Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Metan jako źródło energii elektrycznej i cieplnej w kopalni węgla kamiennego

Badura Henryk, Szkoda Adam, Świątek Damian, Łukaszczyk Zygmunt

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 1

48--55

PL

W artykule omówiono wpływ metanu w atmosferze na efekt cieplarniany, a następnie przedstawiono działanie systemu odmetanowania ze szczególnym uwzględnieniem stacji odmetanowania. Do przedstawienia problemów związanych z odmetanowaniem kopalni wykorzystano miesięczne dane pomiarowe z zakresu dwóch lat, dotyczące ujęcia mieszaniny powietrznometanowej i metanu w jednej z kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Przedstawiono charakterystyki ujęcia mieszaniny powietrznometanowej i udziału metanu w jej składzie, wskazano na problemy związane z wykorzystaniem gospodarczym ujętego gazu. Zaproponowano sposób lepszego wykorzystania metanu kopalnianego jako źródła produkcji prądu elektrycznego oraz ciepła.

EN

The article discusses the influence of methane as greenhouse gas on the greenhouse effect, next it describes function of methane drainage system with particular focus on methane drainage station. To present problems related to methane drainage there were used monthly measurements data for two years period concerning the capturing of the air-methane mixture and methane in one of the mines of the Upper Silesian Coal Basin. The characteristics of the air-methane mixture captured including the share of methane in its composition are presented, as well as problems related to the economic use of the captured gas. In conclusion, a method of better use of methane as a source of electricity and heat production has been presented.

2

Polskie doświadczenia w zakresie odgazowania złóż węgla

Grzybek I., Respondek A.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2012

|

R. 15, Nr 5 (169)

4--10

PL

Polityka energetyczna Polski do 2030 r. zakłada, że do wzrostu bezpieczeństwa dostaw paliw i energii może przyczynić się m.in. metan z pokładów węgla (MPW). Przegląd dotychczasowych doświadczeń z GZW, w zakresie odmetanowania kopalń oraz pozyskania metanu otworami z powierzchni, potwierdza to założenie. Dowodzi jednak, że używanie aktualnie stosowanych technologii, z uwagi na niekorzystne warunki geologiczno-gazowe, umożliwia jedynie niewielką produkcję gazu - głównie odmetanowaniem eksploatacyjnym oraz pozyskaniem MPW ze zrobów czynnych i zlikwidowanych kopalń węgla. Szanse wzrostu produkcji MPW oraz związanej z tym poprawy bezpieczeństwa planowanej, przyszłej eksploatacji węgla wiążą się z nowymi technologiami. Najbardziej obiecującymi spośród nich wydają się technologie zapewniające stymulację przepuszczalności pokładów węgla oraz szersze ich otwarcie otworami wiertniczymi (otwory horyzontalne, szczelinowanie hydrauliczne). Dla poprawy wykorzystania MPW celowym jest też rozwój technologii wykorzystania metanu emitowanego wraz z powietrzem wentylacyjnym kopalń.

EN

Polish Energy Policy up to 2030 assumes that coalbed methane can contribute to the improvement of safety of fuels and energy supply. The review of up to date experience gathered from the Upper Silesian Coal Basin in the area of coal mines degasation and CBM production by surface boreholes confirms the assumption. At the same time, however it evidences that, because of difficult geological-gassy conditions, the use of current technologies makes only possible small gas production, mainly by longwall panels degasation and gas collecting from the gobs of operating and abandoned coal mines. A chance for increase of CBM production as well as improvement of the safety of mining operations planned in the future is set on new technologies. Among them, technologies assuring stimulation of coal seams permeability and wider opening of them by boreholes (horizontal wells, hydrofracturing) seem the most promising. At the other side, for the increase of CMM utilization there is useful to develop technology for VAM use.

3

Method of regulating elements of the methane drainage network using computer simulation

Dziurzyński W., Krach A., Pałka T.

Archives of Mining Sciences

|

2009

|

Vol. 54, no 2

159-187

EN

It is accepted that the methods of computer simulation of phenomena that are used to solve the issue of the regulation of flow in a network of demethanisation pipelines do contribute as an effective tool for the further development of knowledge and to help reduce the methane hazard in coal mines. Of practical interest and usefulness is the further development of the methods of simulating the demethanisation process, which make it possible to gain a better understanding of the impact on the demethanisation effi ciency of the regulation conducted in the vicinity of drainage openings that are located in the mining area or immediately adjacent to old goafs. Here, one may use existing numerical fl uid mechanics CFD programmes, for example those presented in the work (Nawrat et al., 2008), or continue research that is aimed at developing new software, which is adapted to the requirements of the issue in question as well as to mining conditions. One of the advantages of this solution is the complete knowledge of the adopted assumptions and simplifi cations made along with the possibility of continuously developing simulation methods for the issue in question, depending on the progress achieved in experimental research. In the present article we have presented the mathematical model of the flow of the air and the methane mix in mine headings in goafs, in which the demethanisation pipeline will make it possible to consider those issues concerning regulation in the configuration of goafs - unmined coal - demethanisation pipelines and headings in which drainage openings have been made. The elaboration of such a mathematical model and a calculation programme could make it possible to use the computer simulation method to forecast the take-up of methane from a selected coal mining area with the simultaneous regulation of methane take-up in the elements of the demethanisation pipeline. In the present article, we considered a calculation example of the regulation of a group of drainage openings that are located in the area of the longwall. The results obtained have been presented in figures that contain the distribution of changes in the observed parameters. The equations, formulae and pertinent boundary-initial conditions covered in chapter 3 result in the formulation of a mathematical model that constitutes the basis for the elaborated computer programme RegOdmet. The simulations conducted for the selected area of the wall and its goafs, which are currently mined with demethanisation, make it possible to designate the impact of the regulation performed by using valves at the openings or groups thereof on the changes in the infl ow of methane to the demethanisation network. It should be stressed here that the issue is considered for a multidimensional configuration of the goaf area, while the flow in the wall headings and the demethanisation pipeline is considered for a one-dimensional configuration. The elaborated RegOdmet programme has undergone intensive testing, which makes it possible to perform calculations while simultaneously observing the solution. A short description of the functioning of the computer programme has been provided, and exemplary calculations are performed in order to illustrate that the programme can be used for regulating the demethanisation network. When analysing the example given, we see the usefulness of the developed method of simulating the regulation of the demethanisation process through the directional drainage openings that come into contact with the goafs through the rock mass. The regulatory activities performed show considerable changes in the presented distribution of the flow parameters as a function of the temporal duration of demethanisation. For this reason, one can consider as successful the results of the computer simulation obtained based on a relatively simple mathematical model, while the application of the method of the visualisation of the results of the calculations makes it easier to interpret flow phenomena. It has been determined that at the present stage of development, the RegOdmet software may be used, for example, for training purposes in order to demonstrate different variants of regulation and the impact of such activities on the take-up of methane. The example that was performed underlined the usefulness of software of this type, and it is therefore necessary to continue work on its development, taking into consideration other mobile instances. It is also indispensable to conduct experimental work using "in situ" measurement methods in order to validate the results of the computer numerical simulation.

PL

Przyjmuje się, że metody komputerowej symulacji zjawisk zastosowane do rozwiązania zagadnienia regulacji przepływu w sieci rurociągów odmetanowania wnoszą skuteczne narzędzie do dalszego rozwoju wiedzy i przyczyniają się do obniżenia zagrożenia metanowego w kopalniach węgla. Interesującym i przydatnym dla praktyki jest dalszy rozwój metod symulacji procesu odmetanowania umożliwiających poznanie wpływu na efektywność odmetanowania regulacji prowadzonej w pobliżu otworów drenażowych znajdujących się w rejonie wydobywczym lub w bezpośrednim sąsiedztwie starych zrobów. W tym zakresie można posłużyć się gotowymi programami numerycznej mechaniki płynów CFD jak np. pokazano to w pracy (Nawrat St., Stopa J., Napieraj S., Marks G., 2008) lub rozwijać badania prowadzące do opracowania nowego oprogramowania dostosowanego do wymogów rozważanego zagadnienia oraz warunków górniczych. Zaletą tego rozwiązania jest pełna wiedza o przyjętych założeniach i dokonanych uproszczeniach oraz możliwość stałego rozwoju metod symulacji rozważanego zagadnienia w zależności od postępu w badaniach eksperymentalnych. W artykule przedstawiono model matematyczny przepływu mieszaniny powietrza i metanu w wyrobiskach górniczych w zrobach i rurociągu odmetanowania, który stanowi podstawę na rozważenie zagadnień związanych z regulacją w układzie zroby, calizna węglowa, rurociągi odmetanowani i wyrobisko z którego wykonano otwory drenażowe. Opracowanie takiego modelu matematycznego oraz opracowanie programu obliczeniowego umożliwi przeprowadzenie metodą symulacji komputerowej prognozy ujęcia metanu z wybranego rejonu eksploatacji węgla z równoczesną regulacją ujęcia metanu w elementach rurociągu odmetanowania. W artykule rozważono przykład obliczeniowy regulacji wiązki otworów drenażowych zlokalizowanych w rejonie ściany wydobywczej. Uzyskane rezultaty przedstawiono na rysunkach zawierających rozkłady zmian obserwowanych parametrów. Przedstawiono w rozdziale 3 równania, wzory i odpowiednie warunki brzeżno-początkowe formułują model matematyczny, który stanowi podstawę opracowanego programu komputerowego RegOdmet. Przeprowadzone symulacje dla wybranego rejonu ściany i jej zrobów, aktualnie eksploatowanej z odmetanowaniem, pozwalają na wyznaczenie wpływu prowadzonej regulacji zaworami na otworach lub ich wiązkach na zmianę dopływu metanu do sieci odmetanowania. Należy zaznaczyć, że zagadnienie rozważa się dla układu wielowymiarowego dla obszaru zrobów, a przepływ w wyrobiskach przyścianowych i w rurociągu odmetanowania rozważa się dla układu jednowymiarowego. Opracowany program RegOdmet poddano intensywnemu testowaniu, w wyniku którego możliwe jest prowadzenie obliczeń z równoczesnym śledzeniem rozwiązania. Podano krótki opis funkcjonowania programu komputerowego oraz wykonano przykład obliczeń pokazując możliwości wykorzystania programu dla celów regulacji sieci odmetanowania. Analizując pokazany przykład widać przydatność opracowanej metody symulacji regulacji procesu odmetanowania kierunkowymi otworami drenażowymi mającymi kontakt ze zrobami poprzez otaczający górotwór. Wykonywane czynności regulacyjne pokazują wyraźnie zmiany w przedstawionych rozkładach parametrów przepływu w funkcji czasu prowadzenia odmetanowania. Dlatego należy jako sukces uznać osiągnięte rezultaty symulacji komputerowej w oparciu o stosunkowo prosty model matematyczny, a zastosowanie metod wizualizacji wyników obliczeń ułatwia interpretacje zjawisk przepływowych. Stwierdzono, że na obecnym etapie rozwoju oprogramowania RegOdmet można np. dla celów szkoleniowych pokazać różne warianty regulacji i wpływ tych czynności na ujęcie metanu. Wykonany przykład wykazał przydatność tego typu oprogramowania i konieczne jest kontynuowanie prac nad jego rozwojem uwzględniającym inne ruchowe przypadki. Nieodzowne jest również prowadzenie prac eksperymentalnych metodami pomiarowymi "in situ" w celu walidacji wyników komputerowej symulacji numerycznej.

4

Koncepcja odmetanowania pokładów węgla otworami wiertniczymi w KWK Szczygłowice

Artymiuk J., Kiełbik W.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2007

|

T. 24, z. 1

73-82

PL

Przy wydobyciu węgla w polskich kopalniach wydziela się do miliarda metrów sześciennych metanu rocznie. Tylko czwarta część gazu wydobywającego się z pokładów węgla trafia do instalacji odmetanowania. Większa część z tego jest wykorzystywana, pozostała trafia do atmosfery, niekorzystnie wpływając na klimat. W ostatnich latach z powodzeniem opracowano technologię odzysku metanu powierzchniowymi otworami wiertniczymi. Wykorzystując otwory wiertnicze i używając specjalistycznych technologii, pozyskuje się metan z pokładów węgla (MPW), co traktowane jest jako pozyskiwanie gazu z niekonwencjonalnych źródeł.

EN

During coal production in the Polish mines about milliard m3 of methane are generated each year. Only the fourth part of coal-bed gas is directed to the methane-removal system. Most part of it is used, whereas the remaining one goes to the atmosphere, having an disadvantageous impact on the climate. Recently a technology of methane removal through surface drilling wells has been successfully worked out. By using drilling wells and specialist technologies, methane is recuperated from the coal beds, which is treated as recuperation of gas from unconventional sources.

5

Przystosowanie rusztowego kotła węglowego do opalania gazem z odmetanowania kopalń

Tomeczek J., Góral J., Ochman J., Ryrko Stanisław

Energetyka

|

2007

|

nr 11

796-800

PL

Przedstawiono sposób adaptacji wodnego kotła rusztowego WR10 do spalania gazu z odmetanowania kopalń. Badania eksploatacyjne wykazały, że po zamianie węgla na gaz kopalniany uzyskano zwiększenie sprawności o ok. 15%, przy zachowaniu niezmiennej konstrukcji kotła, co skutkuje wymiernymi efektami ekonomicznymi i ekologicznymi.

EN

Presented is method to adapt WR10 water stoker-fired boiler to be fired with gas coming from the mine demethanization process. Operating tests showed that after changing from coal to methane gas and with no boiler construction alterations, about 15% increase of efficiency was obtained what results in calculable economic and ecological effects.

6

Wpływ drenażu na efektywność odmetanowania w kopalni węgla

Nawrat S., Kuczera Z., Napieraj S.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2006

|

R. 30, z. 1

25-36

PL

Odmetanowanie pokładów węgla jest prowadzone w celu zapewnienia bezpieczeństwa pracy w kopalniach węgla kamiennego, głównie w wyrobiskach eksploatacyjnych i korytarzowych. Jednym ze sposobów oceny skuteczności procesu odmetanowania pokładów węgla dla zapewnienia bezpieczeństwa pracy, jest wyznaczanie wskaźnika efektywności odmetanowania. Efektywność procesu odmetanowania jest zależna od wielu czynników naturalnych i techniczno-technologicznych. Wpływ poszczególnych czynników na proces odmetanowania jest trudny do jednoznacznego określenia i może być badany głównie statystycznie. W artykule przedstawiono badania wpływu niektórych parametrów drenażu górotworu, na efektywność odmetanowania dla wyrobisk eksploatacyjnych i korytarzowych Kopalni "Pniówek". Przeprowadzone badania statystyczne pozwoliły na wyznaczenie zależności efektywności odmetanowania od takich czynników jak: depresja w rurociągu odmetanowania i gęstość otworów drenażowych, które mogą być wykorzystane, szczególnie w pracach projektowania odmetanowania w kopalniach węgla kamiennego.

EN

Coal seams drainage is made for control of work safety in coal mines. One of the method for coal seams drainage efficiency control is use drainage efficiency factor for provide work safety. Coal seams drainage is depend from a lot of natural and technical factors. Influence of factors for drainage is difficult for qualify, from this reason can be research only in statistical way. Article presents research of influence some drainage parameters for drainage efficiency for exploitation and corridor excavations. Statistical researchers allow to determinate dependence of drainage efficiency from factors like: under pressure in pipe line and density of drainage holes, with can be use in drainage design process, in coal mines.

7

Problemy zapewnienia stabilnych parametrów paliwa z odmetanowania kopalń stosowanego do silników gazowych

Nawrat S., Kuczera Z., Łuczak R., Życzkowski P.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2006

|

R. 30, z. 3

19-35

PL

Gazy z odmetanowania pokładów węgla kamiennego kopalń są niskometanowymi paliwami, które mogą być wykorzystywane w różnego rodzaju instalacjach ciepłowniczo-energetycznych, np. w kotłach z palnikami gazowymi, silnikach i turbinach gazowych. Problemem utrudniającym prawidłową eksploatację takich urządzeń jest zapewnienie właściwej stabilności parametrów ilościowych i jakościowych paliwa. W artykule przedstawiono wymagania stawiane gazom z odmetanowania służącym do zasilania urządzeń energetyczno-ciepłowniczych oraz możliwości stabilizacji tych parametrów. Omówiono także na przykładzie instalacji ciepłowniczo-energetycznej spalającej gazy z odmetanowania KWK "Budryk" wpływ niestabilnych parametrów paliwa na pracę urządzeń, a także rozwiązania techniczne służące stabilizacji jakościowo-ilościowej parametrów gazów z odmetanowania.

EN

Gases from demethanation of hard coal beds are low-methane fuels, which can be used in different kinds of heating and power engineering systems, i.e. in boilers with gas burner, engines and gas turbines. Assurance of high stability of quantitative and qualitative parameters is serious problem, which makes difficulty with right exploitation of that installations. This article presents the requirements for gases from demethanation, which are used for feeding the heating-power engineering installation, and possibilities, which burn gases from demethanation from hard coal mine "Budryk", the influence of non-stable parameters of fuel on installation work and technical solutions, which provide the stabilization of quantitative and qualitative parameters of gases from demethanation, are discussed.

8

Gospodarcze wykorzystanie metanu z odmetanowania pokładów węgla polskich kopalń węgla kamiennego

Nawrat S., Kuczera Z., Łuczak R., Napieraj S., Życzkowski P.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2006

|

R. 30, z. 2

35-51

PL

Metan towarzyszący eksploatacji węgla kamiennego w kopalniach głębinowych ze względu na wybuchowość stanowi poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa załóg i ruchu zakładów górniczych. W kopalniach podstawowymi metodami opanowania zagrożenia metanowego są: - intensywne przewietrzanie wyrobisk górniczych, - odmetanowanie pokładów węgla. Metanowość bezwzględna polskich kopalń węgla kamiennego jest bardzo wysoka i w 2004 roku wynosiła ponad 825 mln m3 CH4, przy czym podziemnym odmetanowaniem ujęto ok. 250 mln m3 CH4. Metan z pokładów węgla kopalń jest odprowadzany w procesach przewietrzania i odmetanowania na powierzchnię. Metan odprowadzany w powietrzu kopalnianym, a także metan odprowadzany z instalacji odmetanowania na powierzchni do atmosfery, ze względu na brak możliwości jego pełnego wykorzystania gospodarczego przyczynia się do powstawania "efektu cieplarnianego", który jest niekorzystnym zjawiskiem ekologicznym. Gaz z odmetanowania może być wykorzystywany jako paliwo niskometanowe w różnego rodzaju instalacjach ciepłowniczo-energetycznych np. w kotłach z palnikami gazowymi, silnikach i turbinach gazowych. W Polsce gaz niskometanowy jest wykorzystywany jako paliwo w wielu instalacjach energetycznych np. w Jastrzębskiej Spółce Węglowej SA, jednakże globalny wskaźnik gospodarczego wykorzystania metanu ujętego odmetanowaniem z pokładów węgla polskich kopalń jest niski i wynosi tylko 53%. Przeprowadzona analiza wykazała możliwości dalszego wykorzystania metanu z odmetanowania jako paliwa, przy czym konieczne jest podjęcie w najbliższej perspektywie następujących działań kierunkowych. Dalszą poprawę stopnia wykorzystania metanu ujętego przez odmetanowanie pokładów węgla (obecnie jeszcze około 42% metanu jest odprowadzane do atmosfery), jako paliwa dla: - kotłów węglowych z palnikami gazowymi, - kotłów gazowych, - silników gazowych dla wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej. Wdrożenie na skalę przemysłową instalacji i technologii do oczyszczania gazu z odmetanowania, będącego mieszaniną metanowo-powietrzną, z powietrza, pozwoli uzyskać paliwo o parametrach handlowych (ok. 96% CH4) nadające się do powszechnego stosowania w instalacjach gazowniczych. Ograniczenie emisji metanu z pokładów węgla w czasie procesów wydobycia węgla do wyrobisk górniczych poprzez zintensyfikowane odmetanowanie, przy czym warunkiem koniecznym jest stworzenie możliwości gospodarczego wykorzystania ujętego gazu nisko-metanowego jako paliwa w instalacjach ciepłowniczo-energetycznych.

EN

Methane occurs in coal exploitation for the sake of explosion is the biggest threats for mining crew's and for production. In coal mines basic method for reduce methane threats are: - intensive ventilation of excavations, - drainage. Methaneted in Polish coal mines is very high, in year 2004 - 825 m3 CH4, drainage - 250 m3 CH4. Coal bed methane is move by ventilation process from underground to the atmosphere. Methane moved by ventilation process, and drainage in view of lack possibility for full use, cause greenhouse effect unprofitable ecological effect. Methane from drainage can be use as low concentration fuel for heat plant, eg. gas turbine, gas engines, heat boilers. In Poland low concentration methane is use in a lot of plants e.g. Jastrzębie Coal Company, but global economical index is only 53%. Analyse show possibility of use low concentration methane from coal bed drainage, but necessary is take activity in following ranges improvement of use low concentration methane from coal bed drainage (still about 42% methane is send to atmosphere) as fuel for: gas burners carbon boilers, carbon boilers, gas engines for heat and electrical power. Accustoming on industrial scale installation and technology for clean-up of gas from drainage, there be air-methane mixture, from air, that will allow to get fuel about business parameters (96% CH4) for general application in gas installations. Limitation of methane emission from coal bed in mining process by use intensive drainage systems, but indispensable condition is possibility of use low concentration methane as fuel in heat and electrician plants.

9

Współpraca otworów drenażowych w procesie odmetanowania

Roszkowski J., Nawrat S.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2004

|

R. 28, z. 3

49-58

PL

Jedną z najskuteczniejszych metod opanowania zagrożenia metanowego w podziemnych kopalniach, zwłaszcza węgla kamiennego, okazało się stosowanie odmetanowania pokładów węgla i przestrzeni zrobów. Otwory drenażowe wykonywane dla prowadzenia procesu odmetanowania pokładów węgla powinny być zlokalizowane w sposób racjonalny. Bardzo rzadko otwory występują oddzielnie, zazwyczaj stosowany jest system otworów drenażowych tworzących tzw. wiązkę otworów. Opracowana została metodologia i kryteria określania współpracy - wzajemnego oddziaływania otworów drenażowych występujących w wiązkach. Przeprowadzono badania eksperymentalne w kopalni węgla kamiennego. Badania współpracy otworów drenażowych w procesie odmetanowania kopalń pozwalają na sformułowanie następujących stwierdzeń i wniosków: - przedstawiona metodologia wyznaczania konturów zasilania metanem otworów drenażowych wraz z przestrzenną analizą zależności pozwala jednoznacznie określić występowanie lub niewystępowanie współpracy otworów drenażowych zlokalizowanych w wiązce zarówno dla przypadku górotworu nienaruszonego, jak i na ruszonego eksploatacją; - przeprowadzone badania in situ potwierdziły tezę o większej współpracy otworów drenażowych w przypadku prowadzenia odmetanowania w górotworze naruszonym eksploatacją; opracowana metodologia badania współpracy otworów drenażowych może być wdrożona do stosowania w praktyce górniczej.

EN

Once of effective methods of self control methanated threat in underground mines, especially the pit-coal, turned out usage drainage of coal seams and space of goaf. The drainage holes made for drainage process of coal scams should be situated in rational way. Few and far between the drainage holes made separately, usually is bundle of drainage holes. The methodology and criterions for determination interaction in drainage holes occurrent in bundles in co-operation was worked out. Experimental were explored in coal-pit stone. The co-operation of drainage holes research in drainage process permit on expression of following conclusions: - the introduced methodology of marking the contours of the supply with the methane drainage holes along with spatial analysis of dependence usly to qualify the occurrence or it occurrence co-operation of drainage holes situated in bundle both for orogene intact and the violated with exploitation; - conducted researches in situ confirmed the thesis about larger co-operation of drainage holes in case of drain age leadership in violated with exploitation orogene; methodology of marking the contours of the supply with the methane drainage holes with spatial analysis the co-operation of drainage holes in bundle both in case of drainage leadership intact and violated of exploitation orogene, to possibly seasoned to practice mining.