Kaevandus süveneb iga aastaga – 30 meetrit, selgub tööstusharu aruannetest.
Sügavuse suurenedes suureneb ka ventilatsiooni ja jahutuse vajadus ning Howden teab seda oma kogemusest Lõuna-Aafrika sügavaimate kaevandustega töötamisel.
Howdeni asutas James Howden 1854. aastal Šotimaal laevaehitusettevõttena ning see sisenes Lõuna-Aafrikasse 1950. aastatel, et teenindada kaevandus- ja energeetikatööstuse vajadusi. 1960. aastateks aitas ettevõte varustada riigi sügavaid kullakaevandusi kõigi ventilatsiooni- ja jahutussüsteemidega, mis olid vajalikud maagi ohutuks ja tõhusaks kaevandamiseks miilide kaugusel maa all.
„Algselt kasutati kaevanduses jahutusmeetodina ainult ventilatsiooni, kuid kaevandussügavuse suurenedes oli vaja mehaanilist jahutust, et kompenseerida kaevanduses kasvavat soojuskoormust,“ ütles Howdeni kaevandusjahutuse ja -kompressorite osakonna juhataja Teunes Wasserman IM-ile.
Paljud Lõuna-Aafrika sügavad kullakaevandused on paigaldanud maa peale ja alla Freon™ tsentrifugaaljahutid, et tagada maa-alusele personalile ja seadmetele vajalik jahutus.
Vaatamata olukorra paranemisele osutus maa-aluse masina soojuseraldussüsteem problemaatiliseks, kuna masina jahutusvõimsust piirasid temperatuur ja saadaoleva heitõhu hulk, ütles Wasserman. Samal ajal põhjustas kaevandusvee kvaliteet nendes varajastes tsentrifugaaljahutites kasutatavate kest-torusoojusvahetite tõsist saastumist.
Selle probleemi lahendamiseks hakati kaevandustes maapinnalt külma õhku pumpama. Kuigi see suurendab jahutusvõimsust, võtab vajalik infrastruktuur silos ruumi ning protsess on nii energiamahukas kui ka energiat tarbiv.
Nende probleemide lahendamiseks soovivad kaevandused maksimeerida külma õhu hulka, mis tuuakse maapinnale jahutusveeseadmete kaudu.
See ajendas Howdenit Lõuna-Aafrika kaevandustes kasutusele võtma aminokruvidega jahutid, esmalt pärast olemasolevaid pinnapealseid tsentrifugaaljahuteid. See on toonud kaasa järsu muutuse jahutusvedeliku koguses, mida saab nendesse sügavatesse maa-alustesse kullakaevandustesse tarnida, mille tulemuseks on pinnavee keskmise temperatuuri langus 6–8 °C-lt 1 °C-ni. Kaevandus saab kasutada sama kaevanduse torujuhtme infrastruktuuri, millest paljud on juba paigaldatud, suurendades samal ajal oluliselt sügavamatesse kihtidesse tarnitava jahutuse hulka.
Umbes 20 aastat pärast WRV 510 turuletoomist töötas Howden, valdkonna juhtiv turuosaline, välja WRV 510, suure plokk-kruvikompressori 510 mm rootoriga. See oli tol ajal üks suurimaid kruvikompressoreid turul ja vastas jahutusmooduli suurusele, mida oli vaja Lõuna-Aafrika sügavate kaevanduste jahutamiseks.
„See muudab mängu reegleid, sest kaevandused saavad paigaldada ühe 10–12 MW jahuti hulga jahutite asemel,“ ütles Wasserman. „Samal ajal sobib ammoniaak rohelise külmaainena hästi kruvikompressorite ja plaatsoojusvahetite kombinatsioonidele.“
Ammoniaagi kaalutlused vormistati kaevandustööstuse ammoniaagi spetsifikatsioonides ja ohutusstandardites, kusjuures Howdenil oli oluline roll projekteerimisprotsessis. Neid on ajakohastatud ja inkorporeeritud Lõuna-Aafrika seadusandlusse.
Selle edu tõestuseks on Lõuna-Aafrika Vabariigi kaevandustööstuse poolt paigaldatud enam kui 350 MW ammoniaagi külmutusvõimsus, mida peetakse maailma suurimaks.
Kuid Howdeni innovatsioon Lõuna-Aafrikas sellega ei piirdunud: 1985. aastal lisas ettevõte oma kasvavale kaevandusjahutite valikule pinnajäämasina.
Kuna maapealseid ja maa-aluseid jahutusvõimalusi maksimeeritakse või peetakse neid liiga kalliks, vajavad kaevandused uut jahutuslahendust, et laiendada kaevandamist sügavamatele tasanditele.
Howden paigaldas oma esimese jäämasina (näide allpool) 1985. aastal Johannesburgist ida pool asuvasse EPM-i (East Randi kaevandusse), mille lõplik jahutusvõimsus on umbes 40 MW ja jäävõimsus 4320 t/h.
Toimingu aluseks on jää moodustumine pinnale ja selle transportimine läbi kaevanduse maa-alusesse jäätammi, kust jäätammi vesi seejärel ringleb maa-alustes jahutusjaamades või kasutatakse puurkaevude protsessiveena. Seejärel pumbatakse sulanud jää tagasi pinnale.
Selle jäämasinasüsteemi peamine eelis on väiksemad pumpamiskulud, mis vähendavad pinnajahutusega veesüsteemidega seotud tegevuskulusid ligikaudu 75–80%. See taandub vee faasisiiretel talletatud jahutusenergiale, ütles Wasserman, selgitades, et 1 kg/s jääl on sama jahutusvõimsus kui 4,5–5 kg/s külmunud veel.
Tänu „üliheale positsioneerimise efektiivsusele“ saab maa-aluse tammi temperatuuri hoida 2–5 °C juures, et parandada maa-aluse õhkjahutusjaama soojusomadusi ja maksimeerida jahutusvõimsust.
Lõuna-Aafrika Vabariigis, mis on tuntud oma ebastabiilse elektrivõrgu poolest, asuva jääelektrijaama erilise olulisuse teine ​​eelis on süsteemi võime kasutada soojuse salvestamise meetodina, kus jää tekib ja akumuleerub maa-alustes jääpaisudes ja tipptundidel.
Viimane kasu on viinud Eskomi toetatava tööstuspartnerluse projekti väljatöötamiseni, mille raames Howden uurib jäämasinate kasutamist elektrienergia tippnõudluse vähendamiseks, katsejuhtumitega Mponengis ja Moab Hotsongis, mis on maailma sügavaimad maa-alused kaevandused.
„Me külmutasime tammi öösel (pärast lahtiolekuaegu) ja kasutasime tipptundidel kaevanduse jahutusallikana vett ja sulatatud jääd,“ selgitas Wasserman. „Põhijahutusseadmed lülitatakse tipptundidel välja, mis vähendab elektrivõrgu koormust.“
See viis Mponengis võtmed kätte jäämasina väljatöötamiseni, kus Howden tegi ära töö, mis hõlmas 12 MW ja 120 t/h jäämasina tsiviil-, elektri- ja mehaanilisi seadmeid.
Mponengi põhijahutusstrateegiasse on hiljuti lisandunud pehme jää, pinnajahutusvesi, pinnaõhujahutid (BAC-id) ja maa-alune jahutussüsteem. Kaevandusvees töö ajal esinevate lahustunud soolade ja kloriidide kõrgenenud kontsentratsioon.
Ta ütleb, et Lõuna-Aafrika rikkalik kogemus ja keskendumine lahendustele, mitte ainult toodetele, muudab jätkuvalt külmutussüsteeme kogu maailmas.
Nagu Wasserman mainis, kuna üha rohkem kaevandusi läheb sügavamale ja kaevandustes on rohkem ruumi, on lihtne näha selliseid lahendusi ka mujal maailmas.
Meinhardt ütles: „Howden on oma süvakarjääride jahutustehnoloogiat Lõuna-Aafrikasse eksportinud aastakümneid. Näiteks tarnisime 1990. aastatel Nevada maa-aluste kullakaevanduste jahutuslahendusi.“
„Huvitav tehnoloogia, mida mõnedes Lõuna-Aafrika kaevandustes kasutatakse, on termilise jää salvestamine koormuse ülekandmiseks – soojusenergia salvestatakse suurtesse jääpaisudesse. Jääd toodetakse tipptundidel ja kasutatakse ka tipptundidel,“ ütles ta. „Traditsiooniliselt on külmutusseadmed projekteeritud maksimaalse ümbritseva õhu temperatuuri jaoks, mis suvekuudel võib ulatuda kolme tunnini päevas. Kui teil on aga võimalus jahutusenergiat salvestada, saate seda võimsust vähendada.“
„Kui teil on plaan üsna kõrge tipptunnihinnaga ja soovite tipptunnivälisel ajal odavamatele hindadele üle minna, võivad need jäävalmistamislahendused olla tugev äriline argument,“ ütles ta. „Tehase algkapital võib kompenseerida madalamaid tegevuskulusid.“
Samal ajal on BAC, mida on Lõuna-Aafrika kaevandustes aastakümneid kasutatud, üha suuremat globaalset tähtsust saavutamas.
Võrreldes traditsiooniliste BAC-konstruktsioonidega on uusima põlvkonna BAC-idel eelkäijatest kõrgem termiline efektiivsus, madalamad kaevandusõhu temperatuuri piirangud ja väiksem jalajälg. Samuti on neil Howden Ventsim CONTROL platvormi integreeritud jahutusmoodul (CoD), mis reguleerib automaatselt krae õhutemperatuuri vastavalt maa-alustele vajadustele.
Viimase aasta jooksul on Howden tarninud Brasiilia ja Burkina Faso klientidele kolm uue põlvkonna baariumikonditsioneeri.
Ettevõte suudab toota ka keeruliste töötingimuste jaoks kohandatud lahendusi; hiljutine näide on BAC-ammoniaagijahutite „ainulaadne“ paigaldus OZ Mineralsile Carrapateena kaevanduses Lõuna-Austraalias.
„Howden paigaldas Austraaliasse kuivkondensaatorid koos Howdeni ammoniaagikompressorite ja suletud ahelaga kuiva õhu jahutitega, kuna vesi polnud saadaval,“ ütles Wasserman paigaldise kohta. „Arvestades, et tegemist on „kuiv“ paigaldisega, mitte veesüsteemidesse paigaldatud avatud pihustusjahutitega, on need jahutid konstrueeritud maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks.“
Ettevõte testib praegu Burkina Fasos Yaramoko Fortuna Silveri (endine Roxgold) kaevanduses projekteeritud ja ehitatud 8 MW maismaal asuva BAC-elektrijaama (pildil allpool) tööaja jälgimise lahendust.
Süsteem, mida juhib Johannesburgis asuv Howdeni tehas, võimaldab ettevõttel anda nõu võimalike efektiivsuse parandamise ja hoolduse osas, et tehas töötaks optimaalselt. Ka Brasiilias Ero Copperis asuva Caraiba kaevanduskompleksi BAC-seade on projekteeritud seda funktsiooni kasutama.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) platvorm jätkab jätkusuutlike lisaväärtust pakkuvate suhete loomist ning ettevõte käivitab 2021. aastal riigis kaks ventilatsiooni nõudmisel (VoD) teostatavusuuringut.
Otse Zimbabwe piiril töötab ettevõte projekti kallal, mis võimaldab maa-alustes kaevandustes automaatsete uste puhul videot tellida, võimaldades neil avaneda erinevate intervallidega ja pakkuda just õiget kogust jahutusõhku olenevalt sõiduki konkreetsetest vajadustest.
See tehnoloogiaarendus, mis kasutab olemasolevat kaevandusinfrastruktuuri ja standardseid andmeallikaid, on Howdeni tulevaste toodete oluline osa.
Howdeni kogemus Lõuna-Aafrikas: õppige, kuidas kujundada jahutuslahendusi, mis sobivad hästi sügavate kullakaevanduste halva veekvaliteediga, kuidas muuta lahendused võimalikult energiatõhusaks, et vältida võrguprobleeme, ja kuidas täita mõningaid rangemaid õhukvaliteedi nõudeid. Temperatuuri ja töötervishoiu nõuded kogu maailmas – regulatsioon tasub end kaevandustele kogu maailmas ära.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire, Inglismaa HP4 2AF, Ühendkuningriik