W KWK Budryk potrzeba więcej mocy chłodniczej
Jednym z najpoważniejszych zagrożeń z jakimi mierzy się obecnie KWK Budryk jest zagrożenie klimatyczne. Wysoka temperatura górotworu oraz ciepło wydzielane przez pracujące maszyny i urządzenia bezpośrednio wpływają na rzeczywisty czas pracy załogi oraz bezpieczeństwo i zdrowie pracowników. Szczególnie dotyczy to robót prowadzonych w pokładach 405/1 i 405/2 udostępnionych z poziomu 1290, gdzie znajduje się najwyższej jakości węgiel koksowy. Z przeprowadzonych analiz wynika, iż aby efektywnie schłodzić jedną ścianę wydobywczą w tych pokładach, wymagane jest ok. 2,5 MW mocy chłodniczej. Moc istniejącej Stacji, wynosząca zaledwie 7,2 MW, jest więc niewystarczająca.
System centralnej klimatyzacji
Powierzchniowa Centralna Stacja Klimatyzacji w KWK Budryk zlokalizowana jest na terenie Szybu VI, w bezpośrednim sąsiedztwie nadszybia. Zainstalowane są w niej chłodziarki sprężarkowe i wieże chłodnicze. Stacja wytwarza tzw. „wodę lodową”, czyli zimną wodę o temperaturze kilku stopni Celsjusza. Schłodzona na powierzchni woda transportowana jest rurociągami szybowymi na dwa poziomy, poz. 1050 i poz. 1290, gdzie ciśnienie wody redukowane jest w podajnikach trójkomorowo-rurowych PES-200 celem jej transportu do poszczególnych rejonów. Woda trafia następnie do chłodnic zabudowanych w rejonach eksploatacyjnych, gdzie oddaje swój chłód do przepływającego powietrza. Obniża się tym samym temperatura powietrza w wyrobiskach. Podgrzana woda powraca rurociągami na powierzchnię, gdzie znów trafia do stacji klimatyzacji celem ponownego schłodzenia.
Technologia zawiesiny lodowej dla celów schładzania wyrobisk dołowych
Kopalnia rozpoczęła analizy możliwości rozbudowy systemu klimatyzacji już w 2018 roku. Przeanalizowano kilka wariantów zwiększenia mocy chłodniczej. Analizowano m.in. rozbudowę powierzchniowej stacji o kolejne chłodziarki sprężarkowe, rozbudowę magistrali w szybie czy też wykonanie odwiertów celem ulokowania tam dodatkowych rurociągów magistralnych. Ostatecznie, we współpracy z Wydziałem Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, podjęto decyzję o zwiększeniu mocy stacji w oparciu o zawiesinę lodową, czyli mieszaninę drobin lodu z wodą.
Główną zaletą wykorzystania zawiesiny lodowej jest znaczące zwiększenie tak zwanej pojemności cieplnej mieszaniny, bez konieczności zwiększenia przepływu. Istotą tego zjawiska jest fakt, iż ciepło topnienia lodu jest około 80 razy wyższe od ciepła właściwego wody. Mówiąc prościej, przepływające rurociągiem drobiny lodu ogrzewają się zdecydowanie wolniej niż woda i potrafią nieść chłód na znacznie większe odległości.
– Instalacje wykorzystujące ciepło przemiany fazowej są najnowocześniejszymi oraz najbardziej efektywnymi instalacjami chłodniczymi które dotychczas opracowano. Dodanie do wody krążącej w systemie klimatyzacji centralnej nawet kilkuprocentowej zawartości drobin lodu pozwala na uzyskanie na końcu rurociągu zasilającego zdecydowanie niższej temperatury wlotowej do chłodnicy niż używając wyłącznie wody lodowej. Poskutkuje to zdecydowanie wyższą efektywnością chłodzenia w wyrobiskach. Instalacja klimatyzacji pracująca w oparciu o wykorzystanie drobin lodu realizowana w KWK Budryk będzie pierwszą tego typu inwestycją na Górnym Śląsku, a drugą w Polsce – mówi Kamil Adamek, kierownik projektu.
Dzięki zastosowaniu technologii dodawania drobin lodu do wody w maksymalnym stopniu wykorzystana zostanie istniejąca infrastruktura, w tym rurociągów szybowych i na poziomach i uniknie się konieczności budowy nowych magistral. W zakresie dołowym koniecznym będzie przystosowanie istniejących podajników PES-200 do podawania zawiesiny lodowej. Technologia dodawania drobin lodu do wody lodowej czy też transportu lodu jako większych elementów jest wykorzystywana z powodzeniem w kopalniach Republiki Południowej Afryki i Chin.
– Realizacja inwestycji pozwoli na dalszy rozwój naszej kopalni. Umożliwi ona eksploatację zasobów najwyższej jakości węgla koksującego zalegającego na dużych głębokościach. Wzrost mocy klimatyzacji centralnej bezpośrednio przełoży się na bezpieczeństwo i komfort naszej załogi oraz umożliwi prowadzenie prac w miejscach, gdzie dotychczas byłoby to niemożliwe – mówi Krzysztof Baranowski, dyrektor kopalni Budryk.
Silną przesłanką do rozbudowy istniejącej stacji klimatyzacji o człon wytwarzający zawiesinę lodową była instalacja klimatyzacji w kopalni Bogdanka. W sierpniu 2021 roku ukończono tam rozruch generatora drobinek lodu, zwiększając zainstalowaną moc chłodniczą z 6 MW do 9,1 MW. Przedstawiciele JSW wizytowali tę instalację kilkukrotnie.
Inwestycja w KWK Budryk realizowana będzie przez konsorcjum firm SIEMAG Tecberg oraz DPMtech. Wykorzystane zostaną generatory drobin lodu niemieckiej firmy KTI, pracujące m.in. w Republice Południowej Afryki, gdzie schładzają tamtejsze kopalnie złota.
Efekty płynące z realizacji
Rozbudowa stacji klimatyzacji przy szybie VI z wykorzystaniem technologii drobin lodu pozwoli na realizację zakładanego w planach długoterminowych poziomu wydobycia, przy jednoczesnym utrzymaniu planowanego zatrudnienia. Znacząco poprawi się komfort zatrudnionej załogi, szczególnie w przodkach, ścianach, chodnikach przyścianowych oraz na drogach odprowadzania powietrza. Uniknie się również wprowadzenia dodatkowych zmian roboczych. Tylko w ciągu dwóch lat po rozpoczęciu pracy przez zmodernizowaną stację klimatyzacji oszczędności wyniosą kilkadziesiąt milionów złotych.
