W pracowni Laboratorium Jakości Węgla

Laboratorium Jakości Węgla w BOT KWB Turów SA jest działem funkcjonującym w ramach służby Naczelnego Inżyniera Górniczego, w pionie Dyrektora ds. Technicznych. Ściśle współpracuje z wieloma działami i oddziałami kopalni Turów bezpośrednio zaangażowanymi w eksploatację węgla i kopalin towarzyszących, przede wszystkim są to Dział Geologiczny, Dział Mierniczy i Dział Technologii Górniczej oraz wszystkie oddziały górnicze służby Zawiadowcy Kopalni, a w szczególności Oddział Taśmociągów Węglowych i Sortowni, na terenie którego znajdują się pomieszczenia i urządzenia do poboru oraz przygotowywania prób węgla i iłów.

Do podstawowych zadań Działu - Laboratorium Jakości Węgla należą: badanie jakości zasobów węgla brunatnego i kopalin towarzyszących w złożu; kontrola jakości węgla brunatnego i kopalin towarzyszących wysyłanych do odbiorców krajowych i zagranicznych oraz prowadzenie dokumentacji związanej z badaniami jakościowymi węgla, kopalin towarzyszących, a także pozostałe analizy chemiczne. Nasze zadania szczegółowe są obszerne, a spektrum wykonywanych analiz najszersze w stosunku do innych laboratoriów chemicznych w branży górnictwa węgla brunatnego. Do tych zadań zalicza się:

• pobieranie, przygotowanie i analizy chemiczne prób węgla, iłów i glin w miejscach określonych przez odpowiednie komórki organizacyjne kopalni i elektrowni oraz prób bruzdowych i otworowych w wyrobisku,
• przedstawienie wyników analiz chemicznych niezwłocznie zainteresowanym komórkom organizacyjnym,
• udział w załatwianiu ewentualnych reklamacji jakościowych zgłaszanych przez odbiorców,
• wykonywanie analiz olejów transformatorowych dla potrzeb oddziałów elektrycznych,
• analizy olejów i smarów dla oddziałów mechanicznych,
• analizy płynów przeciwmroźnych dla transportu kołowego i gąsienicowego wszystkich oddziałów kopalni,
• analizy wód powierzchniowych i wód w oczyszczalniach oraz ścieków.

Wobec powyższego widać, że zakres prac laboratoryjnych nie obejmuje tylko zagadnień dotyczących analiz węgla, lecz jest znacznie szerszy i na ogół mniej powszechnie znany.

Laboratorium Jakości Węgla tworzą osoby dozoru i pracownicy zatrudnieni na stanowiskach nierobotniczych - Kierownik Działu, jego zastępca, Specjalista ds. Geologii, samodzielni laboranci oraz pracownicy zatrudnieni na stanowiskach robotniczych - laboranci i próbobiorcy. Łącznie w Dziale GKW jest zatrudnionych 19 osób, które pracują w systemie jednozmianowym, ale 8 osób (są to próbobiorcy zatrudnieni przy poborze prób węgla na terenie elektrowni Turów) pracuje w systemie czterobrygadowym, ze względu na konieczność ciągłego, wspólnego z próbobiorcami elektrowni, opróbowania węgla brunatnego dostarczanego z kopalni Turów do elektrowni Turów (zagadnienie wspólnego, ciągłego poboru prób węgla na terenie elektrowni reguluje "Instrukcja współpracy w zakresie poboru prób i wykonania analiz węgla brunatnego dostarczanego przez Dostawcę (BOT KWB Turów SA) do Odbiorcy (BOT Elektrownia Turów SA)".

Pobór prób węgla i innych kopalin realizuje się na terenie wyrobiska w miejscach zleconych na przez Dział Geologiczny lub Dział Technologii Górniczej, ewentualnie bezpośrednio przez zainteresowany oddział górniczy. Pobór ten wykonuje się metodą otworową z wykorzystaniem wiertnic samojezdnych lub metodą bruzdową (tzw. "próba bruzdowa" jest to próba pasowa pobierana toporkiem wzdłuż warstwy węgla z góry na dół). Następnym miejscem poboru prób jest teren sortowni, gdzie próby pobierane są z taśm załadowczych w trakcie wysyłki węgla sortowanego (sortymenty: kęsy, orzech i miał) i niesortu do odbiorców krajowych i zagranicznych. W razie potrzeby opróbowuje się również węgiel składowany w zasobnikach węglowych, jak również składowiska iłów i glin.

Głównym zadaniem działu jest jednak wspólny pobór węgla z próbobiorcami Wydziału Chemicznego BOT Elektrowni Turów SA. Podczas każdej zmiany, przez całą dobę, dwóch próbobiorców węgla z kopalni i dwóch z elektrowni realizuje pobór prób z przenośników oraz zasobników węglowych na terenie elektrowni Turów oraz przygotowuje próby zmianowe węgla, z których następnie przygotowywana jest tzw. "próba dobowa". Próba ta jest następnego dnia poddawana wspólnej analizie chemicznej realizowanej przez laborantów Laboratorium Jakości Węgla oraz Wydziału Chemicznego elektrowni - na przemian, tydzień w naszym laboratorium i tydzień w ich. Te analizy wykonywane są przy pomocy takich samych urządzeń pomiarowych w obu laboratoriach.

W trakcie analizy chemicznej tzw. "próby dobowej" węgla oznaczane są następujące główne parametry jakościowe:

• wartość opałowa (tzw. "kaloryczność") - Q_i^r [kJ/kg]
• zawartość wilgoci całkowitej - W_t^r [% wag.]
• zawartość popiołu - A_r [% wag.]
• zawartość siarki całkowitej - S^r_t [% wag.]

Wartości tych czterech głównych parametrów jakościowych węgla brunatnego dostarczanego z kopalni do elektrowni służą do rozliczeń finansowych pomiędzy oboma przedsiębiorstwami. Dodam jeszcze, że tzw. "próbę dobową" węgla przygotowuje się z ok. 100 do 150 prób tzw. "punktowych" (zależnie od ilości pracujących bloków energetycznych w elektrowni), pobranych wspólnie na wszystkich trzech zmianach w ciągu danej doby.

Laboratorium BOT KWB Turów SA posiada specjalistyczne urządzenia pomiarowe. Do oznaczeń wartości opałowej węgla, popularnie zwanej kalorycznością, używa się urządzeń zwanych kalorymetrami. Aktualnie stosujemy dwa typy tych urządzeń: kalorymetry izotermiczne KL-4 oraz kalorymetry adiabatyczne C-5000. Do oznaczeń zawartości wilgoci całkowitej stosuje się metodę suszarkową (wagosuszarki typu "Sartorius" i "Radwag") lub metodę destylacyjną z wykorzystaniem toluenu. Do oznaczeń zawartości popiołu w węglu brunatnym stosujemy laboratoryjne, komorowe piece, gdzie w temperaturze ok. 800 stopni C dokonuje się spopielenia węgla. Analizy chemiczne węgla na zawartość siarki całkowitej wykonujemy przy pomocy analizatorów automatycznych paliw stałych (wykorzystanie techniki pomiarowej JR w podczerwieni) lub pieca wysokotemperaturowego PR-45 z wykorzystaniem miareczkowania alkalimetrycznego (w rezerwie pozostaje też klasyczna, analityczna tzw. "metoda Eschki"). Przy pomocy analizatora automatycznego paliw stałych oznaczamy również zawartość czystego pierwiastka węgla (Cr) w substancji węglowej.

Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, jak dużą ilość innych analiz chemicznych wykonuje się w Laboratorium Jakości Węgla. Przede wszystkim analizujemy poza węglem:

• iły i gliny (ok. 200 prób w roku) - parametry oznaczane: straty prażenia, wilgoć, pozostałość na sicie 0,063 mm, zawartość tlenku żelaza Fe₂O₃ i tlenku glinu Al₂O₃;
• wody powierzchniowe i z oczyszczalni oraz ścieki (ok. 350 prób w roku) - parametry oznaczane: zawiesina, pH, temperatura, zawartość jonów chlorkowych i siarczanowych, biologiczne i chemiczne zapotrzebowanie tlenu, zawartość olejów i tłuszczów, substancje rozpuszczalne, zawartość jonów żelaza;
• oleje transformatorowe (ok. 100 prób w roku) - parametry oznaczane: zawartość mikrośladowa wody, temperatura zapłonu, liczba kwasowa, zawartość popiołu;
• oleje i smary (ok. 35 prób w roku) - parametry oznaczane: lepkość, zawartość popiołu, temperatura zapłonu;
• płyny przeciwmroźne (ok. 500 prób w roku) - parametr oznaczany: temperatura krzepnięcia;
• paliwa (ok. 30 prób w roku) - parametr oznaczany: zawartość wody, temperatura krzepnięcia;
• analizy gazowe (ok. 25 prób w roku) - parametr oznaczany: zawartość dwutlenku węgla, azotu, tlenu, wodoru, tlenku węgla, metanu i węglowodorów innych.

Węgiel ze złoża "Turów" zaliczany jest do najlepszych jakościowo węgli brunatnych wydobywanych w Polsce. Charakteryzuje się on wysoką wartością opałową, niską zawartością popiołu oraz małą zawartością siarki. Przykładowo węgiel sortowany (sortymenty: kęsy, orzech i miał) kupowany przez odbiorców krajowych i zagranicznych w 2005 roku miał kaloryczność na poziomie ok. 11.500-12.000 kJ/kg, przy zawartości popiołu 3,5-5,5%. Zawartość siarki całkowitej w węglu sortowanym jest bardzo mała w stosunku do innych polskich węgli brunatnych i kształtuje się na poziomie 0,3-0,5%.

Jesteśmy aktualnie w przededniu ważnych zmian organizacyjno-technicznych dotyczących funkcjonowania laboratoriów chemicznych w Polsce. Dotyczą one wprowadzenia do 2008 roku standardów Unii Europejskiej w laboratoriach badawczych. Bez wnikania w szczegóły powiem tylko, iż laboratoria chemiczne, takie jak Laboratorium Jakości Węgla, muszą uzyskać do tego czasu status tzw. "laboratorium akredytowanego", by wyniki analiz chemicznych wykonywanych w danym laboratorium chemicznym były honorowane przez kontrahentów z zewnątrz. Jest to bardzo duże, skomplikowane i kosztowne, lecz konieczne przedsięwzięcie organizacyjno-techniczne. Takiej akredytacji udziela Polskie Centrum Akredytacji w Warszawie, po spełnieniu przez dane laboratorium rygorystycznych wymogów Polskiej Normy PN-EN-ISO 17025:2005 - "Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących".

Laboratorium Jakości Węgla rozpoczęło od końca 2005 roku przygotowania do uzyskania akredytacji, a pierwszym krokiem w tym kierunku był remont kapitalny budynków Działu, polegający na wymianie instalacji elektrycznej i wentylacyjnej oraz przystosowaniu pracowni laboratoryjnych do wymogów stosowanych w laboratoriach akredytowanych.