PL220875B1 - Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń - Google Patents
Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalńInfo
- Publication number
- PL220875B1 PL220875B1 PL384698A PL38469808A PL220875B1 PL 220875 B1 PL220875 B1 PL 220875B1 PL 384698 A PL384698 A PL 384698A PL 38469808 A PL38469808 A PL 38469808A PL 220875 B1 PL220875 B1 PL 220875B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- methane
- gas
- pipeline
- air
- mine
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 99
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 42
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 7
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń.
W pokładach węgla występuje metan, który w trakcie prowadzenia robót górniczych w kopalniach, wydziela się do wyrobisk powodując powstanie zagrożenia wybuchem. Całkowita ilość CH4 występująca w wyrobiskach górniczych to metan pozostający w złożu, gaz absorbowany w strukturze węgla oraz metan wydzielający się do powietrza w trakcie eksploatacji, który odprowadzany jest systemami odmetanowania i z powietrzem wentylacyjnym. Metan nie ujęty przez odmetanowanie w większej części wydziela się do powietrza wentylacyjnego tworząc mieszaniny metanowo-powietrzne o różnej zawartości tego gazu. Według Prawa Geologicznego i Górniczego metan pokładów węgla zaliczany jest do kopalin podstawowych i może być wykorzystywany gospodarczo. Emisja metanu do atmosfery jest niekorzystna, gdyż ze względu na jego właściwości przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego.
W polskich kopalniach węgla kamiennego od wielu lat następuje stopniowy rozwój odmetanowania podziemnego i gospodarczego wykorzystania ujętego metanu w instalacjach ciepłowniczo-energetycznych.
Z polskiego opisu patentowego PL 209 730 B1 znany jest układ urządzeń do utylizacji gazu kopalnianego, w którym wyrobiskowe ujęcia gazu kopalnianego połączone są poprzez rurociągową instalację zawierającą stację odmetanowania oraz urządzenie korygujące skład chemiczny mieszaniny gazowej z powierzchniowym odbiornikiem energetycznym. Urządzenie korygujące stanowi mieszarka powierzchniowa zasilana równolegle ze stacji odmetanowania, ze zbiornika gazu ziemnego lub koksowniczego oraz ze zbiornika powietrza, a której wyjście rurociągiem włączone jest równolegle w gałąź rurociągu zasilającą odbiornik energetyczny. Mieszarka powierzchniowa dodatkowo zasilana jest rurociągiem z powierzchniowego zbiornika gazu, do którego doprowadzony jest rurociągiem gaz z układu oczyszczania VPSA gazu dostarczonego rurociągiem ze stacji odmetanowania. Układ umożliwia pełne wykorzystanie gazów kopalnianych w zmieniających się warunkach prowadzonej eksploatacji górniczej.
W międzynarodowym zgłoszeniu WO 2007/023326 A1 „Cogeneration Plant” opisany jest układ kogeneracyjny z wymiennikiem ciepła, w którym gaz jest podgrzewany przed spalaniem w turbinie gazowej. Jest to zmodyfikowany układ kogeneracyjny oparty na turbinie gazowej.
Natomiast ze zgłoszenia AU 2005200532 A1 „Method for utilizing gas reserves with Iow methane concentrations and hight inert gas concentrations for fueling gas turbines”, znane jest wykorzystanie turbin gazowych pracujących na wzbogaconej poprzez usunięcie gazów inertnych mieszaninie metanowo-powietrznej, a nie poprzez mieszanie dwóch strumieni gazu.
Problemem nie tylko polskim, ale również światowym jest utylizacja i gospodarcze wykorzystanie metanu emitowanego z powietrzem wentylacyjnym kopalń. Według ekspertów szacowana emisja metanu do atmosfery poprzez górnictwo węglowe stanowi 25:47 mln Mg/rok.
Dane liczbowe pokazują, iż roczne zasoby metanu w powietrzu wentylacyjnym polskich kopalń 3 węgla kamiennego wynoszą ok. 596 mln m3 i z roku na rok rosną. Mieszanina gazowa emitowana szybem wentylacyjnym charakteryzuje się zawartością metanu rzędu 0,1: 0,75%. Górna granica zawartości CH4 w emitowanym strumieniu gazu w szybie wydechowym określona jest przepisami górniczymi i wynosi 0,75% objętościowo.
W obecnych realiach polskiego górnictwa węglowego całkowita zawartość metanu wydzielającego się szybami wydechowymi kopalń emitowana jest do atmosfery.
Do technologii służących utylizacji lub wykorzystaniu metanu z powietrza wentylacyjnego można zaliczyć cieplne lub katalityczne reaktory przepływowo-rewersyjne, adsorpcyjne koncentratory metanu, turbiny gazowe, turbiny i mikroturbiny z katalitycznym spalaniem i na paliwo o niskiej koncentracji, w tym turbiny hybrydowe.
Metan, ujmowany systemem odmetanowania, jest wykorzystywany gospodarczo, ale nie ma instalacji wykorzystującej równocześnie gaz z odmetanowania i metan z powietrza wentylacyjnego.
Wydzielana do atmosfery mieszanina gazowa cechuje się niską zawartością metanu, który wraz z gazem ujmowanym siecią odmetanowania może być wykorzystany w celach energetycznych.
Celem wynalazku jest opracowanie instalacji, która pozwoliłaby na wykorzystanie tego gazu w celach energetycznych.
PL 220 875 B1
Istota wynalazku polega na tym, że szyb wentylacyjny połączony jest poprzez urządzenie korygujące, zawierające komorę mieszania, z urządzeniem katalitycznego spalania takim jak: reaktory cieplne i/lub katalityczne reaktory przepływowo-rewersyjne i/lub adsorpcyjne koncentratory i/lub turbiny i mikroturbiny gazowe.
Korzystnie do urządzenia korygującego włączony jest rurociąg odprowadzający nadwyżkę gazu z urządzenia kogeneracyjnego spalania metanu, pochodzącego z odmetanowania kopalni lub rurociąg doprowadzający mieszaninę powietrzno-metanową ze stacji odmetanowania.
Przedstawione rozwiązanie układu według wynalazku umożliwia pełną powierzchniową utylizację gazu kopalnianego - metanu emitowanego do atmosfery z powietrzem wentylacyjnym poprzez szyby wydechowe kopalń.
Układ urządzeń do spalania gazu kopalnianego zapewnia ciągłe wykorzystanie metanu emitowanego z powietrzem wentylacyjnym i/lub gazu pochodzącego z odmetanowania kopalni. Odpowiednie ujęcie i układ urządzeń do spalania mieszaniny gazowej o niskiej zawartości metanu rzędu 0,3: 0,7% objętościowo, pozwala na efektywne zagospodarowanie CH4.
Układy połączeń, wprowadzenie uzupełniających urządzeń adsorpcyjnych i katalitycznych typu: reaktory cieplne i/lub katalityczne reaktory przepływowo-rewersyjne, i/lub adsorpcyjne koncentratory, i/lub turbiny i mikroturbiny gazowe, pozwalają na pełne wykorzystanie gazów kopalnianych emitowanych z powietrzem wentylacyjnym, jak również z systemu odmetanowania kopalni.
Układ według wynalazku jest przedstawiony schematycznie w przykładzie wykonania na rysunku.
Układ pozwala wykorzystywać gaz z szybu wentylacyjnego w sposób bezpośredni, jak również poprzez zmieszanie z gazem pochodzącym z odmetanowania kopalni.
Gaz emitowany szybem wentylacyjnym 1 kierowany jest rurociągiem 2B poprzez zawór regulacyjny 7C i urządzenie korygujące 4 do układu urządzeń katalitycznego spalania 5 wyposażonego w reaktory cieplne i/lub katalityczne reaktory przepływowo-rewersyjne, i/lub adsorpcyjne koncentratory i turbiny gazowe. Gaz kopalniany pobrany z górotworu wyrobiskowym ujęciem doprowadzany jest poprzez rurociąg 2A do stacji odmetanowania 3, z której gaz poprzez rurociągi 2G i 2H, zaopatrzone w zawór 7D, trafia do urządzeń kogeneracyjnego spalania metanu 6, takich jak: mikroturbiny, turbiny, silniki gazowe. Zabudowane na powierzchni urządzenie korygujące 4 stanowi mieszalnik, stabilizujący stężenie metanu, który zasilany jest równolegle przez trzy wejścia. Wejście pierwsze ze stacji odmetanowania 3 doprowadzone jest poprzez rurociąg 21 wyposażony w zawór regulacyjny 7E i zasila nadwyżką gazu z odmetanowania mieszalnik 4. Drugie wejście stanowi rurociąg 2D z zaworem 7A, który dostarcza mieszaninę gazową ze stacji odmetanowania 3. Układ rurociągów 2B z zaworem 7C tworzy trzecie wejście, którym gaz z powietrza wentylacyjnego tłoczony jest do mieszalnika 4, z którego przygotowana mieszanina metanowo-powietrzna poprzez wyjście, w skład którego wchodzi rurociąg 2E, zasila układ urządzeń katalitycznego spalania 5.
Metan o niskiej koncentracji emitowany z szybu wentylacyjnego kopalni jest spalany w układzie urządzeń katalitycznego spalania 5 wyposażonym w reaktor firmy Vocsidizer, w wyniku czego jest produkowane ciepło. Spaliny po przejściu przez reaktor są odprowadzane do atmosfery. Duża powierzchnia wymiany ciepła w reaktorze pozwala uzyskać wysoki stopień przejmowania ciepła od spalin, w związku z czym sprawność energetyczna jest wysoka, sięgająca 97%. Uzyskane ciepło jest wykorzystane do produkcji energii elektrycznej lub służy do ogrzewania budynków i produkcji ciepłej wody użytkowej.
Claims (2)
1. Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń z zastosowaniem instalacji rurociągowej, znamienny tym, że szyb wentylacyjny (1) połączony jest poprzez urządzenie korygujące (M), zawierające komorę mieszania, z układem urządzeń katalitycznego spalania (5), które stanowią 4 reaktory cieplne i/lub katalityczne reaktory przepływowo-rewersyjne i/lub adsorpcyjne koncentratory i/lub turbiny i mikroturbiny gazowe.
2. Układ urządzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że do urządzenia korygującego (M) włączony jest rurociąg (21), odprowadzający nadwyżkę gazu z urządzenia kogeneracyjnego spalania metanu (IKS), pochodzącego z odmetanowania kopalni lub rurociąg (2D) doprowadzający mieszaninę powietrzno-metanową ze stacji odmetanowania (SO).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384698A PL220875B1 (pl) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384698A PL220875B1 (pl) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL384698A1 PL384698A1 (pl) | 2009-09-28 |
| PL220875B1 true PL220875B1 (pl) | 2016-01-29 |
Family
ID=42988948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL384698A PL220875B1 (pl) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL220875B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL448064A1 (pl) * | 2024-03-21 | 2025-09-22 | Centrum Transferu I Promocji Technologii Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób katalitycznego spalania metanu z mieszaniny powietrzno-metanowej, zwłaszcza z podziemnych wyrobisk górniczych i układ urządzeń do realizacji tego sposobu |
-
2008
- 2008-03-14 PL PL384698A patent/PL220875B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL448064A1 (pl) * | 2024-03-21 | 2025-09-22 | Centrum Transferu I Promocji Technologii Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób katalitycznego spalania metanu z mieszaniny powietrzno-metanowej, zwłaszcza z podziemnych wyrobisk górniczych i układ urządzeń do realizacji tego sposobu |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL384698A1 (pl) | 2009-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2678400T3 (es) | Planta de producción industrial con emisión mínima de gases de invernadero, particularmente emisión de dióxido de carbono, y método para la operación de la misma | |
| US9677398B2 (en) | Use of ventilation air methane exhausted during mining of non-combustible ore in a surface appliance | |
| CN201963341U (zh) | 煤矿瓦斯综合应用系统 | |
| AU2015371529B2 (en) | Device and method for thermal exhaust gas cleaning | |
| EP2423576A2 (en) | Method and apparatus for flue gas treatment | |
| CN102562131A (zh) | 煤矿瓦斯综合应用系统及其利用方法 | |
| CN103883400B (zh) | 发电方法和发电系统 | |
| CN107735624A (zh) | 在地热设备中利用含水层流体的内能的方法 | |
| CN101631845B (zh) | 燃烧设备 | |
| GB2434330A (en) | Removal of CO2 from flue gas | |
| Singh et al. | Utilization of ventilation air methane in Indian coal mines: Prospects and challenges | |
| CN101988383A (zh) | 利用烟道气原位干馏地下煤层的方法 | |
| CN101886815B (zh) | 一种电站煤粉锅炉送粉方法 | |
| CN115559695B (zh) | 一种矿区多源工业烟气协同驱煤层气封存方法及系统 | |
| CN203271799U (zh) | 一种矿区分布式煤矿瓦斯近零排放多联产供能系统 | |
| CN103277130A (zh) | 一种矿区分布式煤矿瓦斯近零排放多联产供能系统 | |
| CN103835747B (zh) | 一种低浓瓦斯综合利用的系统及方法 | |
| PL220875B1 (pl) | Układ urządzeń do utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń | |
| CN103711471B (zh) | 地下气化炉与地面配套系统的开车方法 | |
| CN1318794C (zh) | 煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法及装置 | |
| Chen et al. | Ventilation air methane of coal mines as the sustainable energy source | |
| CN212805670U (zh) | 低浓度、超低浓度瓦斯双氧化热电联供系统 | |
| RU59734U1 (ru) | Энергетический комплекс | |
| Ahmed et al. | Coal seam methane abatement and utilization techniques with availability and feasibility criteria | |
| RU2393354C1 (ru) | Способ комплексного использования шахтного метана, вентиляционной струи, углеводородных отходов угледобычи и устройство для его осуществления (варианты) |