Die myn word elke jaar dieper – 30 m, volgens bedryfsverslae.
Soos diepte toeneem, neem die behoefte aan ventilasie en verkoeling ook toe, en Howden weet dit uit ondervinding met die diepste myne in Suid-Afrika.
Howden is in 1854 deur James Howden in Skotland as 'n mariene ingenieursmaatskappy gestig en het Suid-Afrika in die 1950's betree om in die behoeftes van die mynbou- en kragnywerhede te voorsien. Teen die 1960's het die maatskappy gehelp om die land se diep goudmyne toe te rus met al die ventilasie- en verkoelingstelsels wat nodig was om erts kilometers ondergronds veilig en doeltreffend te ontgin.
“Aanvanklik het die myn slegs ventilasie as 'n verkoelingsmetode gebruik, maar namate die myndiepte toegeneem het, was meganiese verkoeling nodig om te vergoed vir die groeiende hittelas in die myn,” het Teunes Wasserman, hoof van Howden se Mynverkoeling- en Kompressors-afdeling, aan IM gesê.
Baie diep goudmyne in Suid-Afrika het Freon™ sentrifugale verkoelers bo en onder die grond geïnstalleer om die nodige verkoeling vir ondergrondse personeel en toerusting te verskaf.
Ten spyte van die verbetering in die status quo, het die ondergrondse masjien se hitte-afvoerstelsel problematies geblyk te wees, aangesien die masjien se verkoelingskapasiteit beperk was deur temperatuur en die hoeveelheid beskikbare uitlaatlug, het Wasserman gesê. Terselfdertyd het die kwaliteit van die mynwater ernstige besoedeling van die buis-en-skulpe-hitteruilers wat in hierdie vroeë sentrifugale verkoelers gebruik is, veroorsaak.
Om hierdie probleem op te los, het die myne begin om koue lug van die oppervlak na die grond te pomp. Terwyl dit die verkoelingskapasiteit verhoog, neem die nodige infrastruktuur plek in die silo op en die proses is beide energie-intensief en energie-intensief.
Om hierdie probleme aan te spreek, wil myne die hoeveelheid koue lug wat deur verkoelde watereenhede na die grond gebring word, maksimeer.
Dit het Howden aangespoor om aminoskroefkoelers in myne in Suid-Afrika in te voer, eers in tandem na bestaande oppervlak-sentrifugale verkoelers. Dit het gelei tot 'n stapsgewyse verandering in die hoeveelheid koelmiddel wat aan hierdie diep ondergrondse goudmyne verskaf kan word, wat gelei het tot 'n afname in die gemiddelde oppervlakwatertemperatuur van 6-8°C tot 1°C. Die myn kan dieselfde mynpyplyninfrastruktuur gebruik, waarvan baie reeds geïnstalleer is, terwyl die hoeveelheid verkoeling wat aan dieper lae gelewer word, aansienlik verhoog word.
Ongeveer 20 jaar na die bekendstelling van die WRV 510 het Howden, 'n toonaangewende markspeler in die veld, die WRV 510 ontwikkel, 'n groot blok-skroefkompressor met 'n 510 mm-rotor. Dit was een van die grootste skroefkompressors op die mark destyds en het ooreengestem met die grootte van die verkoelermodule wat nodig was om daardie diep Suid-Afrikaanse myne af te koel.
“Dit is 'n omwenteling, want myne kan 'n enkele 10-12 MW-verkoeler installeer in plaas van 'n klomp verkoelers,” het Wasserman gesê. “Terselfdertyd is ammoniak as 'n groen koelmiddel goed geskik vir kombinasies van skroefkompressors en plaathitte-uitruilers.”
Ammoniak-oorwegings is geformaliseer in spesifikasies en veiligheidsstandaarde vir ammoniak vir die mynbedryf, met Howden wat 'n belangrike rol in die ontwerpproses speel. Dit is opgedateer en in Suid-Afrikaanse wetgewing opgeneem.
Hierdie sukses word bewys deur die installering van meer as 350 MW ammoniak-verkoelingskapasiteit deur Suid-Afrika se mynbedryf, wat as die grootste ter wêreld beskou word.
Maar Howden se innovasie in Suid-Afrika het nie daar opgehou nie: in 1985 het die maatskappy 'n oppervlak-ysmasjien by sy groeiende reeks mynkoelers gevoeg.
Aangesien oppervlak- en ondergrondse verkoelingsopsies gemaksimeer of as te duur geag word, het myne 'n nuwe verkoelingsoplossing nodig om mynbou verder na dieper vlakke uit te brei.
Howden het sy eerste ysmaakaanleg (voorbeeld hieronder) in 1985 by die EPM (East Rand Proprietary Mine) oos van Johannesburg geïnstalleer, wat 'n finale totale verkoelingskapasiteit van ongeveer 40 MW en 'n yskapasiteit van 4320 t/h het.
Die basis van die operasie is die vorming van ys op die oppervlak en die vervoer daarvan deur die myn na 'n ondergrondse ysdam, waar die water van die ysdam dan in ondergrondse verkoelingsstasies gesirkuleer word of as proseswater vir die boor van putte gebruik word. Die gesmelte ys word dan terug na die oppervlak gepomp.
Die hoofvoordeel van hierdie ysmakerstelsel is die verminderde pompkoste, wat die bedryfskoste verbonde aan oppervlakverkoelde waterstelsels met ongeveer 75-80% verminder. Dit kom neer op die inherente "verkoelingsenergie wat in die fase-oorgange van water gestoor word," het Wasserman gesê, en verduidelik dat 1 kg/s ys dieselfde verkoelingskapasiteit het as 4.5-5 kg/s bevrore water.
As gevolg van die "uitstekende posisioneringsdoeltreffendheid" kan die ondergrondse dam teen 2-5°C gehandhaaf word om die termiese werkverrigting van die ondergrondse lugverkoelingsstasie te verbeter, wat weer die verkoelingskapasiteit maksimeer.
Nog 'n voordeel van die besondere relevansie van 'n yskragsentrale in Suid-Afrika, 'n land bekend vir sy onstabiele kragnetwerk, is die stelsel se vermoë om as 'n hittebergingsmetode gebruik te word, waar ys geskep en opgehoop word in ondergrondse ysdamme en gedurende spitsperiodes.
Laasgenoemde voordeel het gelei tot die ontwikkeling van 'n Eskom-ondersteunde bedryfsvennootskapsprojek waaronder Howden die gebruik van ysmasjiene ondersoek om piek-elektrisiteitsvraag te verminder, met toetsgevalle by Mponeng en Moab Hotsong, die wêreld se diepste ondergrondse myne.
“Ons het die dam snags (na-ure) gevries en water en gesmelte ys as 'n bron van verkoeling vir die myn gedurende spitstye gebruik,” het Wasserman verduidelik. “Die basiese verkoelingseenhede word gedurende spitstye afgeskakel, wat die las op die kragnetwerk verminder.”
Dit het gelei tot die ontwikkeling van 'n sleutelklaar ysmasjien by Mponeng, waar Howden die werk voltooi het, insluitend siviele, elektriese en meganiese toerusting vir 'n 12 MW, 120 t/h ysmasjien.
Onlangse toevoegings tot Mponeng se kernverkoelingsstrategie sluit in sagte ys, oppervlakverkoelde water, oppervlaklugverkoelers (BAC's) en 'n ondergrondse verkoelingstelsel. die teenwoordigheid van verhoogde konsentrasies opgeloste soute en chloriede in mynwater tydens werk.
Suid-Afrika se rykdom aan ervaring en fokus op oplossings, nie net produkte nie, transformeer steeds verkoelingstelsels regoor die wêreld, sê hy.
Soos Wasserman genoem het, namate meer en meer myne dieper gaan en meer spasie in myne word, is dit maklik om oplossings soos hierdie in ander dele van die wêreld te sien.
Meinhardt het gesê: “Howden voer sy diepmynverkoelingstegnologie al dekades lank na Suid-Afrika uit. Ons het byvoorbeeld in die 1990's mynverkoelingsoplossings vir ondergrondse goudmyne in Nevada verskaf.”
“’n Interessante tegnologie wat in sommige Suid-Afrikaanse myne gebruik word, is die berging van termiese ys vir lasoordrag – termiese energie word in groot ysdamme gestoor. Ys word gedurende spitstye geproduseer en gedurende spitstye gebruik,” het hy gesê. “Tradisioneel word verkoelingseenhede ontwerp vir ’n maksimum omgewingstemperatuur wat drie uur per dag gedurende die somermaande kan bereik. As jy egter die vermoë het om verkoelingsenergie te berg, kan jy daardie kapasiteit verminder.”
“As jy ’n plan met ’n redelik hoë spitsyfer het en wil opgradeer na goedkoper tariewe gedurende dalure, kan hierdie ysmaakoplossings ’n sterk sake-argument maak,” het hy gesê. “Die aanvanklike kapitaal vir die aanleg kan laer bedryfskoste verreken.”
Terselfdertyd kry BAC, wat al dekades lank in Suid-Afrikaanse myne gebruik word, al hoe meer wêreldwyd belangrikheid.
In vergelyking met tradisionele BAC-ontwerpe, het die nuutste generasie BAC's hoër termiese doeltreffendheid as hul voorgangers, laer mynlugtemperatuurlimiete en 'n kleiner voetspoor. Hulle integreer ook 'n verkoeling-op-aanvraag (CoD) module in die Howden Ventsim CONTROL-platform, wat outomaties die kraaglugtemperatuur aanpas om by ondergrondse behoeftes te pas.
Oor die afgelope jaar het Howden drie nuwe generasie BAC's aan kliënte in Brasilië en Burkina Faso gelewer.
Die maatskappy is ook in staat om pasgemaakte oplossings vir moeilike bedryfstoestande te produseer; 'n onlangse voorbeeld is die 'unieke' installasie van BAC-ammoniakkoelers vir OZ Minerals by die Carrapateena-myn in Suid-Australië.
“Howden het droë kondensators met Howden-ammoniakkompressors en geslote lus droë lugverkoelers in Australië geïnstalleer in die afwesigheid van beskikbare water,” het Wasserman oor die installasie gesê. “Aangesien dit 'n 'droë' installasie is en nie oop spuitverkoelers wat in waterstelsels geïnstalleer is nie, is hierdie verkoelers ontwerp vir maksimum doeltreffendheid.”
Die maatskappy toets tans 'n oplossing vir die monitering van bedryfstyd vir 'n 8 MW-aanleg vir bloedalkohol in die yskas (foto hieronder) wat ontwerp en gebou is by die Yaramoko Fortuna Silver (voorheen Roxgold) myn in Burkina Faso.
Die stelsel, wat deur die Howden-aanleg in Johannesburg beheer word, stel die maatskappy in staat om advies te gee oor potensiële doeltreffendheidsverbeterings en onderhoud om die aanleg optimaal te laat funksioneer. Die BAC-eenheid by die Caraiba-mynkompleks in Ero Copper, Brasilië, is ook ontwerp om hierdie kenmerk te gebruik.
Die Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) platform bou steeds volhoubare waardetoegevoegde verhoudings en die maatskappy sal in 2021 twee Ventilation On Demand (VoD) haalbaarheidsstudies in die land loods.
Reg op die Zimbabwiese grens werk die maatskappy aan 'n projek wat video-op-aanvraag vir outomatiese deure in ondergrondse myne moontlik sal maak, sodat hulle met verskillende tussenposes kan oopmaak en net die regte hoeveelheid verkoelingslug kan verskaf, afhangende van die spesifieke behoeftes van die voertuig.
Hierdie tegnologie-ontwikkeling, met behulp van bestaande beskikbare mynbou-infrastruktuur en kant-en-klare databronne, sal 'n belangrike deel van Howden se toekomstige produkte wees.
Die Howden-ervaring in Suid-Afrika: Leer hoe om verkoelingsoplossings te ontwerp om swak watergehalte by sy diep goudmyne te hanteer, hoe om oplossings so energie-doeltreffend as moontlik te maak om netwerkprobleme te vermy, en hoe om aan sommige van die strengste luggehaltevereistes te voldoen. Temperatuur- en beroepsgesondheidsvereistes wêreldwyd. Regulering – sal steeds vrugte afwerp vir myne regoor die wêreld.
International Mining Team Publishing Bpk. 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire, Engeland HP4 2AF, VK