Mina devine mai adâncă în fiecare an – 30 m, conform rapoartelor din industrie.
Pe măsură ce adâncimea crește, crește și nevoia de ventilație și răcire, iar Howden știe acest lucru din experiența de lucru cu cele mai adânci mine din Africa de Sud.
Howden a fost fondată în 1854 de James Howden în Scoția ca o companie de inginerie navală și a intrat în Africa de Sud în anii 1950 pentru a servi nevoile industriilor miniere și energetice.Până în anii 1960, compania a ajutat la echiparea minelor de aur de adâncime ale țării cu toate sistemele de ventilație și răcire necesare pentru a extrage în siguranță și eficient minereu mile sub pământ.
„Inițial, mina folosea doar ventilația ca metodă de răcire, dar pe măsură ce adâncimea de exploatare a crescut, a fost necesară răcirea mecanică pentru a compensa încărcătura termică în creștere din mină”, a declarat Teunes Wasserman, șeful diviziei de răcire și compresoare a minei Howden, pentru IM.
Multe mine de aur de adâncime din Africa de Sud au instalat răcitoare centrifuge Freon™ deasupra și sub pământ pentru a asigura răcirea necesară pentru personalul și echipamentele subterane.
În ciuda îmbunătățirii status quo-ului, sistemul de disipare a căldurii al mașinii subterane sa dovedit problematic, deoarece capacitatea de răcire a mașinii a fost limitată de temperatură și de cantitatea de aer evacuat disponibil, a spus Wasserman.În același timp, calitatea apei de mină a cauzat murdărirea severă a schimbătoarelor de căldură cu carcasă și tuburi utilizate în aceste răcitoare centrifugale timpurii.
Pentru a rezolva această problemă, minele au început să pompeze aer rece de la suprafață spre sol.În timp ce acest lucru crește capacitatea de răcire, infrastructura necesară ocupă spațiu în siloz, iar procesul necesită atât energie, cât și energie.
Pentru a rezolva aceste probleme, minele doresc să maximizeze cantitatea de aer rece adusă la sol prin unități de apă răcită.
Acest lucru l-a determinat pe Howden să introducă răcitoare cu șurub amino în minele din Africa de Sud, mai întâi în tandem după răcitoarele centrifugale de suprafață existente.Acest lucru a dus la o schimbare treptată a cantității de lichid de răcire care poate fi furnizată acestor mine de aur subterane adânci, ducând la o scădere a temperaturii medii a apei de suprafață de la 6-8°C la 1°C.Mina poate folosi aceeași infrastructură de conducte miniere, dintre care multe sunt deja instalate, crescând în același timp semnificativ cantitatea de răcire livrată în straturile mai adânci.
La aproximativ 20 de ani de la introducerea WRV 510, Howden, un jucător de top pe piață în domeniu, a dezvoltat WRV 510, un compresor cu șurub bloc mare cu un rotor de 510 mm.Era unul dintre cele mai mari compresoare cu șurub de pe piață la acea vreme și se potrivea cu dimensiunea modulului de răcire necesară pentru a răci acele mine adânci din Africa de Sud.
„Acesta este o schimbare de joc, deoarece minele pot instala un singur răcitor de 10-12 MW în loc de o grămadă de răcitori”, a spus Wasserman.„În același timp, amoniacul ca agent frigorific verde este foarte potrivit pentru combinații de compresoare cu șurub și schimbătoare de căldură cu plăci.”
Considerațiile privind amoniacul au fost formalizate în specificațiile și standardele de siguranță pentru amoniac pentru industria minieră, Howden jucând un rol important în procesul de proiectare.Acestea au fost actualizate și încorporate în legislația sud-africană.
Acest succes este dovedit de instalarea a peste 350 MW de capacitate frigorifică cu amoniac de către industria minieră din Africa de Sud, care este considerată cea mai mare din lume.
Dar inovația lui Howden în Africa de Sud nu s-a oprit aici: în 1985, compania a adăugat o mașină de gheață de suprafață gamei sale tot mai mari de răcitoare de mine.
Deoarece opțiunile de răcire la suprafață și subterană sunt maximizate sau considerate prea scumpe, minele au nevoie de o nouă soluție de răcire pentru a extinde în continuare mineritul la niveluri mai adânci.
Howden a instalat prima sa instalație de producere a gheții (exemplul de mai jos) în 1985 la EPM (East Rand Proprietary Mine) la est de Johannesburg, care are o capacitate totală finală de răcire de aproximativ 40 MW și o capacitate de gheață de 4320 t/h.
La baza operațiunii se formează gheața la suprafață și o transportă prin mină la un baraj de gheață subteran, unde apa din barajul de gheață este apoi circulată în stații de răcire subterane sau folosită ca apă de proces pentru forarea puțurilor.Gheața topită este apoi pompată înapoi la suprafață.
Principalul beneficiu al acestui sistem de fabricare a gheții este costurile reduse de pompare, ceea ce reduce costurile de operare asociate sistemelor de apă răcită de suprafață cu aproximativ 75-80%.Se reduce la „energia de răcire stocată în tranzițiile de fază ale apei”, a spus Wasserman, explicând că 1 kg/s de gheață are aceeași capacitate de răcire ca 4,5-5 kg/s de apă înghețată.
Datorită „eficienței de poziționare superioară”, barajul subteran poate fi menținut la 2-5°C pentru a îmbunătăți performanța termică a stației de răcire cu aer subterană, maximizând din nou capacitatea de răcire.
Un alt avantaj al relevanței deosebite a unei centrale cu gheață din Africa de Sud, o țară cunoscută pentru rețeaua sa electrică instabilă, este capacitatea sistemului de a fi folosit ca metodă de stocare a căldurii, unde gheața este creată și acumulată în baraje de gheață subterane și în perioadele de vârf..
Ultimul beneficiu a condus la dezvoltarea unui proiect de parteneriat industrial susținut de Eskom, în cadrul căruia Howden investighează utilizarea aparatelor de gheață pentru a reduce cererea de energie electrică de vârf, cu cazuri de testare la Mponeng și Moab Hotsong, cele mai adânci mine subterane din lume.
„Am înghețat barajul noaptea (după ore) și am folosit apă și gheață topită ca sursă de răcire pentru mină în timpul orelor de vârf”, a explicat Wasserman.„Unitățile de răcire de bază sunt oprite în perioadele de vârf, ceea ce reduce sarcina pe rețea.”
Acest lucru a condus la dezvoltarea unei mașini de gheață la cheie la Mponeng, unde Howden a finalizat lucrările, inclusiv echipamente civile, electrice și mecanice pentru o mașină de gheață de 12 MW, 120 t/h.
Adăugările recente la strategia de răcire de bază a lui Mponeng includ gheață moale, apă răcită de suprafață, răcitoare de aer de suprafață (BAC) și un sistem de răcire subteran.prezența în apele de mină a concentrațiilor ridicate de săruri și cloruri dizolvate în timpul lucrului.
Bogăția de experiență a Africii de Sud și concentrarea pe soluții, nu doar pe produse, continuă să transforme sistemele de refrigerare din întreaga lume, spune el.
După cum a menționat Wasserman, pe măsură ce tot mai multe mine merg mai adânc și mai mult spațiu în mine, este ușor să vezi soluții ca aceasta găsite în alte părți ale lumii.
Meinhardt a spus: „Howden și-a exportat tehnologia de răcire a minelor adânci în Africa de Sud de zeci de ani.De exemplu, am furnizat soluții de răcire a minelor pentru minele de aur subterane din Nevada încă din anii 1990.
„O tehnologie interesantă folosită în unele mine din Africa de Sud este depozitarea gheții termice pentru transferul sarcinii – energia termică este stocată în baraje mari de gheață.Gheața este produsă în orele de vârf și folosită în orele de vârf”, a spus el.„În mod tradițional, unitățile frigorifice sunt proiectate pentru o temperatură ambientală maximă care poate atinge trei ore pe zi în lunile de vară.Cu toate acestea, dacă aveți capacitatea de a stoca energie de răcire, puteți reduce această capacitate.”
„Dacă aveți un plan cu o rată de vârf destul de ridicată și doriți să treceți la tarife mai ieftine în perioadele de vârf, aceste soluții de fabricare a gheții pot constitui un caz de afaceri solid”, a spus el.„Capitalul inițial al fabricii poate compensa costurile de operare mai scăzute.”
În același timp, BAC, care a fost folosit de zeci de ani în minele din Africa de Sud, capătă din ce în ce mai multă importanță globală.
În comparație cu modelele BAC tradiționale, cea mai recentă generație de BAC-uri au o eficiență termică mai mare decât predecesorii lor, limite mai mici de temperatură a aerului din mină și o amprentă mai mică.Ele integrează, de asemenea, un modul de răcire la cerere (CoD) în platforma Howden Ventsim CONTROL, care ajustează automat temperatura aerului la guler pentru a se potrivi nevoilor subterane.
În ultimul an, Howden a livrat trei BAC de nouă generație clienților din Brazilia și Burkina Faso.
De asemenea, compania este capabilă să producă soluții personalizate pentru condiții dificile de funcționare;un exemplu recent este instalarea „unică” de răcitoare cu amoniac BAC pentru OZ Minerals la mina Carrapateena din Australia de Sud.
„Howden a instalat condensatoare uscate cu compresoare de amoniac Howden și răcitoare de aer uscat cu circuit închis în Australia, în absența apei disponibile”, a spus Wasserman despre instalare.„Având în vedere că aceasta este o instalație „uscata” și nu răcitoare cu pulverizare deschise instalate în sistemele de apă, aceste răcitoare sunt proiectate pentru o eficiență maximă.”
Compania testează în prezent o soluție de monitorizare a timpului de funcționare pentru o centrală BAC onshore de 8 MW (imaginea de mai jos) proiectată și construită la mina Yaramoko Fortuna Silver (fosta Roxgold) din Burkina Faso.
Sistemul, controlat de uzina Howden din Johannesburg, permite companiei să ofere consiliere cu privire la potențiale îmbunătățiri ale eficienței și întreținere pentru a menține instalația în funcțiune la optim.Unitatea BAC de la complexul minier Caraiba din Ero Copper, Brazilia este, de asemenea, proiectată pentru a utiliza această caracteristică.
Platforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) continuă să construiască relații sustenabile cu valoare adăugată, iar compania va lansa două studii de fezabilitate Ventilation On Demand (VoD) în țară în 2021.
Chiar la granița cu Zimbabwe, compania lucrează la un proiect care va permite înregistrarea video la cerere pentru ușile automate din minele subterane, permițându-le să se deschidă la intervale diferite și să furnizeze doar cantitatea potrivită de aer de răcire, în funcție de nevoile specifice ale vehiculului.
Această dezvoltare tehnologică, folosind infrastructura minieră disponibilă existentă și surse de date disponibile, va fi o parte importantă a viitoarelor produse Howden.
Experiența Howden din Africa de Sud: Aflați cum să proiectați soluții de răcire pentru a face față calității proaste a apei în minele sale de aur adânci, cum să faceți soluții cât mai eficiente din punct de vedere energetic pentru a evita problemele de rețea și cum să îndepliniți unele dintre cele mai stricte cerințe de calitate a aerului.Cerințele de temperatură și sănătatea ocupațională la nivel mondial Regulament – ​​va continua să dea roade pentru minele din întreaga lume.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Anglia HP4 2AF, Regatul Unit