Опыт строительства и эксплуатации установок гидротранспорта угля

04.01.2017

Из средств транспорта сыпучих грузов в последнее время все чаще отдается предпочтение непрерывно действующим видам, которые по сравнению с циклично действующими видами транспорта характеризуются автоматизмом действия и равномерной загруженностью. Одним из видов непрерывного транспорта является гидротранспорт. Гидротранспорт — наиболее перспективный вид перемещения не только вскрышных пород, но и почти всех видов полезных ископаемых. В нем заложены резервы мощности и экономической эффективности. При гидротранспорте появляется возможность полностью автоматизировать весь процесс перемещения горной массы. При нем отсутствуют потери транспортируемого материала и уменьшается использование сельскохозяйственных земель, выделяемых для укладки транспортных коммуникаций. Кроме того, отсутствует пылеобразование в местах создания и выпуска гидросмеси. Все это способствует выполнению требований экологии.
Для условий КАТЭКа большое значение имеет выполнение научно-технической программы, представляющей комплекс мероприятий по реализации цикла «Исследование — разработка — создание — потребление». Одним из пунктов этой программы является решение проблемы транспортировки рядового угля.
В Канско-Ачинском бассейне имеются большие возможности для внедрения гидротранспорта угля. Особенно это важно в связи с решением проблемы снижения водоугольных суспензий постоянного состава.
Передовой опыт строительства гидротранспортных систем и их эксплуатации и проектирования с учетом новейших достижений дает возможность обеспечить надежную и эффективную работу этих систем по транспортированию угля на различные расстояния для условий любых климатических зон.
Установлено, что с увеличением производительности и расстояния гидротранспортирования стоимость 1 т*км снижается. Имеются расчеты подачи канско-ачинских углей в центр нашей страны на расстояние 4000 км в количестве 120 млн т/год в виде гидросмеси с Т:Ж = 1:1 по трубам D = 1400 мм.
В США обходится в 1 долл. подача угля по трубам на расстояние 530 км, по железной дороге — на 106 км, автомобильным транспортом — на 24 км и самолетом — на 8 км. В США накоплен опыт работы наиболее стабильно действующей системы углепровода компании «Блэк Меса Пайплайн». Эта система эксплуатируется с 1970 г. Гидросмесь подается по трубам D = 450 мм на расстояние 473 км. Уголь зольностью 3 %, добываемый открытым способом, подают автосамосвалами грузоподъемностью 120 т на расстояние 7 км до станции пульпопровода, мощность которой 4 млн т угля в год. Пульпа с содержанием воды 50 % помещается в чаны-хранилища. Твердая часть гидросмеси содержит менее 2 % частиц крупнее 1,17 мм и не более 20 % частиц мельче 0,04 мм. На головной станции установлены два рабочих насоса и один резервный (Q = 50 т/ч, H = 10 МПа). Каждый насос подает гидросмесь на 70—100 км.
В конце подачи гидросмеси уголь обезвоживается в центрифуге производительностью 600 т/ч (до 1000 м3/ч угольной пульпы). Пульпа подогревается до 70 °C, что улучшает отдачу влаги. Уголь после центрифугирования содержит 18—20 % влаги.
Простои гидроустановки в течение года составили всего 3000 ч, т. е. менее чем 1 ч в день.
Высокое содержание твердого в гидросмеси, достигая 53 %, обеспечивается специальными пульпосмесителями. Четыре смесителя компании «Денвер» имеют резервуары диаметром по 15 м, высотой 14 м, каждый из них снабжен трехметровой мешалкой для создания осевого потока. Диаметр мешалки составляет 4,5 м. Пульпа, содержащая уголь крупностью 0—3,2 мм, поступает в один из четырех смесительных резервуаров, каждый из которых подает 950—1200 м3/ч гидросмеси. При выдаче гидросмеси из первого резервуара второй заполняется, а в третьем гидросмесь поддерживается во взвешенном состоянии.
Заслуживает внимания эксплуатация в США углепровода из штата Аризона в штат Невада длиной 439 км с диаметром труб 457 мм и производительностью 4,37 млн т/год. Было намечено использование углепровода из штата Вайоминг в штат Аризона длиной 658 км с диаметром труб 965 мм, производительностью 22,75 млн т и углепровода из штата Монтана в штат Техас длиной 2029 км с диаметром труб 1067 мм и производительностью 27,3 млн т в год. Благоприятны достигнутые при эксплуатации протяженных угольных гидротранспортных систем экономические показатели, которые послужили основанием для дальнейшего их развития. По данным 1983 г., в США велось строительство 10-ти магистральных углепроводов длиной от 180 до 2400 км с диаметром труб до 1000 мм и производительностью до 55 млн т в год.
Большое значение для надежного функционирования гидротранспортных систем имеет обеспечение нужной консистенции и однородности состава гидросмеси. Подготовка гидросмеси выполняется на заводах, на которых производится дозирование подачи воды и транспортируемого материала и тщательное их перемешивание.
В Российской Федерации хорошо освоены гидротранспортные системы подачи угля — от гидрошахты «Юбилейная» до ЦОФ «Кузнецкая» длиной 11 км и от гидрошахты «Инская» до ГРЭС «Беловская» длиной 10,5 км. В обоих случаях себестоимость 1 т*км транспортирования получается в 2 раза меньше, чем на железнодорожном транспорте. Наряду с этим, некоторые расчеты показывают, что трубопроводный транспорт угля на большие расстояния не всегда эффективен. Так, вместо гидротранспортирования энергетических углей Канско-Ачинских разрезов к теплоэнергоцентралям в европейской части России оказывается эффективнее сжигать уголь в районах его добычи и передавать электроэнергию к расположенным на большом расстоянии потребителям. Длина нескольких построенных транспортных трубопроводных систем может составлять сотни километров, диаметр труб 250—1000 мм.
Был спроектирован углепровод от гидрошахты «Инская» до Новосибирской ГРЭС № 5 на расстояние 249 км. Техническое обоснование выполняли ВНИИГидроуголь, ВНИИПИТранспрогресс, УкрНИИуглеобогащение. Основные данные: подача гидросмеси — 1000 м/ч (5 млн т/год) при D = 404 мм, Н = 10 МПа; скорость подачи гидросмеси — 1,8 м/с. Каждая пульпонасосная станция имеет два резервуара достаточной вместимости для гидросмеси и воды. Техническим эталоном при проектировании принят углепровод компании «Блэк Меса». Общее давление при разности уровней начала и конца трубопровода 40 м составляет 28,5 МПа.
Объекты с гидротранспортом угля проектируются с учетом комплексного решения добычи, транспортирования и использования угля в виде водоугольных тонкодисперсных гидросмесей. Проектная проработка топливно-энергетического комплекса с гидротранспортом угля, выполненная Харьковским отделением Теплоэлектропроекта для условий подачи угля от условного поставщика на Новоднепровскую ГРЭС на расстояние 426 км, производительностью 4 млн т угля в год, показала высокую экономичность такого комплекса и возможность снижения себестоимости электроэнергии до 20 % по сравнению с традиционными видами транспортирования и сжигания угля.