nie zastosowano lodu binarnego na taką skalę. Bogdanka potwierdziła, że jest pionierem w kwestii nowych, niestandardowych rozwiązań

 Innowacje są niezbędne w każdej sferze naszego życia. Ich poszukiwanie i wdrażanie to także jeden z fundamentów górnictwa, tym bardziej że wchodzenie z eksploatacją w coraz trudniejsze rejony wymaga nowych rozwiązań. W polskim przemyśle wydobywczym jednym z liderów odpowiedzi na te właśnie potrzeby jest Lubelski Węgiel Bogdanka.

Spółka czwarty raz z rzędu wygrała w kategorii „Innowacyjność” w konkursie Górniczy Sukces Roku. Nagrodę odebrali prezes Artur Wasil, dyrektor techniczny i pełnomocnik zarządu ds. produkcji Sławomir Karlikowski oraz Tadeusz Wrzaszczyk, który odpowiadał ze realizację tej inwestycji. Nagrodę przyznano za poprawę warunków klimatycznych, poprzez wdrożenie technologii wytwarzania lodu binarnego, jako czynnika zwiększającego moc klimatyzacji centralnej.

Komfort pracy

Na czym polega wyjątkowość tej technologii i czym jest tzw. lód binarny? Nazywa się go również kaszą lodową, lodem wodnym lub zawiesiną lodową. Są to kryształki lodu o kształcie kulistym, o wymiarach nieprzekraczających 1 mm. W Bogdance postawiono na to rozwiązanie, aby poprawić komfort pracy oraz utrzymać efektywność maszyn wykorzystujących wodę lodową.

– W przemyśle i budownictwie ogólnym lód wodny stosowany jest w formie płynnej zawiesiny lodowej. Jest ona mieszaniną kryształków lodu i cieczy na bazie wody, której dominująca zawartość w mieszaninie umożliwia transportowanie takiej cieczy zwykłymi pompami i rurociągami. Ciecze nośne zawiesiny lodowej stosowanej na powierzchni ziemi to najczęściej wodne roztwory substancji obniżających jej temperaturę krzepnięcia. Zwykle stosuje się jako ciecze bazowe alkohol etylowy, glikol etylenowy, glikol propylenowy oraz chlorki sodu lub wapnia. Z uwagi na obowiązujące wymogi bezpieczeństwa w górnictwie dołowym nie jest możliwe obecnie stosowanie roztworów tych środków jako nośnika lodu zawiesinowego. Z powodu dużej objętości cieczy w rurociągach i dużych przepływów w całym układzie klimatyzacji, niekontrolowany jej wyciek wraz ze środkami obniżającymi temperaturę krzepnięcia mógłby powodować zagrożenie dla ludzi oraz urządzeń – wyjaśnia dyrektor ds. innowacji w LW Bogdanka dr inż. Łukasz Herezy.

Należy zauważyć, że w nowych rejonach wydobywczych drążone są wyrobiska i jest rozbudowywana infrastruktura pod ziemią. Naturalną rzeczą jest, że tym samym dochodzi do znacznego oddalenia się obszarów wydobywczych od szybów, a co za tym idzie, do wydłużenia się rurociągów transportujących wodę lodową do chłodnic w układzie klimatyzacji centralnej. To sprawia, że coraz trudniej jest utrzymać odpowiednie warunki pracy. Zgodnie z obowiązującymi przepisami przy temperaturze powietrza powyżej 27 st. C czas pracy w przodkach i wyrobiskach ścianowych jest skrócony. Natomiast przy temperaturze powietrza przekraczającej 33 st. C eksploatacja zostaje zatrzymana.

Wysoka temperatura powietrza jest głównym czynnikiem wpływającym na komfort pracy górników oraz wpływa na wzrost kosztów wydobycia węgla. Aby była możliwa dalsza bezpieczna i efektywna eksploatacja pokładów węgla w takich rejonach, z reguły niezbędne jest wdrożenie pewnych rozwiązań inwestycyjnych w zakresie rozbudowy infrastruktury układu klimatyzacji pod ziemią i na powierzchni. Na taką inwestycję zdecydowano się w Bogdance, a dokładnie w Polu Stefanów, gdzie trwały prace przy drążeniu wyrobisk przygotowawczych, których docelowa długość miała wynieść ok. 7250 m. Były i są to najdłuższe wyrobiska przyścianowe w historii Bogdanki. Drążenie chodników rozpoczęło się pod koniec 2016 r. Docelowo mają one udostępnić do eksploatacji pokład 385 (391), w polu VIII, w rejonie Stefanów. Udostępnienie do eksploatacji tak rozległej części obszaru górniczego wiązało się z koniecznością zapewnienia dodatkowej ilości chłodu dla istniejącego systemu klimatyzacji centralnej kopalni. Spółka, chcąc poprawić komfort pracy, wydajność maszyn, jak i samego funkcjonowania Pola Stefanów, postanowiła rozwiązać problem transportu dodatkowej mocy chłodniczej.

W poszukiwaniu technologii

Sięgnięto po koncepcję zwiększenia mocy układu klimatyzacji wyrobisk górniczych poprzez wykorzystanie do chłodzenia powietrza mieszaniny lodu binarnego i wody lodowej, przy zachowaniu i wykorzystaniu obecnych przekrojów rurociągów i istniejących urządzeń. Postawiono na wiedzę i doświadczenie polskich naukowców, którzy mogą się pochwalić ponad dwudziestoletnią praktyką w zakresie zawiesiny lodowej. Spółka postanowiła rozważyć możliwość zastosowania właśnie tego chłodziwa, zamiast wody lodowej, w układzie klimatyzacji kopalni.

Koncepcję możliwości wykorzystania zawiesiny lodowej w kopalni LW Bogdanka wykonali w 2018 r. naukowcy z Politechniki Krakowskiej, a po podjęciu przez zarząd Bogdanki decyzji o rozpoczęciu inwestycji, szczegółowy projekt wykonawczy systemu został wykonany przez firmę DPMtech przy współpracy pracowników krakowskiej Akademii Górniczo-Hutniczej. W wyniku tej inwestycji powstał pierwszy w Polsce i na świecie system chłodzenia powietrza w kopalni wykorzystujący zawiesinę lodową płynącą w rurociągu ciśnieniowym.

Wytwornica lodu binarnego została wyprodukowana w Izraelu. Na Lubelszczyznę dotarła w kwietniu ub.r. Uruchomienie instalacji i jej testy rozpoczęto w czerwcu. Zaproponowane rozwiązanie, wykorzystujące zawiesinę lodową, pozwala na znaczne zwiększenie możliwości transportu „chłodu” w układzie klimatyzacji centralnej kopalni bez konieczności rozbudowania istniejącej infrastruktury, czyli bez zwiększenia średnicy rurociągów obiegu pierwotnego oraz wtórnego. Modernizacja systemu klimatyzacji kopalni w Polu Stefanów spowodowała wzrost mocy chłodniczej układu do 9,1 MW. Aby ułatwić realizację kontraktu i ograniczyć jego koszty, cały budynek nowej hali maszynowej systemu, wraz z jej wyposażeniem, został zaprojektowany w modelu 3D.

Po rozbudowie układu klimatyzacji w Bogdance o system produkcji zawiesiny lodowej znacznie poprawiła się efektywność chłodzenia w przodkach i rejonach ścianowych we wszystkich rejonach zakładu. Bogdanka jest pierwszą i jak dotąd jedyną na świecie kopalnią, która zastosowała tę nowatorską technologię wykorzystującą zawiesinę lodową do klimatyzacji wyrobisk.