Podziemne zgazowanie węgla jest technologią wytwarzania gazu bezpośrednio w pokładzie węglowym o składzie umożliwiającym jego zastosowanie w energetyce i chemii. Pomimo wielu lat od momentu opracowania koncepcji procesu, praktycznie nigdzie nie został zrealizowany w dużej skali przemysłowej. Jedną z podstawowych przyczyn takiego stanu jest ryzyko związane z możliwością wyrządzenia szkód w środowisku naturalnym i ryzyko dla zdrowia i życia ludzi. W publikacji przedstawiono główne zagrożenia dla ludzi i środowiska związane z budową i eksploatacją instalacji podziemnego zgazowania węgla, z uwzględnieniem doświadczeń uzyskanych podczas realizacji eksperymentu w skali pilotowej w KHW SA KWK Wieczorek w 2014 r.
EN
Underground coal gasification is a technology for production of gas directly in the coal bed of composition allowing its use in power industry and chemistry. Despite the fact that many years have passed since the concept of the process had been developed, it has never been implemented at large industrial scale. One of the reasons behind that is a risk related to possible damage in the natural environment and risk to human health and life. The paper presents main hazards to humans and the environment related to construction and operation of underground coal gasification plant, including experience gained during execution of experiment at pilot scale in KHW SA KWK (coal mine) Wieczorek in 2014.
Experiences of operating underground coal gasification installation (UCG) are discussed in the article. The gasification experiment was conducted in active Wieczorek coal mine. The assumed maximum gasification capacity of the installation was 600 kg/h of coal, i.e. 3 MW contained in enthalpy of gas. An integrated design process was applied in preparing equipment of the UCG installation. The result was long-lasting tests (over 1400 h) of coal gasification process at near- atmospheric pressure. Gasification was conducted in a 5.4 m thick deposit with a mixture of: air and oxygen, air and CO2, air and water. Data on performance of a semi-industrial scale UCG installation were collected. The aim of the article is to present the process and selected experiences associated with operating the installation. External limitations influencing the gasification method, design of basic nodes and rules of running the process are described. The main problems encountered during the gasification process and UCG gas purification are presented.
PL
Omówiono doświadczenia z eksploatacji urządzeń podziemnego zgazowania węgla (PZW). Próbę zgazowania przeprowadzono w funkcjonującej Kopalni Węgla Kamiennego "Wieczorek". Projektowana wydajność zgazowania wynosiła 600 kg/h węgla. Przekłada się to na 3 MW mocy termicznej zawartej w entalpii gazu. Przygotowując urządzenia instalacji PZW zastosowano zintegrowany cykl projektowania. Wynikiem było przeprowadzenie długotrwałych (ponad 1400 h) badań procesu zgazowania węgla przy ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego. Zgazowanie prowadzono w złożu o średniej miąższości 5.4 m wykorzystując mieszaninę: powietrza i tlenu, powietrza i CO2 oraz powietrza i wody. Uzyskano informacje z funkcjonowania w skali półtechnicznej instalacji PZW. Celem publikacji jest przedstawienie procesu i wybranych doświadczeń z funkcjonowania tej instalacji. Opisano ograniczenia zewnętrzne wpływające na sposób rozwiązania technologii zgazowania, konstrukcje podstawowych węzłów i zasady prowadzenia procesu. Wskazane zostały główne problemy występujące w trakcie procesu zgazowania i oczyszczania gazu z PZW.
W publikacji przedstawiono propozycję układu technologicznego wraz z wynikami obliczeń opłacalności przedsięwzięcia polegającego na budowie instalacji demonstracyjnej podziemnego zgazowania węgla. Podziemne zgazowanie węgla zaliczane jest do czystych technologii węglowych, a jedna z metod eksploatacji węgla tym sposobem – metoda szybowa - może znajdować zastosowanie dla pokładów resztkowych w likwidowanych kopalniach, zwiększając w ten sposób stopień wykorzystania zasobów węgla. Budowa instalacji demonstracyjnej wytwarzającej gaz dla zastosowania w energetyce w układach o średniej mocy powinna stanowić element pośredni pomiędzy instalacją pilotową, w której badania przeprowadzono w 2014 r., a instalacją komercyjną.
EN
The paper presents proposition of process system with cost-effectiveness calculation costs for the undertaking involving construction of demonstration facility for underground coal gasification. Underground coal gasification is classified as clean coal technology, while one of the methods for mining coal bed using this technique – shaft method – can be applied for residual coal seam in liquidated mines this way increasing degree of coal utilization. The construction of demonstration facility producing gas for application in power industry in average power systems shall serve as an intermediate element between pilot facility, which was studied in 2014 and commercial facility.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano główne założenia, parametry i ograniczenia funkcjonowania instalacji procesowej podziemnego zgazowania węgla (PZW). Opisywana instalacja składa się z: rurociągów podawania substratów, georeaktora, rurociągu produktów wraz z punktami odbioru kondensatu wodno-smołowego, oraz instalacji oczyszczania gazu. Skład gazu po oczyszczeniu pozwala na długotrwałą eksploatację silnika spalinowego. Omówiono przebieg rurociągów gazu surowego w części podziemnej. Przedstawiono zakres możliwych parametrów procesu i rozkładu tych wielkości w rurociągu. Wskazano główne ograniczenia związane z funkcjonowaniem instalacji, takie jak wymóg zapewnienia podciśnienia w rurociągu gazu PZW przebiegającym pod ziemią, brak pomp kondensatu, dopuszczalna temperatura powierzchni izolacji rurociągu, oraz przebieg trasy rurociągu narzucony przez istniejący układ chodników.
EN
The title plant consists of pipelines for raw materials and products, the water-tar condensate separator and a gas treatment unit. The pipelines are located in the underground section of the plant. The plant was constructed and started-up.
W artykule przedstawiono analizę potencjalnych korzyści dla środowiska, jakie płyną z wykorzystania CH4 w kopalniach węgla kamiennego, w cyklu życia systemu: kopalnia - blok gazowo-parowy zintegrowany ze zgazowaniem węgla (ang. Integrated Gasification Combined Cycle - IGCC). Następnie wyniki porównano z możliwymi korzyściami osiągalnymi wskutek wychwytywania CO2. W perspektywie całego cyklu istnienia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla najważniejsze są następujące czynniki: emisja CO2, sprawność wytwarzania energii elektrycznej i wielkość zużycia węgla. Zastosowanie układu wychwytywania CO2 przyczynia się do zmniejszenia potencjału cieplarnianego w cyklu życia, a w konsekwencji do obniżenia jego sprawności. W rezultacie następuje wzrost oddziaływania na środowisko we wszystkich pozostałych kategoriach wpływu, szczególnie związanych z wyczerpywaniem się paliw kopalnych. Zagospodarowanie CH4 w kopalni, szczególnie z układów wentylacyjnych, może przyczynić się do poprawy oddziaływania systemów energetycznych na środowisko, chociaż w porównaniu do sekwestracji w znacznie mniejszym stopniu. W przeciwieństwie do sekwestracji, zagospodarowanie CH4 nie wpływa na zwiększenie oddziaływania w innych kategoriach. Mimo to może wiązać się z dodatkowymi korzyściami w postaci zysków ze sprzedaży produktów ubocznych omawianego procesu - energii elektrycznej i ciepła.
EN
The article presents the analysis of potential advantages for the environment related to the use of CH4 in hard coal mines in the life cycle system: mine - Integrated Gasification Combined Cycle Plant - IGCC. Next the results were compared with the possible benefits accessible due to CO2 capture. In the perspective of the whole cycle of existence of the integrated gasification combined cycle block most important are the following factors: CO2 emissions, efficiency of electric energy generation and coal consumption quantity. The application of the CO2 capture system contributes to the decrease of the greenhouse potential in the life cycle and in consequence to the reduction of its efficiency. As a result follows the growth of impact on the environment in all remaining impact categories, particularly connected with fossil fuels exhaustion. CH4 management in the mine, especially from ventilation systems, can contribute to the improvement of impact of energy systems on the environment, though in comparison with sequestration to a considerably smaller extent. In contradiction to sequestration, CH4 management does not influence the increase of impact in other categories. In spite of this it can be connected with additional advantages in the form of profits from the sale of by-products of the discussed process - electric energy and heat.
The paper aims to answer the question about the role of LCA in Foresight projects. Five clean coal technologies are under consideration: integrated gasification combined cycle with oxygen gasification and with air gasification, pulverized coal combustion with supercritical parameters, atmospheric circulating fluidised-bed boiler and oxy-combustion. The article compares results of assessments of above mentioned technologies by different methods: by experts in a foresight and based on calculations from LCA. Optimization of the technologies performed on the basis of different criteria showed that involving LCA is entirely appropriate and allows to accomplish impartial results because LCA unlike experts’ analysis takes into account factors, which have considerable impact on natural environment.
PL
Projekty typu foresight mają na celu wyznaczanie kierunków rozwoju danej dziedziny oraz wsparcie dla procesów podejmowania decyzji politycznych w gospodarce, nauce lub finansowaniu badań, a metodyka foresightu jest wykorzystywana, między innymi w obszarze ochrony środowiska do oceny możliwości wdrożenia technologii przyjaznych środowisku. Jedną z metod wartych zastosowania w tego typu projektach wydaje się być metoda oceny cyklu życia (LCA). Celem artykułu jest analiza możliwości zastosowania oceny cyklu życia (LCA) w projektach typu foresight. W ramach artykułu przeanalizowano pięć czystych technologii węglowych: układ IGCC ze zgazowaniem tlenowym oraz ze zgazowaniem powietrzem, kotły pyłowe na parametry nadkrytyczne, atmosferyczne kotły fluidalne z warstwą cyrkulacyjną oraz spalanie w czystym tlenie. Następnie porównano wyniki priorytetyzacji technologii z uwzględnieniem ocen eksperckich w zakresie bezpieczeństwa energetycznego i możliwości wdrożenia technologii, sprawności technologii, kosztów stałych i zmiennych oraz awaryjności technologii, jak również na podstawie wyników LCA. Stwierdzono, że uwzględnienie w analizie eksperckiej wyników obliczeń metodą LCA spowodowało niewielkie, lecz zauważalne zmiany w rankingu technologii. Obliczenia metodą LCA uwzględniają czynniki, które mają istotny wpływ na oddziaływanie na środowisko, które trudno jest uwzględnić w ocenie eksperckiej. Z tego względu, włączenie LCA do etapu priorytetyzacji technologii w ramach foresightu jest jak najbardziej celowe i pozwala na uzyskanie pełniejszych i bardziej obiektywnych wyników.
Podziemne zgazowanie węgla (PZW), którego koncepcja powstała na początku ubiegłego wieku w Anglii, jest metodą pozyskiwania energii z węgla bezpośrednio w miejscu jego zalegania (in situ) poprzez doprowadzenie czynnika zgazowującego do zapalonego złoża i odbiór wytworzonego gazu na powierzchni. W porównaniu do metod zgazowania w reaktorach powierzchniowych, PZW jest procesem dużo bardziej złożonymi trudnym w realizacji. W artykule przedstawiono obecny stan rozwoju technologii podziemnego zgazowania węgla oraz plany firm zaangażowanych w rozwój tych technologii. Przedstawiono również wybrane wyniki badań uzyskanych w koordynowanym przez Główny Instytut Górnictwa projekcie badawczym Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe (HUGE).
EN
The idea and objectives of underground coal gasification process is presented. World experience in the past and particularly in the present state as well as plans of companies dealing with UCG for the future is shown. The plans of work in the UCG in different countries are shortly described and discussed. The aims and a short description of project cofounded by RFCS, titled Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe (HUGE) is presented. Results of the project, from ex-situ reactor constructed for simulation underground conditions are presented and discussed. Also some results from underground trial are presented. The trial performed in underground seam was successful and we learned how to control the process safely, how to chose gasification media and how influence on the quality of gas composition. The experiment has been performed in dammed space. The obtained gas product of heating value 2.5–10 MJ/m3 was combustible during the whole sixteen days experiment. It was found that there is possible to obtain up to 40% of hydrogen in UCG process. The most important issues in UCG are safety problems (avoiding of gases explosion) and environmental issues (mainly water contamination).
Scharakteryzowano efektywnościowe problemy instalacji przesiewania i rozdrabniania sody ciężkiej w zakresie: wydajności masowej, objętościowej, celowej, zapotrzebowania mocy na rozdrabnianie i jednostkowego zużycia energii w przetwórstwie. Wskazano możliwości poprawy jakości produktu i efektywności procesu przetwarzania.
EN
Energetic effectiveness issues of heavy ash milling and vibrating screen stallation in terms of mass, volume, target output and energy consumpt are characterized. Possibilities of product quality and process effectiven improvement are indicated.
Wzrost zapotrzebowania na energię oraz brak alternatywy dla paliw kopalnych, jako głównego surowca do jej produkcji, wymusza działania zmierzające do ograniczania emisji dwutlenku węgla oraz poszukiwanie metod jego zagospodarowania. W artykule przedstawiono uzupełniające dla metod składowania w formacjach geologicznych sposoby zagospodarowania dwutlenku węgla, bazujące na koncepcjach synergii elektrowni węglowych, elektrowni jądrowej/wiatrowej/słonecznej i rafinerii wytwarzającej paliwa syntetyczne, metodach wykorzystywania dwutlenku węgla w syntezie chemicznej oraz składowania w postaci hydratów.
EN
An inereasing cnergy demand and the unauestionable leading role of fossil fuels in the energy mix enforce activities aiming at carbon dioxidc emission reduction and new methods of its disposal. In the paper methods complementary to the seauestration of carbon dioxide in geological formations based on the concepts of synergy between coal power plants, nu clear/wind/solar power plants and refineries producing synthetic fuels as well as methods of carbon dioxide utilization in chemical synthesis and storage in the form of hydrates are presented.
W artykule przedstawiono wyniki badań odpadów komunalnych wytwarzanych w Katowicach prowadzonych przez Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w okresie sierpień 2007r. - lipiec 2008r., w reprezentatywnych rejonach miasta charakteryzujących różne typy zabudowy. Wyznaczone zostały wskaźniki charakteryzujące ilość wytwarzanych odpadów oraz ich jakość. Statystyczny mieszkaniec Katowic wytwarza w skali roku 2,6m3 odpadów komunalnych, co odpowiada masie 303,7 kg. Zbilansowana ilość wszystkich powstających odpadów komunalnych w Katowicach to 126 tys. Mg/rok. Analiza morfologiczna odpadów wykazuje, że największą ich część stanowią odpady ulegające biodegradacji (odpady organiczne i papier) ok.52%, w dalszej kolejności tworzywa sztuczne 14%, szkło 10%, metale 2,3%. Na uwagę zasługują właściwości paliwowe odpadów komunalnych: 80,4% całego strumienia stanowią substancje palne, a wartość opałowa wynosi średnio 7,7 MJ/kg. Skład i właściwości odpadów komunalnych miasta Katowice wskazują na możliwość zarówno mechaniczno-biologicznych, jak i termicznych metod ich przekształcania.
EN
Results of the research on the municipal waste produced in the City of Katowice made by the Institute for Ecology of Industrial Areas in the period of August 2007 - July 2007 are presented. The research was carried out in representative districts of the city characterised by different housing structure. Indices which characterise the quantity and quality of the generated waste were determined. A statistic inhabitant of the Katowice City produces 2,6m3 of waste per year which is an equivalent of 303,7 kg. A balanced total of the municipal waste generated in Katowice amounts 126 thousand Mg/year. The morphological analysis of the waste shows that the biodegradable fraction (organic waste and paper) constitutes about 52% followed by plastics, glass 10% and metals 2,3%. The fuel properties of waste should be paid attention to: 80,4% of the total waste stream are combustible substances of an average calorific value of 7,7 MJ/kg. The composition and properties of the municipal waste of the Katowice City indicate their potential for both: combined mechanical and biological as well as thermal processing.
Podstawowym celem przetwarzania węgla do paliw płynnych jest zwiększenie stosunku udziału atomów wodoru i węgla z około 0,8 w surowcu do około 2,0 w produkcie. Cztery różne teoretyczne reakcje dodawania lub dystrybucji wodoru w szkielecie węglowym stoją u podstaw różnorodnych procesów składających się na technologię upłynniania węgla, które można sklasyfikować w trzech głównych kategoriach: bezpośrednie uwodornienie, pośrednie uwodornienie i karbonizacja. Wybór technologii i procesów uzależniony jest od aspektów ekonomicznych i ekologicznych, z których w obecnym okresie podstawową rolę zaczyna odgrywać konieczność ograniczenia emisji gazów cieplarnianych (ditlenku węgla). W artykule przedstawiono podstawy systemu modelowania modułów instalacji upłynniania węgla, które pozwalają na optymalizację schematu technologii z uwzględnieniem wymienionych wyżej aspektów.
EN
The main objective of coal conversion into liquid is to increase hydrogen to carbon atoms ratio from the level of 0.8 in the coal matter of feed to the level about 2.0 in the product. There are four different theoretical reactions of the additions or the distribution of hydrogen in the coal matrix which give the base for different processes constituting the technology of the coal liquefaction. Generally those processes can be classified in three main categories: the direct hydrogenation, the indirect hydrogenation and the carbonization. The choice of technologies and processes forming particular conversion pathway depends on economic and ecological factors. Currently apart from economic factors such as price of fuels and raw materials, the main constrain of application of processes for production of liquid fuels from coal is the need of limitation of the emission of greenhouse gases (the carbon dioxide). The paper describes the idea of modeling system of coal liquefaction plants allowing to optimise the coal liquids production schema with the respect to economic and environmental constrains.
W artykule przedstawiono zasadnicze informacje techniczne i ekonomiczne związane z technologiami produkcji paliw płynnych i gazowych na bazie węgla kamiennego oraz z ich analizą w aspekcie identyfikacji barier i szans w tym zakresie. Pokazano aspekty ekologiczne i ekonomiczne związane z wdrażaniem technologii przetwórstwa węgla do paliw płynnych i gazowych. Ponieważ technologie produkcji paliw płynnych i gazowych z węgla coraz częściej w świecie znajdują zastosowanie przemysłowe, a w przypadku Polski mogą stanowić poważny krok w kierunku zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego państwa, zwrócono również uwagę na ten aspekt zagadnienia.
EN
In the article basic technical and economic information on liquid and gaseous fuels production from hard coal as well as on their analysis in terms of barriers and chances identification are presented. The ecological and economic aspects connected with the implementation of processing technologies transforming coal into liquid and gaseous fuels are also described. Since production technologies of liquid and gaseous fuels form coal are increasingly common in industrial applications, and in case of Poland they may contribute significantly to the national energy security, this aspect is also discussed.
Współczesne metody wykorzystania węgla brunatnego sprowadzają się przede wszystkim do jego spalania w energetyce zawodowej, niemniej w krajach zasobnych w ten surowiec od lat trwają prace nad jego wykorzystaniem w inny, mniej uciążliwy dla środowiska i bardziej efektywny sposób. Zachętą jest niski na ogól koszt wydobycia w porównaniu do węgla kamiennego. Jednym z możliwych kierunków przetwórstwa węgla brunatnego jest wytwarzanie ciekłych produktów - substytutu ropy naftowej metodą bezpośredniego uwodornienia. Zarówno w pracach prowadzonych w warunkach laboratoryjnych, jak i w skali instalacji PDU i pilotowej wykazano jego przydatność do tego rodzaju przetwórstwa. W artykule przedstawiono prace prowadzone w zakresie bezpośredniego uwodornienia węgla brunatnego (lignitu) pochodzącego ze złóż m.in. z Australii. Wskazano wady i zalety węgla brunatnego jako surowca dla produkcji paliw ciekłych, w konkluzji stwierdzono, że w warunkach krajowych węgiel brunatny winien być w kręgu zainteresowania jako potencjalny surowiec dla uwodornienia.
EN
The present-day methods of lignite utilization consist mainly in its combustion in power industry. Nevertheless, in lignite resource-abundant countries research works on more sustainable, less environmentally harmful and more efficient way of lignite utilization have been carried out for a number of years. The incentive lies in generally low lignite production cost when compared with hard coal. One of the possible trends in lignite processing is generation of liquid products - substitute for crude oil, applying the direct hydrogenation method. Lignite suitability for this kind of processing has been already proved in lab-scale, PDU-scale and pilot plant scale. In the paper the present-day research works on lignite (among the others Australian ones) direct hydrogenation are presented as well as the advantages and drawbacks of lignite as a raw material for liquid fuels production. It is concluded that in the national circumstances lignite should be considered a potential raw material for hydrogenation process.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dokonano przeglądu technologii bezpośredniego upłynniania węgla, w tym procesu bezpośredniego uwodornienia węgla opracowanego przez GIG w kontekście dojrzałości tych technologii dla zapewnienia bezpieczeństwa dostaw paliw silnikowych. Dokonany w ostatnich latach postęp w dziedzinie technologii wykorzystywanych w zakładach upłynniania węgla zapewnia jego techniczną dojrzałość tego typu zakładów. Wykonana wstępna ocena ekonomiczna zakfadu produkującego 3 miliony ton paliw rocznie wykazuje, że przedsięwzięcie te jest rentowne. Zakład upłynniania o mniejszej produkcji paliw jest nieekonomiczny.
EN
Current stage of direct coal liquefaction processes including direct hy-drogenation of coal process developed by GIG within a context of maturity of these technologies for securing of motor fuel supply of Poland has been described. Recent progress in development of processes compromising of direct coal liquefaction complex assures technical viability of such plants. Preliminary evaluation of production complex of capacity 3 million of motor fuels proves, that such complex is economical feasible and thus it might secure demand for liquid fuels of transport sector in Poland.
W okresie od 1970 r. do chwili obecnej ustanowiono w Unii Europejskiej około 30 ważnych aktów prawnych dotyczących ochrony powietrza. W układzie tematycznym można je podzielić na następujące grupy: - dokumenty ustalające normy jakości powietrza - dokumenty ustalające normy jakości produktów ze względu na ochronę powietrza, - dokumenty określające wymogi, jakim powinny odpowiadać pojazdy silnikowe ze względu na ochronę powietrza - dokumenty regulujące emisję zanieczyszczeń do powietrza przez zakłady przemysłowe, elektrownie i spalarnie odpadów. Niezmiernie ważne, ze względu na nowe spojrzenie na jakość powietrza, są dyrektywy 96/61/EC w sprawie zintegrowanego zapobiegania zanieczyszczeniom i kontroli oraz 96/62/EC na temat oceny i kontroli jakości otaczającego powietrza. Dyrektywa 96/62/EC, zwana dyrektywą ramową, ustala haTmonogiam, wg którego winien zostać przedłożony projekt regulujący wartości graniczne i progi ostrzegawcze dla określonej grupy 13 substancji zanieczyszczających powietrze. Państwa UE muszą podjąć kroki gwarantujące przestrzeganie wartości granicznych zanieczyszczeń w określonych strefach oraz zaproponować sposoby informowania społeczeństwa o przekroczeniu progów ostrzegawczych.
EN
Since 1970 European Community created about 30 law regulations dealing with air protection. That regulations may be divided into groups connected with: - Quality air limits - Quality limits for products influencing air quality - Requirements for engines parameters influencing air quality - Emission limits for industry, power stations and wastes incinerators. Very important because of new point of view are Directive 96/61/EC dealing with integrated protection and control as well as Directive 96/62/EC dealing with assessment and control of ambient air. According to Directive 96/62/EC European Community countries are obliged to prepare programmes of limitation for 13 defined pollutants.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.