Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamic fire risk prevention strategy in underground coal gasification processes by means of artificial neural networks

Krzemień Alicja

Archives of Mining Sciences

|

2019

|

Vol. 64, no. 1

3--19

EN

Based on data collected during an UCG pilot-scale experiment that took place during 2014 at Wieczorek mine, an active mine located in Upper Silesia (Poland), this research focuses on developing a dynamic fire risk prevention strategy addressing underground coal gasification processes (UCG) within active mines, preventing economic and physical losses derived from fires. To achieve this goal, the forecasting performance of two different kinds of artificial neural network models (generalized regression and multi-layer feedforward) are studied, in order to forecast the syngas temperature at the georeactor outlet with one hour of anticipation, thus giving enough time to UCG operators to adjust the amount and characteristics of the gasifying agents if necessary. The same model could be used to avoid undesired drops in the syngas temperature, as low temperature increases precipitation of contaminants reducing the inner diameter of the return pipeline. As a consequence the whole process of UGC might be stopped. Moreover, it could allow maintaining a high temperature that will lead to an increased efficiency, as UCG is a very exothermic process. Results of this research were compared with the ones obtained by means of Multivariate Adaptative Regression Splines (MARS), a non-parametric regression technique able to model non-linearities that cannot be adequately modelled using other regression methods. Syngas temperature forecast with one hour of anticipation at the georeactor outlet was achieved successfully, and conclusions clearly state that generalized regression neural networks (GRNN) achieve better forecasts than multi-layer feedforward networks (MLFN) and MARS models.

PL

Przedstawione w niniejszej pracy badania koncentrują się na opracowaniu dynamicznej strategii zapobiegania ryzyku pożarowemu w procesach podziemnego zgazowania węgla (PZW) w czynnych kopalniach. Celem badań jest zapobieganie ekonomicznym i fizycznym stratom wynikającym z pożarów. W pracy wykorzystano dane zebrane podczas pilotowego eksperymentu podziemnego zgazowania węgla, który odbył się w 2014 r. w czynnej Kopalni Węgla Kamiennego „Wieczorek”, zlokalizowanej na Górnym Śląsku. W artykule przeanalizowano działanie dwóch różnych modeli sztucznych sieci neuronowych, tj. sieci neuronowych realizujących uogólnione regresje GRNN oraz wielowarstwowych sieci perceptronowych MLFN, w celu prognozowania temperatury gazu syntezowego na wyjściu z georeaktora z godzinnym wyprzedzeniem. Informacja na temat temperatury na godzinę „do przodu” daje wystarczająco dużo czasu operatorowi procesu PZW na dostosowanie ilości i właściwości czynników zgazowujących do zaistniałej sytuacji. Ten sam model można zastosować do uniknięcia niepożądanych spadków temperatury gazu syntezowego. Niska temperatura gazu sprzyja wytrącaniu się osadu (substancji smolistych), powodując zmniejszanie średnicy rurociągu odbioru gazu, co w konsekwencji może prowadzić do całkowitego zatrzymania procesu zgazowania. Model pozwala również na utrzymanie wysokiej temperatury, która prowadzi do zwiększonej wydajności procesu PZW, szczególnie biorąc pod uwagę, że PZW jest procesem bardzo egzotermicznym. Wyniki zrealizowanych badań porównano z rezultatami uzyskanymi za pomocą modelu MARS – nieparametrycznej metody regresji zdolnej do modelowania zależność nieliniowych, których nie można odpowiednio modelować przy użyciu innych metod regresji. Prognoza temperatury gazu na godzinę „do przodu” na wylocie georeaktora została osiągnięta z powodzeniem, a wnioski jasno pokazują, że sieci neuronowe realizujące uogólnione regresje (GRNN – Generalized Regression Neural Networks) osiągają lepsze rezultaty niż wielowarstwowe sieci jednokierunkowe (MLFN – Multi-Layer Feedforward Networks) i modele MARS (Multivariate Adaptative Regression Splines).

2

Podziemne zgazowanie węgla kamiennego – aspekty środowiskowe, zdrowotne, społeczne i ekonomiczne

Tokarz A., Grabowski J., Nowak D.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 6

59--66

PL

Proces podziemnego zagazowania węgla podobnie jak tradycyjne górnictwo węglowe powinien być prowadzony zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju. Artykuł stanowi przegląd najważniejszych kwestii związanych ze wszystkimi aspektami zrównoważonego rozwoju, na który składają się aspekty środowiskowe, społeczne i ekonomiczne podczas procesu zgazowania węgla.

EN

The process of underground coal gasification just as traditional coal mining must be performed in accordance with the principles of sustainable development. This paper is an overview of key issues related to all aspects of sustainable (environmental, economic and social) development of underground coal gasification process.

3

Stan bazy zasobowej węgli w Polsce i jej problemy złożowo-środowiskowe w odniesieniu do eksploatacji metodą podziemnego zgazowania

Nieć M., Chećko J., Górecki J., Sermet E.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 11

28--37

PL

Ewidencjonowane w Polsce zasoby geologiczne złóż węgla kamiennego i brunatnego są bardzo duże. Istnieje jednak szereg ograniczeń dla wykorzystania złóż węgli przy zastosowaniu podziemnego zgazowania węgla (PZW). Są to miąższość pokładu/złoża, warunki hydrogeologiczne złoża i jego otoczenia, rodzaj, budowa i grubość nadkładu, tektonika, budowa wewnętrzna złoża (ciągłość, przerosty skał płonnych itp.). Efektem gazyfikacji są m.in. toksyczne produkty ciekłe i gazowe. Ich emisja do środowiska może powodować skażenia np. wód podziemnych, a także poważne zagrożenia dla bezpieczeństwa publicznego (np. migracja CO, CH4). Innymi negatywnymi zjawiskami mogą być deformacje i osiadanie powierzchni terenu.

EN

Registered geological resources of hard coal and lignite deposits are very large in Poland. However there are lots of limits to the use of coal deposits by applying the underground coal gasification (UCG). These are: seam or deposit thickness, hydro-geological conditions of the deposit and its environment, type, structure and thickness of the overburden, tectonics, structure of the deposit. The overburden increased permeability and subsidence, gas (CO, CO2, H2) and organic pyrolysis products emission, possible water and air contamination are the main negative events related to underground coal gasification.

4

Wybrane aspekty zagrożeń związanych z próbami podziemnego zgazowania węgla

Salamon K., Kabiesz J.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 12

23--31

PL

Podziemne zgazowanie węgla (PZW) jest technologią, z którą wiąże się duże nadzieje na efektywne i bezpieczne wykorzystanie zasobów węgli, w tym obecnie nieopłacalnych, do wydobycia klasycznymi górniczymi sposobami. Jak każda techniczna działalność ludzi zlokalizowana w górotworze jest ono nierozerwalnie związane z występowaniem zagrożeń, w tym specyficznych dla tej technologii. Dobre ich rozpoznanie jest warunkiem zachowania bezpieczeństwa ludzi i środowiska. W artykule, na przykładach eksperymentów PZW, ogólnie omawiane są najważniejsze i jednocześnie najgroźniejsze zagrożenia. Zaliczyć do nich można: deformacje powierzchni ziemi, zanieczyszczenie wód podziemnych, wybuchy gazów w strukturach wyrobisk PZW i ucieczki z nich gazów (potencjalne zanieczyszczenie atmosfery). Wskazano również na konieczność izolowania komory PZW oraz na możliwość uszczelniania górotworu.

EN

Underground coal gasification (UCG) is a technology which involves great opportunities for the efficient and safe use of coal resources, including the currently unprofitable coal seams to extract by conventional mining. Like any mining activity in the rockmass, it is inextricably connected with the occurrence of hazards, including the specific ones of UCG technology. Proper identification of these risks will determine the behavior of people and environmental safety. This paper is based on the examples of UCG trials and presents the most important and most dangerous hazards connected with this technology. These hazards include: ground deformation, pollution of groundwater, gas explosions in the workings designed for UCG and gases escape (potential pollution of the atmosphere). The necessity of isolating the UCG generator and the possibility of sealing the rockmass in its surrounding was indicated as well.

5

In-situ treatment of groundwater contaminated with underground coal gasification products

Suponik T., Lutyński M.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 4

1263--1278

EN

In the paper the contaminants that may be generated in Underground Coal Gasification (UCG) process were listed and include mainly mono- and polycyclic aromatic hydrocarbons, phenols, heavy metals, cyanides, ammonium, chloride and sulphate. As a method of UCG contaminated groundwater treatment a Permeable Reactive Barrier technology was proposed. To assess the effectiveness of this technology two tests were carried out. Granulated activated carbon (GAC) and zeolite, and granulated activated carbon and scrap iron were applied in the first and second test respectively. For these materials the hydro geological parameters called reactive material parameters were determined and discussed. The results of the experiments showed that GAC seems to be the most effective material for phenols, BTX, PAH, cyanides and slightly lowers ammonia removal, while zeolites and scrap iron removed free cyanide, ammonia and heavy metals respectively.

PL

Podziemne Zgazowanie Węgla (PZW) jest alternatywną metodą pozyskiwania energii z węgla. Jest to zespół przemian termicznych i chemicznych przebiegających bezpośrednio w złożu węgla, zachodzących pomiędzy substancją organiczną a czynnikiem zgazowującym, jakim może być powietrze, tlen, para wodna, dwutlenek węgla. Poza wieloma zaletami metoda ta niesie za sobą także wiele zagrożeń, które były rozważane w ramach projektu HUGE 2 (nr RFCR-CT-2011-00002). Jednym z nich jest zagrożenie środowiska wód podziemnych produktami PZW, do których należą wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, BTX, fenole, metale ciężkie, cyjanki, jony amonowe, chlorki i siarczany. W celu zminimalizowania tego zagrożenia w pracy rozważono zastosowanie w obszarze reaktora PZW technologii Przepuszczalnej Bariery Reaktywnej (PRB). W technologii tej zanieczyszczenia usuwane są in-situ poprzez przepływ wód przez odpowiednio dobrany materiał reaktywny. W tablicy 1 przedstawiono podstawowe parametry bariery, które należy określić, aby skutecznie i długotrwale chronić środowisko wodne przed zanieczyszczeniami. Jako materiał reaktywny w pracy wybrano, na podstawie zdolności oczyszczania, granulowany węgiel aktywny (do usuwania związków organicznych) oraz żelazo metaliczne i alternatywnie zeolity (do usuwaniazwiązków nieorganicznych i pozostałych związków organicznych po złożu węgla aktywnego). Badania prowadzone były w dwóch instalacjach badawczych składających się z pompy perystaltycznej oraz dwóch szeregowo połączonych szklanych kolumn filtracyjnych (rys. 1). W obu instalacjach pierwsza kolumna wypełniona była granulowanym węglem aktywnym, zaś druga odpowiednio w pierwszej i drugiej instalacji, żelazem metalicznym i zeolitami. Materiał reaktywny poza zdolnościami do usuwania zanieczyszczeń, musi również charakteryzować się długotrwałą i stabilną przepuszczalnością dla wód. Dlatego też jego skład ziarnowy dobrano w taki sposób, aby współczynnik filtracji materiału reaktywnego zawierał się między 2x10-4 i 6x10-3 m/s (co oznacza że powinien charakteryzować się maksymalnymi wartościami współczynnika filtracji dla piasku drobnoziarnistego i gruboziarnistego). Tabele 3 i 4 przedstawiają odpowiednio skład ziarnowy materiału reaktywnego zastosowanego w badaniach laboratoryjnych oraz jego główne parametry hydrogeologiczne. Zastosowany w badaniach roztwór przygotowany został poprzez zmieszanie wody destylowanej z odpowiednimi masami odczynników chemicznych, uzyskując w ten sposób stężenia zanieczyszczeń podobne do wartości przedstawionych w pracach (Kapusta & Stańczyk, 2011; Liu & in., 2006). W tabelach 5 i 6 oraz na rysunkach 2-8 przedstawiono wartości parametrów fizykochemicznych oraz stężeń substancji chemicznych zmierzonych w wodach pobranych z instalacji badawczych 1 i 2. We wnioskach pracy stwierdzono, iż granulowany węgiel aktywny jest odpowiednim materiałem do usuwania z wód fenoli, BTX, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, wolnych cyjanków oraz w mniejszym stopniu również jonów amonowych. Węgle nie wpływały na temperaturę wód oraz na potencjał redox i przewodność elektrolityczną. Zeolity z kolei skutecznie usuwały wolne cyjanki, jony amonowe oraz w pewnym stopniu fenole. W zależności od składu chemicznego wód oraz powinowactwa metali do zeolitów mogły one również usuwać metale ciężkie. Zeolity nie wpływały natomiast na temperaturę i powodowały znaczące obniżenie się wartości pH oraz przewodności elektrolitycznej wody. Przepływająca przez złoże zeolitu woda wzbogacała się z kolei (z całą pewnością w początkowym etapie pracy złoża) w rozpuszczony tlen, co miało odzwierciedlenie w wyższych wartościach potencjału redox w kolejnych punktach poboru wody. Ostatnim analizowanym w pracy materiałem było żelazo metaliczne. Chociaż nie wpływało ono w żaden sposób na stężenie związków organicznych w wodach, przyczyniło się do usunięcia z nich wszystkich metali ciężkich. Żelazo spowodowało ponadto wzrost temperatury i wartości pH oraz zdecydowane obniżenie się potencjału redox i stężenia tlenu rozpuszczonego. Rozważając zastosowanie wymienionych materiałów reaktywnych w technologii PRB do usuwania produktów PZW trzeba pamiętać o ograniczonej pojemności sorpcyjnej węgla aktywnego oraz zeolitów oraz o konieczności poddawania ich reaktywacji. Fakt ten oraz duże trudności technologiczne związane z zainstalowaniem materiału oraz jego wymianą stanowią wyzwanie do dalszych analiz i prac w tym obszarze.