Baňa sa každý rok prehlbuje – podľa správ z odvetvia o 30 m.
S rastúcou hĺbkou rastie aj potreba vetrania a chladenia a spoločnosť Howden to vie zo skúseností s prácou v najhlbších baniach v Južnej Afrike.
Spoločnosť Howden založil v roku 1854 James Howden v Škótsku ako spoločnosť zaoberajúcu sa námorným inžinierstvom a v 50. rokoch 20. storočia vstúpila na juhoafrický trh s cieľom slúžiť potrebám banského a energetického priemyslu. V 60. rokoch 20. storočia spoločnosť pomohla vybaviť hlboké zlaté bane v krajine všetkými ventilačnými a chladiacimi systémami potrebnými na bezpečnú a efektívnu ťažbu rudy v hĺbke niekoľkých kilometrov pod zemou.
„Spočiatku baňa využívala ako metódu chladenia iba vetranie, ale s rastúcou hĺbkou ťažby bolo potrebné mechanické chladenie, aby sa kompenzovalo rastúce tepelné zaťaženie v bani,“ povedal pre IM Teunes Wasserman, vedúci divízie chladenia a kompresorov baní spoločnosti Howden.
Mnohé hlboké zlaté bane v Južnej Afrike majú nainštalované odstredivé chladiče Freon™ nad aj pod zemou, aby zabezpečili potrebné chladenie pre personál a zariadenia v podzemí.
Napriek zlepšeniu súčasného stavu sa systém odvodu tepla podzemného stroja ukázal ako problematický, pretože chladiaca kapacita stroja bola obmedzená teplotou a množstvom dostupného odpadového vzduchu, uviedol Wasserman. Zároveň kvalita banskej vody spôsobovala vážne znečistenie rúrkových výmenníkov tepla používaných v týchto skorých odstredivých chladičoch.
Aby sa tento problém vyriešil, bane začali čerpať studený vzduch z povrchu na zem. Hoci to zvyšuje chladiacu kapacitu, potrebná infraštruktúra zaberá miesto v sile a proces je energeticky náročný.
Aby sa tieto problémy vyriešili, bane chcú maximalizovať množstvo studeného vzduchu privádzaného na zem cez chladiace jednotky.
Toto podnietilo spoločnosť Howden k zavedeniu aminozávitovkových chladičov v baniach v Južnej Afrike, ako prvé v súbehu po existujúcich povrchových odstredivých chladičoch. To viedlo k skokovej zmene v množstve chladiva, ktoré je možné dodávať do týchto hlboko umiestnených zlatých baní, čo malo za následok zníženie priemernej teploty povrchovej vody zo 6 – 8 °C na 1 °C. Baňa môže využívať rovnakú infraštruktúru banských potrubí, z ktorých mnohé sú už nainštalované, a zároveň výrazne zvýšiť množstvo chladenia dodávaného do hlbších vrstiev.
Približne 20 rokov po uvedení modelu WRV 510 vyvinula spoločnosť Howden, popredný hráč na trhu v tejto oblasti, model WRV 510, veľký blokový skrutkový kompresor s rotorom s priemerom 510 mm. V tom čase to bol jeden z najväčších skrutkových kompresorov na trhu a zodpovedal veľkosti chladiaceho modulu potrebného na chladenie hlbokých juhoafrických baní.
„Toto je prelomový moment, pretože bane môžu nainštalovať jeden chladič s výkonom 10 – 12 MW namiesto viacerých chladičov,“ povedal Wasserman. „Zároveň je amoniak ako ekologické chladivo vhodný pre kombinácie skrutkových kompresorov a doskových výmenníkov tepla.“
Úvahy o amoniaku boli formalizované v špecifikáciách a bezpečnostných normách pre amoniak pre ťažobný priemysel, pričom spoločnosť Howden zohrala dôležitú úlohu v procese návrhu. Boli aktualizované a začlenené do juhoafrického práva.
Dôkazom tohto úspechu je inštalácia viac ako 350 MW amoniakového chladiaceho zariadenia juhoafrickým ťažobným priemyslom, ktorý sa považuje za najväčší na svete.
Inovácie spoločnosti Howden v Južnej Afrike sa však tým neskončili: v roku 1985 spoločnosť pridala do svojho rastúceho sortimentu banských chladičov povrchový výrobník ľadu.
Keďže možnosti povrchového a podzemného chladenia sú maximalizované alebo považované za príliš drahé, bane potrebujú nové chladiace riešenie na ďalšie rozšírenie ťažby do hlbších úrovní.
Spoločnosť Howden nainštalovala svoju prvú závod na výrobu ľadu (príklad nižšie) v roku 1985 v bani EPM (East Rand Proprietary Mine) východne od Johannesburgu, ktorá má celkovú chladiacu kapacitu približne 40 MW a kapacitu výroby ľadu 4 320 t/h.
Základom prevádzky je tvorba ľadu na povrchu a jeho transport cez baňu do podzemnej ľadovej nádrže, kde voda z ľadovej nádrže cirkuluje v podzemných chladiacich staniciach alebo sa používa ako technologická voda na vŕtanie vrtov. Roztopený ľad sa potom čerpá späť na povrch.
Hlavnou výhodou tohto systému na výrobu ľadu sú znížené náklady na čerpanie, čo znižuje prevádzkové náklady spojené so systémami povrchového chladenia vody približne o 75 – 80 %. „Záleží na inherentnej „chladiacej energii uloženej vo fázových prechodoch vody,“ povedal Wasserman a vysvetlil, že 1 kg/s ľadu má rovnakú chladiacu kapacitu ako 4,5 – 5 kg/s zamrznutej vody.
Vďaka „vynikajúcej účinnosti polohovania“ je možné podzemnú priehradu udržiavať na teplote 2 – 5 °C, aby sa zlepšil tepelný výkon podzemnej chladiacej stanice, a opäť sa maximalizuje chladiaci výkon.
Ďalšou výhodou mimoriadnej dôležitosti ľadovej elektrárne v Južnej Afrike, krajine známej svojou nestabilnou energetickou sieťou, je schopnosť systému slúžiť ako metóda akumulácie tepla, kde sa ľad vytvára a akumuluje v podzemných ľadových priehradách a počas špičkových období.
Táto posledná výhoda viedla k vytvoreniu projektu priemyselného partnerstva podporovaného spoločnosťou Eskom, v rámci ktorého spoločnosť Howden skúma využitie výrobníkov ľadu na zníženie špičkového dopytu po elektrine, s testovacími prípadmi v Mponengu a Moab Hotsong, najhlbších podzemných baniach na svete.
„V noci (po pracovnej dobe) sme priehradu zmrazili a počas špičky sme ako zdroj chladenia bane používali vodu a roztopený ľad,“ vysvetlil Wasserman. „Chladiace jednotky základne sú počas špičky vypnuté, čo znižuje zaťaženie siete.“
To viedlo k vývoju stroja na výrobu ľadu na kľúč v Mponengu, kde spoločnosť Howden dokončila práce vrátane stavebných, elektrických a mechanických zariadení pre stroj na výrobu ľadu s výkonom 12 MW a kapacitou 120 t/h.
Medzi nedávne prírastky do stratégie chladenia jadra spoločnosti Mponeng patrí mäkký ľad, povrchovo chladená voda, povrchové vzduchové chladiče (BAC) a podzemný chladiaci systém. Prítomnosť zvýšených koncentrácií rozpustených solí a chloridov v banských vodách počas práce.
Bohaté skúsenosti Južnej Afriky a jej zameranie na riešenia, nielen na produkty, naďalej transformujú chladiace systémy na celom svete, hovorí.
Ako spomenul Wasserman, keďže čoraz viac baní sa dostáva do hlbšej hĺbky a zaberá v nich viac miesta, je ľahké nájsť podobné riešenia aj v iných častiach sveta.
Meinhardt povedal: „Spoločnosť Howden už desaťročia vyváža svoju technológiu chladenia hlbokých baní do Južnej Afriky. Napríklad sme v 90. rokoch 20. storočia dodávali riešenia chladenia baní pre podzemné zlaté bane v Nevade.“
„Zaujímavou technológiou používanou v niektorých juhoafrických baniach je skladovanie termálneho ľadu na prenos záťaže – tepelná energia sa ukladá vo veľkých ľadových priehradách. Ľad sa vyrába počas špičky a používa sa počas špičky,“ povedal. „Chladiace jednotky sú tradične navrhnuté pre maximálnu okolitú teplotu, ktorá môže počas letných mesiacov dosiahnuť tri hodiny denne. Ak však máte možnosť skladovať chladiacu energiu, môžete túto kapacitu znížiť.“
„Ak máte program s pomerne vysokou špičkovou sadzbou a chcete prejsť na lacnejšie sadzby mimo špičky, tieto riešenia na výrobu ľadu môžu byť silným obchodným argumentom,“ povedal. „Počiatočný kapitál pre závod môže kompenzovať nižšie prevádzkové náklady.“
Zároveň BAC, ktorý sa v juhoafrických baniach používa už desaťročia, nadobúda čoraz väčší globálny význam.
V porovnaní s tradičnými konštrukciami BAC má najnovšia generácia BAC vyššiu tepelnú účinnosť ako ich predchodcovia, nižšie limity teploty banského vzduchu a menšiu zastavanú plochu. Do platformy Howden Ventsim CONTROL tiež integrujú modul chladenia na požiadanie (CoD), ktorý automaticky upravuje teplotu vzduchu v golieri podľa potrieb pod povrchom.
V priebehu minulého roka spoločnosť Howden dodala zákazníkom v Brazílii a Burkine Faso tri systémy BAC novej generácie.
Spoločnosť je tiež schopná vyrobiť riešenia na mieru pre náročné prevádzkové podmienky; nedávnym príkladom je „jedinečná“ inštalácia amoniakových chladičov BAC pre spoločnosť OZ Minerals v bani Carrapateena v Južnej Austrálii.
„Spoločnosť Howden nainštalovala v Austrálii suché kondenzátory s amoniakovými kompresormi Howden a uzavretými suchými vzduchovými chladičmi kvôli nedostatku dostupnej vody,“ povedal Wasserman o inštalácii. „Vzhľadom na to, že ide o „suchú“ inštaláciu a nie o otvorené rozprašovacie chladiče inštalované vo vodných systémoch, sú tieto chladiče navrhnuté pre maximálnu účinnosť.“
Spoločnosť v súčasnosti testuje riešenie monitorovania prevádzkyschopnosti pre pobrežnú elektráreň BAC s výkonom 8 MW (na obrázku nižšie), ktorá bola navrhnutá a postavená v bani Yaramoko Fortuna Silver (predtým Roxgold) v Burkine Faso.
Systém, riadený závodom Howden v Johannesburgu, umožňuje spoločnosti poradiť v oblasti potenciálnych zlepšení efektívnosti a údržby, aby závod fungoval v optimálnom režime. Jednotka BAC v banskom komplexe Caraiba v Ero Copper v Brazílii je tiež navrhnutá na využívanie tejto funkcie.
Platforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) pokračuje v budovaní udržateľných vzťahov s pridanou hodnotou a spoločnosť v roku 2021 spustí v krajine dve štúdie uskutočniteľnosti vetrania na požiadanie (VoD).
Priamo na zimbabwianskych hraniciach spoločnosť pracuje na projekte, ktorý umožní vysielanie videa na požiadanie pre automatické dvere v podzemných baniach, čo im umožní otvárať sa v rôznych intervaloch a poskytovať presne také množstvo chladiaceho vzduchu v závislosti od špecifických potrieb vozidla.
Tento technologický vývoj, využívajúci existujúcu dostupnú ťažobnú infraštruktúru a bežne dostupné zdroje údajov, bude dôležitou súčasťou budúcich produktov spoločnosti Howden.
Skúsenosti spoločnosti Howden v Južnej Afrike: Zistite, ako navrhnúť chladiace riešenia na riešenie nízkej kvality vody v jej hlbokomorských zlatých baniach, ako zabezpečiť čo najenergeticky čo najefektívnejšie riešenia, aby sa predišlo problémom so sieťou, a ako splniť niektoré z najprísnejších požiadaviek na kvalitu ovzdušia. Požiadavky na teplotu a ochranu zdravia pri práci na celom svete – regulácia – sa bude naďalej vyplácať baniam na celom svete.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Anglicko HP4 2AF, Spojené kráľovstvo