Krzysztof Kapusta
Podziemne zgazowanie węgla (PZW) jest metodą pozyskiwania energii chemicznej węgla bezpośrednio w miejscu jego zalegania (in situ) poprzez doprowadzenie do zapalonego złoża czynnika zgazowującego i odbiór wytworzonego gazu o wartości przemysłowej na powierzchni. W przeciwieństwie do tradycyjnych, górniczych metod pozyskiwania surowca, w trakcie procesu podziemnego zgazowania węgla paliwo zamieniane jest na gaz o wartości przemysłowej bezpośrednio w miejscu zalegania w złożu, a następnie wytworzony gaz wyprowadzany jest otworami na powierzchnię. (…)
Eksploatacja pokładów węgla metodą zgazowania podziemnego znajduje szczególne uzasadnienie w przypadkach, gdy wydobycie tradycyjnymi metodami górniczymi jest nieuzasadnione ekonomicznie bądź uniemożliwione względami bezpieczeństwa prowadzenia robót podziemnych (np. w pokładach głęboko zalegających). Możliwości wykorzystania wytworzonego w ten sposób gazu, którego skład chemiczny oraz wartość opałowa zależą głównie od zastosowanego czynnika zagazowującego, są we współczesnej syntezie chemicznej oraz energetyce zawodowej niezwykle szerokie.
W Polsce po raz pierwszy do badań nad podziemnym zgazowaniem węgla przystąpiono w roku 1948. Początkowo naukowcy z Głównego Instytutu Górnictwa zostali włączeni do badań nad PZW prowadzonych w Belgii. W ramach projektu belgijskiego przeprowadzono dwa doświadczenia podziemne, stosując zgazowanie powietrzne metodą opływową oraz kilkanaście eksperymentów w tzw. podziemnym gazogeneratorze powierzchniowym. W roku 1949 dla prowadzenia badań w tym obszarze utworzono Dział Zgazowania Podziemnego w ówczesnym Zakładzie Górniczym GIG, który został następnie przekształcony w samodzielny zakład badawczy. Ośrodek doświadczalny zbudowano na obszarze byłej kopalni „Mars” w Łagiszy. W ośrodku przeprowadzono kilka prób zgazowania w reaktorach podziemnych, stosując do zgazowania początkowo tlen, a następnie powietrze. Przyjęty wtedy w kraju kierunek rozwoju technologii PZW preferował wykorzystanie sposobu szybowego i dołowego generatora opartego na otworach generatorowych.
Do badań nad podziemnym zgazowaniem węgla w Głównym Instytucie Górnictwa powrócono w roku 2007. Eksperymenty PZW zostały przeprowadzone dwukrotnie w roku 2010 i 2013 w Głównym Instytucie Górnictwa Kopalni Doświadczalnej „Barbara” w Mikołowie, ponadto w roku 2014 przeprowadzono pilotażową próbę eksploatacji pokładu węgla metodą podziemnego zgazowania w KHW SA KWK „Wieczorek”.
Realizacja prób podziemnego zgazowania węgla została przeprowadzona w pokładzie 310 Kopalni Doświadczalnej „Barbara” w ramach projektu HUGE (ang. Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe) oraz HUGE2, finansowanych przez Komisję Europejską w ramach Funduszu Badawczego Węgla i Stali. (…) Próby podziemne były poprzedzone szeregiem eksperymentów w tzw. laboratoryjnym reaktorze powierzchniowym. (…)
Prace badawcze kontynuowano w ramach projektu HUGE2, w którym – poza zbadaniem możliwości dalszego zwiększenia udziału wodoru w produkowanym gazie – szczególny nacisk położono na aspekty bezpieczeństwa środowiskowego i procesowego technologii PZW. W roku 2013 w KD Barbara przeprowadzono kolejną próbę zgazowania w warunkach podziemnych, w której przetestowano zmienioną geometrię kanałów zgazowania, tj. w kształcie litery „V”.
Przeprowadzony proces charakteryzował się wysoką sprawnością energetyczną, wynoszącą ok. 70% (procent energii chemicznej zgazowanego węgla zawartej w produkowanym gazie). (…) Przeprowadzony 6-dniowy eksperyment udowodnił możliwość prowadzenia procesu w sposób kontrolowany i bezpieczny dla otoczenia naturalnego.
Przeprowadzone dwa eksperymenty PZG w KD „Barbara” pozwoliły na poszerzenie wiedzy i zdobycie doświadczeń przy opracowywaniu projektu technicznego pilotażowej próby podziemnego zgazowania przeprowadzonej w 2014 roku w KHW SA KWK „Wieczorek”. Eksperyment realizowany był w ramach strategicznego programu badań naukowych i prac rozwojowych „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii”, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. (…) Po zakończeniu eksperymentu i całkowitym wygaszeniu reaktora podziemnego przeprowadzono wszechstronne prace pozwalające na określenie wytrzymałości mechanicznej powstałej kawerny poprocesowej oraz badania oceniające oddziaływanie procesu na środowisko naturalne. Badania dowiodły pełnego bezpieczeństwa środowiskowego i technologicznego prowadzonego procesu zgazowania.
Kilkudziesięcioletnie doświadczenia światowe w dziedzinie podziemnego zgazowania węgla dowiodły wykonalności technicznej procesu. Wiele danych potwierdza również atrakcyjność ekonomiczną takiego sposobu pozyskiwania energii chemicznej zawartej w węglu. (…) Polscy badacze dzięki pracom prowadzonym w Głównym Instytucie Górnictwa w ostatnich latach przyczynili się do rozwiązania wielu istotnych zagadnień technicznych związanych z procesem PZW.
Cały artykuł Krzysztofa Kapusty pt. „Technologia podziemnego zgazowania węgla kamiennego” znajduje się na s. 9 majowego „Śląskiego Kuriera WNET” nr 59/2019, gumroad.com.
„Kurier WNET”, „Śląski Kurier WNET” i „Wielkopolski Kurier WNET” są dostępne w jednym wydaniu w całej Polsce w kioskach sieci RUCH, Kolporter i Garmond Press oraz w Empikach, a także co sobota na Jarmarkach WNET w Warszawie przy ul. Emilii Plater 29 (na tyłach hotelu Marriott), w godzinach 9–15.
Wersja elektroniczna aktualnego numeru „Kuriera WNET” jest do nabycia pod adresem gumroad.com. W cenie 4,5 zł otrzymujemy ogólnopolskie wydanie „Kuriera WNET” wraz z wydaniami regionalnymi, czyli 40 stron dobrego czytania dużego (pod każdym względem) formatu. Tyle samo stron w prenumeracie na www.kurierwnet.pl.