Koncepcja efektywnej instalacji spalania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń
autor:
PIOTR MOCEK, WOJCIECH BIALIK, STANISŁAW GIL, ROBERT HILDEBRANDT, ROBERT ŁUDZIEŃ
ORCID ID:
0000-0001-9560-8462, 0000-0001-6181-4495, 0000-0003-3397-0620, 0000-0001-5700-166X
Numer miesięcznika:
12/2025 Instal s.8-14
DOI:
10.36119/15.2025.12.1
W publikacji przedstawiono koncepcję instalacji do utylizacji metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym kopalń węgla kamiennego. Opracowany układ umożliwia przekształcenie energii chemicznej metanu w energię elektryczną i chłód użytkowy przy wykorzystaniu znanych procesów jednostkowych: adsorpcji, desorpcji oraz spalania w turbinie gazowej, względnie w turbinie z dodatkową częścią katalityczną. Kluczowym elementem koncepcji jest zastosowanie energii chemicznej powietrza wentylacyjnego do regeneracji osuszacza adsorpcyjnego i koncentratora metanu, co pozwala na osiągnięcie wysokiej efektywności energetycznej całego obiegu.
Obliczenia przeprowadzono dla strumienia od 82 900 m3 n/h powietrza o zawartości metanu 0.7 % obj. do 248 000 m3
n/h powietrza o zawartości 0.2 % obj. CH4. Instalacja o mocy netto 1.3 MW energii elektrycznej i 3.5 MW chłodu pozwala na utylizację średnio do 691 kg/h CH4 metanu z powietrza wentylacyjnego (VAM)
i 314 kg/h CH4 średnio z metanu z procesu odmetanowania (CMM). Wartości te odpowiadają redukcji emisji
CH4 na poziomie 5.2 Gg CH4/rok z VAM i 2.4 Gg CH4/rok gazu z odmetanowania przy założeniu 86 % dyspozycyjności. Analiza ekonomiczna wykazała, że okres zwrotu inwestycji zależy w znacznym stopniu od sposobu rozliczania kosztów emisji. W wariantach uwzględniających koszt emisji CO2 oraz efekt unikniętej emisji metanu, czas zwrotu może zostać skrócony poniżej 9 lat.
Uzyskane wyniki potwierdzają, że proponowana technologia stanowi efektywne rozwiązanie problemu emisji
metanu w górnictwie, umożliwiające równoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i chłodu przy dodatnim bilansie ekonomicznym.
Słowa kluczowe:
Informacje o autorach:
Dr inż. Piotr Mocek https://orcid.org/0000-0001-9560-8462 ‒ APnergy. 1 maja 18/3. 41-800, Zabrze. mpit@op.pl
Dr inż. Bialik Wojciech https://orcid.org/0000-0001-6181-4495, dr hab. inż. Stanisław Gil https://orcid.org/0000-0003-3397-0620 ‒
Faculty of Materials Engineering. Silesian University of Technology. Katowice, Poland. wojciech.bialik@polsl.pl. stanislaw.gil@polsl.pl
Dr inż. Robert Hildebrandt https://orcid.org/0000-0001-5700-166X ‒ GIG National Research Institute. Katowice. Poland. rhildebrandt@gig.eu
Dr inż. Robert Łudzień ‒ AUMA Polska, Sosnowiec; ludzienr@auma.com.pl
