Minen bliver dybere hvert år – 30 m, ifølge brancherapporter.
Efterhånden som dybden øges, stiger behovet for ventilation og køling, og det ved Howden af ​​erfaring med at arbejde med de dybeste miner i Sydafrika.
Howden blev grundlagt i 1854 af James Howden i Skotland som et skibsingeniørfirma og kom ind i Sydafrika i 1950'erne for at opfylde minedrifts- og elindustriens behov.I 1960'erne hjalp virksomheden med at udstyre landets dybe guldminer med alle de ventilations- og kølesystemer, der var nødvendige for sikkert og effektivt at udvinde malmmil under jorden.
"Oprindeligt brugte minen kun ventilation som en kølemetode, men efterhånden som minedybden steg, var der behov for mekanisk køling for at kompensere for den voksende varmebelastning i minen," siger Teunes Wasserman, leder af Howdens Mine Cooling and Compressors-division, til IM.
Mange dybe guldminer i Sydafrika har installeret Freon™ centrifugalkølere over og under jorden for at give den nødvendige køling til underjordisk personale og udstyr.
På trods af forbedringen i status quo viste den underjordiske maskines varmeafledningssystem sig problematisk, da maskinens kølekapacitet var begrænset af temperatur og mængden af ​​udstødningsluft, sagde Wasserman.Samtidig forårsagede minevandskvaliteten alvorlig tilsmudsning af skal-og-rør-varmevekslerne, der blev brugt i disse tidlige centrifugalkølere.
For at løse dette problem begyndte minerne at pumpe kold luft fra overfladen til jorden.Samtidig med at dette øger kølekapaciteten, optager den nødvendige infrastruktur plads i siloen, og processen er både energi- og energikrævende.
For at løse disse problemer ønsker miner at maksimere mængden af ​​kold luft, der bringes til jorden gennem kølevandsenheder.
Dette fik Howden til at introducere aminoskruekølere i miner i Sydafrika, først i tandem efter eksisterende overflade-centrifugalkølere.Dette har ført til en trinvis ændring i mængden af ​​kølemiddel, der kan tilføres til disse dybe underjordiske guldminer, hvilket resulterer i et fald i den gennemsnitlige overfladevandstemperatur fra 6-8°C til 1°C.Minen kan bruge den samme minerørledningsinfrastruktur, hvoraf mange allerede er installeret, samtidig med at mængden af ​​køling, der leveres til dybere lag, øges markant.
Cirka 20 år efter introduktionen af ​​WRV 510 udviklede Howden, en førende markedsaktør på området, WRV 510, en stor blokskruekompressor med en 510 mm rotor.Det var en af ​​de største skruekompressorer på markedet på det tidspunkt og matchede kølemodulstørrelsen, der var nødvendig for at køle de dybe sydafrikanske miner.
"Dette er en game changer, fordi miner kan installere en enkelt 10-12 MW kølere i stedet for en masse kølere," sagde Wasserman."Blandt samme tid er ammoniak som grønt kølemiddel velegnet til kombinationer af skruekompressorer og pladevarmevekslere."
Ammoniakovervejelser blev formaliseret i specifikationer og sikkerhedsstandarder for ammoniak til mineindustrien, hvor Howden spillede en vigtig rolle i designprocessen.De er blevet opdateret og indarbejdet i sydafrikansk lov.
Denne succes bevises af installationen af ​​mere end 350 MW ammoniakkølekapacitet af Sydafrikas mineindustri, som anses for at være den største i verden.
Men Howdens innovation i Sydafrika stoppede ikke der: I 1985 tilføjede virksomheden en overfladeismaskine til sit voksende udvalg af minekølere.
Da overflade- og underjordiske kølemuligheder maksimeres eller anses for at være for dyre, har miner brug for en ny køleløsning for yderligere at udvide minedriften til dybere niveauer.
Howden installerede sit første isfremstillingsanlæg (eksempel nedenfor) i 1985 ved EPM (East Rand Proprietary Mine) øst for Johannesburg, som har en endelig samlet kølekapacitet på omkring 40 MW og en iskapacitet på 4320 t/t.
Grundlaget for operationen er dannelsen af ​​is på overfladen og transportere den gennem minen til en underjordisk isdæmning, hvor vandet fra isdæmningen derefter cirkuleres i underjordiske kølestationer eller bruges som procesvand til boring af brønde.Den smeltede is pumpes derefter tilbage til overfladen.
Den største fordel ved dette ismaskinesystem er de reducerede pumpeomkostninger, som reducerer driftsomkostningerne forbundet med overfladekølede vandsystemer med ca. 75-80%.Det kommer ned til den iboende "køleenergi, der er lagret i vandets faseovergange," sagde Wasserman og forklarede, at 1 kg/s is har samme kølekapacitet som 4,5-5 kg/s frosset vand.
På grund af den "overlegne positioneringseffektivitet" kan den underjordiske dæmning holdes ved 2-5°C for at forbedre den termiske ydeevne af den underjordiske luftkølestation, hvilket igen maksimerer kølekapaciteten.
En anden fordel ved den særlige relevans af et iskraftværk i Sydafrika, et land kendt for sit ustabile elnet, er systemets evne til at blive brugt som varmelagringsmetode, hvor is dannes og ophobes i underjordiske isdæmninger og i spidsbelastningsperioder..
Sidstnævnte fordel har ført til udviklingen af ​​et Eskom-støttet industripartnerskabsprojekt, hvor Howden undersøger brugen af ​​ismaskiner til at reducere spidsbelastningen efter elektricitet, med testcases ved Mponeng og Moab Hotsong, verdens dybeste underjordiske miner.
"Vi frøs dæmningen om natten (efter timer) og brugte vand og smeltet is som en kilde til afkøling til minen i myldretiden," forklarede Wasserman."Basiskøleenhederne er slukket i spidsbelastningsperioder, hvilket reducerer belastningen på nettet."
Dette førte til udviklingen af ​​en nøglefærdig ismaskine i Mponeng, hvor Howden fuldførte arbejdet, herunder civilt, elektrisk og mekanisk udstyr til en 12 MW, 120 t/t ismaskine.
Nylige tilføjelser til Mponengs kernekølestrategi omfatter blød is, overfladekølet vand, overfladeluftkølere (BAC'er) og et underjordisk kølesystem.tilstedeværelsen i minevande af forhøjede koncentrationer af opløste salte og chlorider under arbejdet.
Sydafrikas rigdom af erfaring og fokus på løsninger, ikke kun produkter, fortsætter med at transformere kølesystemer rundt om i verden, siger han.
Som Wasserman nævnte, efterhånden som flere og flere miner går dybere og mere plads i miner, er det nemt at se løsninger som denne findes i andre dele af verden.
Meinhardt sagde: "Howden har eksporteret sin dybe minekøleteknologi til Sydafrika i årtier.For eksempel leverede vi minekøleløsninger til underjordiske guldminer i Nevada tilbage i 1990'erne.
"En interessant teknologi, der bruges i nogle sydafrikanske miner, er opbevaring af termisk is til lastoverførsel - termisk energi lagres i store isdæmninger.Is produceres i myldretiden og bruges i myldretiden," sagde han."Traditionelt er køleenheder designet til en maksimal omgivelsestemperatur, der kan nå op på tre timer om dagen i sommermånederne.Men hvis du har evnen til at lagre køleenergi, kan du reducere den kapacitet."
"Hvis du har en plan med en ret høj peak rate og ønsker at opgradere til billigere priser i lavsæsonen, kan disse isfremstillingsløsninger udgøre en stærk business case," sagde han."Startkapitalen til anlægget kan opveje lavere driftsomkostninger."
Samtidig får BAC, som har været brugt i sydafrikanske miner i årtier, mere og mere global betydning.
Sammenlignet med traditionelle BAC-designs har den seneste generation af BAC'er højere termisk effektivitet end deres forgængere, lavere minelufttemperaturgrænser og et mindre fodaftryk.De integrerer også et cooling-on-demand (CoD)-modul i Howden Ventsim CONTROL-platformen, som automatisk justerer kravelufttemperaturen for at matche undergrundens behov.
I løbet af det seneste år har Howden leveret tre nye generationer BAC'er til kunder i Brasilien og Burkina Faso.
Virksomheden er også i stand til at producere skræddersyede løsninger til vanskelige driftsforhold;et nyligt eksempel er den 'unikke' installation af BAC ammoniakkølere til OZ Minerals i Carrapateena-minen i det sydlige Australien.
"Howden installerede tørre kondensatorer med Howden-ammoniak-kompressorer og lukkede tørre luftkølere i Australien i mangel af tilgængeligt vand," sagde Wasserman om installationen."I betragtning af at dette er en 'tør' installation og ikke åbne spraykølere installeret i vandsystemer, er disse kølere designet til maksimal effektivitet."
Virksomheden tester i øjeblikket en oppetidsovervågningsløsning for et 8 MW onshore BAC-anlæg (billedet nedenfor) designet og bygget ved Yaramoko Fortuna Silver (tidligere Roxgold)-minen i Burkina Faso.
Systemet, der styres af Howden-fabrikken i Johannesburg, giver virksomheden mulighed for at rådgive om potentielle effektivitetsforbedringer og vedligeholdelse for at holde anlægget i drift optimalt.BAC-enheden på Caraiba-minekomplekset i Ero Copper, Brasilien er også designet til at bruge denne funktion.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) platformen fortsætter med at opbygge bæredygtige værdiskabende relationer, og virksomheden vil lancere to Ventilation On Demand (VoD) feasibility-undersøgelser i landet i 2021.
Lige ved den zimbabwiske grænse arbejder virksomheden på et projekt, der vil muliggøre video-on-demand for automatiske døre i underjordiske miner, så de kan åbne med forskellige intervaller og give den helt rigtige mængde køleluft afhængigt af køretøjets specifikke behov.
Denne teknologiudvikling, ved at bruge eksisterende tilgængelig mineinfrastruktur og tilgængelige datakilder, vil være en vigtig del af Howdens fremtidige produkter.
Howden-oplevelsen i Sydafrika: Lær, hvordan du designer køleløsninger til at håndtere dårlig vandkvalitet i dets dybe guldminer, hvordan du gør løsninger så energieffektive som muligt for at undgå netproblemer, og hvordan du opfylder nogle af de strengeste luftkvalitetskrav.temperatur- og arbejdsmiljøkrav på verdensplan Regulering – vil fortsat betale sig for miner rundt om i verden.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, Storbritannien