Эффективность гидротранспортирования угля

04.01.2017

При проектировании гидротранспорта угля необходимо учитывать такие возможности трубопроводного транспорта, как обеспечение непрерывности и регулярности грузопотока высокой производительности, исключение трудоемких погрузочно-разгрузочных операций на разрезе и станции, уменьшение опасности загрязнения окружающей среды, ликвидация потерь угля при транспортировании, создание полностью автоматизированных транспортных систем высокой производительности и меньшей стоимости, чем при обычном транспорте.
Так, для условий КАТЭКа (в качестве примера) гидротранспорт угля в ряде случаев является незаменимым, так как уже сейчас там недопустимо дальнейшее загрязнение окружающей среды.
Гидротранспорт имеет большие преимущества перед другими средствами передачи энергии, в том числе перед железнодорожным транспортом и линиями электропередачи, с точки зрения защиты окружающей среды от возможного загрязнения. Трубопроводы, уложенные в грунт, полностью скрыты, а земная поверхность над ними может использоваться, поскольку в течение длительного времени трубы не нуждаются в замене (при транспортировании угольной гидросмеси).
Гидравлический трубопроводный транспорт является одним из самых надежных. Его надежность выше, чем у других видов транспорта (например, углепровод компании «Блэк Меса» в течение года не работал всего 33 ч, его надежность составила 99 %).
Эффективность гидротранспортирования угля в значительной мере зависит от ряда технологических параметров и применяемого оборудования. Такие технологические параметры, как производительность установки, дальность транспортирования и геодезия подъема, не могут быть выбраны произвольно и определяются заданием. Другие же параметры — крупность транспортируемого угля, скорость движения, консистенция, КПД транспортирующих насосов — принимаются на основе техникоэкономических расчетов, с тем чтобы обеспечить работу объектов с минимальными стоимостными затратами.
Общая эффективность гидротранспорта при наличии обезвоживающих и сушильных установок, необходимость которых вызывается технологией гидротранспортирования, определяется не столько затратами на гидротранспорт, сколько затратами на обезвоживание и сушку угля. Считается, что дальний гидротранспорт эффективен при производительности гидротранспортных установок не менее 5—10 млн т в год, при этом обеспечивается еще выгодная эксплуатация узлов подготовки гидросмеси, дробления, обезвоживания угля, а также гидротранспортной магистрали. Исходя из общих закономерностей гидротранспорта водоугольных смесей, их следует разделять на два основных вида — однородные и неоднородные.
К однородным относятся гидросмеси, составленные из угля крупностью не выше 0,2 мм (при содержании классов 0,063-—0,2 мм для тонко- и грубодисперсных соответственно не более 10 и 40 %). К однородным приближаются также водоугольные смеси, составленные из угля классов 0—I, 0—3, 0—6 мм при содержании в нем фракций -0,063 мм свыше 30 %.
Неоднородные угольные смеси состоят из угля классов 0—100, 0—70, 0—50, 0—25, 0—-13 мм, а также из угля классов 0—6, 0—3 мм при содержании в нем фракций -0,063 мм менее 30 % [I].
Гидротранспорт неоднородных гидросмесей, как правило, характеризуется критической скоростью. При гидротранспорте неоднородных гидросмесей со скоростью меньшей, чем критическая, в трубопроводе образуется неподвижный слой отложения из выпавшего твердого материала, что может привести к закупорке трубопровода. Поэтому при соответствующем удельном расходе воды q, м3/ м3, диаметр трубопровода должен быть таким, при котором действительная скорость Va, м/с, равна или больше (не более чем в 1,35 раза) критической.
Рассмотрим гидротранспорт угольной суспензии от Березовского месторождения до Березовской ГРЭС.
В соответствии с исходными данными (табл. 9.1) по алгоритму и программе, разработанным автором, произведен расчет гидротранспортного комплекса для дальности транспортирования угля 25 и 20 км.
Эффективность гидротранспортирования угля

Наиболее оптимальным техническим решением являются варианты при удельном расходе воды q = 3 м3/м3. В этом случае действительная [Vд = 2,89 м/с) и критическая (Vкр = 2,97 м/с) скорости почти равны (Vкр > Vд на 3 %), что допускается. Расчетный диаметр пульпопровода равен 700 м. В случае принятия другого удельного расхода воды резко увеличивается число перекачек по трассе пульпопровода или число насосов для подачи воды на узел пульпообразования.
Для подачи гидросмеси рассмотрены насосы ГрТ4000 / 71 (Q3 = 4000 м3/ч, Н3 = 71 м) и ЗВ-4000 / 100 (Q3 = 4000 м3 / ч, H3 = 100 м; опытный образец, испытанный НИИКМА). Из анализа полученных решений видно, что наиболее рациональным является вариант гидротранспортного комплекса с использованием насоса типа ЗВ-4000/100. При этом число насосов по трассе пульпопровода уменьшится на семь единиц. Число головных насосов (для подачи гидросмеси) независимо от их типа равно семи.
Для подачи воды на узел пульпообразования рассмотрены насосы типа Д4000/95 [Qн = 4000 м3/ч, Ну = 95 м). Эти насосы обеспечивают большую производительность и подачу воды на большие расстояния. Диаметр водовода при этом составляет D = 700 мм.
Возможно применение и других насосов, что должно обосновываться технико-экономическими расчетами. Работа гидрокомплекса принята круглогодичной с тремя рабочими сменами, каждая продолжительностью по 8 ч. Коэффициент использования оборудования гидрокомплекса равен 0,8.
Общая длина пульпопровода на одну гидроустановку (при дальности транспортирования 25 км) с учетом коэффициента развития трассы пульпопровода составляет около 27 км.
Необходимо отметить, что при дальности транспортирования угля 20 км в случае использования грунтового насоса ГрТ4000/71 наиболее эффективным является вариант с удельным расходом воды 4 м3/м3, а не 3 м3/м3, как это было при дальности транспортирования 25 км. При использовании насоса ЗВ-4000 / 100 независимо от дальности транспортирования угля удельный расход воды, соответствующий оптимальному техническому решению, равен 3 м3/м3.
Общая длина пульпопровода на одну гидроустановку при дальности подачи угля на 20 км с учетом коэффициента развития трассы равна 22 км.