Przygotowania do projektu zgazowania węgla w złożu

fot. JSW

Korzystanie z węgla byłoby bezpieczniejsze i ekologiczne, gdyby udało się zmienić go pod ziemią w gaz, który na powierzchni posłużyłby do produkcji energii. Jesienią tego roku w katowickiej kopalni Wieczorek naukowcy sprawdzą, czy jest to możliwe na większą skalę.

Projekt, którego częścią będzie próba podziemnego zgazowania węgla kamiennego w czynnej kopalni, przygotowywany jest od kilku lat. Realizuje go konsorcjum ośrodków naukowych i firm, na czele z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie.

Według przedstawicieli Katowickiego Holdingu Węglowego, do którego należy kopalnia Wieczorek, najdalej na przełomie października i listopada tego roku wszystko będzie techniczne gotowe do rozpoczęcia eksperymentu. Dokładnej daty rozpoczęcia zgazowania jeszcze nie ustalono. Jeżeli projekt ostatecznie nie ruszy jesienią (np. z powodu niesprzyjającej pogody), będzie rozpoczęty wiosną 2014.

Do projektu zgazowania węgla w minioną sobotę nawiązał podczas konwencji PO w Chorzowie premier Donald Tusk, wskazując na prowadzone m.in. na Śląsku i w Krakowie badania nad technologiami czystego węgla.

 – Dzisiaj nie tylko w Polsce, ale także w Europie, węgiel zaczyna być na nowo modny; również dlatego, że tu na Śląsku i w pobliskim Krakowie najlepsi polscy uczeni pracują nad tym, aby wydobycie i zamienianie na energię węgla kamiennego i brunatnego stało się też ekologicznie bezpiecznie. Nie zasypialiśmy gruszek w popiele. Polska niedługo stanie się liderem bezpiecznych form spalania węgla. Także tak nowoczesnych jak gazyfikacja węgla pod ziemią – powiedział premier.

W 2010 r. naukowcy z Głównego Instytutu Górnictwa (GIG) w Katowicach, który uczestniczy także w obecnym projekcie, z sukcesem przeprowadzili eksperyment podziemnego zgazowania węgla w Kopalni Doświadczalnej Barbara w Mikołowie. Była to pierwsza tego typu próba w Europie od wielu lat, na małą skalę. Przeprowadzono ją w podziemnym georeaktorze, czyli odizolowanym od wyrobisk pokładzie węgla. Doprowadzano tam mieszaninę gazów: powietrza, tlenu i pary wodnej. W ciągu dwóch tygodni zgazowano ponad 20 ton węgla.

Należąca do GIG kopalnia Barbara to rodzaj podziemnego poligonu doświadczalnego. Jednak budowa podobnej instalacji w warunkach czynnej kopalni węgla jest przedsięwzięciem niespotykanym dotychczas w polskiej praktyce górniczej. Przez wiele miesięcy trwały przygotowania formalne, związane m.in. ze spełnieniem wymogów prawa geologicznego i górniczego. Trzeba też było wybrać takie miejsce dla eksperymentu, by w żadnym wypadku nie zagrażało to załodze kopalni. Jeżeli coś pójdzie nie tak, pokład może zostać szybko zalany wodą bez wpływu na pozostałą część kopalni.

Georeaktor, czyli miejsce zgazowania, zlokalizowane będzie ok. 400 m pod ziemią, w rejonie Szybu Wschodniego kopalni. To gruby na ok. 5 metrów pokład węgla, w którym znajduje się ok. 1,2 tys. ton tego surowca. Do georeaktora będzie prowadził chodnik badawczy, poprowadzony w ten sposób, by w razie niebezpieczeństwa skutecznie odciąć zagrożony rejon. Z wyrobiska będą odwiercone otwory badawcze w kształcie litery „V” o takim kierunku nachylenia, by zapewnić szczelność georeaktora z wyrobiskiem.

 – Ponadto wykonany zostanie trzeci otwór, który pozwoli na rozpoczęcie procesu zgazowania oraz z którego planowane jest zapalenie georeaktora. Następnie posłuży on jako otwór kontrolny, skąd będzie możliwość podawania tzw. gazu inertnego. Zakłada się, że proces zgazowywania prowadzony będzie przez około trzy miesiące – wyjaśnił rzecznik Katowickiego Holdingu Węglowego Wojciech Jaros.

Do georeaktora doprowadzane będą media służące zgazowaniu. Cały proces będzie zabezpieczony, monitorowany i analizowany. Produkowany w tej instalacji gaz, po odpyleniu, pozbawieniu smoły i odwodnieniu może być spalany w lokalnej kotłowni lub silniku gazowym. Wyniki tych prób posłużą do analizy efektywności technicznej, ekonomicznej i ekologicznej podziemnego zgazowania węgla.

Jeżeli eksperyment w kopalni Wieczorek powiedzie się, holding rozważy możliwość eksploatacji w tej formule pokładów węgla zlokalizowanych poniżej 1300-1500 m w kopalni Mysłowice-Wesoła. Jaros podkreślił, że instalacja w kopalni Wieczorek to pierwszy podziemny generator w Polsce, a dla holdingu szansa na nowatorski sposób "wydobywania" energii.

 – Jeżeli podziemne zgazowanie węgla powiedzie się na skalę przemysłową, trzeba będzie zbudować blok energetyczny, w którym byłby spalany tzw. syngaz wytwarzany pod ziemią. Ze sfinansowaniem takiego projektu nie powinno być problemu, ponieważ będzie on wpisywał się w czyste technologie wykorzystania węgla i czystą energetykę – wskazał rzecznik.

Według naukowców, skala możliwych zastosowań produktów podziemnego zgazowania węgla jest szeroka, nie tylko w samej energetyce. Gaz o wysokiej zawartości wodoru i tlenku węgla (tzw. gaz syntezowy) może być np. surowcem dla przemysłu chemicznego, np. do produkcji paliw płynnych czy metanolu; może też zastępować gaz ziemny. Rodzaj zastosowania zależy głównie od składu chemicznego uzyskanych gazów, a ten wynika przede wszystkim z rodzaju czynnika zgazowującego.

Podziemne zgazowanie węgla to nie jedyny projekt w zakresie nowatorskich sposobów wykorzystania tego surowca. W maju tego roku, po kilku latach budowy, w Katowicach i Zabrzu oficjalnie uruchomiono stworzone kosztem prawie 162 mln zł Centrum Czystych Technologii Węglowych. Ma to być jeden z wiodących europejskich ośrodków badań nad nowymi technologiami korzystania z paliw kopalnych. To wspólny projekt Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach i Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu, a zarazem największe przedsięwzięcie w zakresie infrastruktury badawczej w regionie. Przedsięwzięcie w większości sfinansowały środki UE.

Na Centrum składa się zespół laboratoriów i zaplecze o łącznej powierzchni użytkowej ponad 9 tys. m kw. Ośrodek obejmuje trzy części: laboratoria stworzone w katowickim GIG oraz instalacje technologiczne w Zabrzu i Mikołowie. W nowym budynku w Katowicach, gdzie powstały specjalistyczne laboratoria, prowadzone są prace łączące różne dziedziny nauki. Chodzi m.in. o badania w zakresie własności ciał stałych, cieczy i gazów - w tym szczególnie paliw, a także energetyki, inżynierii procesowej oraz nanotechnologii. Efektem prowadzonych tu badań ma być zminimalizowanie skutków wykorzystania węgla dla środowiska naturalnego, ale również np. rozpoznanie potencjału składowania dwutlenku węgla, ocena jakości paliw stałych czy podniesienie efektywności wytwarzania i użytkowania energii.

Oprócz zlokalizowanych w Katowicach laboratoriów, w należącej do GIG Kopalni Doświadczalnej Barbara w Mikołowie powstał podziemny poligon do badań w zakresie zgazowania węgla. Natomiast w naziemnej części kopalni utworzono nowe stanowiska badawcze do rozmaitych badań. Powstał np. moduł oczyszczania i separacji gazów procesowych różnymi metodami, co może służyć badaniom w aspekcie usuwania dwutlenku węgla czy produkcji wodoru. Na terenie Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu powstały instalacje technologiczne do doświadczeń na większą skalę oraz stanowiska badawcze w skali wielkolaboratoryjnej, m.in. do badań z zakresu zgazowania i tzw. oxy-spalania ciśnieniowego paliw stałych.

Nowatorskie technologie testują i badają także firmy energetyczne. W kwietniu grupa energetyczna Tauron uruchomiła w opalanej węglem Elektrowni Łaziska pilotażową instalację wychwytywania dwutlenku węgla ze spalin. To etap projektu badawczego prowadzonego przez tę grupę przy współpracy z Instytutem Chemicznej Przeróbki Węgla. Obecnie ponad 90% mocy wytwórczych Taurona opiera się na węglu. Firma stara się więc rozwijać tzw. czyste technologie węglowe. Chodzi zarówno o badania nad wychwytywaniem CO2, jak i wykorzystywanie wysokosprawnych i możliwie ekologicznych bloków węglowych.

Dotąd technologia wychwytywania CO2 ze spalin elektrowni - mimo licznych badań np. w Niemczech - nie została wykorzystana na skalę przemysłową. Problemy wiążą się m.in. z wpływem takich instalacji na efektywność produkcji. Przedstawiciele Taurona liczą, że efekty ich badań pozwolą zmniejszyć wpływ przechwytywania CO2 na efektywność bloków energetycznych i przyczynią się do obniżenia emisyjności jednostek wytwórczych.

Pilotażowa instalacja tzw. aminowego usuwania CO2 ze spalin to pierwszy tego typu projekt badawczy w Polsce i pierwsze takie urządzenie w kraju – przewidziane do badań procesu usuwania CO2 z rzeczywistych spalin bloku węglowego przy wykorzystaniu absorpcji chemicznej. Wychwytywanie CO2 ze spalin i jego późniejsze składowanie to tzw. CCS, czyli Carbon Capture and Storage. Metoda ta ma pomóc w spełnieniu celów polityki środowiskowej UE, zakładającej m.in. minimalizację emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Ponieważ spalanie paliw węglowych wiąże się ze znaczną emisją tego gazu do atmosfery, to właśnie głównie w elektrowniach węglowych bada się skuteczność różnych wariantów CCS.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl