उद्योग अहवालानुसार, ही खाण दरवर्षी ३० मीटरने अधिक खोल होत आहे.
जसजशी खोली वाढते, तसतशी वायुवीजन आणि शीतकरणाची गरजही वाढते, आणि दक्षिण आफ्रिकेतील सर्वात खोल खाणींमध्ये काम करण्याच्या अनुभवावरून हॉडेनला हे माहीत आहे.
हाउडनची स्थापना १८५४ मध्ये स्कॉटलंडमध्ये जेम्स हाउडन यांनी एक सागरी अभियांत्रिकी कंपनी म्हणून केली आणि खाणकाम व ऊर्जा उद्योगांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी १९५० च्या दशकात ती दक्षिण आफ्रिकेत दाखल झाली. १९६० च्या दशकापर्यंत, कंपनीने देशातील खोल सोन्याच्या खाणींना जमिनीखाली अनेक मैल खोलवर असलेले धातूचे खनिज सुरक्षितपणे आणि कार्यक्षमतेने काढण्यासाठी आवश्यक असलेल्या सर्व वायुवीजन आणि शीतकरण प्रणालींनी सुसज्ज करण्यास मदत केली.
"सुरुवातीला, खाणीत थंड करण्याची पद्धत म्हणून फक्त व्हेंटिलेशनचा वापर केला जात होता, परंतु जसजशी खाणकामाची खोली वाढत गेली, तसतसा खाणीतील वाढत्या उष्णतेचा भार भरून काढण्यासाठी यांत्रिक कूलिंगची आवश्यकता भासू लागली," असे हॉडेनच्या माइन कूलिंग अँड कंप्रेसर्स विभागाचे प्रमुख ट्युन्स वासरमन यांनी आयएमला सांगितले.
दक्षिण आफ्रिकेतील अनेक खोल सोन्याच्या खाणींमध्ये भूमिगत कर्मचारी आणि उपकरणांना आवश्यक शीतकरण पुरवण्यासाठी जमिनीच्या वर आणि खाली फ्रिऑन™ सेंट्रीफ्यूगल कुलर्स बसवण्यात आले आहेत.
सद्यस्थितीत सुधारणा होऊनही, भूमिगत यंत्राची उष्णता उत्सर्जन प्रणाली समस्याप्रधान ठरली, कारण यंत्राची शीतलन क्षमता तापमान आणि उपलब्ध एक्झॉस्ट हवेच्या प्रमाणामुळे मर्यादित होती, असे वासरमन म्हणाले. त्याच वेळी, खाणीतील पाण्याच्या गुणवत्तेमुळे या सुरुवातीच्या सेंट्रीफ्यूगल चिलर्समध्ये वापरल्या जाणाऱ्या शेल-अँड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्समध्ये गंभीर प्रमाणात घाण साचली.
ही समस्या सोडवण्यासाठी, खाणींनी पृष्ठभागावरून जमिनीत थंड हवा सोडण्यास सुरुवात केली. यामुळे शीतकरण क्षमता वाढते, परंतु आवश्यक पायाभूत सुविधांमुळे सायलोमध्ये जागा व्यापली जाते आणि ही प्रक्रिया ऊर्जा व इंधनाच्या दृष्टीने गहन आहे.
या समस्यांवर उपाय म्हणून, खाणींना चिल्ड वॉटर युनिट्सच्या माध्यमातून जमिनीवर आणल्या जाणाऱ्या थंड हवेचे प्रमाण जास्तीत जास्त वाढवायचे आहे.
यामुळे हॉडेनने दक्षिण आफ्रिकेतील खाणींमध्ये अमिनो स्क्रू कूलर्स बसवण्यास सुरुवात केली, सुरुवातीला ते आधीपासून अस्तित्वात असलेल्या पृष्ठभागावरील सेंट्रीफ्यूगल कूलर्सच्या जोडीने बसवण्यात आले. यामुळे या खोल भूमिगत सोन्याच्या खाणींना पुरवल्या जाणाऱ्या शीतलक द्रव्याच्या प्रमाणात लक्षणीय वाढ झाली आहे, परिणामी पृष्ठभागावरील पाण्याचे सरासरी तापमान ६-८°C वरून १°C पर्यंत कमी झाले आहे. खाण त्याच खाण पाइपलाइन पायाभूत सुविधांचा वापर करू शकते, ज्यापैकी अनेक आधीच स्थापित आहेत, आणि त्याच वेळी खोल थरांपर्यंत पोहोचणाऱ्या शीतलीकरणाचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढवू शकते.
WRV 510 सादर झाल्यानंतर सुमारे २० वर्षांनी, या क्षेत्रातील एक अग्रगण्य कंपनी असलेल्या हॉडेनने, ५१० मिमी रोटर असलेला WRV 510 हा लार्ज ब्लॉक स्क्रू कंप्रेसर विकसित केला. तो त्या वेळी बाजारातील सर्वात मोठ्या स्क्रू कंप्रेसरपैकी एक होता आणि दक्षिण आफ्रिकेतील त्या खोल खाणी थंड करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या चिलर मॉड्यूलच्या आकाराशी जुळणारा होता.
"हा एक गेम चेंजर आहे कारण खाणी अनेक चिलर्सऐवजी एकच १०-१२ मेगावॅटचा चिलर बसवू शकतात," असे वासरमन म्हणाले. "त्याचबरोबर, हरित रेफ्रिजरंट म्हणून अमोनिया स्क्रू कंप्रेसर आणि प्लेट हीट एक्सचेंजरच्या संयोजनासाठी अत्यंत योग्य आहे."
खाण उद्योगासाठीच्या अमोनियाच्या विनिर्देश आणि सुरक्षा मानकांमध्ये अमोनियासंबंधी बाबींना औपचारिक स्वरूप देण्यात आले, ज्याच्या रचना प्रक्रियेत हॉडेनने महत्त्वाची भूमिका बजावली. त्यांना अद्ययावत करून दक्षिण आफ्रिकेच्या कायद्यात समाविष्ट करण्यात आले आहे.
दक्षिण आफ्रिकेच्या खाण उद्योगाने ३५० मेगावॅटपेक्षा जास्त अमोनिया रेफ्रिजरेशन क्षमता स्थापित केली आहे, जो जगातील सर्वात मोठा उद्योग मानला जातो, यावरून हे यश सिद्ध होते.
पण दक्षिण आफ्रिकेतील हॉडेनचे नवोपक्रम तिथेच थांबले नाहीत: १९८५ मध्ये कंपनीने आपल्या वाढत्या खाण कूलर्सच्या श्रेणीमध्ये पृष्ठभागावर बर्फ तयार करणाऱ्या मशीनची भर घातली.
पृष्ठभागावरील आणि भूमिगत शीतकरण पर्याय कमाल मर्यादेपर्यंत वापरले जात असल्यामुळे किंवा ते खूप महाग ठरत असल्यामुळे, खाणींना अधिक खोलवर खाणकाम विस्तारण्यासाठी एका नवीन शीतकरण प्रणालीची गरज आहे.
हाउडनने 1985 मध्ये जोहान्सबर्गच्या पूर्वेला असलेल्या ईपीएम (ईस्ट रँड प्रोप्रायटरी माइन) येथे आपला पहिला बर्फ बनवण्याचा प्लांट (खालील उदाहरण) स्थापित केला, ज्याची अंतिम एकूण शीतलन क्षमता सुमारे 40 मेगावॅट आणि बर्फ क्षमता 4320 टन/तास आहे.
या प्रक्रियेचा आधार म्हणजे पृष्ठभागावर बर्फ तयार करणे आणि ते खाणीतून भूमिगत बर्फाच्या धरणापर्यंत वाहून नेणे. त्यानंतर, या धरणातील पाणी भूमिगत शीतकरण केंद्रांमध्ये फिरवले जाते किंवा विहिरी खोदण्यासाठी प्रक्रिया जल म्हणून वापरले जाते. वितळलेला बर्फ नंतर पंपाने पुन्हा पृष्ठभागावर आणला जातो.
या आईसमेकर सिस्टीमचा मुख्य फायदा म्हणजे पंपिंग खर्चात होणारी घट, ज्यामुळे सरफेस चिल्ड वॉटर सिस्टीमशी संबंधित ऑपरेटिंग खर्चात अंदाजे ७५-८०% घट होते. "पाण्याच्या अवस्थांतरात साठवलेल्या नैसर्गिक शीतकरण ऊर्जेमुळे हे शक्य होते," असे वासरमन म्हणाले. त्यांनी स्पष्ट केले की, १ किलो/सेकंद बर्फाची शीतकरण क्षमता ही ४.५-५ किलो/सेकंद गोठलेल्या पाण्याच्या क्षमतेइतकीच असते.
"उत्कृष्ट स्थिती निर्धारण कार्यक्षमतेमुळे", भूमिगत धरणाचे तापमान २-५°C वर राखता येते, ज्यामुळे भूमिगत वातानुकूलन केंद्राची औष्णिक कार्यक्षमता सुधारते आणि पुन्हा शीतलन क्षमता कमाल होते.
अस्थिर वीज वितरण प्रणालीसाठी ओळखल्या जाणाऱ्या दक्षिण आफ्रिकेसारख्या देशात बर्फ ऊर्जा प्रकल्पाच्या विशेष प्रासंगिकतेचा आणखी एक फायदा म्हणजे, या प्रणालीचा उष्णता साठवण पद्धत म्हणून उपयोग करण्याची क्षमता होय, जिथे उच्च मागणीच्या काळात भूमिगत बर्फाच्या धरणांमध्ये बर्फ तयार करून साठवला जातो.
या दुसऱ्या फायद्यामुळे एस्कॉम-समर्थित औद्योगिक भागीदारी प्रकल्पाचा विकास झाला आहे, ज्याअंतर्गत हॉडेन जगातील सर्वात खोल भूमिगत खाणी असलेल्या म्पोनेन्ग आणि मोआब हॉटसॉन्ग येथे चाचणी प्रकरणे राबवून, विजेची सर्वाधिक मागणी कमी करण्यासाठी आईस मेकरच्या वापराची तपासणी करत आहे.
"आम्ही रात्री (कामाच्या वेळेनंतर) धरण गोठवले आणि कामाच्या सर्वाधिक वेळेत खाणीला थंड ठेवण्यासाठी पाणी व वितळलेल्या बर्फाचा वापर केला," असे वासरमन यांनी स्पष्ट केले. "कामाच्या सर्वाधिक वेळेत बेस कूलिंग युनिट्स बंद ठेवले जातात, ज्यामुळे ग्रीडवरील भार कमी होतो."
यामुळे म्पोनेन्ग येथे टर्नकी आईस मशीनचा विकास झाला, जिथे हॉडेनने 12 मेगावॅट, 120 टन/तास क्षमतेच्या आईस मशीनसाठी सिव्हिल, इलेक्ट्रिकल आणि मेकॅनिकल उपकरणांसह सर्व काम पूर्ण केले.
म्पोनेन्गच्या कोअर कूलिंग स्ट्रॅटेजीमध्ये अलीकडील जोडण्यांमध्ये सॉफ्ट आईस, सरफेस चिल्ड वॉटर, सरफेस एअर कूलर्स (बीएसी) आणि एक भूमिगत कूलिंग सिस्टम यांचा समावेश आहे. कामादरम्यान खाणीच्या पाण्यात विरघळलेल्या क्षारांचे आणि क्लोराइड्सचे प्रमाण वाढलेले असते.
दक्षिण आफ्रिकेचा समृद्ध अनुभव आणि केवळ उत्पादनांवरच नव्हे, तर उपायांवर असलेला त्यांचा भर, जगभरातील रेफ्रिजरेशन प्रणालींमध्ये परिवर्तन घडवत आहे, असे ते म्हणतात.
वासरमन यांनी नमूद केल्याप्रमाणे, जसजसे अधिकाधिक खाणी अधिक खोल होत जातील आणि खाणींमध्ये अधिक जागा उपलब्ध होईल, तसतसे जगाच्या इतर भागांमध्येही अशा प्रकारचे उपाय सापडणे सोपे आहे.
माईनहार्ड म्हणाले: “हाउडेन अनेक दशकांपासून आपले खोल खाणी थंड करण्याचे तंत्रज्ञान दक्षिण आफ्रिकेला निर्यात करत आहे. उदाहरणार्थ, आम्ही १९९० च्या दशकात नेवाडा येथील भूमिगत सोन्याच्या खाणींसाठी खाण शीतकरण उपाययोजना पुरवल्या होत्या.”
"दक्षिण आफ्रिकेतील काही खाणींमध्ये वापरले जाणारे एक मनोरंजक तंत्रज्ञान म्हणजे भार हस्तांतरणासाठी औष्णिक बर्फाचा साठा करणे – औष्णिक ऊर्जा मोठ्या बर्फाच्या धरणांमध्ये साठवली जाते. सर्वाधिक मागणीच्या वेळेत बर्फ तयार केला जातो आणि त्याच वेळेत वापरला जातो," असे ते म्हणाले. "पारंपारिकपणे, रेफ्रिजरेशन युनिट्सची रचना उन्हाळ्याच्या महिन्यांमध्ये दिवसातून तीन तासांपर्यंत पोहोचू शकणाऱ्या कमाल सभोवतालच्या तापमानासाठी केलेली असते. तथापि, जर तुमच्याकडे शीतकरण ऊर्जा साठवण्याची क्षमता असेल, तर तुम्ही ती क्षमता कमी करू शकता."
"जर तुमच्याकडे जास्त मागणीच्या काळात दर जास्त असलेली योजना असेल आणि तुम्हाला कमी मागणीच्या काळात स्वस्त दरांमध्ये श्रेणीसुधारित करायचे असेल, तर बर्फ बनवण्याचे हे उपाय एक उत्तम व्यावसायिक प्रस्ताव ठरू शकतात," असे ते म्हणाले. "संयंत्रासाठी लागणारे प्रारंभिक भांडवल कमी परिचालन खर्चाची भरपाई करू शकते."
त्याच वेळी, दक्षिण आफ्रिकेतील खाणींमध्ये दशकांपासून वापरल्या जाणाऱ्या बीएसीला जागतिक स्तरावर अधिकाधिक महत्त्व प्राप्त होत आहे.
पारंपारिक BAC डिझाइनच्या तुलनेत, नवीनतम पिढीच्या BACs मध्ये त्यांच्या आधीच्या आवृत्त्यांपेक्षा जास्त औष्णिक कार्यक्षमता, खाणीतील हवेच्या तापमानाची कमी मर्यादा आणि कमी जागा व्यापण्याची क्षमता आहे. तसेच, Howden Ventsim CONTROL प्लॅटफॉर्ममध्ये कूलिंग-ऑन-डिमांड (CoD) मॉड्यूल समाविष्ट केले आहे, जे जमिनीखालील गरजांनुसार कॉलरमधील हवेचे तापमान आपोआप समायोजित करते.
गेल्या वर्षभरात, हाऊडनने ब्राझील आणि बुर्किना फासोमधील ग्राहकांना तीन नवीन पिढीचे बीएसी वितरित केले आहेत.
कंपनी कठीण कार्य परिस्थितींसाठी सानुकूलित उपाययोजना देखील तयार करू शकते; याचे अलीकडील उदाहरण म्हणजे दक्षिण ऑस्ट्रेलियातील कॅरापाटीना खाणीत ओझ मिनरल्ससाठी बीएसी अमोनिया कुलर्सची 'अद्वितीय' स्थापना.
"ऑस्ट्रेलियामध्ये पाणी उपलब्ध नसल्यामुळे, हाउडनने हाउडन अमोनिया कंप्रेसर आणि क्लोज्ड लूप ड्राय एअर कूलरसह ड्राय कंडेन्सर बसवले," असे वासरमन यांनी या इन्स्टॉलेशनबद्दल सांगितले. "हे एक 'ड्राय' इन्स्टॉलेशन आहे आणि पाण्याच्या प्रणालींमध्ये बसवलेले ओपन स्प्रे कूलर नाहीत, त्यामुळे हे कूलर कमाल कार्यक्षमतेसाठी डिझाइन केलेले आहेत."
कंपनी सध्या बुर्किना फासोमधील यारामोको फॉर्चुना सिल्व्हर (पूर्वीची रॉक्सगोल्ड) खाणीत डिझाइन केलेल्या आणि बांधलेल्या 8 मेगावॅट क्षमतेच्या ऑनशोअर BAC प्लांटसाठी (खाली चित्रात दाखवल्याप्रमाणे) अपटाइम मॉनिटरिंग सोल्यूशनची चाचणी करत आहे.
जोहान्सबर्गमधील हॉडेन प्लांटद्वारे नियंत्रित ही प्रणाली, कंपनीला प्लांटला त्याच्या सर्वोत्तम स्थितीत कार्यरत ठेवण्यासाठी संभाव्य कार्यक्षमता सुधारणा आणि देखभालीबद्दल सल्ला देण्यास मदत करते. ब्राझीलमधील एरो कॉपर येथील कॅरिबा खाण संकुलातील बीएसी युनिटची रचनादेखील या वैशिष्ट्याचा वापर करण्यासाठी केली आहे.
टोटल माईन व्हेंटिलेशन सोल्युशन्स (TMVS) प्लॅटफॉर्म शाश्वत मूल्यवर्धित संबंध निर्माण करत आहे आणि कंपनी २०२१ मध्ये देशात दोन व्हेंटिलेशन ऑन डिमांड (VoD) व्यवहार्यता अभ्यास सुरू करेल.
झिम्बाब्वेच्या सीमेवरच, ही कंपनी एका अशा प्रकल्पावर काम करत आहे, ज्यामुळे भूमिगत खाणींमधील स्वयंचलित दरवाजांसाठी व्हिडिओ-ऑन-डिमांडची सुविधा उपलब्ध होईल. यामुळे हे दरवाजे वेगवेगळ्या अंतराने उघडतील आणि वाहनाच्या विशिष्ट गरजेनुसार अगदी योग्य प्रमाणात थंड हवा पुरवतील.
विद्यमान उपलब्ध खाणकाम पायाभूत सुविधा आणि तयार डेटा स्रोतांचा वापर करून केलेला हा तंत्रज्ञान विकास, हॉडेनच्या भविष्यातील उत्पादनांचा एक महत्त्वाचा भाग असेल.
दक्षिण आफ्रिकेतील हॉडेनचा अनुभव: त्यांच्या खोल सोन्याच्या खाणींमधील पाण्याच्या निकृष्ट गुणवत्तेचा सामना करण्यासाठी शीतकरण उपाययोजना कशा तयार कराव्यात, ग्रीडच्या समस्या टाळण्यासाठी उपाययोजना शक्य तितक्या ऊर्जा-कार्यक्षम कशा बनवाव्यात आणि हवेच्या गुणवत्तेच्या काही सर्वात कठोर आवश्यकता कशा पूर्ण कराव्यात हे शिका. जगभरातील तापमान आणि व्यावसायिक आरोग्यविषयक आवश्यकतांचे नियमन – जगभरातील खाणींसाठी फायदेशीर ठरत राहील.
इंटरनॅशनल मायनिंग टीम पब्लिशिंग लिमिटेड २ क्लॅरिज कोर्ट, लोअर किंग्स रोड, बर्कहॅमस्टेड, हर्टफोर्डशायर, इंग्लंड HP4 2AF, युके