A bánya évről évre mélyül – az iparági jelentések szerint 30 méterrel.
A mélység növekedésével egyre nagyobb az igény a szellőzésre és a hűtésre, és Howden ezt a Dél-Afrika legmélyebb bányáiban szerzett tapasztalataiból tudja.
A Howdent 1854-ben alapította James Howden Skóciában hajózási mérnöki vállalatként, és az 1950-es években lépett be Dél-Afrikába, hogy kiszolgálja a bányászati ​​és energetikai ipar igényeit. Az 1960-as évekre a vállalat segített felszerelni az ország mélyen fekvő aranybányáit minden olyan szellőztető- és hűtőrendszerrel, amelyre szükség volt az érc biztonságos és hatékony földalatti kinyeréséhez.
„A bánya kezdetben csak szellőzést használt hűtési módszerként, de a bányászati ​​mélység növekedésével mechanikus hűtésre volt szükség a bánya növekvő hőterhelésének kompenzálására” – mondta Teunes Wasserman, a Howden bányahűtési és kompresszor részlegének vezetője az IM-nek.
Dél-Afrika számos mélyművelésű aranybányájában telepítettek Freon™ centrifugális hűtőket a föld felett és alatt, hogy biztosítsák a föld alatti személyzet és berendezések szükséges hűtését.
A status quo javulása ellenére a földalatti gép hőelvezető rendszere problémásnak bizonyult, mivel a gép hűtőkapacitását a hőmérséklet és a rendelkezésre álló elszívott levegő mennyisége korlátozta – mondta Wasserman. Ugyanakkor a bányavíz minősége súlyosan eltömítette a korai centrifugális hűtőkben használt csőköteges hőcserélőket.
A probléma megoldása érdekében a bányák hideg levegőt kezdtek el pumpálni a felszínről a talajra. Bár ez növeli a hűtőkapacitást, a szükséges infrastruktúra helyet foglal el a silóban, és a folyamat energia- és energiaigényes.
Ezen problémák megoldása érdekében a bányák maximalizálni szeretnék a hűtött vizes egységeken keresztül a talajba juttatott hideg levegő mennyiségét.
Ez arra késztette Howdent, hogy aminocsavaros hűtőket vezessen be a dél-afrikai bányákban, először a meglévő felszíni centrifugális hűtők után. Ez a mélyen fekvő aranybányákba betáplálható hűtőfolyadék mennyiségének ugrásszerű változásához vezetett, aminek eredményeként az átlagos felszíni vízhőmérséklet 6-8°C-ról 1°C-ra csökkent. A bánya ugyanazt a bányavezeték-infrastruktúrát használhatja, amelyek közül sok már telepítve van, miközben jelentősen megnöveli a mélyebb rétegekbe juttatott hűtés mennyiségét.
Körülbelül 20 évvel a WRV 510 bevezetése után a Howden, a terület egyik vezető piaci szereplője, kifejlesztette a WRV 510-et, egy nagyméretű, 510 mm-es rotorral ellátott csavarkompresszort. Ez volt az egyik legnagyobb csavarkompresszor a piacon akkoriban, és megfelelt a mélyen fekvő dél-afrikai bányák hűtéséhez szükséges hűtőmodul méretének.
„Ez gyökeresen megváltoztatja a helyzetet, mivel a bányák egyetlen 10-12 MW-os hűtőberendezést telepíthetnek egy csomó hűtőberendezés helyett” – mondta Wasserman. „Ugyanakkor az ammónia, mint zöld hűtőközeg, jól alkalmazható csavarkompresszorok és lemezes hőcserélők kombinációiban.”
Az ammóniára vonatkozó szempontokat formalizálták a bányászati ​​iparban használt ammóniára vonatkozó specifikációkban és biztonsági szabványokban, Howden fontos szerepet játszott a tervezési folyamatban. Ezeket frissítették és beépítették a dél-afrikai törvényekbe.
Ezt a sikert bizonyítja, hogy a világ legnagyobb bányaiparának tartott dél-afrikai bányászati ​​iparág több mint 350 MW ammóniahűtő kapacitást telepített.
De a Howden dél-afrikai innovációja itt nem állt meg: 1985-ben a cég egy felszíni jéggéppel bővítette a bányahűtők egyre bővülő kínálatát.
Mivel a felszíni és földalatti hűtési lehetőségek maximalizálva vannak, vagy túl drágának bizonyulnak, a bányáknak új hűtési megoldásra van szükségük a bányászat mélyebb szintekre való kiterjesztéséhez.
A Howden 1985-ben telepítette első jégkészítő üzemét (lásd az alábbi példát) a Johannesburgtól keletre található EPM-ben (East Rand Proprietary Mine), amelynek teljes hűtési kapacitása körülbelül 40 MW, jégkapacitása pedig 4320 t/h.
A működés alapja a jég képződése a felszínen, majd annak a bányán keresztül egy földalatti jéggátba történő szállítása, ahol a jéggátból származó vizet földalatti hűtőállomásokon keringtetik, vagy kutak fúrásához technológiai vízként használják. Az olvadt jeget ezután visszaszivattyúzzák a felszínre.
Ennek a jégkészítő rendszernek a fő előnye a csökkentett szivattyúzási költség, ami a felszíni hűtővizes rendszerekkel kapcsolatos üzemeltetési költségeket körülbelül 75-80%-kal csökkenti. Ez a víz fázisátmeneteiben tárolt hűtőenergiának köszönhető – mondta Wasserman, kifejtve, hogy 1 kg/s jég hűtőkapacitása megegyezik a 4,5-5 kg/s fagyott víz hűtőkapacitásával.
A „kiváló pozicionálási hatékonyságnak” köszönhetően a földalatti gát 2-5°C-on tartható, ami javítja a földalatti léghűtő állomás hőteljesítményét, ismét maximalizálva a hűtési kapacitást.
A dél-afrikai jégerőmű – amely ország instabil villamosenergia-hálózatáról ismert – különleges jelentőségének további előnye, hogy a rendszer hőtárolási módszerként is használható, ahol a jég földalatti jéggátakban és csúcsidőszakokban keletkezik és halmozódik fel.
Ez utóbbi előny vezetett egy Eskom által támogatott iparági partnerségi projekt kidolgozásához, amelynek keretében Howden a jégkészítők használatát vizsgálja a csúcsidőszaki villamosenergia-igény csökkentése érdekében, tesztesetekkel Mponengben és Moab Hotsongban, a világ legmélyebb földalatti bányáiban.
„Éjszaka (zárás után) lefagyasztottuk a gátat, és csúcsidőben vizet, valamint olvasztott jeget használtunk a bánya hűtésére” – magyarázta Wasserman. „Az alaphűtő egységek csúcsidőszakokban ki vannak kapcsolva, ami csökkenti a hálózat terhelését.”
Ez egy kulcsrakész jéggép kifejlesztéséhez vezetett Mponengben, ahol Howden elvégezte a munkálatokat, beleértve egy 12 MW-os, 120 t/h jéggép építőipari, elektromos és gépészeti berendezéseit.
Az Mponeng fő hűtési stratégiájához a közelmúltban kiegészített elemek közé tartozik a lágyjég, a felszíni hűtött víz, a felszíni levegőhűtők (BAC) és egy földalatti hűtőrendszer. A bányavízben a munka során megnövekedett oldott sók és kloridok koncentrációja.
Dél-Afrika gazdag tapasztalata és a megoldásokra – nem csak a termékekre – való összpontosítása továbbra is átalakítja a hűtőrendszereket világszerte – mondja.
Ahogy Wasserman említette, ahogy egyre több bánya mélyül és egyre több helyet foglal el a bányákban, könnyen látni ehhez hasonló megoldásokat a világ más részein is.
Meinhardt elmondta: „A Howden évtizedek óta exportálja mélybányászati ​​hűtési technológiáját Dél-Afrikába. Például az 1990-es években szállítottunk bányahűtési megoldásokat Nevada földalatti aranybányáinak.”
„Egy érdekes technológia, amelyet egyes dél-afrikai bányákban alkalmaznak, a termikus jég tárolása a terhelés átadásához – a hőenergiát nagy jéggátakban tárolják. A jeget csúcsidőben állítják elő, és csúcsidőben használják fel” – mondta. „Hagyományosan a hűtőegységeket maximális környezeti hőmérsékletre tervezték, amely a nyári hónapokban elérheti a napi három órát. Ha azonban lehetőség van a hűtési energia tárolására, akkor csökkentheti ezt a kapacitást.”
„Ha van egy viszonylag magas csúcsidőszaki tarifával rendelkező terve, és a csúcsidőn kívüli időszakokban olcsóbb tarifákra szeretne váltani, ezek a jégkészítő megoldások erős üzleti indokot jelenthetnek” – mondta. „Az üzem kezdeti tőkéje ellensúlyozhatja az alacsonyabb üzemeltetési költségeket.”
Ugyanakkor a dél-afrikai bányákban évtizedek óta használt BAC egyre nagyobb globális jelentőségre tesz szert.
A hagyományos BAC-kialakításokhoz képest a legújabb generációs BAC-ok magasabb hőhatékonysággal rendelkeznek, alacsonyabbak a bányászati ​​levegő hőmérsékleti határértékei és kisebb helyigényük van. Emellett egy igény szerinti hűtési (CoD) modult is integráltak a Howden Ventsim CONTROL platformba, amely automatikusan beállítja a gallér levegőhőmérsékletét a felszín alatti igényeknek megfelelően.
Az elmúlt évben a Howden három új generációs BAC-ot szállított brazil és burkina fasói ügyfeleknek.
A vállalat emellett egyedi megoldásokat is képes gyártani nehéz üzemi körülményekre; erre egy friss példa a BAC ammóniahűtők „egyedi” telepítése az OZ Minerals számára a dél-ausztráliai Carrapateena bányában.
„A Howden száraz kondenzátorokat telepített Howden ammónia kompresszorokkal és zárt hurkú szárazlevegős hűtőkkel Ausztráliában, ahol nem állt rendelkezésre elegendő víz” – mondta Wasserman a telepítésről. „Mivel ez egy „száraz” telepítés, és nem vízrendszerekbe telepített nyitott permetezős hűtők, ezeket a hűtőket maximális hatékonyságra tervezték.”
A vállalat jelenleg egy üzemidő-felügyeleti megoldást tesztel egy 8 MW-os szárazföldi BAC erőműhöz (lásd az alábbi képet), amelyet a burkina fasói Yaramoko Fortuna Silver (korábban Roxgold) bányában terveztek és építettek.
A johannesburgi Howden üzem által vezérelt rendszer lehetővé teszi a vállalat számára, hogy tanácsokat adjon a hatékonyságnövelés és a karbantartás lehetőségeiről, hogy az üzem optimálisan működjön. A brazíliai Ero Copperben található Caraiba bányászati ​​komplexum BAC-egységét is úgy tervezték, hogy ezt a funkciót használja.
A Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) platform továbbra is fenntartható, hozzáadott értékű kapcsolatokat épít, és a vállalat 2021-ben két igény szerinti szellőzésre (VoD) vonatkozó megvalósíthatósági tanulmányt indít az országban.
Közvetlenül a zimbabwei határon a cég egy olyan projekten dolgozik, amely lehetővé teszi a video-on-demand (videó-alapú) megjelenítést a földalatti bányákban található automata ajtóknál, lehetővé téve, hogy azok változó időközönként nyíljanak, és a jármű egyedi igényeitől függően pontosan a megfelelő mennyiségű hűtőlevegőt biztosítsák.
Ez a technológiai fejlesztés, amely a meglévő bányászati ​​infrastruktúrát és a polcról leemelhető adatforrásokat használja fel, fontos részét képezi majd a Howden jövőbeli termékeinek.
A Howden-élmény Dél-Afrikában: Ismerje meg, hogyan tervezzen hűtési megoldásokat a mélyben fekvő aranybányák rossz vízminőségének kezelésére, hogyan tegye a megoldásokat a lehető legenergiahatékonyabbá a hálózati problémák elkerülése érdekében, és hogyan feleljen meg a legszigorúbb levegőminőségi követelményeknek. A hőmérsékleti és munkaegészségügyi előírások világszerte történő szabályozása továbbra is kifizetődő lesz a bányák számára világszerte.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Anglia HP4 2AF, Egyesült Királyság