Паводле галіновых справаздач, шахта з кожным годам становіцца глыбейшай — на 30 м.
Па меры павелічэння глыбіні расце і патрэба ў вентыляцыі і астуджэнні, і кампанія Howden ведае пра гэта з вопыту працы ў самых глыбокіх шахтах Паўднёвай Афрыкі.
Кампанія Howden была заснавана ў 1854 годзе Джэймсам Хаўдэнам у Шатландыі як марская машынабудаўнічая кампанія і выйшла на рынак Паўднёвай Афрыкі ў 1950-х гадах для задавальнення патрэб горназдабыўной і энергетычнай прамысловасці. Да 1960-х гадоў кампанія дапамагла абсталяваць глыбокія залатыя шахты краіны ўсімі неабходнымі сістэмамі вентыляцыі і астуджэння для бяспечнай і эфектыўнай здабычы руды на глыбіні некалькіх кіламетраў пад зямлёй.
«Спачатку ў шахце выкарыстоўвалася толькі вентыляцыя як метад астуджэння, але па меры павелічэння глыбіні здабычы патрабавалася механічнае астуджэнне, каб кампенсаваць расце цеплавую нагрузку ў шахце», — сказаў выданню IM Тэўнес Васерман, кіраўнік падраздзялення астуджэння і кампрэсараў шахты кампаніі Howden.
У многіх глыбокіх залатых рудніках Паўднёвай Афрыкі ўсталяваныя цэнтрабежныя ахаладжальнікі Freon™ над і пад зямлёй для забеспячэння неабходнага астуджэння падземнага персаналу і абсталявання.
Нягледзячы на ​​паляпшэнне статус-кво, сістэма цеплааддачы падземнай машыны аказалася праблематычнай, бо астуджальная здольнасць машыны абмяжоўвалася тэмпературай і колькасцю даступнага адпрацоўванага паветра, сказаў Васерман. У той жа час якасць шахтнай вады выклікала сур'ёзнае забруджванне кожухотрубных цеплаабменнікаў, якія выкарыстоўваліся ў гэтых ранніх цэнтрабежных чылерах.
Каб вырашыць гэтую праблему, шахты пачалі перапампоўваць халоднае паветра з паверхні на зямлю. Хоць гэта і павялічвае магутнасць астуджэння, неабходная інфраструктура займае месца ў сіласе, і працэс з'яўляецца энергаёмістым і энергаёмістым.
Каб вырашыць гэтыя праблемы, шахты імкнуцца максімальна павялічыць колькасць халоднага паветра, якое падаецца на зямлю праз астуджальныя вадзяныя ўстаноўкі.
Гэта падштурхнула кампанію Howden да ўкаранення амінакіслотных шрубавых ахаладжальнікаў у шахтах Паўднёвай Афрыкі, першымі ў адзін шэраг пасля існуючых паверхневых цэнтрабежных ахаладжальнікаў. Гэта прывяло да рэзкага змянення колькасці цепланосбіта, які можа падавацца ў гэтыя глыбокія падземныя залатыя шахты, у выніку чаго сярэдняя тэмпература паверхневых вод знізілася з 6-8°C да 1°C. Шахта можа выкарыстоўваць тую ж інфраструктуру шахтных трубаправодаў, многія з якіх ужо ўсталяваны, пры гэтым значна павялічваючы колькасць цепланосбіта, які падаецца ў глыбокія пласты.
Прыкладна праз 20 гадоў пасля з'яўлення WRV 510, кампанія Howden, вядучы гулец рынку ў гэтай галіне, распрацавала WRV 510, вялікі блочны шрубавы кампрэсар з ротарам 510 мм. У той час гэта быў адзін з найбуйнейшых шрубавых кампрэсараў на рынку і адпавядаў памеру модуля чылера, неабходнага для астуджэння глыбокіх паўднёваафрыканскіх шахт.
«Гэта змяняе правілы гульні, бо на шахтах можна ўсталяваць адзін чылер магутнасцю 10-12 МВт замест некалькіх», — сказаў Васерман. «У той жа час аміяк як экалагічна чысты холадагент добра падыходзіць для камбінацый шрубавых кампрэсараў і пласціністых цеплаабменнікаў».
Меркаванні па аміяку былі фармалізаваны ў спецыфікацыях і стандартах бяспекі для аміяку для горназдабыўной прамысловасці, прычым кампанія Howden адыграла важную ролю ў працэсе праектавання. Яны былі абноўлены і ўключаны ў паўднёваафрыканскае заканадаўства.
Гэты поспех пацвярджаецца ўстаноўкай больш за 350 МВт аміячных халадзільных магутнасцей паўднёваафрыканскай горназдабыўной прамысловасці, якая лічыцца найбуйнейшай у свеце.
Але інавацыі Howden у Паўднёвай Афрыцы на гэтым не скончыліся: у 1985 годзе кампанія дадала паверхневы лёдагенератар да свайго пашыранага асартыменту шахтных ахаладжальнікаў.
Паколькі варыянты наземнага і падземнага астуджэння максімальна вычарпаныя або лічацца занадта дарагімі, шахтам патрэбна новае рашэнне для астуджэння, каб далей пашырыць здабычу на больш глыбокія ўзроўні.
Кампанія Howden усталявала сваю першую лёдагенерацыйную ўстаноўку (прыклад ніжэй) у 1985 годзе на шахце EPM (East Rand Proprietary Mine) на ўсход ад Ёханэсбурга. Сумарная магутнасць астуджэння складае каля 40 МВт, а лёдапрадукцыйнасць — 4320 т/г.
Асновай аперацыі з'яўляецца ўтварэнне лёду на паверхні і яго транспарціроўка праз шахту да падземнай ледзяной дамбы, адкуль вада з ледзяной дамбы цыркулюе ў падземных станцыях астуджэння або выкарыстоўваецца ў якасці тэхнічнай вады для бурэння свідравін. Затым расплаўлены лёд адпампоўваецца назад на паверхню.
Асноўнай перавагай гэтай сістэмы лёдагенерацыі з'яўляецца зніжэнне выдаткаў на перапампоўку, што зніжае эксплуатацыйныя выдаткі, звязаныя з сістэмамі паверхневага астуджанага водазабеспячэння, прыблізна на 75-80%. Гэта зводзіцца да ўласцівай «ахаладжальнай энергіі, якая захоўваецца ў фазавых пераходах вады», — сказаў Васерман, тлумачачы, што 1 кг/с лёду мае такую ​​ж астуджальную здольнасць, як 4,5-5 кг/с замарожанай вады.
Дзякуючы «высокай эфектыўнасці размяшчэння», тэмпература падземнай плаціны можа падтрымлівацца на ўзроўні 2-5°C, што паляпшае цеплавыя характарыстыкі падземнай станцыі паветранага астуджэння, што зноў жа максімізуе магутнасць астуджэння.
Яшчэ адной перавагай асаблівай актуальнасці ледзяной электрастанцыі ў Паўднёвай Афрыцы, краіне, вядомай сваёй нестабільнай энергасістэмай, з'яўляецца здольнасць сістэмы выкарыстоўваць яе ў якасці метаду акумулявання цяпла, калі лёд ствараецца і назапашваецца ў падземных ледзяных дамбах і ў перыяды пікавай нагрузкі.
Апошняя перавага прывяла да распрацоўкі падтрыманага Eskom праекта галіновага партнёрства, у рамках якога Howden даследуе выкарыстанне лёдагенератараў для зніжэння пікавага попыту на электраэнергію, правёўшы тэставыя выпадкі ў Mponeng і Moab Hotsong, самых глыбокіх падземных шахтах у свеце.
«Мы замарожвалі дамбу ўначы (пасля заканчэння працоўнага дня) і выкарыстоўвалі ваду і растаплены лёд у якасці крыніцы астуджэння шахты ў гадзіны пік», — растлумачыў Васерман. «Базавыя астуджальныя ўстаноўкі адключаюцца ў перыяды пікавай нагрузкі, што зніжае нагрузку на сетку».
Гэта прывяло да распрацоўкі гатовай лёдагенерацыйнай машыны ў Мпоненгу, дзе кампанія Howden завяршыла работы, уключаючы будаўнічае, электрычнае і механічнае абсталяванне для лёдагенерацыйнай машыны магутнасцю 12 МВт і прадукцыйнасцю 120 т/г.
Нядаўнія дапаўненні да стратэгіі астуджэння асноўных рэсурсаў кампаніі Mponeng ўключаюць мяккі лёд, паверхневую астуджаную ваду, паверхневыя паветраныя ахаладжальнікі (ПАА) і падземную сістэму астуджэння. Прысутнасць у шахтных водах падвышаных канцэнтрацый раствораных соляў і хларыдаў падчас працы.
Багаты вопыт Паўднёвай Афрыкі і яе ўвага да рашэнняў, а не толькі да прадуктаў, працягваюць трансфармаваць халадзільныя сістэмы па ўсім свеце, кажа ён.
Як адзначыў Васерман, па меры таго, як усё больш шахт пракладаюцца глыбей і займаюць больш месца ў шахтах, падобныя рашэнні лёгка знайсці і ў іншых частках свету.
Майнхардт сказаў: «Кампанія Howden ужо дзесяцігоддзямі экспартуе свае тэхналогіі астуджэння глыбокіх шахт у Паўднёвую Афрыку. Напрыклад, у 1990-х гадах мы пастаўлялі рашэнні для астуджэння шахт для падземных залатых руднікоў у Невадзе».
«Цікавая тэхналогія, якая выкарыстоўваецца ў некаторых паўднёваафрыканскіх шахтах, — гэта захоўванне цеплавога лёду для перадачы нагрузкі — цеплавая энергія захоўваецца ў вялікіх ледзяных дамбах. Лёд вырабляецца ў гадзіны пік і выкарыстоўваецца ў гадзіны пік», — сказаў ён. «Традыцыйна халадзільныя ўстаноўкі разлічаны на максімальную тэмпературу навакольнага асяроддзя, якая можа дасягаць трох гадзін у дзень у летнія месяцы. Аднак, калі ў вас ёсць магчымасць захоўваць халадзільную энергію, вы можаце паменшыць гэтую магутнасць».
«Калі ў вас ёсць план з даволі высокім пікавым тарыфам і вы хочаце перайсці на больш нізкія тарыфы ў перыяды па-за пікам, гэтыя рашэнні для вытворчасці лёду могуць стаць важкім бізнес-абгрунтаваннем», — сказаў ён. «Пачатковы капітал для завода можа кампенсаваць больш нізкія эксплуатацыйныя выдаткі».
Адначасова BAC, які выкарыстоўваецца ў паўднёваафрыканскіх шахтах на працягу дзесяцігоддзяў, набывае ўсё большае глабальнае значэнне.
У параўнанні з традыцыйнымі канструкцыямі BAC, BAC апошняга пакалення маюць больш высокую цеплавую эфектыўнасць, чым іх папярэднікі, ніжэйшыя абмежаванні тэмпературы паветра ў шахце і меншую займаемую паверхню. Яны таксама інтэгруюць модуль астуджэння па патрабаванні (CoD) у платформу Howden Ventsim CONTROL, які аўтаматычна рэгулюе тэмпературу паветра ў каўняры ў адпаведнасці з патрэбамі падземных пластоў.
За мінулы год кампанія Howden паставіла тры сістэмы кантролю якасці новага пакалення кліентам у Бразіліі і Буркіна-Фасо.
Кампанія таксама здольная вырабляць індывідуальныя рашэнні для складаных умоў эксплуатацыі; нядаўнім прыкладам з'яўляецца «ўнікальная» ўстаноўка аміячных ахаладжальнікаў BAC для OZ Minerals на шахце Carrapateena ў Паўднёвай Аўстраліі.
«Кампанія Howden усталявала ў Аўстраліі сухія кандэнсатары з аміячнымі кампрэсарамі Howden і замкнёнымі паветранымі ахаладжальнікамі сухога тыпу з-за адсутнасці вады», — сказаў Васерман пра ўстаноўку. «Улічваючы, што гэта «сухая» ўстаноўка, а не адкрытыя распыляльныя ахаладжальнікі, устаноўленыя ў вадзяных сістэмах, гэтыя ахаладжальнікі распрацаваны для максімальнай эфектыўнасці».
У цяперашні час кампанія тэстуе рашэнне для маніторынгу бесперабойнай працы наземнай электрастанцыі BAC магутнасцю 8 МВт (на фота ніжэй), спраектаванай і пабудаванай на шахце Yaramoko Fortuna Silver (раней Roxgold) у Буркіна-Фасо.
Сістэма, якая кіруецца заводам Howden у Ёханэсбургу, дазваляе кампаніі даваць рэкамендацыі па патэнцыйных паляпшэннях эфектыўнасці і тэхнічным абслугоўванні, каб падтрымліваць аптымальную працу завода. Блок BAC на горназдабыўным комплексе Caraiba ў Ero Copper, Бразілія, таксама распрацаваны для выкарыстання гэтай функцыі.
Платформа Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) працягвае будаваць устойлівыя адносіны з дабаўленай вартасцю, і кампанія запусціць два даследаванні магчымасці вентыляцыі па патрабаванні (VoD) у краіне ў 2021 годзе.
Прама на мяжы з Зімбабвэ кампанія працуе над праектам, які дазволіць выкарыстоўваць відэа па запыце для аўтаматычных дзвярэй у падземных шахтах, што дазволіць ім адчыняцца праз розныя прамежкі часу і забяспечваць патрэбную колькасць астуджальнага паветра ў залежнасці ад канкрэтных патрэб транспартнага сродку.
Гэтая тэхналагічная распрацоўка, якая выкарыстоўвае існуючую даступную інфраструктуру для майнінгу і гатовыя крыніцы дадзеных, стане важнай часткай будучых прадуктаў Howden.
Вопыт кампаніі Howden у Паўднёвай Афрыцы: даведайцеся, як распрацоўваць рашэнні па астуджэнні для барацьбы з нізкай якасцю вады на глыбокіх залатых шахтах, як зрабіць рашэнні максімальна энергаэфектыўнымі, каб пазбегнуць праблем з сеткай, і як адпавядаць некаторым з самых строгіх патрабаванняў да якасці паветра. Рэгуляванне тэмпературы і патрабаванняў да аховы здароўя ва ўсім свеце будзе працягваць акупляцца для шахтаў па ўсім свеце.
Міжнародная каманда па здабычы карысных выкапняў, выдавецтва International Mining Team Publishing Ltd, 2 Claridge Court, Lower Kings Road, Беркхамстэд, Хартфардшыр, Англія HP4 2AF, Вялікабрытанія