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3600 kW-Kälteanlage für den russischen Kalibergbau

Bodengefrieranlage erleichtert das Teufen

Beim Teufen von Schächten für neue Bergbauprojekte kommt immer häufiger die Gefriertechnik zum Einsatz, denn das gefrorene Erdreich erleichtert und beschleunigt den Vortrieb der Bohrung. Die L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG hat für den russischen Kalibergbau eine Kälteanlage mit einer Leistung von 3600 KW entwickelt und gebaut, die Kaltsole auf eine Vorlauftemperatur von -38 oC abkühlt.

Die Vereisung des Bodens ist eine elegante Methode, um den Schachtbau zu vereinfachen. Man muss nicht kontinuierlich Grundwasser abpumpen, die Staubentwicklung ist geringer und die Methode erlaubt eine bessere Kontrolle der Bohrung. Die Thyssen Schachtbau GmbH hat große Erfahrung mit diesem Verfahren und beauftragte die L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG damit, für ein Bergbauprojekt in Russland.

In der Region Perm werden Kalisalze abgebaut und vor allem von der dortigen Chemieindustrie u.a. zu Düngemitteln verarbeitet. Thyssen Schachtbau hatte die Aufgabe, zwei neue Schächte mit einem Durchmesser von je 7,50 Metern und einer Tiefe von mehreren hundert Meter in die Erde zu treiben. Zur Vorbereitung wurden um die zukünftigen Schächte herum zunächst kleinere, 270 Meter tiefe Bohrungen erstellt. In ihnen sind Rohrleitungen verlegt, durch die Kaltsole mit einer Vorlauftemperatur von -38 oC fließt. Sie vereist das Erdreich und erleichtert das Schachtteufen ganz erheblich.

Die von L&R projektierte Kälteanlage mit einer Gesamtkälteleistung von 3600 kW arbeitet mit dem Kältemittel R507A, das weder toxisch noch brennbar ist und somit eine hohe Betriebssicherheit bietet. Zudem zeichnet es sich durch eine hohe spezifische Kälteleistung aus und eignet sich gut für Tiefkühl-Anwendungen. Als Kälteträger kommt Tyfoxit F50 zur Anwendung.

Eher unüblich ist der Einsatz von trockenen, luftgekühlten Verflüssigern anstatt der gebräuchlichen Nasskühltürme. Dieses von L&R vorgeschlagene Konzept bietet hier u.a. die Vorteile, dass man das Kühlwasser nicht aufbereiten muss und dass auch bei den im Winter sehr niedrigen Umgebungstemperaturen kein Einfrierrisiko besteht.

Der Wirkungsgrad der  Kälteanlage wird durch die VariKon-Steuerung optimiert. Sie passt die Kondensationstemperatur den tatsächlichen Außentemperaturen an, was gerade bei niedrigen Temperaturen erhebliche Einsparpotenziale erschließt. Auch die modernen halbhermetischen Bitzer-Schraubenverdichter tragen zur Energieeinsparung bei. Ihre Leistung lässt sich im Bereich von 50 bis 100% stufenlos regeln.

L&R konnte im Vorfeld nachweisen, dass dieses eher ungewöhnliche Konzept energetisch hoch effizient ist und zugleich ein höheres Sicherheitsniveau sowie geringeren Wartungsaufwand gewährleistet. Die Anlagen wurden in Sundern in Containern vormontiert und mit vergleichsweise geringem Aufwand vor Ort installiert.

Nach drei Monaten Betriebsdauer war der Boden so weit gefroren, dass der eigentliche Schachtbau beginnen konnte. Jetzt hält die Bodengefrieranlage über die gesamte Dauer der Bauphase von zwei Jahren die Temperatur des Erdreichs unterhalb des Gefrierpunktes und schafft somit eine wesentliche Voraussetzung für einen zügigen, staubfreien und sicheren Schachtbau. Ein Fernwartungssystem ermöglicht die Remote-Überwachung und ggfs. auch ein schnelles Eingreifen von L&R bei Störungen.

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