उद्योग अहवालांनुसार, खाण दरवर्षी ३० मीटर खोल होत आहे.
खोली वाढत असताना, वायुवीजन आणि थंड होण्याची गरज देखील वाढते आणि दक्षिण आफ्रिकेतील सर्वात खोल खाणींमध्ये काम करण्याच्या अनुभवावरून हॉवेनला हे माहित आहे.
हाउडेनची स्थापना १८५४ मध्ये स्कॉटलंडमध्ये जेम्स हाउडेन यांनी एक सागरी अभियांत्रिकी कंपनी म्हणून केली आणि १९५० च्या दशकात खाणकाम आणि वीज उद्योगांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी दक्षिण आफ्रिकेत प्रवेश केला. १९६० च्या दशकापर्यंत, कंपनीने देशातील खोल सोन्याच्या खाणींना सुरक्षितपणे आणि कार्यक्षमतेने जमिनीखालील धातू काढण्यासाठी आवश्यक असलेल्या सर्व वायुवीजन आणि शीतकरण प्रणालींनी सुसज्ज करण्यास मदत केली.
"सुरुवातीला, खाणीत फक्त शीतकरण पद्धत म्हणून वायुवीजन वापरले जात होते, परंतु खाणकामाची खोली वाढत असताना, खाणीतील वाढत्या उष्णतेच्या भाराची भरपाई करण्यासाठी यांत्रिक शीतकरण आवश्यक होते," हाउडेनच्या माइन कूलिंग अँड कंप्रेसर्स विभागाचे प्रमुख ट्युनेस वासरमन यांनी आयएमला सांगितले.
दक्षिण आफ्रिकेतील अनेक खोल सोन्याच्या खाणींमध्ये भूमिगत कर्मचाऱ्यांना आणि उपकरणांना आवश्यक असलेले थंडावा देण्यासाठी जमिनीच्या वर आणि खाली फ्रीऑन™ सेंट्रीफ्यूगल कूलर बसवले आहेत.
स्थितीत सुधारणा झाली असली तरी, भूमिगत यंत्राची उष्णता नष्ट करण्याची प्रणाली समस्याप्रधान ठरली, कारण यंत्राची थंड करण्याची क्षमता तापमान आणि उपलब्ध असलेल्या एक्झॉस्ट हवेच्या प्रमाणामुळे मर्यादित होती, असे वासरमन म्हणाले. त्याच वेळी, खाणीच्या पाण्याच्या गुणवत्तेमुळे या सुरुवातीच्या सेंट्रीफ्यूगल चिलर्समध्ये वापरल्या जाणाऱ्या शेल-अँड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्समध्ये गंभीर दूषितता निर्माण झाली.
या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, खाणींनी पृष्ठभागावरून थंड हवा जमिनीवर पंप करण्यास सुरुवात केली. यामुळे थंड होण्याची क्षमता वाढते, परंतु आवश्यक पायाभूत सुविधा सायलोमध्ये जागा व्यापतात आणि ही प्रक्रिया ऊर्जा आणि ऊर्जा-केंद्रित दोन्ही असते.
या समस्या सोडवण्यासाठी, खाणी थंड पाण्याच्या युनिट्सद्वारे जमिनीवर आणलेल्या थंड हवेचे प्रमाण जास्तीत जास्त करू इच्छितात.
यामुळे हॉउडेनने दक्षिण आफ्रिकेतील खाणींमध्ये अमिनो स्क्रू कूलर सुरू करण्यास प्रवृत्त केले, जे प्रथम विद्यमान पृष्ठभागावरील केंद्रापसारक कूलर नंतर एकाच वेळी वापरले गेले. यामुळे या खोल भूमिगत सोन्याच्या खाणींना पुरवल्या जाणाऱ्या शीतलकाच्या प्रमाणात एक पाऊल बदल झाला आहे, ज्यामुळे सरासरी पृष्ठभागाच्या पाण्याचे तापमान 6-8°C वरून 1°C पर्यंत कमी झाले आहे. खाण त्याच खाण पाइपलाइन पायाभूत सुविधा वापरू शकते, ज्यापैकी बरेच आधीच स्थापित आहेत, तर खोल थरांमध्ये वितरित केलेल्या शीतलकाचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढवते.
WRV 510 सादर केल्यानंतर सुमारे 20 वर्षांनी, या क्षेत्रातील आघाडीच्या बाजारपेठेतील खेळाडू असलेल्या हाउडेनने WRV 510 विकसित केले, जो 510 मिमी रोटरसह एक मोठा ब्लॉक स्क्रू कॉम्प्रेसर होता. तो त्यावेळी बाजारात असलेल्या सर्वात मोठ्या स्क्रू कॉम्प्रेसरपैकी एक होता आणि त्या खोल दक्षिण आफ्रिकेतील खाणी थंड करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या चिलर मॉड्यूल आकाराशी जुळत होता.
"हे एक गेम चेंजर आहे कारण खाणींमध्ये अनेक चिलर्सऐवजी एकच १०-१२ मेगावॅटचा चिलर बसवता येतो," वासरमन म्हणाले. "त्याच वेळी, अमोनिया हा हिरवा रेफ्रिजरंट म्हणून स्क्रू कॉम्प्रेसर आणि प्लेट हीट एक्सचेंजर्सच्या संयोजनासाठी योग्य आहे."
खाण उद्योगासाठी अमोनियाच्या विशिष्टता आणि सुरक्षा मानकांमध्ये अमोनियाच्या बाबींचा समावेश करण्यात आला होता, ज्यामध्ये हॉवेनने डिझाइन प्रक्रियेत महत्त्वाची भूमिका बजावली होती. त्यांना अद्ययावत करण्यात आले आहे आणि दक्षिण आफ्रिकेच्या कायद्यात समाविष्ट करण्यात आले आहे.
जगातील सर्वात मोठे मानल्या जाणाऱ्या दक्षिण आफ्रिकेच्या खाण उद्योगाने ३५० मेगावॅटपेक्षा जास्त अमोनिया रेफ्रिजरेशन क्षमतेच्या स्थापनेद्वारे हे यश सिद्ध होते.
पण दक्षिण आफ्रिकेतील हाउडेनचा नवोपक्रम एवढ्यावरच थांबला नाही: १९८५ मध्ये कंपनीने त्यांच्या वाढत्या खाण कूलर श्रेणीमध्ये एक सरफेस आइस मशीन जोडली.
पृष्ठभागावरील आणि भूमिगत शीतकरण पर्याय जास्तीत जास्त वापरले जात असल्याने किंवा खूप महाग मानले जात असल्याने, खाणींना खोलवर खाणकामाचा विस्तार करण्यासाठी नवीन शीतकरण उपायाची आवश्यकता आहे.
हाउडेनने १९८५ मध्ये जोहान्सबर्गच्या पूर्वेकडील EPM (ईस्ट रँड प्रोप्रायटरी माइन) येथे पहिला बर्फ बनवण्याचा प्रकल्प (खाली उदाहरण) स्थापित केला, ज्याची अंतिम एकूण शीतकरण क्षमता सुमारे ४० मेगावॅट आहे आणि बर्फाची क्षमता ४३२० टन/तास आहे.
या ऑपरेशनचा आधार म्हणजे पृष्ठभागावर बर्फ तयार करणे आणि ते खाणीतून भूमिगत बर्फ धरणात नेणे, जिथे बर्फ धरणातील पाणी नंतर भूमिगत शीतकरण केंद्रांमध्ये फिरवले जाते किंवा विहिरी खोदण्यासाठी प्रक्रिया पाणी म्हणून वापरले जाते. नंतर वितळलेला बर्फ पृष्ठभागावर परत पंप केला जातो.
या बर्फ बनवणाऱ्या प्रणालीचा मुख्य फायदा म्हणजे पंपिंग खर्च कमी होतो, ज्यामुळे पृष्ठभागावरील थंड पाण्याच्या प्रणालींशी संबंधित ऑपरेटिंग खर्च अंदाजे ७५-८०% कमी होतो. हे "पाण्याच्या टप्प्यातील संक्रमणांमध्ये साठवलेल्या अंतर्निहित शीतकरण उर्जेमुळे" येते, असे वासरमन म्हणाले, १ किलो/सेकंद बर्फाची थंड करण्याची क्षमता ४.५-५ किलो/सेकंद गोठलेल्या पाण्याइतकीच असते.
"उत्कृष्ट पोझिशनिंग कार्यक्षमतेमुळे", भूमिगत धरणाचे तापमान २-५°C वर राखता येते ज्यामुळे भूमिगत एअर-कूलिंग स्टेशनची थर्मल कार्यक्षमता सुधारते, ज्यामुळे पुन्हा एकदा शीतकरण क्षमता वाढते.
दक्षिण आफ्रिकेतील, जो त्याच्या अस्थिर पॉवर ग्रिडसाठी ओळखला जातो, त्या देशातील बर्फ वीज प्रकल्पाच्या विशिष्ट प्रासंगिकतेचा आणखी एक फायदा म्हणजे उष्णता साठवणूक पद्धत म्हणून वापरण्याची प्रणालीची क्षमता, जिथे बर्फ तयार केला जातो आणि भूमिगत बर्फ धरणांमध्ये आणि पीक कालावधीत जमा केला जातो. .
नंतरच्या फायद्यामुळे एस्कॉम-समर्थित उद्योग भागीदारी प्रकल्प विकसित झाला आहे ज्या अंतर्गत हाउडेन जगातील सर्वात खोल भूमिगत खाणी असलेल्या मपोनेंग आणि मोआब हॉटसॉन्ग येथे चाचणी प्रकरणांसह, कमाल वीज मागणी कमी करण्यासाठी बर्फ निर्मात्यांच्या वापराची चौकशी करत आहे.
"आम्ही रात्री (तासांनंतर) धरण गोठवले आणि पीक अवर्समध्ये खाणीसाठी थंडीचा स्रोत म्हणून पाणी आणि वितळलेले बर्फ वापरले," वासरमन यांनी स्पष्ट केले. "पीक कालावधीत बेस कूलिंग युनिट्स बंद केले जातात, ज्यामुळे ग्रिडवरील भार कमी होतो."
यामुळे एमपोनेंग येथे टर्नकी बर्फ मशीन विकसित झाली, जिथे हाउडेनने १२ मेगावॅट, १२० टन/तास क्षमतेच्या बर्फ मशीनसाठी सिव्हिल, इलेक्ट्रिकल आणि मेकॅनिकल उपकरणांसह काम पूर्ण केले.
एमपोनेंगच्या कोर कूलिंग स्ट्रॅटेजीमध्ये अलिकडच्या काळात झालेल्या भरीव भरांमध्ये मऊ बर्फ, पृष्ठभागावर थंड पाणी, पृष्ठभागावरील एअर कूलर (BACs) आणि भूमिगत कूलिंग सिस्टम यांचा समावेश आहे. कामाच्या दरम्यान खाणीच्या पाण्यात विरघळलेल्या क्षार आणि क्लोराइड्सची उच्च सांद्रता असणे.
दक्षिण आफ्रिकेचा अनुभवाचा खजिना आणि केवळ उत्पादनांवरच नव्हे तर उपायांवर लक्ष केंद्रित केल्याने जगभरातील रेफ्रिजरेशन सिस्टममध्ये परिवर्तन होत आहे, असे ते म्हणतात.
वासरमन यांनी म्हटल्याप्रमाणे, जसजसे अधिकाधिक खाणी खोलवर जातात आणि खाणींमध्ये जास्त जागा मिळते तसतसे जगाच्या इतर भागांमध्येही असे उपाय सहज सापडतात.
मेनहार्ट म्हणाले: "हाउडेन गेल्या अनेक दशकांपासून दक्षिण आफ्रिकेला त्यांचे डीप माइन कूलिंग तंत्रज्ञान निर्यात करत आहे. उदाहरणार्थ, आम्ही १९९० च्या दशकात नेवाडामधील भूमिगत सोन्याच्या खाणींसाठी माइन कूलिंग सोल्यूशन्स पुरवले होते.
"काही दक्षिण आफ्रिकेतील खाणींमध्ये वापरण्यात येणारी एक मनोरंजक तंत्रज्ञान म्हणजे भार हस्तांतरणासाठी थर्मल बर्फ साठवणे - थर्मल ऊर्जा मोठ्या बर्फ धरणांमध्ये साठवली जाते. बर्फ पीक अवर्समध्ये तयार केला जातो आणि पीक अवर्समध्ये वापरला जातो," तो म्हणाला. "पारंपारिकपणे, रेफ्रिजरेशन युनिट्स उन्हाळ्याच्या महिन्यांत दिवसाचे तीन तासांपर्यंत पोहोचू शकणाऱ्या कमाल सभोवतालच्या तापमानासाठी डिझाइन केले जातात. तथापि, जर तुमच्याकडे थंड ऊर्जा साठवण्याची क्षमता असेल, तर तुम्ही ती क्षमता कमी करू शकता."
"जर तुमच्याकडे उच्च पीक रेट असलेली योजना असेल आणि ऑफ-पीक कालावधीत स्वस्त दरांमध्ये अपग्रेड करायचे असेल, तर हे बर्फ बनवण्याचे उपाय एक मजबूत व्यवसाय केस बनवू शकतात," तो म्हणाला. "प्लँटसाठी सुरुवातीचे भांडवल कमी ऑपरेटिंग खर्चाची भरपाई करू शकते."
त्याच वेळी, दक्षिण आफ्रिकेच्या खाणींमध्ये अनेक दशकांपासून वापरल्या जाणाऱ्या बीएसीला जागतिक महत्त्व वाढत आहे.
पारंपारिक बीएसी डिझाइनच्या तुलनेत, नवीनतम पिढीतील बीएसीमध्ये त्यांच्या पूर्ववर्तींपेक्षा जास्त थर्मल कार्यक्षमता आहे, खाणीतील हवेच्या तापमानाची मर्यादा कमी आहे आणि त्यांचा ठसा कमी आहे. ते हाउडेन व्हेंट्सिम कंट्रोल प्लॅटफॉर्ममध्ये कूलिंग-ऑन-डिमांड (सीओडी) मॉड्यूल देखील एकत्रित करतात, जे पृष्ठभागावरील गरजांशी जुळवून घेण्यासाठी कॉलर एअर तापमान स्वयंचलितपणे समायोजित करते.
गेल्या वर्षभरात, हाउडेनने ब्राझील आणि बुर्किना फासोमधील ग्राहकांना तीन नवीन पिढीचे बीएसी वितरित केले आहेत.
कंपनी कठीण ऑपरेटिंग परिस्थितीसाठी कस्टमाइज्ड सोल्यूशन्स तयार करण्यास देखील सक्षम आहे; दक्षिण ऑस्ट्रेलियातील कॅरापाटीना खाणीत ओझेड मिनरल्ससाठी बीएसी अमोनिया कूलरची 'अद्वितीय' स्थापना हे त्याचे अलीकडील उदाहरण आहे.
"उपलब्ध पाण्याअभावी ऑस्ट्रेलियामध्ये हॉउडेनने हॉउडेन अमोनिया कॉम्प्रेसर आणि क्लोज्ड लूप ड्राय एअर कूलरसह ड्राय कंडेन्सर बसवले," वासरमन यांनी स्थापनेबद्दल सांगितले. "हे 'ड्राय' इन्स्टॉलेशन आहे आणि वॉटर सिस्टीममध्ये ओपन स्प्रे कूलर बसवलेले नाही, हे लक्षात घेता, हे कूलर जास्तीत जास्त कार्यक्षमतेसाठी डिझाइन केलेले आहेत."
कंपनी सध्या बुर्किना फासोमधील यारामोको फोर्टुना सिल्व्हर (पूर्वीचे रॉक्सगोल्ड) खाणीत डिझाइन आणि बांधलेल्या ८ मेगावॅट ऑनशोअर बीएसी प्लांटसाठी (खाली चित्रात) अपटाइम मॉनिटरिंग सोल्यूशनची चाचणी घेत आहे.
जोहान्सबर्गमधील हाउडेन प्लांटद्वारे नियंत्रित केलेली ही प्रणाली कंपनीला प्लांटला त्याच्या इष्टतम कार्यक्षमतेत ठेवण्यासाठी संभाव्य कार्यक्षमता सुधारणा आणि देखभालीबद्दल सल्ला देण्यास अनुमती देते. ब्राझीलमधील इरो कॉपर येथील कॅरैबा मायनिंग कॉम्प्लेक्समधील बीएसी युनिट देखील या वैशिष्ट्याचा वापर करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे.
टोटल माइन 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 सीमेवर, कंपनी एका प्रकल्पावर काम करत आहे जो भूमिगत खाणींमध्ये स्वयंचलित दरवाजे व्हिडिओ-ऑन-डिमांड सक्षम करेल, ज्यामुळे ते वेगवेगळ्या अंतराने उघडू शकतील आणि वाहनाच्या विशिष्ट गरजांनुसार योग्य प्रमाणात थंड हवा प्रदान करतील.
विद्यमान उपलब्ध खाणकाम पायाभूत सुविधा आणि ऑफ-द-शेल्फ डेटा स्रोतांचा वापर करून हा तंत्रज्ञान विकास हा हाउडेनच्या भविष्यातील उत्पादनांचा एक महत्त्वाचा भाग असेल.
दक्षिण आफ्रिकेतील हाउडेनचा अनुभव: त्याच्या खोल सोन्याच्या खाणींमधील पाण्याच्या खराब गुणवत्तेला तोंड देण्यासाठी शीतकरण उपाय कसे डिझाइन करायचे ते शिका, ग्रिड समस्या टाळण्यासाठी उपाय शक्य तितके ऊर्जा कार्यक्षम कसे बनवायचे आणि काही सर्वात कठोर हवेच्या गुणवत्तेच्या आवश्यकता कशा पूर्ण करायच्या ते शिका. जगभरातील तापमान आणि व्यावसायिक आरोग्य आवश्यकता नियमन - जगभरातील खाणींसाठी फायदेशीर ठरत राहील.
इंटरनॅशनल मायनिंग टीम पब्लिशिंग लिमिटेड २ क्लॅरिज कोर्ट, लोअर किंग्ज रोड बर्कहॅमस्टेड, हर्टफोर्डशायर इंग्लंड एचपी४ २एएफ, यूके