Szkoła Eksploatacji Podziemnej

Jednym z głównych problemów obecnego świata jest coraz większa ilość odpadów komunalnych produkowanych przez społeczeństwa. Konieczność ich zagospodarowania lub też ograniczenia jest absolutnym priorytetem dla rządzących oraz wyzwaniem dla naukowców w doborze odpowiedniej, wysokowydajnej technologii, umożliwiającej odpowiednią utylizację albo przetworzenie. Kolejnym zasobem, który nie cieszy się zbytnią popularnością wśród odbiorców, jest węgiel niskiej jakości oraz flotokoncentraty. Rozwiązaniem dla tych problemów może stać się technologia, która umożliwia produkcję paliw jakim jest wodór z wyżej wymienionych komponentów. Rozwiązanie to byłoby nie tylko proekologiczne, ograniczające wielkość odpadów oraz zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych (CO2), ale również ekonomicznie uzasadnione, ze względu na możliwość zmniejszenia kosztów produkcji paliwa w stosunku do konwencjonalnych metod. Mogłoby też wspomóc dotychczasowy proces związany z gospodarką odpadami. Istotnym aspektem staje się więc rozważenie możliwości wykorzystania tych komponentów w sposób alternatywny, poprzez opracowanie efektywnej ekonomicznie metody przetwarzania z uwzględnieniem wpływu na środowisko naturalne.
Mając na uwadze powyższe, wykonano szereg badań w zakresie zgazowania parą wodną wyselekcjonowanych węgli o niskiej jakości, flotokoncentratów oraz odpadów (RDF ang. Refuse Derived Fuel). Jedną z najefektywniejszych metod wykorzystywanych do przetwarzania tego typu komponentów, w tym wykorzystania ich potencjału, jest komercjalizacja instalacji zgazowania. Niezbędne elementy procesu to określenie jego parametrów wejściowych (paliwa wsadowego) oraz parametrów przetworzenia tego paliwa (zgazowania), celem uzyskania satysfakcjonujących wyników na wyjściu procesu.
Pierwszym krokiem do realizacji projektu było określenie możliwości zastosowania w procesie danych zasobów wejściowych (flotokoncentrat i paliwa niskiej jakości) poprzez analizę ich reaktywności. Dzięki temu uzyskano modele, które wykorzystane zostały do porównania dwóch typów paliw, jak i relacji pomiędzy ich parametrami fizykochemicznymi
a reaktywnością.
Spośród wszystkich poddanych próbek wybrano węgle niskiej jakości oraz wykonano eksperymentalne współzgazowanie z RDF o zawartości wag odpowiednio 5%, 10% i 20%. Celem było uzyskanie gazu o wysokim stężeniu ekologicznego nośnika energii – wodoru.
Rzeczywiste wyniki uzyskane z przeprowadzonych badań wskazały na stężenie o objętości od 59% do 68%. Wykorzystując odpowiednie programy (MATLAB, MS Excel) oraz narzędzia chemometryczne, możliwe było przeprowadzenie analizy uzyskanych wyników z uwzględnieniem korelacji składu tlenkowego w procesie produkcji wodoru. Najważniejszym zjawiskiem, które udało się zaobserwować, to zwiększenie stężenia wodoru przy udziale dodatku paliw alternatywnych. Dodatkowo zaobserwowano zdolność katalityczną tlenków metali zawartych w paliwie. Najwyższą efektywność procesu uzyskano przy udziale 5%wag RDF i temperatury procesu wynoszącej 900ºC. Zmiana temperatury procesu wpływała na stężenie ditlenku węgla (im wyższa temperatura tym mniejsze stężenie ditlenku węgla), jednakże nie miała istotnego wpływu na metan. Przyczyną takiego stanu rzeczy może być zanik reakcji hydrozgazowania oraz metanizacji poprzez działanie katalizatorów oraz wydajniejsze przetwarzanie substancji smolistych.
Odpowiednia metodyka procesu przetwórstwa odpadów przy użyciu technologii zgazowania parowego, pozwala na ich efektywne energetycznie i przyjazne dla środowiska wykorzystanie. Koniecznym aspektem jest rzetelna analiza mieszanki paliwowej, umożliwiająca jednoznaczne określenie relacji pomiędzy jakością paliw a parametrami fizykochemicznymi. Kolejny etap badań wymaga określenia odpowiedniego stosunku paliwa alternatywnego RDF, z uwzględnieniem składu tlenkowego przy współzgazowania, z paliwem niskiej jakości oraz flotokoncentratami, celem osiągnięcia największych stężeń wodoru w uzyskanym gazie.