Prof. dr hab. inż. Józef DUBIŃSKI, czł. koresp. PAN

Prezentacja na temat: "Prof. dr hab. inż. Józef DUBIŃSKI, czł. koresp. PAN"— Zapis prezentacji:

1 Prof. dr hab. inż. Józef DUBIŃSKI, czł. koresp. PAN
Podziemne zgazowanie węgla. Czy może to być innowacyjny sposób pozyskiwania energii ? Prof. dr hab. inż. Józef DUBIŃSKI, czł. koresp. PAN Katowice, r.

2 Czy można będzie wydobywać węgiel z podziemi bez użycia tradycyjnej techniki górniczej ?

3 Podziemne zgazowanie węgla jest ideą z blisko 150 historią
1868 – Carl Wilhelm Siemens – sugestia zgazowania podziemnego węgla przed Chemical Society of London,

4 Światowe próby podziemnego zgazowania węgla

5 Zasoby węgla należą do najbogatszych (50% całości) spośród wszystkich surowców węglowodorowych.
Głęboko zalegające zasoby są trudne do pozyskania klasycznymi technikami górniczymi. W Polsce na głębokościach poniżej 1000 m zalega 4,67 mld ton zasobów bilansowych węgla, a w pozostawionych resztkach co najmniej 1 mld ton.

6 Polska jest krajem zasobnym w węgiel ...
Zasoby bilansowe 48,23 mld ton Zasoby bilansowe w polach zagospodarowanych 19,13 mld ton Zasoby bilansowe w obszarach niezagospodarowanych 25,14 mld ton Zasoby przemysłowe 4,21 mld ton Zasoby operacyjne 3,49 mld ton Węgiel kamienny Stan :

7 Podstawowe procesy i produkty wykorzystania węgla

8 Podziemne Zgazowanie Węgla powala na bezpośrednie pozyskanie energii w miejscu zalegania węgla, a sam proces przebiega analogicznie do technologii zgazowania węgla na powierzchni - jest jednak bardziej złożony i trudniejszy w realizacji. 8

9 Istota procesu podziemnego zagazowania węgla
Podziemne Zgazowanie Węgla - stanowi zespół wielokierunko – wych przemian termicznych i chemicznych, jakie zachodzą w pokładzie węgla w podwyższonej temperaturze (700 ÷900oC, a nawet do 1500oC) i przy kontrolowanym dostępie ilości powietrza , tlenu lub pary wodnej. Podstawowe reakcje : > Reakcja utleniania (spalania) C + O = CO (egzotermiczna) > Reakcja powstawania syngazu C + H2O = CO + H2 (endotermiczna) > Reakcja Boudouard’a C + CO2 = 2CO > Reakcja tworzenia metanu CO + 3H2 = CH4 + H2O Ciepło potrzebne do zgazowania otrzymywane jest przez spalenie węgla w egzotermiczna reakcji utleniania . Podstawowe produkty zgazowania węgla : CO, CO2, H2, CH4, H2O

10 Podziemne zgazowanie węgla (ang
Podziemne zgazowanie węgla (ang. Underground Coal Gasification – UCG) to jedna z najprężniej rozwijających się obecnie technologii pozyskania energii zawartej w węglu poprzez jego zgazowanie bezpośrednio w złożu. Jej zaletą jest przede wszystkim możliwość wykorzystania uzyskiwanego gazu zarówno w  celach energetycznych jak i do innych procesów karbochemicznych.

11 Dlaczego znowu podjęto prace nad technologią PZW w Polsce ?
Polska jako kraj zasobny w węgiel i potrzebujący nowych zdywersyfikowanych źródeł energii nie może stać z boku prac B+R rozwijanych aktualnie na świecie nad technologią podziemnego zgazowania węgla.

12 Kryteria wg J. Drzewieckiego, 2011
Podziemne zgazowanie węgla nie może być stosowane wszędzie - muszą być spełnione określone warunki aby było ono bezpieczne dla ludzi i dla środowiska naturalnego Kryteria wg J. Drzewieckiego, 2011 Głębokość: ponad 100m.; Miąższość: ponad 2 m; Zawartość popiołu: do 30% Brak przerostów w pokładzie; Odległość do najbliższego pokładu: ponad 10m; Grubość skał nieprzepuszczalnych w nadkładzie ponad 10m; Całkowita izolacja poziomów wodonośnych.

13 Podstawowe metody (technologie) PZW
Metoda szybowa Metoda bezszybowa Metoda szybowa polega na udostępnieniu pokładu węgla szybem. Georeaktor stanowi wydzielony fragment pokładu, do którego poprzez otwory wiertnicze podawane są media zgazowujące i odbierane produkty zgazowania. Media zgazowujące i produkty zgazowania są transportowane wyrobiskami dołowymi i szybem na powierzchnię. W metodzie bezszybowej, przygotowanie georeaktora polega na wykonaniu z powierzchni otworów wiertniczych stanowiących kanały zasilające i produkcyjne, które są połączone kanałem łączącym wykonanym w pokładzie węgla.

14 Polskie badaniach koncentruję się na technologii szybowej…
umożliwia pozyskanie unikalnej wiedzy o zjawiskach i procesach zachodzących w obrębie georeaktora zgazowania i w jego otoczeniu, pozwala na łatwiejsze rozpoznanie i sterowanie parametrami procesu w zakresie : - składu i jakości uzyskiwanego produktu, - bezpieczeństwa realizacji procesu, - oceny wpływu procesu na podziemne środowisko geologiczne i środowisko naturalne na powierzchni.

15 POLSKIE DOŚWIADCZENIA W ROZWOJU TECHNOLOGII PODZIEMNEGO ZGAZOWANIA WĘGLA
Prace badawcze realizowane w GIG w latach 50 i 60 – tych XX wieku (poligon : dawna kopalnia Mars) Projekt HUGE Projekt HUGE 2 Projekt Strategiczny pt. „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii” - Zadanie 3 „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej”

16 EKSPERYMENTY PODZIEMNEGO ZGAZOWANIA WĘGLA W POLSCE W WARUNKACH RZECZYWISTYCH
Projekt HUGe – etap 1 Projekt HUGE – etap 2 Badanie procesu podziemnego zgazowania węgla w dynamicznym georeaktorze Próba zgazowania w warunkach rzeczywistych w i pokładzie 310 w KD Barbara GIG w Mikołowie

17 EKSPERYMENTY PODZIEMNEGO ZGAZOWANIA WĘGLA W WARUNKACH RZECZYWISTYCH
Projekt HUGE – etap 2 PRÓBA ZGAZOWANIA

18 EKSPERYMENTY PODZIEMNEGO ZGAZOWANIA WĘGLA W WARUNKACH RZECZYWISTYCH
Projekt HUGE – etap 2 REZULTATY W procesie uzyskano palny gaz o wartości opałowej w przedziale: 2,5÷10 MJ/m3, o następującym składzie: wodór 10–40%, tlenek węgla 20–30%, metan 2–3%, dwutlenek węgla 10–15%, tlen 1–2%.

19 Dlaczego technologię PZW można zaliczyć do grupy Czystych Technologii Węglowych ?
Po zakończeniu prac przygotowawczych nie ma potrzeby wprowadzania pod ziemię ekip górniczych. Większość operacji technicznych, w tym procesy chemiczne odbywają się bezpośrednio w pokładzie węgla. Istnieje możliwość pozostawienia pod ziemią odpadów i zanieczyszczeń powstających w procesie zgazowania (popiołów, siarki, metali ciężkich). Rozważa się możliwość składowania CO2 w kawernach powstałych po zgazowaniu.

20 PODSUMOWANIE : Podziemne zgazowanie węgla przeżywa aktualnie swój renesans i stało się „trendy” w wymiarze światowym. Polska baza zasobowa węgla uzasadnia aktywność B+R polskich instytucji naukowych w obszarze PZW. Duże zainteresowanie przemysłu węglowego rozwojem technologii PZW. Przyjęty program badań stwarza szanse na uzyskanie wyników unikalnych w skali światowej. PZW jest technologią o szczególnych wymaganiach w zakresie bezpieczeństwa i ochrony środowiska. PZW szansą na pełniejsze wykorzystanie krajowych zasobów węgla.

21 Dziękuję za uwagę !