Minen bliver dybere hvert år – 30 m, ifølge brancherapporter.
Efterhånden som dybden øges, øges behovet for ventilation og køling også, og Howden ved dette fra erfaring med at arbejde med de dybeste miner i Sydafrika.
Howden blev grundlagt i 1854 af James Howden i Skotland som et maritim ingeniørfirma og etablerede sig i Sydafrika i 1950'erne for at imødekomme minedrifts- og energiindustriens behov. I 1960'erne hjalp virksomheden med at udstyre landets dybe guldminer med alle de ventilations- og kølesystemer, der var nødvendige for sikkert og effektivt at udvinde malm kilometervis under jorden.
"I starten brugte minen kun ventilation som kølemetode, men efterhånden som minedybden steg, var der behov for mekanisk køling for at kompensere for den voksende varmebelastning i minen," fortalte Teunes Wasserman, leder af Howdens afdeling for minekøling og kompressorer, til IM.
Mange dybe guldminer i Sydafrika har installeret Freon™ centrifugalkølere over og under jorden for at give den nødvendige køling til underjordisk personale og udstyr.
Trods forbedringen af ​​status quo viste det sig, at den underjordiske maskines varmeafledningssystem var problematisk, da maskinens kølekapacitet var begrænset af temperaturen og mængden af ​​tilgængelig udstødningsluft, sagde Wasserman. Samtidig forårsagede minevandets kvalitet alvorlig tilsmudsning af de rørformede varmevekslere, der blev brugt i disse tidlige centrifugalkølere.
For at løse dette problem begyndte minerne at pumpe kold luft fra overfladen til jorden. Selvom dette øger kølekapaciteten, optager den nødvendige infrastruktur plads i siloen, og processen er både energikrævende og energikrævende.
For at løse disse problemer ønsker minerne at maksimere mængden af ​​kold luft, der bringes til jorden gennem kølevandsenheder.
Dette fik Howden til at introducere aminoskruekølere i miner i Sydafrika, først i tandem med eksisterende overfladecentrifugalkølere. Dette har ført til en markant ændring i mængden af ​​kølemiddel, der kan leveres til disse dybe underjordiske guldminer, hvilket resulterer i et fald i den gennemsnitlige overfladevandtemperatur fra 6-8°C til 1°C. Minen kan bruge den samme mineledningsinfrastruktur, hvoraf mange allerede er installeret, samtidig med at mængden af ​​køling, der leveres til dybere lag, øges betydeligt.
Omkring 20 år efter introduktionen af ​​WRV 510 udviklede Howden, en førende aktør på markedet, WRV 510, en stor blokskruekompressor med en 510 mm rotor. Det var en af ​​de største skruekompressorer på markedet på det tidspunkt og matchede den kølemodulstørrelse, der var nødvendig for at køle de dybe sydafrikanske miner.
"Dette ændrer alt, fordi miner kan installere en enkelt 10-12 MW-køler i stedet for en masse kølere," sagde Wasserman. "Samtidig er ammoniak som et grønt kølemiddel velegnet til kombinationer af skruekompressorer og pladevarmevekslere."
Ammoniakhensyn blev formaliseret i specifikationer og sikkerhedsstandarder for ammoniak til mineindustrien, hvor Howden spillede en vigtig rolle i designprocessen. De er blevet opdateret og indarbejdet i sydafrikansk lov.
Denne succes fremgår af installationen af ​​mere end 350 MW ammoniakkølekapacitet fra Sydafrikas mineindustri, der betragtes som den største i verden.
Men Howdens innovation i Sydafrika stoppede ikke der: i 1985 tilføjede virksomheden en overfladeismaskine til sit voksende udvalg af minekølere.
Efterhånden som mulighederne for kølening over og under jorden maksimeres eller anses for at være for dyre, har miner brug for en ny køleløsning for yderligere at udvide minedriften til dybere niveauer.
Howden installerede sit første isanlæg (eksempel nedenfor) i 1985 ved EPM (East Rand Proprietary Mine) øst for Johannesburg, som har en endelig samlet kølekapacitet på omkring 40 MW og en iskapacitet på 4320 t/t.
Grundlaget for operationen er dannelse af is på overfladen og transport af den gennem minen til en underjordisk isdæmning, hvor vandet fra isdæmningen derefter cirkuleres i underjordiske kølestationer eller bruges som procesvand til boring af brønde. Den smeltede is pumpes derefter tilbage til overfladen.
Den største fordel ved dette ismaskinesystem er de reducerede pumpeomkostninger, hvilket reducerer driftsomkostningerne forbundet med overfladekølede vandsystemer med cirka 75-80 %. Det kommer an på den iboende "køleenergi, der er lagret i vandets faseovergange", sagde Wasserman og forklarede, at 1 kg/s is har den samme kølekapacitet som 4,5-5 kg/s frossent vand.
På grund af den "overlegne positioneringseffektivitet" kan den underjordiske dæmning opretholdes ved 2-5 °C for at forbedre den termiske ydeevne af den underjordiske luftkølestation og dermed maksimere kølekapaciteten.
En anden fordel ved den særlige relevans af et iskraftværk i Sydafrika, et land kendt for sit ustabile elnet, er systemets evne til at blive brugt som en varmelagringsmetode, hvor is skabes og akkumuleres i underjordiske isdæmninger og i spidsbelastningsperioder.
Sidstnævnte fordel har ført til udviklingen af ​​et Eskom-støttet industripartnerskabsprojekt, hvor Howden undersøger brugen af ​​ismaskiner til at reducere spidsbelastningen af ​​elforbruget med testtilfælde ved Mponeng og Moab Hotsong, verdens dybeste underjordiske miner.
"Vi frøs dæmningen ned om natten (efter lukketid) og brugte vand og smeltet is som kølekilde til minen i spidsbelastningsperioderne," forklarede Wasserman. "De grundlæggende køleenheder er slukket i spidsbelastningsperioder, hvilket reducerer belastningen på nettet."
Dette førte til udviklingen af ​​en nøglefærdig ismaskine i Mponeng, hvor Howden udførte arbejdet, herunder civilt, elektrisk og mekanisk udstyr til en 12 MW, 120 t/t ismaskine.
Nylige tilføjelser til Mponengs kernekølestrategi omfatter blød is, overfladekølet vand, overfladeluftkølere (BAC'er) og et underjordisk kølesystem. Tilstedeværelsen af ​​forhøjede koncentrationer af opløste salte og klorider i minevand under arbejdet.
Sydafrikas omfattende erfaring og fokus på løsninger, ikke kun produkter, fortsætter med at transformere kølesystemer verden over, siger han.
Som Wasserman nævnte, efterhånden som flere og flere miner går dybere og mere plads i minerne, er det let at se løsninger som denne fundet i andre dele af verden.
Meinhardt sagde: "Howden har eksporteret sin teknologi til kølening af dybe miner til Sydafrika i årtier. For eksempel leverede vi minekøleløsninger til underjordiske guldminer i Nevada tilbage i 1990'erne."
"En interessant teknologi, der anvendes i nogle sydafrikanske miner, er lagring af termisk is til lastoverførsel – termisk energi lagres i store isdæmninger. Is produceres i spidsbelastningstimer og bruges i spidsbelastningstimer," sagde han. "Traditionelt er køleenheder designet til en maksimal omgivelsestemperatur, der kan nå op på tre timer om dagen i sommermånederne. Men hvis man har mulighed for at lagre køleenergi, kan man reducere denne kapacitet."
"Hvis du har en plan med en forholdsvis høj spidsbelastningsrate og ønsker at opgradere til billigere priser uden for spidsbelastningsperioder, kan disse isfremstillingsløsninger være en stærk forretningsmæssig fordel," sagde han. "Startkapitalen til anlægget kan opveje lavere driftsomkostninger."
Samtidig vinder BAC, som har været brugt i sydafrikanske miner i årtier, stadig større global betydning.
Sammenlignet med traditionelle BAC-design har den seneste generation af BAC'er højere termisk effektivitet end deres forgængere, lavere grænser for minelufttemperatur og et mindre fodaftryk. De integrerer også et kølemodul (CoD) i Howden Ventsim CONTROL-platformen, som automatisk justerer kravens lufttemperatur for at matche undergrundsbehovene.
I løbet af det seneste år har Howden leveret tre nye generationer af alkoholholdige alkoholholdige kompressorer til kunder i Brasilien og Burkina Faso.
Virksomheden er også i stand til at producere skræddersyede løsninger til vanskelige driftsforhold; et nyligt eksempel er den 'unikke' installation af BAC-ammoniakkølere til OZ Minerals i Carrapateena-minen i det sydlige Australien.
"Howden installerede tørre kondensatorer med Howden ammoniakkompressorer og lukkede tørluftkølere i Australien i mangel af tilgængeligt vand," sagde Wasserman om installationen. "Da dette er en 'tør' installation og ikke åbne spraykølere installeret i vandsystemer, er disse kølere designet til maksimal effektivitet."
Virksomheden tester i øjeblikket en løsning til overvågning af oppetid for et 8 MW onshore BAC-anlæg (billedet nedenfor), der er designet og bygget ved Yaramoko Fortuna Silver (tidligere Roxgold) minen i Burkina Faso.
Systemet, der styres af Howden-fabrikken i Johannesburg, giver virksomheden mulighed for at rådgive om potentielle effektivitetsforbedringer og vedligeholdelse for at holde anlægget i optimal drift. BAC-enheden i Caraiba-minekomplekset i Ero Copper, Brasilien, er også designet til at bruge denne funktion.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS)-platformen fortsætter med at opbygge bæredygtige, værdiskabende relationer, og virksomheden vil lancere to forundersøgelser af ventilation on demand (VoD) i landet i 2021.
Lige ved grænsen til Zimbabwe arbejder virksomheden på et projekt, der vil muliggøre video-on-demand til automatiske døre i underjordiske miner, så de kan åbne med varierende intervaller og give præcis den rette mængde køleluft afhængigt af køretøjets specifikke behov.
Denne teknologiudvikling, der bruger eksisterende minedriftsinfrastruktur og standardbaserede datakilder, vil være en vigtig del af Howdens fremtidige produkter.
Howden-oplevelsen i Sydafrika: Lær, hvordan man designer køleløsninger til at håndtere dårlig vandkvalitet i sine dybe guldminer, hvordan man gør løsninger så energieffektive som muligt for at undgå problemer med elnettet, og hvordan man opfylder nogle af de strengeste krav til luftkvalitet. Temperatur- og arbejdsmiljøkrav på verdensplan. Regulering – vil fortsat betale sig for miner over hele verden.
International Mining Team Publishing Ltd., 2 Claridge Court, Lower Kings Road, Berkhamsted, Hertfordshire, England HP4 2AF, Storbritannien