• Strona główna AGH
  • AGH Main Page
 
Szukaj w systemie LAB
grupa / kierunek:
Górnictwo / Technologie górnicze

Problemy górnicze magazynowania paliw płynnych i składowanie odpadów

Kierownik: dr hab. inż. Stanisław Nawrat, prof. nadzw
Jednostka wiodąca:
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
Główni wykonawcy:
dr hab. inż. Stanisław Nawrat, prof. nadzw.dr hab. inż. Piotr Czaja, prof. nadzw.prof. dr hab. inż. Jacek Motyka
Cele ogólne badań:
W dystrybucji paliw gazowych bardo ważną rolę odgrywają retencyjne zbiorniki gazu ziemnego (Podziemne Magazyny Gazu - PMG) wykorzystywane dla:
1. okresowego pokrywania niedostatecznych dostawa gazu ziemnego z otworów eksploatujących złoża gazu ziemnego,
2. stabilizacji ilościowo– jakościowej dostarczanego gazu dla odbiorcy,
3. pokrywaniu ilościowych niedoborów dostaw gazu w okresach szczytowego lub sezonowego zwiększonego zapotrzebowania gazu przez odbiorców eksploatujących urządzenia cieplno – energetyczne.
Powszechnie znane są zbiorniki gazu ziemnego (Podziemne Magazyny Gazu PMG) zlokalizowane pod ziemią lub koksowniczego zlokalizowane na powierzchni.PMG nie mają nieraz w sposób jednoznaczny określonych form ograniczenia pojemności np. zbiorniki gazu w utworach porowatych, a przez ścianki będące skałami mogą występować przepływy filtracyjne płynów np. gazu i wody.Od wielu lat występują problemy z zagospodarowaniem metanu z pokładów węgla kamiennego, szczególnie także z częścią metanu ujmowanego w procesie odmetanowania ( ponad 200 mln gazu w roku). Metan wydzielający się w kopalni z górotworu procesami przewietrzaniai odmetanowania jest odprowadzany na powierzchnię, a także gromadzi się przestrzeniach zwanych zrobami („starymi zrobami”).W przypadku metanu ujętego przez odmetanowanie jest on w większej części wykorzystywany jako paliwo niskometanowe w różnych urządzeniach ciepłowniczo-energetycznych np. w kotłowniach, suszarniach węgla, silnikach i turbinach gazowych. Urządzenia te wymagają paliwa ustabilizowanego w zakresie jakościowym i ilościowym. Gaz niskometanowy ujmowany przez odmetanowanie cechuje się dużą w czasie zmiennością jakościową i ilościową, wynikającą z uzależnienia efektywności odmetanowania głównie od eksploatacji górniczej. Zaburzenia parametrów jakościowo-ilościowych paliwa wpływają negatywnie na pewność ruchową i ciągłość pracy gazowych instalacji ciepłowniczo-energetycznych. Jedynym możliwym rozwiązaniem stosowanym w praktyce jest magazynowanie gazu w zbiornikach w celu jego stabilizacji jakościowo i ilościowej.Jedną z przyczyn niedostatecznego gospodarczego wykorzystania metanu ujmowanego odmetanowaniem z pokładów węgla kamiennego jest duże zmienność parametrów ilościowo – jakościowych gazu z odmetanowania, co powoduje występowanie trudności w utrzymaniu ciągłości pracy urządzeń ciepłowniczo – energetycznych spalających gaza z odmetanowania.Możliwe jest także wykorzystanie wolnych przestrzeni powstałych w zlikwidowanych i czynnych kopalniach.Podejmowane były także próby budowania zbiorników gazu w nieczynnych kopalniach głębinowych ( PMG „Nowa Ruda”).Analizowano także możliwości wykorzystania zrobów i wyrobisk górniczych dla utworzenia retencyjnego zbiornika gazów z odmetanowania w czynnych kopalniach węgla kamiennego „Zofiówka” i „Pniówek”.Metan odprowadzany w powietrzu kopalnianym, a także odprowadzany z instalacji odmetanowania na powierzchni do atmosfery, ze względu na brak możliwości jego pełnego wykorzystania gospodarczego, przyczynia się do powstawania „efektu cieplarnianego”, który jest niekorzystnym zjawiskiem ekologicznym.Problem pełnego gospodarczego wykorzystania gazu niskometanowego z pokładów węgla kopalń głębinowych powinien być pilnie rozwiązany, nie tylko z przyczyn negatywnych skutków ekologicznych, ale także dużych strat ekonomicznych. W przypadkach budowy podziemnych magazynów gazu w kopalniach węgla kamiennego należy ocenić przede wszystkim wszelkie zagrożenia skojarzone, takie jak zagrożenie wybuchem metanu, pożarami endogenicznymi, wybuchem pyłu węglowego, wyrzutami metanu i skał oraz zagrożenia tapaniami.
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
Projekt został zrealizowany w ramach Badań Własnych: Zbiorniki gazu ziemnego i metanu w kopalniach węgla kamiennego (nr 10.10.100.129) Analiza możliwości wykorzystania inwestycji – Budowa Podziemnego Magazynu Gazu w wyrobiskach dołowych byłej kopalni węgla kamiennego „Nowa Ruda", jako zbiornika gazu lub dla innych celów gospodarczych niż pierwotnie zakładano, uwzględniająca aktualny stan zaawansowania inwestycji – zlecenie Spółki Restrukturyzacji Kopalń S.A. (nr 5.5.100.155)
Najważniejsze uzyskane wyniki:
W kopalniach podziemnych budować podziemne magazyny gazu PMG poprzez:
-przystosowanie otamowanych wyrobisk i zrobów,
-wykonanie specjalnych wyrobisk górniczych,które mogą pełnić funkcję podziemnych retencyjnych zbiorników gazu zwłaszcza z odmetanowania pokładów węgla.
Analizowano i zbadano możliwości wykorzystania zrobów i wyrobisk górniczych dla utworzenia retencyjnych zbiorników gazów z odmetanowania w czynnych kopalniach węgla kamiennego „Zofiówka” i „Pniówek”.Badania wykazały możliwości techniczno – technologiczne utworzenia podziemnych magazynów metanu w zlikwidowanych i czynnych kopalniach węgla kamiennego pod warunkiem zapewnienia warunków bezpieczeństwa, w tym szczególnie wysokiej szczelności oraz wyeliminowania zagrożenia wybuchami metanu i zagrożenia pożarowego.Zaprojektowany układ technologiczny składający się z następujących głównych urządzeń:-zbiornika jako magazynu gazu,-urządzeń napełniających gazem zbiornik (np. sprężarki, rurociągi, itp.),-urządzeń ujmujących gaz ze zbiornika (np. sprężarki powierzchniowe i sieci rurociągów)wykazał poprawność i pewność eksploatacyjną.Budowa podziemnego retencyjnego zbiornika metanu z odmetanowania w czynnych kopalniach węgla kamiennego powinna być oparta o założenia zawarte w szczegółowych projektach, które powinny uwzględniać:
1)lokalizację zbiornika metanu w górotworze oraz warunki górniczo-geologiczne,
2)konstrukcję zbiornika oraz podstawowe parametry techniczne jak: objętość, pojemność gazową, maksymalne nadciśnienie gazu, uszczelnienie ścian zbiornika, sposób wykonania tam przeciwwybuchowych,
3)techniczno-technologiczne wyposażenie instalacji podająco - ujmującej gaz prognozę szczelności w oparciu o badania parametryczne i modelowe,
4)zasady przeprowadzania kontroli stanu szczelności zbudowanego zbiornika przy wykorzystaniu badań eksperymentalnych: ciśnienia gazu, stężeń gazu, przepływu gazu, stężenia gazu w wyrobiskach górniczych,
5)badania wpływu przewietrzania kopalni na szczelność zbiornika,
6)ocenę wpływu zagrożeń naturalnych na bezpieczeństwo eksploatacji zbiornika w tym szczególnie zagrożenia tąpaniami, wyrzutami metanu i skał oraz pożarami,
7)ocenę wpływu ewentualnych nieszczelności lub awarii instalacji techniczno-technologicznych na bezpieczeństwo pracy w czynnych wyrobiskach górniczych,
8)warunki eksploatacji instalacji podająco - ujmującej gaz ze zbiornika wraz z zakresem regulacji i automatyzacji, dotyczącym także zdalnego sterowania zasuwami na rurociągach metanowych,
9)zasady monitoringu i controlingu podstawowych parametrów gazowo-przepływowych w zbiorniku i instalacjach podająco - ujmujących gaz, które generalnie powinny zakładać wykorzystanie czujników automatycznych systemów metanometrycznych,
10)nadzór techniczno-technologiczny i organizacyjny.Skład gazów w otamowanych wyrobiskach i zrobach zależy od wielu zmiennych w przestrzeni i czasie czynników, w szczególności zaś od:·intensywności wypływu gazów złożowych, tj. metanu i dwutlenku węgla,·budowy i struktury topologicznej sieci wentylacyjnej,·szczelności otamowania wydzielonych wyrobisk i zrobów,·przewietrzania otamowanych wyrobisk i zrobów,·stopnia i intensywności mieszania się gazów zrobowych z dopływającym powietrzem,·skłonności węgla do utleniania w procesie samozagrzewania,·aktywności pożaru, jeżeli wystąpił proces palenia się węgla w zrobach,·okresu otamowania.Konieczne jest także wyeliminowanie możliwości wystąpienia inicjału wybuchu metanu głównie wskutek pożarów podziemnych.
Patenty, know how, wdrożenia:
Sposób magazynowania metanu w podziemnych wyrobiskach kopalni węgla kamiennego Kategoria i numer ochrony: WYN: (11) 192320

Sposób wydzielania metanu z gazów kopalnianych. Kategoria i numer ochrony: WYN: (11) 193636
Najważniejsze publikacje:
1.Zastosowanie metod przepompowywania gazów dla prewencji wybuchowej i pożarowej w kopalniach podziemnych — Methods of gases pumping over for explosion and fire prevention / Stanisław NAWRAT, Sebastian NAPIERAJ, Piotr Łuska // Przegląd Górniczy ; ISSN 0033-26X. — 2007 t. 63 nr 3 s. 28–38. — Bibliogr. s. 38, Streszcz., Summ., Zsfassung, Rés., Rez.
2.Coal-bed methane using in Poland – the present state and perspectives / Jerzy STOPA, Stanisław RYCHLICKI, Stanisław NAWRAT // W: 19th World Petroleum Congress : a world in transition: delivering energy for sustainable growth : Madrid, June 29 to July 3, 2008 : abstract book. — London : World Petroleum Council, 2008. — Opis wg okł. — S. 155. — Toż. W: 19th World Petroleum Congress [Dokument elektroniczny] : a world in transition: delivering energy for sustainable growth : Madrid, June 29 to July 3, 2008 : preprints CD Rom of the 19th World Petroleum Congress. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe. — [London] : World Petroleum Council, cop. 2008. — 1 dysk optyczny
3.Badania eksperymentalne procesu przemieszczania gazów w zrobach kopalni węgla kamiennego — Experimental investigations of gases propagation from gobs in a hard coal mine / Stanisław NAWRAT, Zbigniew KUCZERA, Sebastian NAPIERAJ, Jan Syty // Wiadomości Górnicze ; ISSN 0043-5120. — 2006 R. 57 nr 4 s. 191–202. — Bibliogr. s. 202, Summ., Streszcz., Rez.
4.Klasyfikacja składu gazów w zrobach kopalni węgla kamiennego — Gases in goaves of a hard coal mine / Stanisław NAWRAT, Zbigniew KUCZERA, Sebastian NAPIERAJ, Jan Syty // Wiadomości Górnicze ; ISSN 0043-5120. — 2006 vol. 57 nr 1 s. 43–52. — Bibliogr. s. 52, Summ., Streszcz., Rez.
5.Problemy zapewnienia stabilnych parametrów paliwa z odmetanowania kopalń stosowanego do silników gazowych — Problems with assurance of stable parameters of fuel from demethanation of mines, which is used in gas engines / Stanisław NAWRAT, Zbigniew KUCZERA, Rafał ŁUCZAK, Piotr ŻYCZKOWSKI // Górnictwo i Geoinżynieria / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków ; ISSN 1732-6702. — Tyt. poprz.: Górnictwo (Kraków). — 2006 R. 30 z. 3 s. 19–35. — Bibliogr. s. 35, Streszcz., Summ.
6.Wpływ drenażu na efektywność odmetanowania w kopalni węgla — Influence of drainage technics for efficiency of drainage in coal mine / Stanisław NAWRAT, Zbigniew KUCZERA, Sebastian NAPIERAJ // Górnictwo i Geoinżynieria / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków ; ISSN 1732-6702. — Tyt. poprz.: Górnictwo (Kraków). — 2006 R. 30 z. 1 s. 25–36. — Bibliogr. s. 36, Streszcz., Summ.
7.Model research into retentive reservoirs of methane in coal mines / J. Berger, W. Dziurzyński, St. NAWRAT, J. ROSZKOWSKI // W: Mine ventilation : proceedings of the tenth US / North American mine ventilation symposium : 16–19 May 2004, Anchorage, Alaska, USA / eds. R. Ganguli, S. Bandopadhyay. — Leiden [etc.] : A. A. Balkema Publishers, 2004. — S. 271–275. — Bibliogr. s. 274–275, Abstr.
8.Numerical simulation of retentive reservois of methane in coal mines — Symulacja numeryczna retencyjnych magazynów metanu w kopalniach węgla kamiennego / Jerzy Berger, Wacław Dziurzyński, Stanisław NAWRAT // Archives of Mining Sciences = Archiwum Górnictwa : quarterly ; ISSN 0860-7001. — 2004 vol. 49 iss. 3 s. 339–357. — Bibliogr. s. 356–357, Abstr., Streszcz.
9.Coal-bed methane using in Poland – the present state and perspectives / Jerzy STOPA, Stanisław RYCHLICKI, Stanisław NAWRAT // W: 19th World Petroleum Congress : a world in transition: delivering energy for sustainable growth : Madrid, June 29 to July 3, 2008 : abstract book. — London : World Petroleum Council, 2008. — Opis wg okł. — S. 155. — Toż. W: 19th World Petroleum Congress [Dokument elektroniczny] : a world in transition: delivering energy for sustainable growth : Madrid, June 29 to July 3, 2008 : preprints CD Rom of the 19th World Petroleum Congress. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe. — [London] : World Petroleum Council, cop. 2008. — 1 dysk optyczny
Dane osoby kontaktowej:
dr hab. inż. Stanisław Nawrat, prof. nadzw, AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZAWydział Górnictwa i GeoinżynieriiKatedra Górnictwa PodziemnegoTel. służbowy +48 012 6172154 Tel. kom.+48 600302823
E-mail: nawstan@agh.edu.pl

data aktualizacji: 2009-02-25

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza