Gruven blir dypere for hvert år – 30 m, ifølge industrirapporter.
Ettersom dybden øker, øker også behovet for ventilasjon og kjøling, og Howden vet dette fra erfaring med de dypeste gruvene i Sør-Afrika.
Howden ble grunnlagt i 1854 av James Howden i Skottland som et mariningeniørfirma og gikk inn i Sør-Afrika på 1950-tallet for å dekke behovene til gruve- og kraftindustrien.På 1960-tallet hjalp selskapet med å utstyre landets dype gullgruver med alle ventilasjons- og kjølesystemene som trengs for å trygt og effektivt utvinne malmmil under jorden.
"Til å begynne med brukte gruven kun ventilasjon som en kjølemetode, men etter hvert som gruvedybden økte, ble det nødvendig med mekanisk kjøling for å kompensere for den økende varmebelastningen i gruven," sa Teunes Wasserman, leder for Howdens Mine Cooling and Compressors-divisjon, til IM.
Mange dype gullgruver i Sør-Afrika har installert Freon™ sentrifugalkjølere over og under bakken for å gi nødvendig kjøling til underjordisk personell og utstyr.
Til tross for forbedringen i status quo, viste den underjordiske maskinens varmeavledningssystem seg problematisk, ettersom maskinens kjølekapasitet var begrenset av temperaturen og mengden av eksosluft tilgjengelig, sa Wasserman.Samtidig forårsaket gruvevannkvaliteten alvorlig begroing av skall-og-rør-varmevekslerne som ble brukt i disse tidlige sentrifugalkjølerne.
For å løse dette problemet begynte gruvene å pumpe kald luft fra overflaten til bakken.Samtidig som dette øker kjølekapasiteten, tar nødvendig infrastruktur plass i siloen og prosessen er både energi- og energikrevende.
For å løse disse problemene ønsker gruvene å maksimere mengden kald luft som bringes til bakken gjennom kjøltevannsenheter.
Dette fikk Howden til å introdusere aminoskruekjølere i gruver i Sør-Afrika, først i tandem etter eksisterende overflatesentrifugalkjølere.Dette har ført til en trinnvis endring i mengden kjølevæske som kan tilføres disse dype underjordiske gullgruvene, noe som har resultert i en reduksjon i gjennomsnittlig overflatevannstemperatur fra 6-8°C til 1°C.Gruven kan bruke samme gruverørledningsinfrastruktur, hvorav mange allerede er installert, samtidig som den øker mengden kjøling som leveres til dypere lag betydelig.
Omtrent 20 år etter introduksjonen av WRV 510 utviklet Howden, en ledende markedsaktør på feltet, WRV 510, en stor blokkskruekompressor med en 510 mm rotor.Det var en av de største skruekompressorene på markedet på den tiden og matchet størrelsen på kjølemodulen som trengs for å kjøle ned de dype sørafrikanske gruvene.
"Dette er en game changer fordi gruver kan installere en enkelt 10-12 MW kjøler i stedet for en haug med kjølere," sa Wasserman."Blant samme tid er ammoniakk som grønt kuldemedium godt egnet for kombinasjoner av skruekompressorer og platevarmevekslere."
Ammoniakkbetraktninger ble formalisert i spesifikasjoner og sikkerhetsstandarder for ammoniakk for gruveindustrien, hvor Howden spilte en viktig rolle i designprosessen.De er oppdatert og innlemmet i sørafrikansk lov.
Denne suksessen er bevist av installasjonen av mer enn 350 MW ammoniakkkjølekapasitet av Sør-Afrikas gruveindustri, som regnes som den største i verden.
Men Howdens innovasjon i Sør-Afrika stoppet ikke der: I 1985 la selskapet til en overflateismaskin til sitt voksende utvalg av gruvekjølere.
Siden overflate- og underjordiske kjølealternativer maksimeres eller anses for dyre, trenger gruvene en ny kjøleløsning for å utvide gruvedriften til dypere nivåer.
Howden installerte sitt første isproduksjonsanlegg (eksempel nedenfor) i 1985 ved EPM (East Rand Proprietary Mine) øst for Johannesburg, som har en endelig total kjølekapasitet på rundt 40 MW og en iskapasitet på 4320 t/t.
Grunnlaget for operasjonen er dannelsen av is på overflaten og transporterer den gjennom gruven til en underjordisk isdam, hvor vannet fra isdammen deretter sirkuleres i underjordiske kjølestasjoner eller brukes som prosessvann for boring av brønner.Den smeltede isen pumpes deretter tilbake til overflaten.
Hovedfordelen med dette ismaskinsystemet er de reduserte pumpekostnadene, som reduserer driftskostnadene forbundet med overflatekjølte vannsystemer med omtrent 75-80 %.Det kommer ned til den iboende "kjøleenergien som er lagret i faseovergangene til vann," sa Wasserman, og forklarte at 1 kg/s is har samme kjølekapasitet som 4,5-5 kg/s frosset vann.
På grunn av den "overlegne posisjoneringseffektiviteten" kan den underjordiske demningen opprettholdes ved 2-5°C for å forbedre den termiske ytelsen til den underjordiske luftkjølestasjonen, og igjen maksimere kjølekapasiteten.
En annen fordel med den spesielle relevansen til et iskraftverk i Sør-Afrika, et land kjent for sitt ustabile strømnett, er systemets evne til å brukes som varmelagringsmetode, hvor is skapes og samles i underjordiske isdammer og i høye perioder..
Sistnevnte fordel har ført til utviklingen av et Eskom-støttet industripartnerskapsprosjekt der Howden undersøker bruken av ismakere for å redusere topp etterspørsel etter elektrisitet, med testcaser ved Mponeng og Moab Hotsong, verdens dypeste underjordiske gruver.
"Vi frøs demningen om natten (etter timer) og brukte vann og smeltet is som en kilde til kjøling for gruven i rushtiden," forklarte Wasserman."Basiskjøleenhetene er slått av i høye perioder, noe som reduserer belastningen på nettet."
Dette førte til utviklingen av en nøkkelferdig ismaskin på Mponeng, hvor Howden fullførte arbeidet inkludert sivilt, elektrisk og mekanisk utstyr for en 12 MW, 120 t/t ismaskin.
Nylige tillegg til Mponengs kjernekjølestrategi inkluderer myk is, overflatekjølt vann, overflateluftkjølere (BAC) og et underjordisk kjølesystem.tilstedeværelsen i gruvevannet av forhøyede konsentrasjoner av oppløste salter og klorider under arbeid.
Sør-Afrikas vell av erfaring og fokus på løsninger, ikke bare produkter, fortsetter å transformere kjølesystemer rundt om i verden, sier han.
Som Wasserman nevnte, ettersom flere og flere gruver går dypere og mer plass i gruver, er det lett å se løsninger som dette som finnes i andre deler av verden.
Meinhardt sa: "Howden har eksportert sin dypgruvekjølingsteknologi til Sør-Afrika i flere tiår.For eksempel leverte vi gruvekjøleløsninger for underjordiske gullgruver i Nevada tilbake på 1990-tallet.
"En interessant teknologi som brukes i noen sørafrikanske gruver er lagring av termisk is for lastoverføring – termisk energi lagres i store isdammer.Is produseres i rushtiden og brukes i rushtiden, sa han."Tradisjonelt er kjøleenheter designet for en maksimal omgivelsestemperatur som kan nå tre timer om dagen i sommermånedene.Men hvis du har muligheten til å lagre kjøleenergi, kan du redusere den kapasiteten."
"Hvis du har en plan med en ganske høy topppris og ønsker å oppgradere til billigere priser i lavkonjunkturer, kan disse isfremstillingsløsningene utgjøre en sterk business case," sa han."Startkapitalen for anlegget kan kompensere for lavere driftskostnader."
Samtidig får BAC, som har vært brukt i sørafrikanske gruver i flere tiår, mer og mer global betydning.
Sammenlignet med tradisjonelle BAC-design, har den siste generasjonen av BAC-er høyere termisk effektivitet enn sine forgjengere, lavere gruvelufttemperaturgrenser og et mindre fotavtrykk.De integrerer også en kjøling-på-behov (CoD)-modul i Howden Ventsim CONTROL-plattformen, som automatisk justerer kragens lufttemperatur for å matche behovene under overflaten.
I løpet av det siste året har Howden levert tre nye generasjons BAC-er til kunder i Brasil og Burkina Faso.
Selskapet er også i stand til å produsere skreddersydde løsninger for vanskelige driftsforhold;et nylig eksempel er den 'unike' installasjonen av BAC-ammoniakkkjølere for OZ Minerals ved Carrapateena-gruven i Sør-Australia.
"Howden installerte tørre kondensatorer med Howden-ammoniakkkompressorer og tørrluftkjølere med lukket sløyfe i Australia i fravær av tilgjengelig vann," sa Wasserman om installasjonen."Gitt at dette er en "tørr" installasjon og ikke åpne spraykjølere installert i vannsystemer, er disse kjølerne designet for maksimal effektivitet."
Selskapet tester for tiden en oppetidsovervåkingsløsning for et 8 MW landbasert BAC-anlegg (bildet nedenfor) designet og bygget ved Yaramoko Fortuna Silver (tidligere Roxgold)-gruven i Burkina Faso.
Systemet, kontrollert av Howden-anlegget i Johannesburg, lar selskapet gi råd om potensielle effektivitetsforbedringer og vedlikehold for å holde anlegget i drift optimalt.BAC-enheten ved Caraiba gruvekompleks i Ero Copper, Brasil er også designet for å bruke denne funksjonen.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS)-plattformen fortsetter å bygge bærekraftige verdiøkende relasjoner, og selskapet vil lansere to mulighetsstudier for Ventilation On Demand (VoD) i landet i 2021.
Rett ved grensen til Zimbabwe jobber selskapet med et prosjekt som vil muliggjøre video-on-demand for automatiske dører i underjordiske gruver, slik at de kan åpnes med varierende intervaller og gi akkurat den rette mengden kjøleluft avhengig av kjøretøyets spesifikke behov.
Denne teknologiutviklingen, ved å bruke eksisterende tilgjengelig gruveinfrastruktur og hyllevaredatakilder, vil være en viktig del av Howdens fremtidige produkter.
Howden-opplevelsen i Sør-Afrika: Lær hvordan du designer kjøleløsninger for å håndtere dårlig vannkvalitet ved de dype gullgruvene, hvordan du gjør løsninger så energieffektive som mulig for å unngå nettproblemer, og hvordan du oppfyller noen av de strengeste kravene til luftkvalitet.temperatur- og arbeidshelsekrav over hele verden Regulering – vil fortsette å lønne seg for gruver rundt om i verden.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, Storbritannia