Wykorzystanie wody dołowej w odbiorze i wykorzystaniu ciepła skraplania z podziemnych układów klimatyzacji w kopalniach

• Autorzy: Szlązak Nikodem , Obracaj Dariusz , Korzec Marek

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2023-01-28

Warianty tytułu

EN

Using Underground Water for Condensation Heat Rejection and Recovery in UndergroundRefrigeration Plants of Mines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosowanie różnych systemów chłodzenia powietrza w kopalniach podziemnych wynika z trudnych warunków klimatycznych panujących na stanowiskach pracy. Podziemne instalacje chłodnicze z agregatami sprężarkowymi są szeroko stosowane w systemach chłodzenia powietrza. Sprawne działanie agregatów chłodniczych zależy od właściwego odprowadzania ciepła skraplania. Moc chłodnicza i lokalizacja instalacji chłodniczej mają największy wpływ na podjęcie decyzji o odprowadzeniu ciepła skraplania do powietrza lub wody. W artykule skoncentrowano się na zastosowaniu urządzeń chłodniczych zabudowanych w wyrobiskach podziemnych. Przedstawiono rozważania dotyczące ograniczeń przekazywania ciepła skraplania do powietrza kopalnianego oraz warunki sprzyjające wykorzystaniu wody dołowej w odbiorze ciepła skraplania z układów klimatyzacji. Omówiono uwarunkowania i możliwości wykorzystania ciepła odpadowego zawartego w pompowanej na powierzchnię wodzie dołowej.

EN

Using various air cooling systems in underground mines results from harsh climatic conditions at workplaces. Underground refrigeration plants with compressor chillers are widely used in air cooling systems. The efficient operation of refrigeration units depends on the proper condensation heat rejection. Cooling capacity and localization of a refrigeration plant have the most significant influence on deciding of rejecting condensation heat to air or water. The limitation of the heat rejection capacity of return air streams in a typical mine and conditions facilitative to using underground water from an underground mine dewatering system is presented. Determinants and opportunities for heat recovery from water discharged to the surface are also discu

Słowa kluczowe

PL

zagrożenie klimatyczne; klimatyzacja kopalń; agregaty chłodnicze; ciepło skraplania; wykorzystanie ciepła odpadowego

EN

harsh climate conditions; mine cooling systems; mine refrigerant plant,; ondensation heat; waste heat recovery

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2023
• Tom: no. 1
• Strony: 225--234
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szlązak Nikodem

• AGH w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami, Kraków, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-8320-4751

autor

Obracaj Dariusz

• AGH w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami, Kraków, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-5987-6718

autor

Korzec Marek

• AGH w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami, Kraków, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-5958-3157

Bibliografia

• 1. Doležal L., Knechtel J., Taufer A., Trávníček L. 2013 – Primary Rock Temperature Fields in Czech and Polish Part of the Upper of the Upper Silesian Coal Basin. Archives of Mining Sciences, vol. 58, no. 1, s. 55–72
• 2. Głodek-Bucyk E. 2021 – Możliwość wykorzystania ciepła odpadowego w przemyśle mineralnym. Szkło i Ceramika, r. 72, nr 1, s. 25–27
• 3. Hemp R. 2014 – Sources of Heat in Mines, in Ventilation and Occupational Environment Engineering in Mines (third edition, chapter 32). Editor DU PLESSIS J. J. L., Mine Ventilation Society of South Africa: Johannesburg, s. 406–440
• 4. Kajurek J., Rusowicz A. 2017 – Zastosowanie organicznego obiegu Rankine’a (ORC) zasilanego niskotemperaturowymi źródłami ciepła do produkcji energii elektrycznej. Aparatura Badawcza i Dydaktyczna, t. 22, nr 3, s. 159–173
• 5. Kamyar A., Aminossadati S.M., Leonardi C., Sasmito A. 2019 – Current Developments and Challenges of Underground Mine Ventilation and Cooling Methods. Proceedings of the 2016 Coal Operators’ Conference, Mining Engineering, University of Wollongong, Australia, 18–20 February 2019
• 6. Li Z., Xu Y.U., Li R., Jia M., Wang Q., Chen Y., Cai R., Han, Z. 2021 – Impact of the water evaporation on the heat and moisture transfer in a high-temperature underground roadway. Case Studies in Thermal Engineering, vol. 28, 101551
• 7. Maurya T., Kailash K., Vardhan H., Aruna M., Raj G.M. 2015 – Potential Sources of Heat in Underground Mines – A Review. Procedia Earth and Planetary Science, vol. 11, s. 463–468
• 8. McPherson M.J., 2012 – Subsurface ventilation and environmental engineering (Chapter 17). Springer Science & Business Media, New Delhi
• 9. Obracaj D., Szlązak N., Korzec M. 2022 – Using a mine dewatering system to increase cooling capacity and energy recovery of underground refrigeration plant: a case study. Energies, vol. 15, iss. 24, art. no. 9481, s. 1–15
• 10. Praca zbiorowa, 1975 – Poradnik Górnika, tom II. Wydawnictwo Górniczo-Hutnicze
• 11. Praca zespołowa pod kierunkiem prof. Nikodema Szlązaka, 2019 – Projekt klimatyzacji grupowej o mocy chłodniczej 6,0 MW dla Oddziału KWK Ruda Ruch Halemba (niepublikowana)
• 12. Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych (Dz.U. 2019 poz. 1311 wraz z późniejszymi zmianami)
• 13. Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 23 listopada 2016 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych (Dz.U. 2017, poz. 1118 wraz z późniejszymi zmianami)
• 14. Ryms M. 2011 – Konwersja średnio- i niskotemperaturowego ciepła odpadowego w energię elektryczną w instalacjach przemysłowych. Ropzrawa doktorska, Politechnika Gdańska
• 15. Sas S., 2022 – Ocena możliwości obniżenia zużycia energii pierwotnej w ogrzewaniu powietrza wlotowego do kopalni. Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
• 16. Serwis Rzeczypospolitej Polskiej 2023 – Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków, dostęp on line (10.02.2023): https://www.gov.pl/web/archiwum-inwestycje-rozwoj/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow
• 17. Szlązak N., Obracaj D., Swolkień J. 2010a – Parametry wody i ich szkodliwy wpływ na instalacje klimatyzacyjne. Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko, Główny Instytut Górnictwa, nr 1/1, s. 264–278
• 18. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M. 2010b – Możliwości rozbudowy klimatyzacji grupowej w kopalni podziemnej. Wiadomości Górnicze, 61, nr 9, s. 536–543
• 19. Szlązak N., Obracaj D., Korzec M., Swolkień J. 2017 – Wspomaganie projektowania klimatyzacji z wykorzystaniem programu KlimaSystem. Aktualny stan zagrożeń aerologicznych w polskich kopalniach, pod red. Nikodema Szlązaka, Agencja Wydawniczo-Poligraficzna ART-TEKST, s. 119–138, ISBN: 978-83-7783-176-2
• 20. Szlązak N., Obracaj D., Swolkień J. 2018a – Ocena i możliwości poprawy stanu zagrożenia klimatycznego w polskich kopalniach podziemnych. Agencja Wydawniczo-Poligraficzna ART-TEKST, ISBN: 978-83-7783-198-4
• 21. Szlązak N., Obracaj D., Korzec M., Swolkień J. 2018b – Projektowanie systemów klimatyzacji kopalń przy zastosowaniu programu KlimaSystem. Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji, vol. 7, iss. 1, s. 377–393
• 22. Szlązak N., Swolkień J. 2019a – Możliwości wykorzystania wody dołowej do odprowadzenia ciepła odebranego od powietrza kopalnianego. Wybrane zagrożenia aerologiczne w polskich kopalniach, pod red. nauk. Wacława Dziurzyńskiego, 10. Szkoła Aerologii Górniczej, 16–19 września 2019, Stryszawa, s. 95–104, ISBN: 978-83-953913-2-3
• 23. Szlązak N., Obracaj D., Swolkień J. 2019b – Systemy klimatyzacji wyrobisk górniczych w polskich kopalniach. Przegląd Górniczy, t. 75, nr 11, s. 23–33
• 24. Szlązak N., Obracaj D., Swolkień J. 2021 – Termoizolacja a warunki klimatyczne w wyrobiskach kopalń podziemnych. Pod red. Nikodema Szlązaka, Wydawnictwa AGH, ISBN: 978-83-66727-12-0
• 25. Ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne
• 26. Wang R.Z., Xu Z.Y., Hu B., Du S., Pan Q.W., Jiang L., Wang L.W. 2019 – Heat Pumps for Efficient Low Grade Heat Uses: From Concept to Application. Thermal Science and Engineering, 27, no.1, s. 1–15

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).