Rudnik se vsako leto poglobi – 30 m po poročilih industrije.
Z večanjem globine se veča tudi potreba po prezračevanju in hlajenju in Howden to ve iz izkušenj pri delu z najglobljimi rudniki v Južni Afriki.
Howden je leta 1854 ustanovil James Howden na Škotskem kot pomorsko inženirsko podjetje, v Južno Afriko pa je vstopilo v petdesetih letih prejšnjega stoletja, da bi služilo potrebam rudarske in energetske industrije.Do leta 1960 je podjetje pomagalo opremiti globoke rudnike zlata v državi z vsemi prezračevalnimi in hladilnimi sistemi, ki so potrebni za varno in učinkovito pridobivanje rude na kilometre pod zemljo.
»Sprva je rudnik uporabljal samo prezračevanje kot metodo hlajenja, a ko se je globina rudarjenja povečala, je bilo potrebno mehansko hlajenje za kompenzacijo naraščajoče toplotne obremenitve v rudniku,« je za IM povedal Teunes Wasserman, vodja oddelka za hlajenje rudnikov in kompresorje družbe Howden.
Številni globoki rudniki zlata v Južni Afriki so namestili centrifugalne hladilnike Freon™ nad in pod zemljo, da zagotovijo potrebno hlajenje podzemnega osebja in opreme.
Kljub izboljšanju statusa quo se je sistem za odvajanje toplote podzemnega stroja izkazal za problematičnega, saj je bila hladilna zmogljivost stroja omejena s temperaturo in količino razpoložljivega izpušnega zraka, je dejal Wasserman.Hkrati je kakovost rudniške vode povzročila resno umazanijo cevnih toplotnih izmenjevalcev, uporabljenih v teh prvih centrifugalnih hladilnikih.
Da bi rešili ta problem, so rudniki začeli črpati hladen zrak s površja na tla.Medtem ko to poveča hladilno zmogljivost, potrebna infrastruktura zavzema prostor v silosu, proces pa je energijsko in energetsko intenziven.
Za reševanje teh težav želijo rudniki čim bolj povečati količino hladnega zraka, ki ga do tal dovajajo enote za ohlajeno vodo.
To je spodbudilo Howden, da je v rudnikih v Južni Afriki uvedel vijačne hladilnike z aminokislinami, najprej v tandemu po obstoječih površinskih centrifugalnih hladilnikih.To je povzročilo postopno spremembo količine hladilne tekočine, ki se lahko dovaja v te globoko podzemne rudnike zlata, kar je povzročilo znižanje povprečne temperature površinske vode s 6-8 °C na 1 °C.Rudnik lahko uporablja isto rudniško cevovodno infrastrukturo, od katerih je veliko že nameščenih, hkrati pa znatno poveča količino hlajenja, dobavljenega v globlje plasti.
Približno 20 let po uvedbi WRV 510 je Howden, vodilni igralec na tem področju, razvil WRV 510, velik vijačni kompresor z rotorjem 510 mm.To je bil eden največjih vijačnih kompresorjev na trgu v tistem času in se je ujemal z velikostjo hladilnega modula, potrebnega za hlajenje tistih globokih južnoafriških rudnikov.
"To je sprememba igre, saj lahko rudniki namestijo eno samo 10-12 MW hladilno napravo namesto množice hladilnih naprav," je dejal Wasserman."Hkrati je amoniak kot zeleno hladilno sredstvo zelo primeren za kombinacije vijačnih kompresorjev in ploščnih izmenjevalnikov toplote."
Upoštevanje amoniaka je bilo formalizirano v specifikacijah in varnostnih standardih za amoniak za rudarsko industrijo, pri čemer je Howden igral pomembno vlogo v procesu načrtovanja.Posodobljeni so bili in vključeni v južnoafriško zakonodajo.
Ta uspeh dokazuje namestitev več kot 350 MW hladilne zmogljivosti za amoniak v južnoafriški rudarski industriji, ki velja za največjo na svetu.
Toda Howdenova inovacija v Južni Afriki se ni ustavila pri tem: leta 1985 je družba dodala stroj za površinski led svoji vse večji ponudbi hladilnikov za rudnike.
Ker so možnosti površinskega in podzemnega hlajenja maksimizirane ali veljajo za predrage, rudniki potrebujejo novo rešitev za hlajenje za nadaljnjo razširitev rudarjenja na globlje ravni.
Howden je svojo prvo napravo za izdelavo ledu (primer spodaj) postavil leta 1985 v EPM (East Rand Proprietary Mine) vzhodno od Johannesburga, ki ima končno skupno hladilno zmogljivost okoli 40 MW in zmogljivost ledu 4320 t/h.
Osnova delovanja je tvorba ledu na površini in transport le-tega skozi rudnik do podzemnega ledenega jezu, kjer voda iz ledenega jezu nato kroži v podzemnih hladilnih postajah ali se uporablja kot tehnološka voda za vrtanje vrtin.Stopljeni led se nato vrne na površje.
Glavna prednost tega sistema za izdelavo ledu so nižji stroški črpanja, kar zmanjša obratovalne stroške, povezane s sistemi površinske hlajene vode, za približno 75-80 %.Gre za inherentno "hladilno energijo, shranjeno v faznih prehodih vode," je dejal Wasserman in pojasnil, da ima 1 kg/s ledu enako hladilno zmogljivost kot 4,5-5 kg/s zamrznjene vode.
Zaradi "vrhunske učinkovitosti pozicioniranja" je mogoče podzemni jez vzdrževati pri 2-5 °C, da se izboljša toplotna učinkovitost podzemne postaje za hlajenje zraka, kar ponovno poveča hladilno zmogljivost.
Druga prednost posebnega pomena ledene elektrarne v Južni Afriki, državi, ki je znana po nestabilnem električnem omrežju, je zmožnost sistema, da se uporablja kot metoda shranjevanja toplote, kjer se led ustvarja in kopiči v podzemnih ledenih jezovih in v obdobjih konic..
Slednja korist je privedla do razvoja projekta industrijskega partnerstva, ki ga podpira Eskom, v okviru katerega Howden preiskuje uporabo ledomatov za zmanjšanje konične porabe električne energije s testnimi primeri v Mponeng in Moab Hotsong, najglobljih podzemnih rudnikih na svetu.
"Jez smo zamrznili ponoči (po urah) in uporabili vodo in stopljeni led kot vir hlajenja rudnika v konicah," je pojasnil Wasserman."Osnovne hladilne enote so med konicami izklopljene, kar zmanjša obremenitev omrežja."
To je vodilo do razvoja stroja za led na ključ v Mponeng, kjer je Howden dokončal delo, vključno z gradbeno, električno in mehansko opremo za stroj za led z močjo 12 MW in 120 t/h.
Nedavni dodatki Mponengovi glavni strategiji hlajenja vključujejo mehak led, površinsko ohlajeno vodo, površinske zračne hladilnike (BAC) in podzemni hladilni sistem.prisotnost v rudniških vodah povišanih koncentracij raztopljenih soli in kloridov med delom.
Bogate izkušnje in osredotočenost Južne Afrike na rešitve, ne le na izdelke, še naprej spreminjajo hladilne sisteme po vsem svetu, pravi.
Kot je omenil Wasserman, ker gre vedno več rudnikov globlje in je v rudnikih več prostora, je enostavno videti takšne rešitve, ki jih najdemo v drugih delih sveta.
Meinhardt je dejal: »Howden že desetletja izvaža svojo tehnologijo globokega hlajenja rudnikov v Južno Afriko.Na primer, v devetdesetih letih prejšnjega stoletja smo dobavljali rešitve za hlajenje rudnikov za podzemne rudnike zlata v Nevadi.
»Zanimiva tehnologija, ki se uporablja v nekaterih južnoafriških rudnikih, je shranjevanje termičnega ledu za prenos obremenitve – toplotna energija je shranjena v velikih ledenih jezovih.Led se proizvaja v konicah in se uporablja v konicah,« je dejal.»Tradicionalno so hladilne enote zasnovane za najvišjo temperaturo okolja, ki lahko v poletnih mesecih doseže tri ure na dan.Če pa imate možnost shranjevanja hladilne energije, lahko to zmogljivost zmanjšate.«
"Če imate načrt z dokaj visokimi konicami in želite nadgraditi na nižje cene med obdobji izven obremenitve, so lahko te rešitve za izdelavo ledu dober poslovni primer," je dejal."Začetni kapital za tovarno lahko nadomesti nižje obratovalne stroške."
Hkrati dobiva BAC, ki se že desetletja uporablja v južnoafriških rudnikih, čedalje večji svetovni pomen.
V primerjavi s tradicionalnimi zasnovami BAC ima zadnja generacija BAC večjo toplotno učinkovitost kot njihovi predhodniki, nižje mejne vrednosti temperature zraka v rudnikih in manjši odtis.Prav tako integrirajo modul za hlajenje na zahtevo (CoD) v platformo Howden Ventsim CONTROL, ki samodejno prilagaja temperaturo zraka v ovratniku, da ustreza potrebam pod površino.
V preteklem letu je Howden dobavil tri nove generacije BAC strankam v Braziliji in Burkini Faso.
Podjetje je sposobno izdelati tudi prilagojene rešitve za težke pogoje delovanja;nedavni primer je 'edinstvena' namestitev hladilnikov amoniaka BAC za OZ Minerals v rudniku Carrapateena v Južni Avstraliji.
"Howden je namestil suhe kondenzatorje s kompresorji Howden za amoniak in hladilnike suhega zraka z zaprto zanko v Avstraliji, ko ni bilo razpoložljive vode," je dejal Wasserman o namestitvi."Glede na to, da gre za 'suho' namestitev in ne za odprte pršilne hladilnike, nameščene v vodnih sistemih, so ti hladilniki zasnovani za največjo učinkovitost."
Podjetje trenutno preizkuša rešitev za spremljanje delovanja za 8 MW kopensko elektrarno BAC (na sliki spodaj), zasnovano in zgrajeno v rudniku Yaramoko Fortuna Silver (prej Roxgold) v Burkini Faso.
Sistem, ki ga nadzira tovarna Howden v Johannesburgu, omogoča podjetju, da svetuje o možnih izboljšavah učinkovitosti in vzdrževanju, da tovarna deluje optimalno.Enota BAC v rudarskem kompleksu Caraiba v Ero Copperju v Braziliji je prav tako zasnovana za uporabo te funkcije.
Platforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) še naprej gradi trajnostne odnose z dodano vrednostjo in podjetje bo leta 2021 v državi lansiralo dve študiji izvedljivosti prezračevanja na zahtevo (VoD).
Tik ob zimbabvejski meji podjetje dela na projektu, ki bo omogočil video na zahtevo za avtomatska vrata v podzemnih rudnikih, kar jim bo omogočilo odpiranje v različnih intervalih in zagotovilo ravno pravo količino hladilnega zraka glede na specifične potrebe vozila.
Ta tehnološki razvoj, ki uporablja obstoječo razpoložljivo rudarsko infrastrukturo in standardne vire podatkov, bo pomemben del prihodnjih produktov družbe Howden.
Izkušnja Howden v Južni Afriki: Naučite se oblikovati hladilne rešitve za spopadanje s slabo kakovostjo vode v globokih rudnikih zlata, kako narediti rešitve čim bolj energetsko učinkovite, da se izognete težavam z omrežjem, in kako izpolniti nekatere najstrožje zahteve glede kakovosti zraka.temperature in zahteve glede zdravja pri delu po vsem svetu Uredba – se bo še naprej obrestovala rudnikom po vsem svetu.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK