Мината става все по-дълбока всяка година – 30 м, според докладите на индустрията.
С увеличаването на дълбочината нараства и нуждата от вентилация и охлаждане и Хоудън знае това от опит, работещ с най-дълбоките мини в Южна Африка.
Howden е основана през 1854 г. от Джеймс Howden в Шотландия като компания за морско инженерство и навлиза в Южна Африка през 50-те години на миналия век, за да обслужва нуждите на минната и енергийната промишленост.До 60-те години на миналия век компанията помогна за оборудването на дълбоките златни мини в страната с всички вентилационни и охладителни системи, необходими за безопасно и ефективно извличане на руда на мили под земята.
„Първоначално мината използваше само вентилация като метод за охлаждане, но с увеличаването на дълбочината на добива се наложи механично охлаждане, за да се компенсира нарастващото топлинно натоварване в мината“, каза пред IM Теунес Васерман, ръководител на подразделението за охлаждане и компресори на Howden.
Много дълбоки златни мини в Южна Африка са инсталирали центробежни охладители Freon™ над и под земята, за да осигурят необходимото охлаждане за подземния персонал и оборудване.
Въпреки подобрението на статуквото, системата за разсейване на топлината на подземната машина се оказа проблематична, тъй като капацитетът за охлаждане на машината беше ограничен от температурата и количеството наличен отработен въздух, каза Васерман.В същото време качеството на водата в мините причини сериозно замърсяване на кожухотръбните топлообменници, използвани в тези ранни центробежни охладители.
За да решат този проблем, мините започнаха да изпомпват студен въздух от повърхността към земята.Въпреки че това увеличава капацитета за охлаждане, необходимата инфраструктура заема място в силоза и процесът е едновременно енергиен и енергоемък.
За да се справят с тези проблеми, мините искат да увеличат максимално количеството студен въздух, подаван към земята чрез агрегати с охладена вода.
Това подтикна Howden да въведе амино винтови охладители в мините в Южна Африка, първо в тандем след съществуващите повърхностни центробежни охладители.Това доведе до стъпаловидна промяна в количеството охлаждаща течност, която може да бъде доставена в тези дълбоко подземни златни мини, което води до намаляване на средната температура на повърхностните води от 6-8°C до 1°C.Мината може да използва същата тръбопроводна инфраструктура на мината, много от които вече са инсталирани, като същевременно значително увеличава количеството охлаждане, доставяно на по-дълбоките слоеве.
Приблизително 20 години след представянето на WRV 510, Howden, водещ пазарен играч в областта, разработи WRV 510, голям блоков винтов компресор с 510 mm ротор.Това беше един от най-големите винтови компресори на пазара по това време и съответстваше на размера на охладителния модул, необходим за охлаждане на тези дълбоки южноафрикански мини.
„Това променя играта, тъй като мините могат да инсталират един чилър с мощност 10-12 MW вместо куп чилъри“, каза Васерман.„В същото време амонякът като зелен хладилен агент е много подходящ за комбинации от винтови компресори и пластинчати топлообменници.“
Съображенията за амоняк бяха формализирани в спецификации и стандарти за безопасност за амоняк за минната индустрия, като Howden играеше важна роля в процеса на проектиране.Те са актуализирани и включени в законодателството на Южна Африка.
Този успех се доказва от инсталирането на повече от 350 MW амонячен хладилен капацитет от минната индустрия на Южна Африка, която се счита за най-голямата в света.
Но иновациите на Howden в Южна Африка не спират дотук: през 1985 г. компанията добавя машина за повърхностен лед към своята нарастваща гама охладители за рудни.
Тъй като опциите за повърхностно и подземно охлаждане са максимизирани или се считат за твърде скъпи, мините се нуждаят от ново охлаждащо решение за по-нататъшно разширяване на добива до по-дълбоки нива.
Howden инсталира първата си инсталация за производство на лед (пример по-долу) през 1985 г. в EPM (East Rand Proprietary Mine) източно от Йоханесбург, която има окончателен общ капацитет за охлаждане от около 40 MW и капацитет за лед от 4320 t/h.
Основата на операцията е образуването на лед на повърхността и транспортирането му през мината до подземен леден язовир, където водата от ледения язовир след това циркулира в подземни охладителни станции или се използва като технологична вода за пробиване на кладенци.След това разтопеният лед се изпомпва обратно на повърхността.
Основното предимство на тази система за ледогенератор е намалените разходи за изпомпване, което намалява оперативните разходи, свързани със системите за повърхностна охладена вода с приблизително 75-80%.Това се свежда до присъщата „охлаждаща енергия, съхранявана във фазовите преходи на водата“, каза Васерман, обяснявайки, че 1 kg/s лед има същия охлаждащ капацитет като 4,5-5 kg/s замръзнала вода.
Благодарение на „превъзходната ефективност на позициониране“, подземният язовир може да се поддържа на 2-5°C, за да се подобри топлинната ефективност на подземната станция за охлаждане на въздуха, като отново се максимизира капацитетът за охлаждане.
Друго предимство на особеното значение на ледена електроцентрала в Южна Африка, страна, известна с нестабилната си електрическа мрежа, е способността на системата да се използва като метод за съхранение на топлина, където ледът се създава и натрупва в подземни ледени язовири и по време на пиковите периоди..
Последното предимство доведе до разработването на подкрепен от Eskom индустриален партньорски проект, по който Howden проучва използването на ледогенератори за намаляване на пиковото търсене на електроенергия, с тестови случаи в Mponeng и Moab Hotsong, най-дълбоките подземни мини в света.
„Ние замразихме язовира през нощта (след работно време) и използвахме вода и разтопен лед като източник на охлаждане за мината през пиковите часове“, обясни Васерман.„Основните охлаждащи модули са изключени по време на пиковите периоди, което намалява натоварването на мрежата.“
Това доведе до разработването на машина за лед до ключ в Mponeng, където Howden завърши работата, включително гражданско, електрическо и механично оборудване за машина за лед с мощност 12 MW, 120 t/h.
Последните допълнения към основната стратегия за охлаждане на Mponeng включват мек лед, повърхностно охладена вода, повърхностни въздушни охладители (BAC) и подземна охладителна система.наличието в рудничните води на повишени концентрации на разтворени соли и хлориди по време на работа.
Богатият опит на Южна Африка и фокусът върху решенията, не само върху продуктите, продължава да трансформира хладилните системи по света, казва той.
Както спомена Васерман, тъй като все повече и повече мини отиват по-дълбоко и повече пространство в мините, е лесно да се видят решения като това в други части на света.
Meinhardt каза: „Howden изнася своята технология за дълбоко охлаждане на мините в Южна Африка от десетилетия.Например, ние доставихме решения за охлаждане на мините за подземни златни мини в Невада още през 90-те години.
„Интересна технология, използвана в някои южноафрикански мини, е съхранението на термичен лед за пренос на натоварване – топлинната енергия се съхранява в големи ледени язовири.Ледът се произвежда в пиковите часове и се използва в пиковите часове“, каза той.„Традиционно хладилните агрегати са проектирани за максимална температура на околната среда, която може да достигне три часа на ден през летните месеци.Въпреки това, ако имате способността да съхранявате енергия за охлаждане, можете да намалите този капацитет.
„Ако имате план с доста висока пикова ставка и искате да надстроите до по-ниски цени през периодите извън пиковите натоварвания, тези решения за производство на лед могат да направят силен бизнес аргумент“, каза той.„Първоначалният капитал за завода може да компенсира по-ниските оперативни разходи.“
В същото време BAC, който се използва в южноафриканските мини от десетилетия, придобива все по-голямо глобално значение.
В сравнение с традиционните дизайни на BAC, последното поколение BAC има по-висока топлинна ефективност от своите предшественици, по-ниски граници на температурата на въздуха в рудниката и по-малък отпечатък.Те също така интегрират модул за охлаждане при поискване (CoD) в платформата Howden Ventsim CONTROL, който автоматично регулира температурата на въздуха в яката, за да отговаря на нуждите на подземните повърхности.
През изминалата година Howden достави три BAC от ново поколение на клиенти в Бразилия и Буркина Фасо.
Компанията също така е в състояние да произвежда персонализирани решения за трудни условия на работа;скорошен пример е „уникалната“ инсталация на охладители за амоняк BAC за OZ Minerals в мината Carrapateena в Южна Австралия.
„Howden инсталира сухи кондензатори с амонячни компресори Howden и охладители със сух въздух със затворен контур в Австралия при липса на налична вода“, каза Васерман за инсталацията.„Като се има предвид, че това е „суха“ инсталация, а не отворени спрей охладители, инсталирани във водни системи, тези охладители са проектирани за максимална ефективност.“
Понастоящем компанията тества решение за наблюдение на непрекъсната работа за 8 MW BAC инсталация на сушата (на снимката по-долу), проектирана и построена в мината Yaramoko Fortuna Silver (бивша Roxgold) в Буркина Фасо.
Системата, контролирана от завода Howden в Йоханесбург, позволява на компанията да съветва относно потенциални подобрения на ефективността и поддръжка, за да поддържа завода в оптимална работа.Блокът BAC в минния комплекс Caraiba в Ero Copper, Бразилия също е проектиран да използва тази функция.
Платформата Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) продължава да изгражда устойчиви взаимоотношения с добавена стойност и компанията ще стартира две проучвания за осъществимост на Ventilation On Demand (VoD) в страната през 2021 г.
Точно на границата със Зимбабве компанията работи по проект, който ще даде възможност за видео по заявка за автоматични врати в подземни мини, позволявайки им да се отварят на различни интервали и да осигуряват точното количество охлаждащ въздух в зависимост от специфичните нужди на превозното средство.
Това технологично развитие, използващо съществуващата налична инфраструктура за копаене и готови източници на данни, ще бъде важна част от бъдещите продукти на Howden.
Опитът на Howden в Южна Африка: Научете как да проектирате решения за охлаждане, за да се справите с лошото качество на водата в дълбоките златни мини, как да направите решенията възможно най-енергийно ефективни, за да избегнете проблеми с мрежата и как да отговорите на някои от най-строгите изисквания за качество на въздуха.температура и изисквания за професионално здраве в световен мащаб Регламент – ще продължи да се отплаща за мините по света.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK