętościową w temperaturze 298 K. Wyniki badań wskazują na znaczny wpływ szczególnie macerałów grupy liptynitu oraz zawartości materii ilastej na pojemność sorpcyjną węgla oraz szybkość tych procesów.

EN

Coals seams are regarded as specific reservoirs of mine gases, and from the standpoint of rock type and morphology they are treated as heterogeneous systems. As the research on sequestration of CO2 in coal seams is now intensified, the potentials of gas storing in rocks are explored. This study summarises the sorption data from experiments of CO2 and CH4 sorption on four coals from the colliery Brzeszcze, in the pressure range 0-4 MPa. All coals had the Cdaf contents 81-84 %, though they differed in the maceral contents. Sorption experiments were conducted by the volumetric method, at the temperature 298 K. Experimental data reveal that maceral groups of liptynite and the contents of clay matter control the sorptive capacity of coal and the rate of the sorption process.