Rudnik se svake godine produbljuje - 30 m, prema izvještajima iz industrije.
Kako se dubina povećava, raste i potreba za ventilacijom i hlađenjem, a Howden to zna iz iskustva rada s najdubljim rudnicima u Južnoj Africi.
Kompaniju Howden osnovao je James Howden 1854. godine u Škotskoj kao kompaniju za brodski inženjering, a u Južnu Afriku je ušla 1950-ih kako bi služila potrebama rudarske i energetske industrije. Do 1960-ih, kompanija je pomogla u opremanju dubokih rudnika zlata u zemlji svim sistemima ventilacije i hlađenja potrebnim za sigurno i efikasno vađenje rude kilometrima pod zemljom.
„U početku je rudnik koristio samo ventilaciju kao metodu hlađenja, ali kako se dubina rudnika povećavala, mehaničko hlađenje je bilo potrebno kako bi se kompenziralo rastuće toplinsko opterećenje u rudniku“, rekao je za IM Teunes Wasserman, šef odjela za hlađenje i kompresore rudnika u Howdenu.
Mnogi rudnici zlata u Južnoj Africi imaju instalirane centrifugalne hladnjake Freon™ iznad i ispod zemlje kako bi osigurali potrebno hlađenje za podzemno osoblje i opremu.
Uprkos poboljšanju trenutnog stanja, sistem za odvođenje toplote podzemne mašine pokazao se problematičnim, jer je kapacitet hlađenja mašine bio ograničen temperaturom i količinom dostupnog ispušnog zraka, rekao je Wasserman. Istovremeno, kvalitet rudničke vode uzrokovao je ozbiljno zagađenje izmjenjivača toplote s cijevima koji su se koristili u ovim ranim centrifugalnim rashladnim uređajima.
Da bi riješili ovaj problem, rudnici su počeli pumpati hladan zrak s površine na tlo. Iako to povećava kapacitet hlađenja, potrebna infrastruktura zauzima prostor u silosu, a proces je i energetski i energetski intenzivan.
Da bi se riješili ovi problemi, rudnici žele maksimizirati količinu hladnog zraka koji se dovodi do tla putem jedinica za hlađenje vodom.
Ovo je podstaklo Howden da uvede amino vijčane hladnjake u rudnicima u Južnoj Africi, prve u tandemu nakon postojećih površinskih centrifugalnih hladnjaka. To je dovelo do značajne promjene u količini rashladne tekućine koja se može dovoditi u ove duboke podzemne rudnike zlata, što je rezultiralo smanjenjem prosječne temperature površinske vode sa 6-8°C na 1°C. Rudnik može koristiti istu infrastrukturu cjevovoda rudnika, od kojih su mnogi već instalirani, uz značajno povećanje količine rashladne tekućine koja se dovodi u dublje slojeve.
Otprilike 20 godina nakon predstavljanja WRV 510, Howden, vodeći igrač na tržištu u toj oblasti, razvio je WRV 510, veliki blok vijčani kompresor s rotorom od 510 mm. U to vrijeme bio je to jedan od najvećih vijčanih kompresora na tržištu i odgovarao je veličini modula hladnjaka potrebnog za hlađenje tih dubokih južnoafričkih rudnika.
„Ovo mijenja pravila igre jer rudnici mogu instalirati jedan hladnjak od 10-12 MW umjesto gomile hladnjaka“, rekao je Wasserman. „Istovremeno, amonijak kao zeleno rashladno sredstvo je vrlo pogodan za kombinacije vijčanih kompresora i pločastih izmjenjivača topline.“
Razmatranja o amonijaku formalizirana su u specifikacijama i sigurnosnim standardima za amonijak za rudarsku industriju, pri čemu je Howden odigrao važnu ulogu u procesu projektiranja. Ažurirana su i uključena u južnoafričko zakonodavstvo.
Ovaj uspjeh dokazuje instalacija više od 350 MW kapaciteta za hlađenje amonijakom od strane rudarske industrije Južne Afrike, koja se smatra najvećom na svijetu.
Ali Howdenove inovacije u Južnoj Africi nisu se tu zaustavile: 1985. godine kompanija je dodala mašinu za površinski led svojoj rastućoj ponudi hladnjaka za rudnike.
Kako se površinske i podzemne opcije hlađenja maksimiziraju ili smatraju preskupima, rudnicima je potrebno novo rješenje za hlađenje kako bi se rudarstvo dodatno proširilo na dublje nivoe.
Howden je instalirao svoju prvu fabriku za proizvodnju leda (primjer ispod) 1985. godine u EPM-u (East Rand Proprietary Mine) istočno od Johannesburga, koja ima ukupni kapacitet hlađenja od oko 40 MW i kapacitet leda od 4320 t/h.
Osnova rada je formiranje leda na površini i njegov transport kroz rudnik do podzemne ledene brane, gdje se voda iz ledene brane zatim cirkuliše u podzemnim rashladnim stanicama ili koristi kao procesna voda za bušenje bunara. Otopljeni led se zatim pumpa nazad na površinu.
Glavna prednost ovog sistema za pravljenje leda su smanjeni troškovi pumpanja, što smanjuje operativne troškove povezane sa sistemima površinske rashlađene vode za približno 75-80%. To se svodi na inherentnu „energiju hlađenja pohranjenu u faznim prelazima vode“, rekao je Wasserman, objašnjavajući da 1 kg/s leda ima isti kapacitet hlađenja kao 4,5-5 kg/s smrznute vode.
Zbog „vrhunske efikasnosti pozicioniranja“, podzemna brana se može održavati na 2-5°C kako bi se poboljšale termalne performanse podzemne stanice za hlađenje zrakom, čime se ponovo maksimizira kapacitet hlađenja.
Još jedna prednost posebne relevantnosti elektrane na led u Južnoj Africi, zemlji poznatoj po nestabilnoj elektroenergetskoj mreži, jeste sposobnost sistema da se koristi kao metoda skladištenja toplote, gdje se led stvara i akumulira u podzemnim ledenim branama i tokom vršnih perioda.
Potonja korist dovela je do razvoja projekta industrijskog partnerstva koji podržava Eskom, u okviru kojeg Howden istražuje upotrebu ledomata za smanjenje vršne potražnje za električnom energijom, s probnim slučajevima u Mponengu i Moab Hotsongu, najdubljim podzemnim rudnicima na svijetu.
„Zamrznuli smo branu noću (nakon radnog vremena) i koristili vodu i otopljeni led kao izvor hlađenja rudnika tokom vršnih sati“, objasnio je Wasserman. „Bazne jedinice za hlađenje se isključuju tokom vršnih perioda, što smanjuje opterećenje mreže.“
To je dovelo do razvoja mašine za led po sistemu "ključ u ruke" u Mponengu, gdje je Howden završio radove koji su uključivali građevinsku, električnu i mehaničku opremu za mašinu za led od 12 MW i 120 t/h.
Nedavni dodaci Mponengovoj strategiji hlađenja jezgra uključuju meki led, površinsku ohlađenu vodu, površinske hladnjake zraka (BAC) i podzemni sistem hlađenja. Prisustvo povišenih koncentracija rastvorenih soli i hlorida u rudničkim vodama tokom rada.
Bogato iskustvo Južne Afrike i fokus na rješenja, ne samo na proizvode, nastavlja transformirati rashladne sisteme širom svijeta, kaže on.
Kao što je Wasserman spomenuo, kako sve više rudnika ide dublje i zauzima više prostora u rudnicima, lako je vidjeti ovakva rješenja u drugim dijelovima svijeta.
Meinhardt je rekao: „Howden već decenijama izvozi svoju tehnologiju dubokog hlađenja rudnika u Južnu Afriku. Na primjer, isporučili smo rješenja za hlađenje rudnika za podzemne rudnike zlata u Nevadi još 1990-ih.“
„Zanimljiva tehnologija koja se koristi u nekim južnoafričkim rudnicima je skladištenje termalnog leda za prijenos opterećenja – termalna energija se skladišti u velikim ledenim branama. Led se proizvodi tokom vršnih sati i koristi se tokom vršnih sati“, rekao je. „Tradicionalno, rashladne jedinice su dizajnirane za maksimalnu temperaturu okoline koja može doseći tri sata dnevno tokom ljetnih mjeseci. Međutim, ako imate mogućnost skladištenja rashladne energije, možete smanjiti taj kapacitet.“
„Ako imate plan s prilično visokom vršnom tarifom i želite preći na niže tarife tokom perioda van vršnih opterećenja, ova rješenja za proizvodnju leda mogu predstavljati snažan poslovni argument“, rekao je. „Početni kapital za postrojenje može nadoknaditi niže operativne troškove.“
Istovremeno, BAC, koji se decenijama koristi u rudnicima Južne Afrike, dobija sve veći globalni značaj.
U poređenju sa tradicionalnim dizajnom BAC-ova, najnovija generacija BAC-ova ima veću termičku efikasnost od svojih prethodnika, niža ograničenja temperature zraka u rudniku i manji otisak. Oni također integrišu modul za hlađenje po potrebi (CoD) u Howden Ventsim CONTROL platformu, koji automatski podešava temperaturu zraka na ovratniku kako bi odgovarala potrebama podzemlja.
Tokom protekle godine, Howden je isporučio tri BAC-a nove generacije kupcima u Brazilu i Burkini Faso.
Kompanija je također u mogućnosti proizvesti prilagođena rješenja za teške radne uvjete; nedavni primjer je „jedinstvena“ instalacija BAC amonijačnih hladnjaka za OZ Minerals u rudniku Carrapateena u Južnoj Australiji.
„Howden je u Australiji instalirao suhe kondenzatore s Howden amonijačnim kompresorima i zatvorene suhe zračne hladnjake u nedostatku dostupne vode“, rekao je Wasserman o instalaciji. „S obzirom na to da se radi o 'suhoj' instalaciji, a ne o otvorenim raspršivačima instaliranim u vodenim sistemima, ovi hladnjaci su dizajnirani za maksimalnu efikasnost.“
Kompanija trenutno testira rješenje za praćenje rada kopnene BAC elektrane snage 8 MW (na slici ispod), projektovane i izgrađene u rudniku Yaramoko Fortuna Silver (ranije Roxgold) u Burkini Faso.
Sistem, kojim upravlja Howdenova fabrika u Johannesburgu, omogućava kompaniji da savjetuje o potencijalnim poboljšanjima efikasnosti i održavanju kako bi fabrika radila optimalno. BAC jedinica u rudarskom kompleksu Caraiba u Ero Copperu u Brazilu također je dizajnirana za korištenje ove funkcije.
Platforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) nastavlja graditi održive odnose s dodanom vrijednošću, a kompanija će 2021. godine pokrenuti dvije studije izvodljivosti ventilacije na zahtjev (VoD) u zemlji.
Na samoj granici sa Zimbabveom, kompanija radi na projektu koji će omogućiti video na zahtjev za automatska vrata u podzemnim rudnicima, omogućavajući im da se otvaraju u različitim intervalima i obezbjeđuju upravo pravu količinu rashladnog zraka u zavisnosti od specifičnih potreba vozila.
Ovaj tehnološki razvoj, korištenjem postojeće dostupne rudarske infrastrukture i standardnih izvora podataka, bit će važan dio budućih Howdenovih proizvoda.
Howdenovo iskustvo u Južnoj Africi: Naučite kako dizajnirati rješenja za hlađenje kako biste se nosili s lošim kvalitetom vode u njihovim dubokim rudnicima zlata, kako učiniti rješenja što energetski efikasnijim kako biste izbjegli probleme s mrežom i kako ispuniti neke od najstrožih zahtjeva za kvalitetom zraka. Zahtjevi za temperaturu i zdravlje na radu širom svijeta - Regulativa - će se i dalje isplatiti rudnicima širom svijeta.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Engleska HP4 2AF, UK