Сала мамандарының мәліметтері бойынша, кеніш жыл сайын 30 м тереңдеп барады.
Тереңдік артқан сайын желдету мен салқындату қажеттілігі де артады, және Хоуден мұны Оңтүстік Африкадағы ең терең шахталармен жұмыс істеу тәжірибесінен біледі.
Howden компаниясын 1854 жылы Джеймс Хоуден Шотландияда теңіз инженерлік компаниясы ретінде құрды және 1950 жылдары тау-кен және энергетика салаларының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін Оңтүстік Африкаға кірді. 1960 жылдарға қарай компания елдің терең алтын кеніштерін жер астынан кенді қауіпсіз және тиімді өндіру үшін қажетті барлық желдету және салқындату жүйелерімен жабдықтауға көмектесті.
«Бастапқыда шахта салқындату әдісі ретінде тек желдетуді пайдаланды, бірақ кен өндіру тереңдігі артқан сайын шахтадағы жылу жүктемесінің өсуін өтеу үшін механикалық салқындату қажет болды», - деді Howden компаниясының шахтаны салқындату және компрессорлар бөлімінің басшысы Теунес Вассерман IM-ге.
Оңтүстік Африкадағы көптеген терең алтын кеніштерінде жер асты қызметкерлері мен жабдықтарын қажетті салқындатуды қамтамасыз ету үшін жер үстінде және астында Freon™ центрифугалық салқындатқыштар орнатылған.
Вассерманның айтуынша, қазіргі жағдайдың жақсаруына қарамастан, жер асты машинасының жылу тарату жүйесі проблемалы болып шықты, себебі машинаның салқындату қуаты температурамен және шығатын ауа мөлшерімен шектелген. Сонымен қатар, шахта суының сапасы осы алғашқы центрифугалық салқындатқыштарда қолданылатын қабықшалы және түтікшелі жылу алмастырғыштардың қатты ластануына әкелді.
Бұл мәселені шешу үшін шахталар жер бетінен суық ауаны сорып ала бастады. Бұл салқындату қуатын арттырғанымен, қажетті инфрақұрылым қоймада орын алады және бұл процесс энергияны да, энергияны да көп қажет етеді.
Осы мәселелерді шешу үшін шахталар салқындатылған су қондырғылары арқылы жерге әкелінетін суық ауа мөлшерін барынша арттырғысы келеді.
Бұл Хоуденді Оңтүстік Африкадағы шахталарда, қолданыстағы жер үсті центрифугалық салқындатқыштардан кейін, алдымен амино бұрандалы салқындатқыштарды енгізуге итермеледі. Бұл терең жер асты алтын кеніштеріне берілетін салқындатқыш мөлшерінің біртіндеп өзгеруіне әкелді, нәтижесінде жер үсті суының орташа температурасы 6-8°C-тан 1°C-қа дейін төмендеді. Шахтада көптеген қондырғылар орнатылған сол шахта құбырларының инфрақұрылымы пайдаланылуы мүмкін, сонымен бірге терең қабаттарға жеткізілетін салқындату көлемі айтарлықтай артады.
WRV 510 енгізілгеннен кейін шамамен 20 жыл өткен соң, осы саладағы жетекші нарық ойыншысы Howden 510 мм роторы бар үлкен блокты бұрандалы компрессор WRV 510-ды жасап шығарды. Ол сол кездегі нарықтағы ең үлкен бұрандалы компрессорлардың бірі болды және Оңтүстік Африканың терең шахталарын салқындату үшін қажетті салқындатқыш модулінің өлшеміне сәйкес келді.
«Бұл ойын ережесін өзгертеді, себебі шахталар бірнеше салқындатқыштың орнына бір ғана 10-12 МВт салқындатқыш орната алады», - деді Вассерман. «Сонымен қатар, жасыл салқындатқыш ретінде аммиак бұрандалы компрессорлар мен пластиналы жылу алмастырғыштардың үйлесіміне өте қолайлы».
Аммиак мәселелері тау-кен өнеркәсібіне арналған аммиактың техникалық сипаттамалары мен қауіпсіздік стандарттарында ресімделді, ал Хоуден жобалау процесінде маңызды рөл атқарды. Олар жаңартылып, Оңтүстік Африка заңнамасына енгізілді.
Бұл жетістікке әлемдегі ең ірі болып саналатын Оңтүстік Африканың тау-кен өнеркәсібінің 350 МВт-тан астам аммиак салқындату қуатын орнатуы дәлел бола алады.
Бірақ Howden компаниясының Оңтүстік Африкадағы инновациясы мұнымен тоқтап қалған жоқ: 1985 жылы компания кеніш салқындатқыштарының өсіп келе жатқан түрлеріне мұз бетін өңдеу машинасын қосты.
Жер үсті және жер асты салқындату нұсқалары барынша пайдаланылғандықтан немесе тым қымбат деп саналғандықтан, кеніштерге кен өндіруді тереңірек деңгейлерге дейін кеңейту үшін жаңа салқындату шешімі қажет.
Howden компаниясы өзінің алғашқы мұз жасау зауытын (төмендегі мысал) 1985 жылы Йоханнесбургтің шығысындағы EPM (East Rand меншікті кеніші) кенішінде орнатты, оның жалпы салқындату қуаты шамамен 40 МВт және мұз өндіру қуаты сағатына 4320 т.
Операцияның негізі жер бетінде мұздың пайда болуы және оны шахта арқылы жер асты мұз бөгетіне тасымалдау болып табылады, онда мұз бөгетінен шыққан су жер асты салқындату станцияларында айналымға түседі немесе ұңғымаларды бұрғылау үшін технологиялық су ретінде пайдаланылады. Содан кейін еріген мұз қайтадан жер бетіне айдалады.
Бұл мұз жасағыш жүйенің басты артықшылығы - айдау шығындарының төмендеуі, бұл жер үсті салқындатылған су жүйелерімен байланысты пайдалану шығындарын шамамен 75-80%-ға азайтады. Бұл «су фазалық ауысуларында сақталатын салқындату энергиясына» байланысты, - деді Вассерман, 1 кг/с мұздың салқындату қабілеті 4,5-5 кг/с мұздатылған сумен бірдей екенін түсіндіріп.
«Жоғары орналастыру тиімділігінің» арқасында жер асты бөгетін 2-5°C температурада ұстап тұруға болады, бұл жер асты ауа салқындату станциясының жылулық өнімділігін жақсартуға мүмкіндік береді, бұл салқындату қуатын барынша арттырады.
Оңтүстік Африкадағы, тұрақсыз электр желісімен танымал елдегі мұз электр станциясының ерекше өзектілігінің тағы бір артықшылығы - жүйені жылу сақтау әдісі ретінде пайдалану мүмкіндігі, мұнда мұз жер асты мұз бөгеттерінде және шың кезеңінде пайда болады және жиналады.
Соңғы пайда Eskom қолдайтын салалық серіктестік жобасын әзірлеуге әкелді, оның аясында Howden әлемдегі ең терең жерасты шахталары - Mponeng және Moab Hotsong-та сынақ жағдайларын қолдана отырып, электр энергиясына деген сұраныстың шыңын азайту үшін мұз жасағыштарды пайдалануды зерттеп жатыр.
«Біз түнде (жұмыс уақытынан кейін) бөгетті қатырдық және шың кезінде кенішті салқындату көзі ретінде су мен еріген мұзды пайдаландық», - деп түсіндірді Вассерман. «Негізгі салқындату қондырғылары шың кезеңінде өшіріледі, бұл электр желісіне түсетін жүктемені азайтады».
Бұл Мпоненгте дайын мұз машинасын жасауға әкелді, онда Хоуден 12 МВт қуаттылығы бар, 120 т/сағ мұз машинасына арналған азаматтық, электрлік және механикалық жабдықтарды қоса алғанда, жұмыстарды аяқтады.
Mponeng компаниясының негізгі салқындату стратегиясына жақында қосылған қосымшаларға жұмсақ мұз, жер үсті салқындатылған су, жер үсті ауа салқындатқыштары (БАС) және жер асты салқындату жүйесі кіреді; жұмыс кезінде шахта суларында еріген тұздар мен хлоридтердің жоғары концентрациясының болуы.
Оңтүстік Африканың бай тәжірибесі және тек өнімдерге ғана емес, шешімдерге баса назар аударуы бүкіл әлемдегі тоңазытқыш жүйелерін түбегейлі өзгертуді жалғастыруда, дейді ол.
Вассерман айтқандай, кеніштер тереңдеп, олардың ішіндегі кеңістік көбейген сайын, әлемнің басқа бөліктерінде де осындай шешімдерді табу оңай.
Мейнхардт былай деді: «Хоуден ондаған жылдар бойы Оңтүстік Африкаға терең кеніштерді салқындату технологиясын экспорттап келеді. Мысалы, біз 1990 жылдары Невададағы жер асты алтын кеніштеріне арналған кеніштерді салқындату шешімдерін жеткіздік.
«Оңтүстік Африканың кейбір шахталарында қолданылатын қызықты технология - жүктемені тасымалдау үшін жылу мұзын сақтау - жылу энергиясы үлкен мұз бөгеттерде сақталады. Мұз шың сағаттарында өндіріледі және шың сағаттарында пайдаланылады», - деді ол. «Дәстүрлі түрде, тоңазытқыш қондырғылары жаз айларында күніне үш сағатқа жететін максималды қоршаған орта температурасына арналған. Дегенмен, егер сізде салқындату энергиясын сақтау мүмкіндігі болса, сіз бұл сыйымдылықты азайта аласыз».
«Егер сізде шыңы жоғары жоспар болса және шыңы аз кезеңдерде арзанырақ тарифтерге көшіргіңіз келсе, мұз жасаудың бұл шешімдері тиімді бизнес-дәлел бола алады», - деді ол. «Зауыттың бастапқы капиталы пайдалану шығындарының төмендеуін өтей алады».
Сонымен қатар, Оңтүстік Африка шахталарында ондаған жылдар бойы қолданылып келе жатқан BAC әлемдік маңызға ие болып келеді.
Дәстүрлі BAC конструкцияларымен салыстырғанда, BAC-тардың соңғы буыны алдыңғыларына қарағанда жоғары жылу тиімділігіне, шахта ауасының температурасының төменгі шектеулеріне және аз аумаққа ие. Олар сондай-ақ Howden Ventsim CONTROL платформасына сұраныс бойынша салқындату (CoD) модулін біріктіреді, ол жер асты қажеттіліктеріне сәйкес жаға ауасының температурасын автоматты түрде реттейді.
Соңғы бір жыл ішінде Howden Бразилия мен Буркина-Фасодағы тұтынушыларға үш жаңа буын BAC жеткізді.
Компания сонымен қатар қиын жұмыс жағдайлары үшін арнайы шешімдер шығара алады; жақында Оңтүстік Австралиядағы Каррапатина кенішінде OZ Minerals үшін BAC аммиак салқындатқыштарының «бірегей» орнатылуы мысал бола алады.
«Howden компаниясы Австралияда су болмаған кезде Howden аммиак компрессорлары мен тұйықталған циклді құрғақ ауа салқындатқыштары бар құрғақ конденсаторларды орнатты», - деді Вассерман орнату туралы. «Бұл «құрғақ» қондырғы екенін және су жүйелеріне орнатылған ашық бүріккіш салқындатқыштар емес екенін ескерсек, бұл салқындатқыштар максималды тиімділікке арналған».
Қазіргі уақытта компания Буркина-Фасодағы Yaramoko Fortuna Silver (бұрынғы Roxgold) кенішінде жобаланған және салынған 8 МВт құрлықтағы BAC қондырғысының (төмендегі суретте) жұмыс уақытын бақылау шешімін сынақтан өткізуде.
Йоханнесбургтегі Howden зауыты басқаратын жүйе компанияға зауыттың оңтайлы жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін тиімділікті арттыру және техникалық қызмет көрсету бойынша кеңес беруге мүмкіндік береді. Бразилияның Эро Коппер қаласындағы Caraiba тау-кен кешеніндегі BAC қондырғысы да осы мүмкіндікті пайдалануға арналған.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) платформасы тұрақты қосылған құндылық қатынастарын құруды жалғастыруда және компания 2021 жылы елде екі сұраныс бойынша желдету (VoD) техникалық-экономикалық негіздемесін іске қосады.
Зимбабве шекарасында компания жер асты шахталарында автоматты есіктерді бейне арқылы сұрау бойынша орнатуға мүмкіндік беретін жобамен жұмыс істеп жатыр, бұл олардың әртүрлі аралықтарда ашылуына және көлік құралының нақты қажеттіліктеріне байланысты қажетті мөлшерде салқындатқыш ауаны қамтамасыз етуіне мүмкіндік береді.
Қолжетімді тау-кен инфрақұрылымын және дайын деректер көздерін пайдаланатын бұл технологиялық әзірлеме Howden компаниясының болашақ өнімдерінің маңызды бөлігі болады.
Оңтүстік Африкадағы Хоуден тәжірибесі: Терең алтын кеніштеріндегі су сапасының нашарлығымен күресу үшін салқындату шешімдерін қалай жобалау керектігін, электр желілеріндегі мәселелерді болдырмау үшін шешімдерді мүмкіндігінше энергия үнемдейтіндей етіп қалай жасау керектігін және бүкіл әлем бойынша ауа сапасының ең қатаң талаптарын қалай қанағаттандыру керектігін үйреніңіз. Температура және еңбек гигиенасы талаптары. Ереже – бүкіл әлемдегі кеніштер үшін өз нәтижесін бере береді.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Хартфордшир Англия HP4 2AF, Ұлыбритания