Obłaskawianie metanu (BG 7-8 2012)

Groźny, ale nie bezużyteczny

Raport

Nie sposób wymazać z pamięci górniczych tragedii, w których w wyniku zapalenia i wybuchu metanu w ścianach ginęli górnicy. Trudno nie pamiętać wydarzeń, by ograniczyć się tylko do tych dwóch, z listopada 2006 roku w kop. „Halemba” w których zginęło 23 górników, czy z września 2009 roku w kop. „Wujek”, gdzie śmierć poniosło 20 górników, a wielu zostało rannych.

Olbrzymich rozmiarów napisy widniejące na kopalnianych budynkach, informujące o tym, iż zakłady te zaliczane są do metanowych, a takich jest większość, budzą zrozumiały lęk i wzmożoną czujność. Trudno się dziwić pracującym w nich górnikom, że metan uważany jest przez nich za śmiertelnego wroga, a sztaby fachowców na wszystkich szczeblach zarządzania i kontroli czynią wszystko, by poziom zagrożeń związanych z jego występowaniem w górniczych pokładach obniżyć do minimum.

Jednakże tenże metan – bezbarwny, bezwonny, lżejszy od powietrza gaz, dość powszechnie występujący w przyrodzie, a który doskonale się pali, wytwarzając przy tym dużą ilość ciepła – może, a nawet powinien być właściwie spożytkowany. I to właśnie z kopalń – co już coraz częściej ma miejsce. Bo oczywistą nieprawdą jest, iż zawarta jest w nim wyłącznie niszczycielska siła.

Oczywiście dla bezpieczeństwa górników usuwanie metanu z eksploatowanych pokładów węgla – musi posiadać status zadań pierwszoplanowych, co wszak nie powinno zepchnąć na plan dalszy innych, także ważnych przedsięwzięć. Gaz z odmetanowania kopalń bywa bowiem z powodzeniem już wykorzystywany w energetyce. Bierne odprowadzanie go do atmosfery nie tylko ją zatruwa, a jest o wiele groźniejszy od dwutlenku węgla, ale nade wszystko jest marnotrawstwem.

Pod szczególnym nadzorem

Pełną wiedzę o tym, jak to wygląda w praktyce dostarcza Wyższy Urząd Górniczy. Kontrolą bowiem na bieżąco objęte są, jako rejony szczególnego nadzoru, wyrobiska o najwyższym zagrożeniu metanowym. Spośród wypełnianych przez Urząd rozlicznych zadań – wspomniany nadzór ma rangę szczególną. Dodatkowo, co roku przygotowywany jest szczegółowy raport w sprawie metanu. Z tego ostatniego, dość obszernego, a obejmującego rok ubiegły, można m.in. się dowiedzieć, iż eksploatację węgla prowadzono w 31 kopalniach, a tylko w siedmiu prowadzono eksploatację pokładów niemetanowych, natomiast w trzech, w których wydobycie prowadzono w pokładach zaliczonych do I kategorii zagrożenia metanowego (KZM), tj. kopalniach : „Kazimierz- Juliusz”, „Bobrek-Centrum” (jedna ściana zaliczona do II KZM) i „Bogdanka”, nie stwierdzono metanu w wylotowych prądach powietrza.

W 21 kopalniach stwierdzono i rejestrowano wydzielanie metanu do powietrza wentylacyjnego, w tym aż w 16 spośród nich, w pokładach o najwyższej – IV kategorii zagrożenia. W Kompanii Węglowej znajduje się aż sześć takich kopalń, w JSW – pięć, a w KHW – cztery.

Skalę problemu najlepiej ilustruje to zestawienie: w ub. roku wydobycie węgla kamiennego wyniosło ok. 75,5 mln ton, przy czym 54,9 mln ton wydobyto z pokładów metanowych, co stanowi ok. 72,7 proc. wydobycia, a jedynie 20,6 mln ton – z pokładów niemetanowych, tj. nieco ponad 27 proc. ogólnego wydobycia. Zauważyć jednak warto, iż w latach 2009 – 2010 procentowy udział wydobycia węgla z pokładów metanowych był wyższy i wynosił odpowiednio: 80,5 i 79,9 proc. Niemniej, w roku ubiegłym na 211 ścian tylko w 39 (czyli 18,48 proc.) prowadzono wydobycie w pokładach niemetanowych, natomiast aż w 172 (81,52 proc.) w metanowych. I – co warte odnotowania - aż 83 ściany, czyli niemal połowa wszystkich ścian metanowych, zaliczone zostały do IV, najwyższej kategorii zagrożenia.

Dominującym systemem przewietrzania ścian jest system na „U”, który – jak jednoznacznie stwierdza WUG – jest najmniej korzystny w warunkach zagrożenia metanowego. Prawie wszystkie katastrofy i zdarzenia związane z zapaleniem metanu miały miejsce właśnie w ścianach przewietrzanych tymże systemem.

Do kopalń o najwyższej metanowości bezwzględnej należą: kop. „Pniówek”, Oddział kop.” Brzeszcze” i kop. „Krupiński”.

Ująć…

W roku ubiegłym z górotworu objętego wpływami eksploatacji wydzieliło się - uwaga! – 828,83 mln m ³ metanu. A to oznacza, że w ciągu minuty średnio wydzielało się go 1576,90 m³ . W raporcie zauważa się, iż w ostatnich 10 latach obserwowany jest wyraźny wzrost wydzielania się metanu, przy jednoczesnym spadku wielkości wydobycia węgla, a problem narasta wraz ze schodzeniem z eksploatacją na coraz większe głębokości.

Spośród 21 kopalń prowadzących w ub. roku eksploatację w pokładach metanowych, w 18 w sposób ciągły stosowano odmetanowywanie za pomocą 16 powierzchniowych i sześciu dołowych stacji odmetanowania. Ilość ujętego w ten sposób metanu wyniosła 250,2 mln m ³, przy efektywności odmetanowania: 30,19 proc. – uwzględniając wszystkie kopalnie, natomiast 31,62 proc. – uwzględniając tylko kopalnie, w których prowadzono odmetanowanie.

Największą ilość metanu ujęto w kopalniach: „Pniówek” (49,11 mln m ³), „Krupiński” (42,11 mln m ³) i „Brzeszcze” (40,27 mln m ³). W tym miejscu warto odnotować, iż w celu obniżenia metanowości rejonów eksploatacyjnych o wysokim zagrożeniu, Jastrzębska Spółka już w II połowie ub. roku rozpoczęła prace nad wprowadzaniem w swych kopalniach odmetanowania wstępnego. Jednakże , co wyraźnie zaznaczono w raporcie WUG-u, spośród 172 wspomnianych już ścian prowadzących eksploatację w pokładach metanowych, zaliczanych do różnych kategorii zagrożenia, zaledwie w 71 prowadzono odmetanowanie. WUG ten stan rzeczy podsumowuje jednoznacznie: „ Analiza kształtowania się efektywności odmetanowania na przestrzeni ostatnich lat jednoznacznie wskazuje na brak postępu w tym zakresie, a nawet można obserwować tendencję spadku stosunku ilości ujętego metanu do metanowości bezwzględnej kopalń”. Dość dobitnie ilustruje to następujący fakt: Nawet w kopalniach, w których ujęto największą ilość metanu, efektywność odmetanowania nie przekraczała 40 proc.

… i zamienić w energię

Usuwanie metanu z eksploatowanych pokładów węgla – zaakcentujmy to jeszcze raz – jest niezbędne dla bezpieczeństwa górników. To po prostu wykonywane być musi. Warto jednak odpowiedzieć na pytanie: co dalej? W jakim stopniu jest on biernie odprowadzany do atmosfery, zwiększając efekt cieplarniany, a w jakim – ujęty za pomocą powierzchniowych stacji odmetanowania – wykorzystywany jest jako cenne źródło energii gospodarczo?

W roku 2011 zagospodarowano 166,3 mln m³ ujętego metanu. To trochę więcej niż w latach poprzednich, bowiem w roku 2009 wskaźnik ten wynosił 159,5 mln m ³ , a w 2010 – już 161,1 mln m³ . Spośród 18 kopalń prowadzących odmetanowanie, taką działalność służącą jego spożytkowaniu prowadzono w większości z nich, bo w 15. Efektywność takiego wykorzystania metanu dla tychże 15 kopalń wynosiła 71,11 proc.

Najefektywniej ujęty metan wykorzystywano do celów gospodarczych w kop. „Brzeszcze” (aż w 99,30 proc.) i w kop. „Sośnica-Makoszowy” (95,56 proc.), a w PG „Silesia” – w całości. Natomiast wśród spółek węglowych najwyższą w tej mierze efektywność uzyskano w Jastrzębskiej Spółce, wynoszącą 76,31 proc.

Z powyższych statystycznych wyliczeń wynika, iż metan, cenny nośnik energii, nie jest już w całości bezpowrotnie marnotrawiony. Do pełnego jednak docenienia w praktyce jego wartości jako surowca energetycznego daleka jeszcze droga.

Zyskuje nie tylko środowisko

W raporcie WUG-u jasno się stwierdza, iż znaczne zwiększenie ilości zagospodarowanego metanu z pokładów węgla leży w szeroko pojętym interesie gospodarki narodowej, ponieważ przyczynia się do ograniczenia efektu cieplarnianego oraz – co równie ważne – do uzyskania znaczących, bo wymiernych korzyści ekonomicznych. Wszak prąd i ciepło z metanu mogą nie tylko zaspokajać potrzeby kopalń, ale także służyć odbiorcom komunalnym. Warto w tym miejscu dodać, iż podstawowym składnikiem gazu ziemnego – nawet w ponad 95 proc. – dostarczanego z sieci do naszych kuchenek gazowych, jest właśnie metan.

Autorzy wspomnianego raportu sugerują nawet, iż uzasadnione wydaje się podjęcie prac naukowo-badawczych zmierzających do odzyskiwania metanu także z prądów powietrza przewietrzających wyrobiska, bowiem aż ok. 70 proc. wydzielającego się metanu nie jest ujmowana i dopływa do wyrobisk, a następnie do atmosfery. Takie prace właśnie są podejmowane. Niedawno Kompania Węglowa i Instytut Inżynierii Chemicznej PAN powołały konsorcjum naukowo-przemysłowe, które zajmie się realizacją projektu dotyczącego pozyskiwania metanu również z powietrza wentylacyjnego kopalń.

Przypomnijmy, iż w Jastrzębskiej Spółce pierwszy agregat prądotwórczy spalający mieszankę metanową uruchomiony został w kop. „Krupiński” już w 1997 roku. Realizowany od tego czasu w spółce program inwestycyjny pozwala z roku na rok systematycznie zwiększać pulę gazu wykorzystywanego w instalacjach energetycznych. Także w dwóch kopalniach Kompanii: „Knurów-Szczygłowice” i „Sośnica-Makoszowy”, by ograniczyć się tylko do tych przykładów, działają z powodzeniem instalacje służące spalaniu metanu, wykorzystywanego do produkcji prądu i ciepła. Zmniejszając jego emisję do atmosfery, spółka dodatkowo zarabia na sprzedaży uprawnień do emisji dwutlenku węgla. Optymizmem napawa informacja z lipca br. o tym, iż Kompania podpisała umowę na budowę nowej powierzchniowej stacji odmetanowania w kop. „Knurów-Szczygłowice” Ruch Knurów. Wartość inwestycji – nie licząc VAT-u – ponad 9,5 mln zł.

Wspomniane tu przykładowo inwestycje, jak każde, kosztują. Ale – na co wskazują chociażby dokonania Jastrzębskiej Spółki Węglowej i Kompanii Węglowej – opłacają się. Metan wykorzystywany do produkcji energii nie stanowi bowiem, jak być może uważano przed laty, konkurencji dla węgla. Może i być powinien, przy odpowiednim jego gospodarczym spożytkowaniu, ważnym ogniwem w batalii o zmniejszanie efektu cieplarnianego, ale także źródłem dodatkowych dochodów. Innymi słowy – drugą, obok węgla, kopaliną z naszych w przeważającej większości metanowych kopalń.

Oprac. Jerzy Miemiec