업계 보고서에 따르면 광산은 매년 30m 더 깊어지고 있습니다.
깊이가 깊어짐에 따라 환기 및 냉각의 필요성도 증가했으며 Howden은 남아프리카에서 가장 깊은 광산에서 작업한 경험을 통해 이를 잘 알고 있습니다.
Howden은 1854년 스코틀랜드의 James Howden에 의해 해양 엔지니어링 회사로 설립되었으며 1950년대에 광업 및 전력 산업의 요구에 부응하기 위해 남아프리카에 진출했습니다.1960년대까지 이 회사는 지하에서 안전하고 효율적으로 광석을 추출하는 데 필요한 모든 환기 및 냉각 시스템을 국가의 깊은 금광에 갖추도록 도왔습니다.
Howden의 광산 냉각 및 압축기 사업부 책임자인 Teunes Wasserman은 “처음에는 광산에서 냉각 방법으로 환기만 사용했지만 채굴 깊이가 깊어짐에 따라 광산의 증가하는 열 부하를 보상하기 위해 기계적 냉각이 필요했습니다.”라고 IM에 말했습니다.
남아프리카의 많은 깊은 금광은 지하 인력과 장비에 필요한 냉각을 제공하기 위해 지상과 지하에 Freon™ 원심 냉각기를 설치했습니다.
현상 유지의 개선에도 불구하고 기계의 냉각 용량이 온도와 사용 가능한 배출 공기의 양에 의해 제한되기 때문에 지하 기계의 열 분산 시스템은 문제가 있는 것으로 판명되었다고 Wasserman은 말했습니다.동시에 광산 수질은 이러한 초기 원심 냉각기에 사용된 다관식 열교환기에 심각한 오염을 일으켰습니다.
이 문제를 해결하기 위해 광산은 차가운 공기를 지표면에서 지표면으로 펌핑하기 시작했습니다.이렇게 하면 냉각 용량이 증가하지만 필요한 인프라가 사일로의 공간을 차지하고 프로세스는 에너지와 에너지 집약적입니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 광산에서는 냉각수 장치를 통해 지상으로 유입되는 찬 공기의 양을 최대화하고자 합니다.
이로 인해 Howden은 기존 표면 원심 냉각기에 이어 처음으로 남아프리카 광산에 아미노 스크류 냉각기를 도입했습니다.이로 인해 이러한 지하 깊은 금광에 공급할 수 있는 냉각수의 양이 단계적으로 변경되어 평균 지표수 온도가 6-8°C에서 1°C로 감소했습니다.광산은 동일한 광산 파이프라인 인프라를 사용할 수 있으며, 그 중 다수는 이미 설치되어 있으며 더 깊은 층으로 전달되는 냉각의 양을 크게 늘립니다.
WRV 510이 출시된 지 약 20년 후, 이 분야의 선도적인 시장 참여자인 Howden은 510mm 로터가 장착된 대형 블록 스크류 압축기인 WRV 510을 개발했습니다.당시 시장에서 가장 큰 스크류 압축기 중 하나였으며 깊은 남아프리카 광산을 냉각하는 데 필요한 냉각기 모듈 크기와 일치했습니다.
Wasserman은 "광산에서 여러 개의 냉각기 대신 단일 10-12MW 냉각기를 설치할 수 있기 때문에 이것은 게임 체인저입니다"라고 말했습니다."동시에 친환경 냉매인 암모니아는 스크류 압축기와 판형 열교환기의 조합에 매우 적합합니다."
암모니아 고려 사항은 채광 산업을 위한 암모니아의 사양 및 안전 표준에서 공식화되었으며 Howden은 설계 프로세스에서 중요한 역할을 했습니다.개정되어 남아프리카 공화국 법률에 통합되었습니다.
이러한 성공은 세계에서 가장 큰 것으로 간주되는 남아공의 광산업이 350MW 이상의 암모니아 냉각 용량을 설치한 것으로 입증됩니다.
그러나 남아프리카에서 Howden의 혁신은 거기서 멈추지 않았습니다. 1985년 회사는 점점 늘어나는 마인 쿨러 제품군에 표면 제빙기를 추가했습니다.
표면 및 지하 냉각 옵션이 최대화되거나 너무 비싸다고 여겨지기 때문에 광산은 채굴을 더 깊은 수준으로 확장하기 위한 새로운 냉각 솔루션이 필요합니다.
Howden은 1985년 요하네스버그 동쪽의 EPM(East Rand Proprietary Mine)에 최초의 제빙 공장(아래 예)을 설치했으며 최종 총 냉각 용량은 약 40MW이고 얼음 용량은 4320t/h입니다.
작업의 기본은 표면에 얼음을 형성하고 광산을 통해 지하 얼음 댐으로 운반하는 것입니다. 여기서 얼음 댐의 물은 지하 냉각 스테이션에서 순환되거나 우물을 뚫기 위한 공정수로 사용됩니다.녹은 얼음은 다시 표면으로 펌핑됩니다.
이 제빙기 시스템의 주요 이점은 펌핑 비용이 감소하여 표면 냉각수 시스템과 관련된 운영 비용이 약 75-80% 감소한다는 것입니다.Wasserman은 1kg/s의 얼음이 4.5-5kg/s의 얼어붙은 물과 동일한 냉각 용량을 갖는다고 설명하면서 본질적인 "물의 상전이에 저장된 냉각 에너지"로 귀결됩니다.
"뛰어난 배치 효율성"으로 인해 지하 댐은 2-5°C로 유지되어 지하 공기 냉각 스테이션의 열 성능을 개선하고 다시 냉각 용량을 최대화할 수 있습니다.
불안정한 전력망으로 유명한 남아프리카 공화국의 얼음 발전소의 특별한 관련성의 또 다른 이점은 시스템이 열 저장 방법으로 사용될 수 있다는 것입니다. 여기서 얼음은 지하 얼음 댐과 피크 기간에 생성되고 축적됩니다..
후자의 이점은 하우덴이 세계에서 가장 깊은 지하 광산인 Mponeng 및 Moab Hotsong에서 테스트 사례를 통해 최대 전력 수요를 줄이기 위해 제빙기 사용을 조사하는 Eskom 지원 산업 파트너십 프로젝트의 개발로 이어졌습니다.
Wasserman은 "우리는 밤에 댐을 얼렸고 피크 시간대에는 물과 녹은 얼음을 광산 냉각원으로 사용했습니다."라고 설명했습니다."피크 기간에는 기본 냉각 장치가 꺼지므로 그리드의 부하가 줄어듭니다."
이로 인해 하우덴이 12MW, 120t/h 제빙기를 위한 토목, 전기 및 기계 장비를 포함한 작업을 완료한 Mponeng에서 턴키 제빙기가 개발되었습니다.
Mponeng의 핵심 냉각 전략에 최근 추가된 항목에는 소프트 아이스, 표면 냉각수, 표면 공기 냉각기(BAC) 및 지하 냉각 시스템이 포함됩니다.작업 중 용해된 염 및 염화물 농도가 높은 광산 수에 존재.
남아공의 풍부한 경험과 제품뿐만 아니라 솔루션에 대한 집중은 전 세계의 냉동 시스템을 계속해서 변화시키고 있다고 그는 말합니다.
Wasserman이 언급했듯이 점점 더 많은 광산이 더 깊어지고 광산의 공간이 넓어짐에 따라 세계의 다른 지역에서 이와 같은 솔루션을 쉽게 볼 수 있습니다.
Meinhardt는 “Howden은 수십 년 동안 남아프리카에 깊은 광산 냉각 기술을 수출해 왔습니다.예를 들어, 우리는 1990년대에 네바다의 지하 금광을 위한 광산 냉각 솔루션을 공급했습니다.
“일부 남아프리카 광산에서 사용되는 흥미로운 기술은 하중 전달을 위한 열 얼음 저장입니다. 열 에너지는 대형 얼음 댐에 저장됩니다.얼음은 피크 시간에 생산되어 피크 시간에 사용됩니다.”라고 그는 말했습니다.“전통적으로 냉장 장치는 여름철에 하루 3시간에 도달할 수 있는 최대 주변 온도에 맞게 설계되었습니다.하지만 냉각 에너지를 저장할 수 있는 능력이 있다면 그 용량을 줄일 수 있습니다.”
"만약 피크 요금이 상당히 높은 계획이 있고 피크가 아닌 시간에 더 저렴한 요금으로 업그레이드하려는 경우 이러한 제빙 솔루션은 강력한 비즈니스 사례가 될 수 있습니다."라고 그는 말했습니다."공장의 초기 자본은 낮은 운영 비용을 상쇄할 수 있습니다."
동시에 남아프리카 광산에서 수십 년 동안 사용되어 온 BAC는 전 세계적으로 점점 더 중요해지고 있습니다.
기존의 BAC 설계와 비교할 때 최신 세대의 BAC는 이전 세대보다 열 효율이 높고 광산 공기 온도 제한이 낮으며 설치 공간이 더 작습니다.또한 주문형 냉각(CoD) 모듈을 Howden Ventsim CONTROL 플랫폼에 통합하여 지표면 요구 사항에 맞게 칼라 공기 온도를 자동으로 조정합니다.
지난 1년 동안 하우덴은 브라질과 부르키나 파소 고객에게 3개의 차세대 BAC를 제공했습니다.
회사는 또한 어려운 운영 조건에 대한 맞춤형 솔루션을 생산할 수 있습니다.최근 사례는 남호주의 Carrapateena 광산에 있는 OZ Minerals용 BAC 암모니아 냉각기의 '독특한' 설치입니다.
Wasserman은 설치에 대해 "Howden은 사용할 수 있는 물이 없는 호주에 Howden 암모니아 압축기 및 폐쇄 루프 건식 공기 냉각기와 함께 건식 응축기를 설치했습니다."라고 말했습니다."이것이 '건식' 설치이고 물 시스템에 설치된 개방형 분무 냉각기가 아니라는 점을 감안할 때 이 냉각기는 최대 효율을 위해 설계되었습니다."
이 회사는 현재 Burkina Faso의 Yaramoko Fortuna Silver(이전 Roxgold) 광산에서 설계 및 건설된 8MW 육상 BAC 플랜트(아래 그림)의 가동 시간 모니터링 솔루션을 테스트하고 있습니다.
요하네스버그의 Howden 공장에서 제어하는 ​​이 시스템을 통해 회사는 잠재적인 효율성 개선 및 유지 관리에 대해 조언하여 공장을 최적으로 운영할 수 있습니다.브라질 Ero Copper에 있는 Caraiba 광산 단지의 BAC 장치도 이 기능을 사용하도록 설계되었습니다.
TMVS(Total Mine Ventilation Solutions) 플랫폼은 지속 가능한 부가가치 관계를 지속적으로 구축하고 있으며 회사는 2021년에 베트남에서 2건의 주문형 환기(VoD) 타당성 조사를 시작할 예정입니다.
짐바브웨 국경에서 이 회사는 지하 광산의 자동문을 위한 주문형 비디오를 활성화하여 다양한 간격으로 열리고 차량의 특정 요구에 따라 적절한 양의 냉각 공기를 제공하는 프로젝트를 진행하고 있습니다.
기존의 사용 가능한 채굴 인프라와 기성 데이터 소스를 사용하는 이 기술 개발은 Howden의 향후 제품에서 중요한 부분이 될 것입니다.
남아프리카에서의 Howden 경험: 깊은 금광에서 열악한 수질을 처리하기 위해 냉각 솔루션을 설계하는 방법, 그리드 문제를 피하기 위해 가능한 한 에너지 효율적으로 솔루션을 만드는 방법 및 가장 엄격한 공기 품질 요구 사항을 충족하는 방법을 알아보십시오.전 세계적으로 온도 및 직업 건강 요구 사항 규제 – 전 세계 광산에 계속해서 도움이 될 것입니다.
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