Próba podziemnego zgazowania węgla w kopalni Wieczorek

W katowickiej kopalni Wieczorek naukowcy rozpoczęli próbę podziemnego zgazowana węgla. To pierwszy taki eksperyment w czynnej kopalni w Polsce. Zamiana węgla w gaz, który na powierzchni posłuży do produkcji energii, ma uczynić węgiel bardziej ekologicznym.

Uruchomiona w poniedziałek pilotażowa instalacja została wybudowana przez Główny Instytut Górnictwa (GIG) i Katowicki Holding Węglowy (KHW) w ramach prowadzonego zadania badawczego.

Według rzecznika KHW Wojciecha Jarosa, eksperyment powinien potrwać 2-3 miesiące. W tym czasie w instalacji zostanie zgazowane ok. 1200 ton węgla. Jak podkreśliła rzeczniczka GIG Sylwia Jarosławska-Sobór, podczas eksperymentu naukowcy chcą poznać odpowiedzi na pytania dotyczące oddziaływania procesu na środowisko. Próba ma również pokazać, że zgazowaniem da się sterować i można go na dowolnym etapie zatrzymać.

Podziemne zgazowanie węgla polega na doprowadzeniu do zapalonego złoża węgla tzw. czynnika zgazowującego (powietrza, tlenu lub pary wodnej) i odbiorze wytworzonego gazu na powierzchni. Najważniejsze jest umiejętne sterowanie podawaniem czynnika zgazowującego tak, by uzyskać temperaturę umożliwiającą wytwarzanie gazów o określonym składzie. Uzyskiwany w ten sposób gaz można użyć do wytwarzania ciepła i elektryczności w energetyce; może zastąpić gaz ziemny w chemii, można go także użyć do wytwarzania paliw płynnych.

Pilotażowa instalacja składa się z dwóch głównych części. Pierwsza, podziemna, zlokalizowana jest 400 m pod powierzchnią, a jej najważniejszym elementem jest georeaktor zgazowania. W drugiej części, na powierzchni, znajdują się elementy zasilania georeaktora oraz odbioru, oczyszczania i utylizacji gazu.

Uruchomiona instalacja ma zgazować od 100 do 600 kg węgla na godzinę, a maksymalna ilość uzyskiwanego w tym czasie gazu wyniesie 1500 m sześc. Naukowcy spodziewają się, że uzyskiwany gaz będzie miał wartość opałową w granicach ok. 3,5-5 megadżuli na metr sześc. 53 proc. objętości uzyskiwanego gazu będzie stanowił azot; będzie w nim też 16 proc. dwutlenku węgla, 15 proc. wodoru, 12 proc. tlenku węgla i 3 proc. metanu.

Eksperyment realizowany jest w ramach programu badań naukowych i prac rozwojowych "Zaawansowane technologie pozyskiwania energii", finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Oprócz opracowania strategii rozwoju zgazowania węgla w Polsce, głównym celem zadania jest opracowanie projektu technologicznego i wstępnego studium wykonalności instalacji demonstracyjnej podziemnego zgazowania węgla w skali 20 megawatów. Jako podstawowe źródło danych w tym zakresie będą rezultaty próby w kopalni Wieczorek.

Budowa instalacji w warunkach czynnej kopalni węgla jest przedsięwzięciem niespotykanym dotychczas w polskim górnictwie. Podziemne zgazowanie węgla, pomimo badań, które prowadzone są w różnych krajach od wielu lat, jak dotąd nie zostało zastosowane komercyjnie; wyjątkiem jest jedynie instalacja w Angren w Uzbekistanie. Intensywne prace nad tą technologią prowadzone są m.in. w Australii, Chinach i RPA.

Celem prowadzonych przez GIG i KHW badań jest opracowanie własnej technologii podziemnego zgazowania węgla. Badania prowadzone w GIG zostały częściowo ukierunkowane na opracowanie technologii podziemnego zgazowania węgla metodą szybową, w której zakłada się wykorzystanie istniejącej infrastruktury kopalni dla wykorzystania złóż resztkowych węgla.

GIG od 2007 r. uczestniczy w badaniach procesu podziemnego zgazowania węgla, koordynując realizację dwóch dużych projektów HUGE i HUGE 2, współfinansowanych przez Fundusz Badawczy Węgla i Stali. W 2010 r. naukowcy z GIG z sukcesem przeprowadzili eksperyment podziemnego zgazowania węgla w Kopalni Doświadczalnej Barbara w Mikołowie; zgazowano tam ponad 20 ton węgla.

W zależności od mieszanki tzw. czynnika zgazowującego, uzyskany produkt różni się wartością opałową - np. gaz uzyskany ze zgazowania tlenem charakteryzuje się wartością opałową rzędu 8 megadżuli na metr sześc., a powietrzem - 3,5-4,5 megadżuli na m sześc. Jak zaznaczają specjaliści, inaczej niż w przypadku zgazowania powierzchniowego, w przypadku podziemnego zgazowania o rodzaju technologii i wielkości instalacji decydują uwarunkowania złoża.