Рудник је сваке године све дубљи – 30 метара, према извештајима индустрије.
Како се дубина повећава, расте и потреба за вентилацијом и хлађењем, а Хауден то зна из искуства рада са најдубљим рудницима у Јужној Африци.
Компанију Хауден основао је Џејмс Хауден 1854. године у Шкотској као компанију за поморско инжењерство, а у Јужну Африку је ушла 1950-их како би задовољила потребе рударске и електроенергетске индустрије. До 1960-их, компанија је помогла у опремању дубоких рудника злата у земљи свим системима за вентилацију и хлађење потребним за безбедно и ефикасно вађење руде километрима под земљом.
„У почетку је рудник користио само вентилацију као метод хлађења, али како се дубина рударства повећавала, било је потребно механичко хлађење како би се компензовало растуће топлотно оптерећење у руднику“, рекао је за IM Теунес Васерман, шеф одељења за хлађење и компресоре рудника у Хаудену.
Многи дубоки рудници злата у Јужној Африци имају инсталиране центрифугалне хладњаке Freon™ изнад и испод земље како би обезбедили неопходно хлађење за подземно особље и опрему.
Упркос побољшању статуса кво, систем за одвођење топлоте подземне машине показао се проблематичним, јер је капацитет хлађења машине био ограничен температуром и количином расположивог издувног ваздуха, рекао је Васерман. Истовремено, квалитет воде у руднику изазвао је озбиљно загађење цевних измењивача топлоте који су се користили у овим раним центрифугалним чилерима.
Да би решили овај проблем, рудници су почели да пумпају хладан ваздух са површине на земљу. Иако ово повећава капацитет хлађења, неопходна инфраструктура заузима простор у силосу, а процес је и енергетски интензиван.
Да би решили ове проблеме, рудници желе да максимизирају количину хладног ваздуха који се доводи до земље кроз јединице са хлађеном водом.
Ово је подстакло компанију Howden да уведе амино шрафне хладњаке у рудницима у Јужној Африци, прве упоредо након постојећих површинских центрифугалних хладњака. То је довело до значајне промене у количини расхладне течности која се може доводити у ове дубоке подземне руднике злата, што је резултирало смањењем просечне температуре површинске воде са 6-8°C на 1°C. Рудник може да користи исту инфраструктуру цевовода рудника, од којих су многи већ инсталирани, уз значајно повећање количине хлађења које се испоручује дубљим слојевима.
Приближно 20 година након представљања WRV 510, компанија Howden, водећи играч на тржишту у овој области, развила је WRV 510, велики блоковски вијчани компресор са ротором од 510 mm. Био је то један од највећих вијчаних компресора на тржишту у то време и одговарао је величини чилерског модула потребног за хлађење тих дубоких јужноафричких рудника.
„Ово мења правила игре јер рудници могу да инсталирају један чилер од 10-12 MW уместо гомиле чилера“, рекао је Васерман. „Истовремено, амонијак као зелено расхладно средство је веома погодан за комбинације вијчаних компресора и плочастих измењивача топлоте.“
Разматрања о амонијаку су формализована у спецификацијама и безбедносним стандардима за амонијак за рударску индустрију, при чему је компанија Howden играла важну улогу у процесу пројектовања. Ажурирана су и укључена у јужноафричко законодавство.
Овај успех је потврђен инсталацијом више од 350 MW амонијачног расхладног капацитета од стране рударске индустрије Јужне Африке, која се сматра највећом на свету.
Али Хауденова иновација у Јужној Африци није се ту зауставила: 1985. године компанија је додала машину за површински лед својој растућој понуди хладњака за руднике.
Како се површинске и подземне опције хлађења максимално користе или се сматрају прескупим, рудницима је потребно ново решење за хлађење како би се рударство даље проширило на дубље нивое.
Хауден је инсталирао своју прву фабрику за производњу леда (пример испод) 1985. године у руднику EPM (East Rand Proprietary Mine) источно од Јоханезбурга, која има коначни укупни капацитет хлађења од око 40 MW и капацитет леда од 4320 t/h.
Основа рада је формирање леда на површини и његов транспорт кроз рудник до подземне ледене бране, где се вода из ледене бране затим циркулише у подземним расхладним станицама или користи као процесна вода за бушење бушотина. Отопљени лед се затим пумпа назад на површину.
Главна предност овог система за производњу леда су смањени трошкови пумпе, што смањује оперативне трошкове повезане са системима површинског хлађења воде за приближно 75-80%. То се своди на инхерентну „енергију хлађења ускладиштену у фазним прелазима воде“, рекао је Васерман, објашњавајући да 1 кг/с леда има исти капацитет хлађења као 4,5-5 кг/с замрзнуте воде.
Због „супериорне ефикасности позиционирања“, подземна брана може се одржавати на 2-5°C како би се побољшале термичке перформансе подземне станице за хлађење ваздухом, поново максимизирајући капацитет хлађења.
Још једна предност посебног значаја ледене електране у Јужној Африци, земљи познатој по својој нестабилној електроенергетској мрежи, јесте могућност система да се користи као метода складиштења топлоте, где се лед ствара и акумулира у подземним леденим бранама и током вршних периода.
Последња корист довела је до развоја пројекта индустријског партнерства који подржава Еском, у оквиру којег Хауден истражује употребу ледомата за смањење вршне потражње за електричном енергијом, са тест случајевима у Мпоненгу и Моаб Хотсонгу, најдубљим подземним рудницима на свету.
„Замрзнули смо брану ноћу (након радног времена) и користили воду и отопљени лед као извор хлађења рудника током шпица“, објаснио је Васерман. „Базне јединице за хлађење се искључују током шпица, што смањује оптерећење мреже.“
То је довело до развоја машине за лед по систему „кључ у руке“ у Мпоненгу, где је Хауден завршио радове, укључујући грађевинску, електричну и машинску опрему за машину за лед од 12 MW и 120 t/h.
Недавни додаци стратегији хлађења основног језгра компаније Мпоненг укључују меки лед, површинску хлађену воду, површинске ваздушне хладњаке (BAC) и подземни систем хлађења. присуство повишених концентрација растворених соли и хлорида у рудничким водама током рада.
Богато искуство Јужне Африке и фокус на решења, не само на производе, настављају да трансформишу системе хлађења широм света, каже он.
Као што је Васерман напоменуо, како све више рудника иде дубље и заузима више простора у рудницима, лако је видети оваква решења у другим деловима света.
Мајнхард је рекао: „Хауден већ деценијама извози своју технологију хлађења дубоких рудника у Јужну Африку. На пример, испоручивали смо решења за хлађење рудника за подземне руднике злата у Невади још деведесетих година прошлог века.“
„Занимљива технологија која се користи у неким рудницима Јужне Африке је складиштење термалног леда за пренос терета – топлотна енергија се складишти у великим леденим бранама. Лед се производи током шпица и користи се током шпица“, рекао је он. „Традиционално, расхладне јединице су пројектоване за максималну температуру околине која може достићи три сата дневно током летњих месеци. Међутим, ако имате могућност складиштења енергије за хлађење, можете смањити тај капацитет.“
„Ако имате план са прилично високом вршном тарифом и желите да пређете на јефтиније тарифе током периода ван шпица, ова решења за производњу леда могу бити јак пословни аргумент“, рекао је. „Почетни капитал за постројење може надокнадити ниже оперативне трошкове.“
Истовремено, BAC, који се деценијама користи у рудницима Јужне Африке, добија све већи глобални значај.
У поређењу са традиционалним дизајном БАК-ова, најновија генерација БАК-ова има већу термичку ефикасност од својих претходника, ниже границе температуре ваздуха у руднику и мањи простор. Такође интегришу модул за хлађење по потреби (CoD) у Howden Ventsim CONTROL платформу, који аутоматски подешава температуру ваздуха око врата како би одговарала потребама подземља.
Током прошле године, компанија Howden је испоручила три BAC-а нове генерације купцима у Бразилу и Буркини Фасо.
Компанија је такође у могућности да произведе прилагођена решења за тешке услове рада; недавни пример је „јединствена“ инсталација амонијачних хладњака BAC за OZ Minerals у руднику Carrapateena у Јужној Аустралији.
„Хауден је инсталирао суве кондензаторе са Хауденовим амонијачним компресорима и хладњаке сувог ваздуха затвореног циклуса у Аустралији због недостатка расположиве воде“, рекао је Васерман о инсталацији. „С обзиром на то да је ово 'сува' инсталација, а не отворени хладњаци са распршивањем инсталирани у воденим системима, ови хладњаци су дизајнирани за максималну ефикасност.“
Компанија тренутно тестира решење за праћење рада копнене BAC електране снаге 8 MW (приказано испод), пројектоване и изграђене у руднику Yaramoko Fortuna Silver (раније Roxgold) у Буркини Фасо.
Систем, којим управља фабрика Хауден у Јоханесбургу, омогућава компанији да саветује о потенцијалним побољшањима ефикасности и одржавању како би постројење радило оптимално. Јединица BAC у рударском комплексу Караиба у Еро Коперу, у Бразилу, такође је пројектована да користи ову функцију.
Платформа „Total Mine Ventilation Solutions“ (TMVS) наставља да гради одрживе односе са додатом вредношћу, а компанија ће покренути две студије изводљивости вентилације по потреби (VoD) у земљи 2021. године.
Одмах на граници са Зимбабвеом, компанија ради на пројекту који ће омогућити видео на захтев за аутоматска врата у подземним рудницима, дозвољавајући им да се отварају у различитим интервалима и обезбеђују тачно праву количину хладног ваздуха у зависности од специфичних потреба возила.
Овај развој технологије, користећи постојећу доступну инфраструктуру за рударење и готове изворе података, биће важан део будућих производа компаније Howden.
Искуство компаније Хауден у Јужној Африци: Сазнајте како да пројектујете решења за хлађење како бисте се носили са лошим квалитетом воде у њиховим дубоким рудницима злата, како да решења буду што енергетски ефикаснија како би се избегли проблеми са мрежом и како да испуните неке од најстрожих захтева за квалитет ваздуха. Прописи о температури и здрављу на раду широм света – наставиће да се исплаћују рудницима широм света.
International Mining Team Publishing Ltd, 2 Claridge Court, Lower Kings Road, Berkhamsted, Hertfordshire, England HP4 2AF, UK