Klimatyzacja centralna w Lubelskim Węglu Bogdanka S.A.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Klimatyzacja centralna w Lubelskim Węglu Bogdanka S.A."

Kazimiera Szczepańska
5 lat temu
Przeglądów:

1 Klimatyzacja centralna w Lubelskim Węglu Bogdanka S.A.

2 Zmiany wielkości kopalni Bogdanka O.G. Ludwin 78,7 km 2 O.G. Puchaczów V 73,4 km 2 O.G. razem 161,5 km 2 O.G. Stręczyn 9,4 km 2 1

3 Czynne wyrobiska korytarzowe oraz ilość wtłaczanego do nich powietrza S-1.2 WPK 5.0 parametry nominalne p = 460 mm H 2 O Q = m 3 /min parametry pracy p = mm H 2 O Q = m 3 /min S-1.3 WPK 5.0 parametry nominalne p = 460 mm H 2 O Q= m 3 /min parametry pracy p = mm H 2 O Q= m 3 /min WPK 5.3 s ruch 2 parametry nominalne p=204 mm H 2 O Q=9940 m 3 /min parametry pracy p= H 2 O Q= m 3 /min WPK 5.3 s ruch 1 parametry nominalne p=245 mm H 2 O Q=7830 m 3 /min parametry pracy p= H 2 O Q= m 3 /min S-1.5 S-1.4 WPK 3.9 ruch 1 parametry nominalne p = min 785 Pa Q = m 3 /min parametry pracy p = mm H 2 O Q = m 3 /min WPK 3.9 ruch 2 parametry nominalne p = min 785 Pa Q = m 3 /min parametry pracy p = mm H 2 O Q= m 3 /min S-2.1 S-2.2 LEGENDA pokład 382 pokład 385/2 pokład 389 pokład 391 pochylnie szyby i chodniki na poziomach chodniki tymczasowo zaizolowane zbiorniki i otwory Obecnie w kopalni Bogdanka jest około 140 km czynnych wyrobisk korytarzowych. Wyrobiska podziemne przewietrzane są przy wykorzystaniu 3 szybów wdechowych i 3 szybów wydechowych. Ilość wtłaczanego do wyrobisk powietrza to około m 3 /min. 2

4 Głębokość i temperatura pierwotna górotworu Maksymalna pierwotna temperatura górotworu zmierzona w wyrobiskach zlokalizowanych w eksploatowanych pokładach: - pokład ,8 C - pokład 385/2 +31,5 C - pokład ,0 C - pokład ,7 C 3

5 Temperatury powietrza na podszybiu szybów wdechowych Temperatury powietrza zmierzone na podszybiach szybów wdechowych: - szyb 1.2 poz. 960 m (Bogdanka): - lato +26,2 C - zima +13,2 C - szyb 1.5 poz. 910 m (Nadrybie): - lato +25,0 C - zima +13,4 C - szyb 2.2 poz. 990 m (Stefanów): - lato +26,4 C - zima +13,2 C 4

6 Skrócony czas pracy na dole Z powodu wysokiej temperatury w wyrobiskach górniczych około 23 % załogi korzysta ze skróconego czasu pracy na dole kopalni. 5

7 Rozwój klimatyzacji w kopalni Bogdanka Duża głębokość eksploatacji, długie drogi doprowadzenia powietrza w warunkach istniejącej struktury sieci wentylacyjnej, oraz duża koncentracja wydobycia w wysokowydajnych ścianach sprawia, że w kopalni Bogdanka możliwości poprawy cieplnych warunków pracy tylko poprzez zwiększenie intensywności przewietrzania wyrobisk są już od dawna niewystarczające. Konieczne jest więc schładzanie powietrza, a wiec stosowanie klimatyzacji. W pierwszej fazie wdrożona została klimatyzacja lokalna. Pierwsze urządzenia klimatyzacyjne w kopalni Bogdanka zaczęto stosować na początku lat 90-tych dwudziestego wieku. Były to układy o małej mocy (około 300 kw) bezpośredniego działania, stosowane do poprawy warunków klimatycznych w przodkach drążonych chodników, a później także w wyrobiskach ścianowych, rozwijane przez kilkanaście lat. W 2002 r. po raz pierwszy w kopalni Lubelski Węgiel Bogdanka S.A. została zastosowana do klimatyzacji rejonu wydobywczego klimatyzacja grupowa o mocy chłodniczej ok. 700 kw. Zwiększenie zapotrzebowania na moc chłodniczą w rejonach ścian wydobywczych i przodków chodnikowych powodowało problem z zapewnieniem odpowiedniej ilością wody technologicznej potrzebnej do odprowadzenia ciepła od pracujących urządzeń klimatyzacyjnych. Było to barierą dalszego rozwoju klimatyzacji indywidualnej i grupowej. W 2008 roku podjęto decyzję, że zapewnienie właściwych warunków klimatycznych w nowobudowanym polu Stefanów realizowane będzie poprzez budowę klimatyzacji centralnej. Stacja taka oddana została do eksploatacji wiosną 2011 roku. Oddana do eksploatacji klimatyzacja centralna w Stefanowie znacząco wpłynęła na poprawę warunków klimatycznych w rejonach wydobywczych i przodkowych, co dało podstawy do decyzji o budowie drugiej stacji klimatyzacji centralnej w kopalni Lubelski Węgiel Bogdanka dla wyrobisk podziemnych w polu Bogdanka, którą oddano do eksploatacji w lipcu 2016 roku. 6

+21 C - średnia temperatura wody na wyjściu ze stacji - +1,5 C -

8 Klimatyzacja centralna w polu Stefanów Parametry instalacji: - temperatura wody na wejściu do stacji - max. +21 C - średnia temperatura wody na wyjściu ze stacji - +1,5 C - wydajność chłodnicza stacji instalacji chłodniczej - 6 MW - natężenie przepływu wody m 3 /h 7

+19 C - średnia temperatura wody na wyjściu ze stacji - +1,5 C -

9 Klimatyzacja centralna w polu Bogdanka Parametry instalacji: - temperatura wody na wejściu do stacji - max. +19 C - średnia temperatura wody na wyjściu ze stacji - +1,5 C - wydajność chłodnicza stacji instalacji chłodniczej - 7 MW - natężenie przepływu wody m 3 /h 8

10 Roboty górnicze w polu Stefanów Roboty górnicze w polu Stefanów generują prawie połowę wydobycia LW Bogdanka S.A. Od roku 2020 udział produkcji z pola Stefanów będzie wzrastał i będzie wynosił nawet powyżej 60%. Korzystne zaleganie i parametry pokładów eksploatowanych (385/2 i 391) w polu Stefanów stworzyły możliwość projektowania wyrobisk przygotowawczych i ścian o znacznych wybiegach (nawet powyżej 7 km). Wiąże się to z szeregiem problemów technicznych i technologicznych, a także ze wzrostem zagrożenia klimatycznego, które dotyczy całego pola Stefanów. 9

11 Rozbudowy klimatyzacji w polu Stefanów W roku 2017 zainicjowany został projekt dotyczący rozbudowy klimatyzacji w polu Stefanów. W ramach projektu przeprowadzono: - analizę możliwości techniczno-przestrzennych w rejonie centralnej klimatyzacji i komory klimatyzacji pod ziemią, - analizę zwiększenia mocy chłodniczej, - analizę ekonomiczną, oraz wykonano studium możliwości. 10

12 Prognoza zapotrzebowania na moc chłodniczą w polu Stefanów Zapotrzebowanie na moc chłodniczą w kolejnych latach opracowano na podstawie analizy harmonogramów. W roku 2019 wymagana moc chłodnicza dla robót przygotowawczych wzrośnie około dwukrotnie w porównaniu do poprzedniego roku z 0,9 MW do 1,8 MW, z kolei w roku 2020 rozpocznie się eksploatacja ściany 1/VIII/391 i nastąpi wzrost zapotrzebowania na moc chłodniczą w ścianach o ok. 1,1 MW w porównaniu do roku poprzedniego. Po roku 2020 zapotrzebowanie na moc chłodniczą w polu Stefanów wzrośnie powyżej 8 MW ze względu na rozpoczęcie robót przygotowawczych dla ścian 2/VIII/391 i 3/VIII/391 i eksploatację ściany 2/VIII/391. Lata Ściana nr 1 Zapotrzebowanie na dołową moc chłodniczą [MW] Ściana nr 2 Ściana nr 3 Ściany suma Wyrobiska przygotowawcze Suma ,8 1,5 1,9 5,2 0,9 6, ,1 1,5 1,8 5,4 1,8 7, ,1 1,3 3,1 6,5 1,5 8,0 Wyniki nie uwzględniają drążenia wyrobisk przygotowawczych przez firmy obce. 11

13 Wyniki analizy przeprowadzonej w ramach projektu Analiza możliwości wykorzystania obecnie istniejących rurociągów w szybie i w wyrobiskach kapitalnych wykazała, że przy zastosowaniu rozwiązań konwencjonalnych zwiększających moc chłodniczą (na powierzchni) do ok. 9 MW, konieczna będzie wymiana rurociągów (ze względu na wzrost strat ciśnienia w rurociągach spowodowany zwiększeniem prędkości do v = 2,5 m/s i przepływu do Q = 443 m 3 /h): - od zrębu szybu do poz. 270 z rurociągów DN250 PN16 na rurociągi DN250 PN40, - dołowych, klimatyzacji DN250 PN40 i DN200 PN40 na rurociągi PE DN315 PN40 (łącznie 6560 m). Wartość strat ciśnienia w rurociągu szybowym po zwiększeniu prędkości przepływu wyniosłaby ok. 9 barów, z kolei w rurociągu dołowym wtórnym ok. 60 barów. Na straty w rurociągu dołowym wtórnym składają się straty ciśnienia w rurociągu dołowym w wysokości ok. 40 barów i chłodnicach w wysokości ok. 20 barów. Stosowane obecnie rurociągi dołowe są w stanie odebrać wodę lodową o ciśnieniu do 40 barów. Wymagałoby to więc kolejnych, kompleksowych prac i rozbudowy pozostałych elementów układu centralnej klimatyzacji. W jednym z rozpatrywanych w projekcie wariantów nie ma konieczności wymiany rurociągów, ponieważ przepływ wody pozostaje na poziomie 264 m 3 /h. W ramach tego przepływu do woda lodowa zastąpiona zostanie lodem binarnym (zawiesiną lodową), o zawartości drobinek lodu zależnej od wybranego rozwiązania. 12

14 Moc chłodnicza zabudowana na powierzchni [ MW] Wykorzystanie lodu binarnego (zawiesiny lodowej) do zwiększenia wydajności układu klimatyzacji Alternatywą dla kosztownego procesu przebudowy dołowych sieci rurociągowych, trójkomorowego podajnika cieczy PES i pomp obiegu wtórnego może być technologia wykorzystująca lód binarny. Może on odebrać większą ilość ciepła niż czysta woda przy tym samym strumieniu masowym. Na rysunku pokazano zależność mocy chłodniczej od koncentracji zawiesiny lodowej dla stałego przepływu Q = 264 m 3 /h Woda lodowa - stan aktualny Zawiesina 5% Zawiesina 12% Zawiesina 18% 13

15 Podsumowanie 1. Utrzymanie i ewentualne zwiększenie produkcji kopalni Bogdanka na poziomie wynoszącym około 9 mln t/rok węgla handlowego, wiąże się ze zwiększeniem zakresu robót górniczych. 2. Większy zakres robót górniczych to zwiększone zapotrzebowanie na moc chłodniczą. 3. Istniejące w kopalni Bogdanka instalacje klimatyzacji centralnej w polu Stefanów i w polu Bogdanka osiągnęły już swoją wydajność docelową i nie pozwalają na dalszą rozbudowę sieci klimatyzacyjnej. 4. Przy realizacji harmonogramu robót górniczych na kolejne lata konieczna jest rozbudowa klimatyzacji centralnej w pierwszej kolejności w polu Stefanów. 5. Jeden z optymalnych wariantów rozbudowy centralnej klimatyzacji polega na zwiększeniu mocy chłodniczej poprzez zmianę czynnika z wody lodowej na lód binarny. 14

16 Dziękuję za uwagę Artur Wasil

Podobne dokumenty

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego w wyrobiskach eksploatacyjnych na przykładzie rozwiązań stosowanych w Lubelskim Węglu,,Bogdanka S.A.

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego w wyrobiskach eksploatacyjnych na przykładzie rozwiązań stosowanych w Lubelskim Węglu,,Bogdanka S.A. System klimatyzacji centralnej i grupowej zapewniających komfort