ઉદ્યોગના અહેવાલો અનુસાર, ખાણ દર વર્ષે ૩૦ મીટર ઊંડી થઈ રહી છે.
જેમ જેમ ઊંડાઈ વધે છે, તેમ તેમ વેન્ટિલેશન અને ઠંડકની જરૂરિયાત પણ વધે છે, અને હોવડેન દક્ષિણ આફ્રિકાની સૌથી ઊંડી ખાણો સાથે કામ કરવાના અનુભવથી આ જાણે છે.
હોવડેનની સ્થાપના 1854 માં સ્કોટલેન્ડમાં જેમ્સ હોવડેન દ્વારા મરીન એન્જિનિયરિંગ કંપની તરીકે કરવામાં આવી હતી અને 1950 ના દાયકામાં ખાણકામ અને વીજળી ઉદ્યોગોની જરૂરિયાતો પૂરી કરવા માટે દક્ષિણ આફ્રિકામાં પ્રવેશ કર્યો હતો. 1960 ના દાયકા સુધીમાં, કંપનીએ દેશની ઊંડા સોનાની ખાણોને ભૂગર્ભમાં સુરક્ષિત અને કાર્યક્ષમ રીતે ઓર માઇલ કાઢવા માટે જરૂરી તમામ વેન્ટિલેશન અને ઠંડક પ્રણાલીઓથી સજ્જ કરવામાં મદદ કરી.
"શરૂઆતમાં, ખાણ ફક્ત ઠંડક પદ્ધતિ તરીકે વેન્ટિલેશનનો ઉપયોગ કરતી હતી, પરંતુ ખાણકામની ઊંડાઈ વધતી જતાં, ખાણમાં વધતા ગરમીના ભારને વળતર આપવા માટે યાંત્રિક ઠંડકની જરૂર પડી," હોવડેનના ખાણ કુલિંગ અને કોમ્પ્રેસર વિભાગના વડા ટ્યુનેસ વાસરમેને IM ને જણાવ્યું.
દક્ષિણ આફ્રિકામાં ઘણી ઊંડા સોનાની ખાણોમાં ભૂગર્ભ કર્મચારીઓ અને સાધનો માટે જરૂરી ઠંડક પૂરી પાડવા માટે જમીનની ઉપર અને નીચે Freon™ સેન્ટ્રીફ્યુગલ કુલર્સ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા છે.
વાસરમેને જણાવ્યું હતું કે, યથાસ્થિતિમાં સુધારો થયો હોવા છતાં, ભૂગર્ભ મશીનની ગરમીનું વિસર્જન પ્રણાલી સમસ્યારૂપ સાબિત થઈ, કારણ કે મશીનની ઠંડક ક્ષમતા તાપમાન અને ઉપલબ્ધ એક્ઝોસ્ટ હવાના જથ્થા દ્વારા મર્યાદિત હતી. તે જ સમયે, ખાણના પાણીની ગુણવત્તાને કારણે આ પ્રારંભિક સેન્ટ્રીફ્યુગલ ચિલર્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા શેલ-અને-ટ્યુબ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં ગંભીર ફાઉલિંગ થયું.
આ સમસ્યાના ઉકેલ માટે, ખાણોએ સપાટીથી જમીન પર ઠંડી હવા પંપ કરવાનું શરૂ કર્યું. જ્યારે આ ઠંડક ક્ષમતામાં વધારો કરે છે, ત્યારે જરૂરી માળખાગત સુવિધાઓ સાયલોમાં જગ્યા રોકે છે અને આ પ્રક્રિયા ઊર્જા અને ઊર્જા સઘન બંને પ્રકારની છે.
આ મુદ્દાઓને ઉકેલવા માટે, ખાણો ઠંડા પાણીના એકમો દ્વારા જમીન પર લાવવામાં આવતી ઠંડી હવાની માત્રાને મહત્તમ કરવા માંગે છે.
આનાથી હાઉડેને દક્ષિણ આફ્રિકાની ખાણોમાં એમિનો સ્ક્રુ કુલર્સ રજૂ કરવા પ્રેર્યા, જે પહેલા સપાટી કેન્દ્રત્યાગી કુલર્સ પછી એક સાથે હતા. આનાથી આ ઊંડા ભૂગર્ભ સોનાની ખાણોમાં પૂરા પાડી શકાય તેવા શીતકની માત્રામાં એક પગલું ફેરફાર થયો છે, જેના પરિણામે સપાટીના પાણીનું સરેરાશ તાપમાન 6-8°C થી ઘટીને 1°C થયું છે. ખાણ એ જ ખાણ પાઇપલાઇન ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કરી શકે છે, જેમાંથી ઘણી પહેલેથી જ ઇન્સ્ટોલ કરેલી છે, જ્યારે ઊંડા સ્તરોમાં પહોંચાડવામાં આવતી ઠંડકની માત્રામાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે.
WRV 510 ની રજૂઆતના લગભગ 20 વર્ષ પછી, આ ક્ષેત્રના અગ્રણી બજાર ખેલાડી, હોવડેને WRV 510 વિકસાવ્યું, જે 510 મીમી રોટર સાથેનું એક મોટું બ્લોક સ્ક્રુ કોમ્પ્રેસર હતું. તે તે સમયે બજારમાં સૌથી મોટા સ્ક્રુ કોમ્પ્રેસરમાંનું એક હતું અને તે ઊંડા દક્ષિણ આફ્રિકાની ખાણોને ઠંડુ કરવા માટે જરૂરી ચિલર મોડ્યુલ કદ સાથે મેળ ખાતું હતું.
"આ ગેમ ચેન્જર છે કારણ કે ખાણો ચિલરના સમૂહને બદલે એક જ 10-12 મેગાવોટ ચિલર ઇન્સ્ટોલ કરી શકે છે," વાસરમેને કહ્યું. "તે જ સમયે, ગ્રીન રેફ્રિજન્ટ તરીકે એમોનિયા સ્ક્રુ કોમ્પ્રેસર અને પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સના સંયોજન માટે યોગ્ય છે."
ખાણકામ ઉદ્યોગ માટે એમોનિયા માટેના સ્પષ્ટીકરણો અને સલામતી ધોરણોમાં એમોનિયાના વિચારણાઓને ઔપચારિક બનાવવામાં આવ્યા હતા, જેમાં હોવડેન ડિઝાઇન પ્રક્રિયામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવતા હતા. તેમને અપડેટ કરવામાં આવ્યા છે અને દક્ષિણ આફ્રિકાના કાયદામાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવ્યા છે.
આ સફળતા દક્ષિણ આફ્રિકાના ખાણકામ ઉદ્યોગ દ્વારા 350 મેગાવોટથી વધુ એમોનિયા રેફ્રિજરેશન ક્ષમતાના સ્થાપન દ્વારા પુરાવા મળે છે, જે વિશ્વમાં સૌથી મોટું માનવામાં આવે છે.
પરંતુ દક્ષિણ આફ્રિકામાં હોવડેનની નવીનતા ત્યાં અટકી ન હતી: 1985 માં કંપનીએ તેના ખાણ કુલર્સની વધતી જતી શ્રેણીમાં સપાટી બરફ મશીન ઉમેર્યું.
સપાટી અને ભૂગર્ભ ઠંડકના વિકલ્પો મહત્તમ અથવા ખૂબ ખર્ચાળ માનવામાં આવતા હોવાથી, ખાણોને ખાણકામને વધુ ઊંડા સ્તર સુધી વિસ્તૃત કરવા માટે નવા ઠંડક ઉકેલની જરૂર છે.
હોવડેને ૧૯૮૫માં જોહાનિસબર્ગની પૂર્વમાં EPM (ઈસ્ટ રેન્ડ પ્રોપ્રાઇટરી માઇન) ખાતે પોતાનો પહેલો બરફ બનાવવાનો પ્લાન્ટ (ઉદાહરણ નીચે) સ્થાપિત કર્યો, જેની કુલ કુલ ઠંડક ક્ષમતા લગભગ ૪૦ મેગાવોટ અને બરફની ક્ષમતા ૪૩૨૦ ટન/કલાક છે.
આ કામગીરીનો આધાર સપાટી પર બરફનું નિર્માણ કરવાનો છે અને તેને ખાણ દ્વારા ભૂગર્ભ બરફ બંધ સુધી પહોંચાડવાનો છે, જ્યાં બરફ બંધમાંથી પાણી ભૂગર્ભ ઠંડક મથકોમાં પરિભ્રમણ કરવામાં આવે છે અથવા કુવાઓ ખોદવા માટે પ્રક્રિયા પાણી તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ત્યારબાદ ઓગળેલા બરફને સપાટી પર પાછું પમ્પ કરવામાં આવે છે.
આ આઈસમેકર સિસ્ટમનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે પમ્પિંગ ખર્ચમાં ઘટાડો થાય છે, જે સપાટી પર ઠંડુ પાણી સિસ્ટમો સાથે સંકળાયેલ સંચાલન ખર્ચમાં લગભગ 75-80% ઘટાડો કરે છે. તે "પાણીના તબક્કા સંક્રમણમાં સંગ્રહિત ઠંડક ઊર્જા" પર આધારિત છે, વાસરમેને જણાવ્યું હતું કે, 1 કિલોગ્રામ/સેકન્ડ બરફમાં 4.5-5 કિલોગ્રામ/સેકન્ડ થીજી ગયેલા પાણીની ઠંડક ક્ષમતા જેટલી જ હોય ​​છે.
"ઉત્તમ સ્થિતિ કાર્યક્ષમતા" ને કારણે, ભૂગર્ભ બંધને 2-5°C પર જાળવી શકાય છે જેથી ભૂગર્ભ એર-કૂલિંગ સ્ટેશનની થર્મલ કામગીરીમાં સુધારો થાય છે, જે ફરીથી ઠંડક ક્ષમતાને મહત્તમ બનાવે છે.
દક્ષિણ આફ્રિકામાં બરફ પાવર પ્લાન્ટની ખાસ સુસંગતતાનો બીજો ફાયદો, જે તેના અસ્થિર પાવર ગ્રીડ માટે જાણીતો દેશ છે, તે સિસ્ટમની ગરમી સંગ્રહ પદ્ધતિ તરીકે ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા છે, જ્યાં ભૂગર્ભ બરફ ડેમમાં અને પીક સમયગાળા દરમિયાન બરફ બનાવવામાં આવે છે અને એકઠા કરવામાં આવે છે. .
બાદમાંના ફાયદાથી એસ્કોમ-સમર્થિત ઉદ્યોગ ભાગીદારી પ્રોજેક્ટનો વિકાસ થયો છે, જે હેઠળ હોવડેન વિશ્વની સૌથી ઊંડી ભૂગર્ભ ખાણો, એમપોનેંગ અને મોઆબ હોટસોંગ ખાતે પરીક્ષણ કેસ સાથે, ટોચની વીજળીની માંગ ઘટાડવા માટે બરફ ઉત્પાદકોના ઉપયોગની તપાસ કરી રહ્યું છે.
"અમે રાત્રે (કલાકો પછી) ડેમને થીજી દીધો અને પીક અવર્સ દરમિયાન ખાણ માટે ઠંડકના સ્ત્રોત તરીકે પાણી અને પીગળેલા બરફનો ઉપયોગ કર્યો," વાસરમેને સમજાવ્યું. "પીક પીરિયડ્સ દરમિયાન બેઝ કૂલિંગ યુનિટ બંધ કરવામાં આવે છે, જે ગ્રીડ પરનો ભાર ઘટાડે છે."
આનાથી એમપોનેંગ ખાતે ટર્નકી બરફ મશીનનો વિકાસ થયો, જ્યાં હોવડેને ૧૨ મેગાવોટ, ૧૨૦ ટન/કલાકની બરફ મશીન માટે સિવિલ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને મિકેનિકલ સાધનો સહિતનું કામ પૂર્ણ કર્યું.
એમપોનેંગની મુખ્ય ઠંડક વ્યૂહરચનામાં તાજેતરના ઉમેરાઓમાં નરમ બરફ, સપાટી ઠંડુ પાણી, સપાટી એર કુલર (BACs) અને ભૂગર્ભ ઠંડક પ્રણાલીનો સમાવેશ થાય છે. કામ દરમિયાન ખાણના પાણીમાં ઓગળેલા ક્ષાર અને ક્લોરાઇડની ઉચ્ચ સાંદ્રતાની હાજરી.
તેઓ કહે છે કે દક્ષિણ આફ્રિકાનો અનુભવ અને માત્ર ઉત્પાદનો જ નહીં, પરંતુ ઉકેલો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાનો અનુભવ વિશ્વભરમાં રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ્સમાં પરિવર્તન લાવી રહ્યો છે.
જેમ વાસરમેને ઉલ્લેખ કર્યો છે, જેમ જેમ વધુ ખાણો ઊંડાણમાં જાય છે અને ખાણોમાં વધુ જગ્યા મળે છે, તેમ તેમ વિશ્વના અન્ય ભાગોમાં પણ આવા ઉકેલો જોવા મળે છે.
મીનહાર્ટે કહ્યું: "હાઉડેન દાયકાઓથી દક્ષિણ આફ્રિકામાં તેની ડીપ માઇન કૂલિંગ ટેકનોલોજી નિકાસ કરી રહ્યું છે. ઉદાહરણ તરીકે, અમે 1990 ના દાયકામાં નેવાડામાં ભૂગર્ભ સોનાની ખાણો માટે ખાણ કૂલિંગ સોલ્યુશન્સ પૂરા પાડ્યા હતા.
"દક્ષિણ આફ્રિકાની કેટલીક ખાણોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી એક રસપ્રદ ટેકનોલોજી લોડ ટ્રાન્સફર માટે થર્મલ બરફનો સંગ્રહ છે - થર્મલ ઉર્જા મોટા બરફના ડેમમાં સંગ્રહિત થાય છે. બરફ પીક અવર્સ દરમિયાન ઉત્પન્ન થાય છે અને પીક અવર્સ દરમિયાન ઉપયોગમાં લેવાય છે," તેમણે કહ્યું. "પરંપરાગત રીતે, રેફ્રિજરેશન યુનિટ્સ મહત્તમ આસપાસના તાપમાન માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે જે ઉનાળાના મહિનાઓ દરમિયાન દિવસમાં ત્રણ કલાક સુધી પહોંચી શકે છે. જો કે, જો તમારી પાસે ઠંડક ઊર્જા સંગ્રહિત કરવાની ક્ષમતા હોય, તો તમે તે ક્ષમતા ઘટાડી શકો છો."
"જો તમારી પાસે એકદમ ઊંચા પીક રેટ સાથે યોજના છે અને ઑફ-પીક સમયગાળા દરમિયાન સસ્તા દરે અપગ્રેડ કરવા માંગો છો, તો આ બરફ બનાવવાના ઉકેલો એક મજબૂત વ્યવસાયિક કેસ બનાવી શકે છે," તેમણે કહ્યું. "પ્લાન્ટ માટે પ્રારંભિક મૂડી ઓછા ઓપરેટિંગ ખર્ચને સરભર કરી શકે છે."
તે જ સમયે, દક્ષિણ આફ્રિકાની ખાણોમાં દાયકાઓથી ઉપયોગમાં લેવાતું BAC, વધુને વધુ વૈશ્વિક મહત્વ મેળવી રહ્યું છે.
પરંપરાગત BAC ડિઝાઇનની તુલનામાં, નવીનતમ પેઢીના BACs તેમના પુરોગામી કરતા વધુ થર્મલ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, ખાણ હવાના તાપમાનની મર્યાદા ઓછી છે અને ફૂટપ્રિન્ટ ઓછી છે. તેઓ હાઉડેન વેન્ટસિમ કંટ્રોલ પ્લેટફોર્મમાં કૂલિંગ-ઓન-ડિમાન્ડ (CoD) મોડ્યુલને પણ એકીકૃત કરે છે, જે સબસર્ફેસ જરૂરિયાતોને અનુરૂપ કોલર હવાના તાપમાનને આપમેળે ગોઠવે છે.
છેલ્લા એક વર્ષમાં, હોવડેને બ્રાઝિલ અને બુર્કિના ફાસોમાં ગ્રાહકોને ત્રણ નવી પેઢીના BAC પહોંચાડ્યા છે.
કંપની મુશ્કેલ ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ માટે કસ્ટમાઇઝ્ડ સોલ્યુશન્સ ઉત્પન્ન કરવામાં પણ સક્ષમ છે; તેનું તાજેતરનું ઉદાહરણ દક્ષિણ ઓસ્ટ્રેલિયામાં કેરાપેટીના ખાણ ખાતે OZ મિનરલ્સ માટે BAC એમોનિયા કુલર્સનું 'અનોખું' સ્થાપન છે.
"હાઉડેને ઓસ્ટ્રેલિયામાં ઉપલબ્ધ પાણીની ગેરહાજરીમાં હાઉડેન એમોનિયા કોમ્પ્રેસર અને ક્લોઝ્ડ લૂપ ડ્રાય એર કુલર્સ સાથે ડ્રાય કન્ડેન્સર્સ ઇન્સ્ટોલ કર્યા," વાસરમેને ઇન્સ્ટોલેશન વિશે કહ્યું. "આ 'ડ્રાય' ઇન્સ્ટોલેશન છે અને પાણીની સિસ્ટમમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલા ઓપન સ્પ્રે કુલર્સ નથી, તે ધ્યાનમાં રાખીને, આ કુલર્સ મહત્તમ કાર્યક્ષમતા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે."
કંપની હાલમાં બુર્કિના ફાસોમાં યારામોકો ફોર્ચ્યુના સિલ્વર (અગાઉ રોક્સગોલ્ડ) ખાણમાં ડિઝાઇન અને બાંધવામાં આવેલા 8 મેગાવોટ ઓનશોર BAC પ્લાન્ટ (નીચે ચિત્રમાં) માટે અપટાઇમ મોનિટરિંગ સોલ્યુશનનું પરીક્ષણ કરી રહી છે.
જોહાનિસબર્ગમાં હોવડેન પ્લાન્ટ દ્વારા નિયંત્રિત આ સિસ્ટમ કંપનીને પ્લાન્ટને શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્યરત રાખવા માટે સંભવિત કાર્યક્ષમતા સુધારણા અને જાળવણી અંગે સલાહ આપવાની મંજૂરી આપે છે. બ્રાઝિલના ઇરો કોપરમાં કારાઇબા માઇનિંગ કોમ્પ્લેક્સ ખાતેનું BAC યુનિટ પણ આ સુવિધાનો ઉપયોગ કરવા માટે રચાયેલ છે.
ટોટલ માઇન વેન્ટિલેશન સોલ્યુશન્સ (TMVS) પ્લેટફોર્મ ટકાઉ મૂલ્યવર્ધિત સંબંધો બનાવવાનું ચાલુ રાખે છે અને કંપની 2021 માં દેશમાં બે વેન્ટિલેશન ઓન ડિમાન્ડ (VoD) શક્યતા અભ્યાસ શરૂ કરશે.
ઝિમ્બાબ્વેની સરહદ પર, કંપની એક પ્રોજેક્ટ પર કામ કરી રહી છે જે ભૂગર્ભ ખાણોમાં ઓટોમેટિક દરવાજા માટે વિડીયો-ઓન-ડિમાન્ડને સક્ષમ બનાવશે, જે તેમને વિવિધ અંતરાલો પર ખોલવાની મંજૂરી આપશે અને વાહનની ચોક્કસ જરૂરિયાતોને આધારે યોગ્ય માત્રામાં ઠંડક હવા પૂરી પાડશે.
હાલના ઉપલબ્ધ ખાણકામ માળખા અને ઉપલબ્ધ ડેટા સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરીને આ ટેકનોલોજી વિકાસ, હોવડેનના ભાવિ ઉત્પાદનોનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ હશે.
દક્ષિણ આફ્રિકામાં હોવડેનનો અનુભવ: તેની ઊંડા સોનાની ખાણોમાં પાણીની નબળી ગુણવત્તાનો સામનો કરવા માટે ઠંડક ઉકેલો કેવી રીતે ડિઝાઇન કરવા, ગ્રીડ સમસ્યાઓ ટાળવા માટે ઉકેલોને શક્ય તેટલા ઉર્જા કાર્યક્ષમ કેવી રીતે બનાવવા અને હવાની ગુણવત્તાની કેટલીક કડક જરૂરિયાતોને કેવી રીતે પૂર્ણ કરવી તે શીખો. વિશ્વભરમાં તાપમાન અને વ્યવસાયિક સ્વાસ્થ્ય આવશ્યકતાઓ નિયમન - વિશ્વભરની ખાણો માટે ચૂકવણી કરવાનું ચાલુ રાખશે.
ઇન્ટરનેશનલ માઇનિંગ ટીમ પબ્લિશિંગ લિમિટેડ 2 ક્લેરિજ કોર્ટ, લોઅર કિંગ્સ રોડ બર્કહામસ્ટેડ, હર્ટફોર્ડશાયર ઇંગ્લેન્ડ HP4 2AF, UK