№79-7
Обґрунтування параметрів технології утилізації вуглекислого газу при підземній газифікації вугілля
П.Б. Саїк1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2024, 79:84–94
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/79.084
АНОТАЦІЯ
Мета. Обґрунтування параметрів технології утилізації вуглекислого газу у складі дуттьової суміші при підземній газифікації вугілля з подальшим встановленням енергетичних характеристик генераторного газу.
Методика досліджень. Дослідження процесу утилізації вуглекислого газу у складі дуттьової суміші проводились у лабораторних умовах на спеціально розробленій установці. Проведення досліджень включало виконання трьох послідовних етапів: подача повітряної суміші (О2 – 21 %), суміші збагаченої киснем (О2 – 35 %), повітряно-вуглекислотної суміші (СО2 ≤ 30%). Теплота згорання генераторного газу визначалась за правилом «адаптивності».
Результати дослідження. Обґрунтована можливість утилізації вуглекислого газу у складі дуттьової суміші при підземній газифікації вугілля. Визначено енергетичні характеристики генераторного газу залежно від типів подачі дуттьової суміші. Встановлено, що при подачі вуглекислого газу у складі дуттьової суміші максимальна його концентрація становить 22,3 %, при якій теплотворна здатність генераторного газу становить 6,32 МДж/м3.
Наукова новизна. Встановлено залежності зміни виходу вуглекислого газу та теплоти згорання генераторного газу від параметрів подачі дуттьової суміші з орієнтацією на технологію утилізації діоксиду вуглецю. Для визначення ефективності процесу газифікації запропонований коефіцієнт утилізації вуглекислого газу, який оцінюється його концентраціями у складі дуттьової суміші та генераторному газі, остання яка змінюється лінійно при граничних концентраціях подачі вуглекислого газу у складі дуттьової суміші не більше 22,3 %.
Практичне значення. Встановлені граничні параметри концентрації вуглекислого газу у складі дуттьової суміші при підземній газифікації вугілля, що дозволяють спрогнозувати теплотворну здатність отриманого газу (LHV) та ефективність ведення процесу.
Ключові слова: підземна газифікація вугілля, вуглекислий газ, лабораторні дослідження, теплота згорання.
Перелік посилань
1. Levin, F. S. (2023). Global Warming: Truth and Consequences.Springer Nature Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-031-27023-9
2. Levin, F. S. (2023). Сontemporary repercussions of global warming. Global Warming: Truth and Consequences, 43–71. https://doi.org/10.1007/978-3-031-27023-9_2
3. European Commission: Joint Research Centre, Crippa, M., Guizzardi, D., Banja, M., Solazzo, E., Muntean, M., Schaaf, E., Pagani F, , Monforti-Ferrario, F., Olivier, J., Quadrelli, R., Risquez Martin, A., Taghavi-Moharamli, P., Grassi, G., Rossi, S., Oom, D., Branco, A., San-Miguel, J., & Vignati, E. (2022). CO2 emissions of all world countries : JRC/IEA/PBL 2022 report, Publications Office of the European Union. https://data.europa.eu/doi/10.2760/07904
4. Heiets, I., & Xie, Y. (2021). The Impact of the COVID-19 Pandemic on the Aviation Industry. Journal of Aviation, 5(2), 111–126. https://doi.org/10.30518/jav.933296
5. Заха, Д., Мовчан, В., Кравчук, В., Кірхнер, Р., & Полушкін, Г. (2020). Економічний вплив пандемії Covid-19 на Україну Аналітичне дослідження. https://rpr.org.ua/wp-content/uploads/2020/05/GET_UKR_PS_01_2020_ua.pdf
6. Saik, P., Dychkovskyi, R., Lozynskyi, V., Falshtynskyi, V., & Ovcharenko, A. (2024). Achieving climate neutrality in coal mining regions through the underground coal gasification. E3S Web of Conferences, 526, 01004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452601004
7. Saik, P., Lozynskyi, V., Anisimov, O., Akimov, O., Kozhantov, A., & Mamaykin, O. (2023). Managing the process of underground coal gasification. Natsional'nyi Hirnychyi Universytet. Naukovyi Visnyk, (6), 25–30. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-6/025
8. Lavis, S., & Mostade, M. (2023). Underground coal gasification. The Coal Handbook, 323–337. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-824328-2.00010-8
9. Lozynskyi, V. (2023). Critical review of methods for intensifying the gas generation process in the reaction channel during underground coal gasification (UCG). Mining of Mineral Deposits, 17(3), 67–85. https://doi.org/10.33271/mining17.03.067
10. Saik, P., & Berdnyk, M. (2022). Mathematical model and methods for solving heat-transfer problem during underground coal gasification. Mining of Mineral Deposits, 16(2), 87–94. https://doi.org/10.33271/mining16.02.087
11. Bazaluk, O., Lozynskyi, V., Falshtynskyi, V., Saik, P., Dychkovskyi, R., & Cabana, E. (2021). Experimental Studies of the Effect of Design and Technological Solutions on the Intensification of an Underground Coal Gasification Process. Energies, 14(14), 4369. https://doi.org/10.3390/en14144369
12. Falshtynskyi, V. S., Dychkovskyi, R. O., Saik, P. B., Lozynskyi, V. H., & Caceres, C. E. (2017). Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification. NaukovyiVisnykNatsionalnohoHirnychohoUniversytetu, (5), 36–42.
13. Saik, P., Falshtynskyi, V., Lozynskyi, V., Dychkovskyi, R., Berdnyk, M., & Cabana, E. (2023). Substantiating the operating parameters for an underground gas generator as a basic segment of the mining energy-chemical complex. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1156(1), 012021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1156/1/012021
14. Khan, M.M., Mmbaga, J.P., Shirazi, A.S., Trivedi, J., Liu, Q., & Gupta, R. (2015). Modelling Underground Coal Gasification-A Review. Energies, (8), 12603–12668. https://doi.org/10.3390/en81112331
15. Mohammadi, A., & Anukam, A. (2023). The Technical Challenges of the Gasification Technologies Currently in Use and Ways of Optimizing Them: A Review. Latest Research on Energy Recovery. https://doi.org/10.5772/intechopen.102593
16. Zhao, B., Dong, X., Chen, Y., Chen, S., Chen, Z., Peng, Y., Liu, Y., & Jiang, X. (2022). Experimental Investigation on the Pore Structure Evolution of Coal in Underground Coal Gasification Process. ACS Omega, 7(13), 11252–11263. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c00157
17. Lobo, L. S., & Carabineiro, S. A. C. (2016). Kinetics and mechanism of catalytic carbon gasification. Fuel, 183, 457–469. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.06.115
18. Zhu, Z., Lu, G. Q. (Max), Finnerty, J., & Yang, R. T. (2003). Electronic structure methods applied to gas–carbon reactions. Carbon, 41(4), 635–658. https://doi.org/10.1016/s0008-6223(02)00380-9
19. Diao, R., Zhu, X., Wang, C., & Zhu, X. (2020). Synergistic effect of physicochemical properties and reaction temperature on gasification reactivity of walnut shell chars. Energy Conversion and Management, 204, 112313. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.112313
20. Luo, Q., Bai, Y., Wei, J., Song, X., Lv, P., Wang, J.-F., Su, W., Lu, G., & Yu, G. (2022). Insights into the Oxygen-Containing Groups Transformation During Coal Char Gasification in H2o/Co2 Atmosphere by Using Reaxff Reactive Force Field. SSRN Electronic Journal. https://doi.org/10.2139/ssrn.4313207
21. Kariznovi, M., Nourozieh, H., Abedi, J., & Chen, Z. (2013). Simulation study and kinetic parameter estimation of underground coal gasification in Alberta reservoirs. Chemical Engineering Research and Design, 91(3), 464–476. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2012.11.008
