Рекомендуемые параметры пульпы

ТВЕРДЫХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Трубопроводы уже давно применяются для транспортировки твердых и сыпучих материалов на различных предприятиях, т.е. на короткие расстояния. При этом в одних случаях несущей средой является воздух (пневмотранспорт), а в других - вода (гидротранспорт).

Пневмотранспорт применяют при подземной и открытой разработке месторождений для перемещения пылевидных или мелкозернистых полезных ископаемых (угля, фосфатов и др.). На обогатительных фабриках и металлургических заводах этот вид транспорта используется там, где не допускается присутствие людей: при перемещении руд, концентратов, реагентов или катализаторов, а также для подачи угольной пыли на коксохимические заводы и ТЭЦ. Устройства пневматического транспорта используют для разгрузки железнодорожных вагонов от муки, цемента, извести и других пылевидных или мелкозернистых материалов, увлажнение которых нежелательно или недопустимо.

Гидротранспорт песка и гравия широко используется для намыва оснований при строительстве зданий и сооружений, расположенных на слабонесущих грунтах вблизи рек. Данный способ транспорта распространен на обогатительных фабриках с мокрым обогащением, где подача угля, руд или песков в различные обогатительные аппараты, отстойники и отвалы производится в потоке жидкости.

В последние годы резко возрос интерес к транспортировке твердых и сыпучих материалов по трубопроводам на относительно большие расстояния. Это обусловлено тем, что во многих случаях существуют устойчивые однонаправленные грузопотоки угля, руды, щебня и других материалов. Вместо увеличения пропускной способности существующих или строительства новых автомобильных и железных дорог, по которым к тому же в одну сторону транспорт будет совершать порожний пробег, в этих условиях более целесообразно использовать трубопроводы.

К настоящему времени определились три основных способа дальнего трубопроводного транспорта твердых и сыпучих материалов: гидротранспорт, контейнерный (капсульный) гидротранспорт (КПГ) и контейнерный пневмотранспорт (КПТ).

Гидротранспорт

Сущность данной технологии состоит в том, что частицы транспортируемых материалов (уголь, руда и т.д.) перекачиваются в потоке жидкого носителя, в основном, воды.

Хотя технология транспорта угольной пульпы по трубопроводам была запатентована еще в девяностые годы прошлого века, первый углепровод длиной 600 м был построен в 1913 г. в Англии: он соединял причал для разгрузки угля на р. Темзе с котельной. В 1944 г. в США был построен углепровод длиной 27 км. В 1955 г. во Франции построили трубопровод длиной 9,5 км для транспорта тонко измельченного угля от месторождения Мербелах до ТЭЦ в г. Карлинг. В конце 50-х годов в США был введен в эксплуатацию углепровод Кадис-Истлейк диаметром 254 мм, длиной 174 км и производительностью около 1,1 млн.т/год. Содержание угля в пульпе первоначально составляло 50 % по весу, а затем было доведено до 60 %.

Сейчас в различных странах мира эксплуатируется свыше 100 трубопроводов, по которым осуществляется гидротранспорт каменного угля, железного и медного концентрата, известняка, фосфатов и других грузов. О динамике развития гидротранспорта за рубежом можно судить по таким цифрам. В 1978 г. объем трубопроводного транспорта угля и руды за рубежом составил 12 млн.т/год, в 1980 - 50 млн.т/год, а в 1989 г.- 300 млн.т/год.

В нашей стране по трубопроводам транспортируется около 80 млн.т угля в год. С 1966 г. в Кузбассе эксплуатируется два трубопровода длиной по 10 км для транспорта кускового угля от гидрошахт Инская и Юбилейная. Действуют трубопроводы для транспорта железнорудного концентрата, в числе которых концентратопровод “Лебединский горнообогатительный комбинат - Оскольский электрометаллургический комбинат” длиной 26 км. На Норильском горно-металлургическом комбинате эксплуатируется система для транспортирования по трубопроводу концентрата полиметаллических руд.

Принципиальная схема дальнего гидротранспорта твердых и сыпучих материалов аналогична той, что применяется при транспортировке нефти. В начале трубопровода размещается головная насосная станция, на территории которой находятся комплекс по приготовлению пульпы, а также насосы для ее закачки в трубопровод. Через определенные расстояния по трассе располагаются промежуточные насосные станции, служащие для восполнения энергии, затраченной потоком на преодоление сил трения и разности нивелирных высот. На конечном пункте размещается станция обезвоживания, где транспортируемый материал отделяется от жидкости, после чего сдается потребителю.

Особенностями гидравлического транспорта твердых и сыпучих материалов являются возможность оседания взвешенных частиц и абразивный износ внутренней поверхности труб.

Предотвращение оседания частиц достигаетс введением ограничений на их максимальный размер и поддержанием достаточных скоростей перекачки. В этом случае поперечные турбулентные пульсации скорости удерживают частицы во взвешенном состоянии.

Максимально допустимый размер твердых частиц пульпы зависит от их плотности (табл. 4.1). Рекомендуемая же скорость перекачки пульпы, обеспечивающая удержание потоком основного количества частиц, равна 1,5...2 м/c. Дальнейшее увеличение скорости, хотя и повышает удерживающую способность потока, ограничивается увеличением абразивного износа труб. Уменьшение износа труб достигается применением различных внутренних покрытий.

Таблица 4.1

Рекомендуемые параметры пульпы

 

Материал	Плотность	Максимальный	Средняя весовая
	твердых частиц,	размер твердых	концентрация
	т/м3	частиц, мм	твердых частиц в
			пульпе, %
Каменный уголь	1,4	2,20
Известняк	2,7	0,30
Медный
концентрат	4,3	0,23
Железный
концентрат	5,0	0,15

 

Для перекачки пульпы по трубопроводам применяются центробежные грунтовые, песковые и поршневые насосы, в которых уплотнения и детали способны противостоять определенное время абразивному и коррозионному воздействию перекачиваемой среды.

Грунтовые насосы (типа ГР) выполняют с деталями проточной части из износостойкой стали и облицовкой рабочих колес резиной. Насосы этого типа развивают напор от 10 до 100 м и подачу от 50 до 8000 м³/ч. От насосов, применяемых при перекачке нефти и нефтепродуктов, они отличаются меньшим числом лопаток, большими расстоянием между дисками и диаметром (до 1050 мм) рабочего колеса.

Песковые насосы (типов П, ПБ)рассчитаны на подачу от 5 до 1500 м³/ч и напор от 7,5 до 65 м при перекачке измельченных руд, песчаных и других смесей. Как и у грунтовых насосов, их кавитационный запас равен 2...8 м.

Поршневые насосы выполняют одинарного и двойного действия, с одним или несколькими цилиндрами. При перекачке пульпы наиболее слабым местом этих насосов являются всасывающие и нагнетательные клапаны.

Технология гидротранспорта постоянно совершенствуется. Так в Австрии мелкоизмельченный уголь транспортируют с водой, маслом и небольшим количеством присадок. В процессе движения по трубопроводу вода вымывает породу, а уголь с маслом и присадками образует гранулы. Теплотворная способность гранулированного угля на 20 % выше, чем негранулированного.

С тем, чтобы исключить затраты на отделение жидкости-носителя в Англии угольный порошок транспортируют в смеси с 50 % топочного мазута. Смесь подается к топкам без разделения и сжигается после распыления форсунками. В США для аналогичных целей используется смесь, состоящая из 50 % угля, 40 % мазута и 10 % воды. Ультразвуковая обработка смеси предотвращает выпадение осадка.

Наиболее прогрессивные технические решения планируется использовать и при расширении сети пульпроводов в нашей стране. Для их отработки построен опытно-промышленный углепровод Белово-Новосибирск диаметром 426 мм, протяженностью 260 км и производительностью 2,7 млн.т/год. Трубопровод имеет три перекачивающие станции и рассчитан на давление 10 МПа.

Технология предусматривает приготовление, транспортирование и прямое сжигание в котлах электростанций нового вида жидкого топлива - водо-угольной суспензии, содержащей около 70 % по массе тонко измельченного угля с химическими добавками, обеспечивающими достаточную текучесть и длительную стабильность суспензии. При такой технологии требуется меньшее количество воды, уменьшается абразивный износ оборудования, обеспечивается возможность хранения суспензии подобно однородным жидкостям при сжигании.

В дальнейшем планируется построить углепровод Кузбасс-Урал-Поволжье-Центр диаметром 1420 мм, где также будет применена данная технология. Согласно предварительным расчетам, транспортировка по нему 60...70 млн.т кузнецкого угля в год потребует в 1,5 раза меньших капиталовложений, чем строительство новой железной дороги, и в 12 раз меньшего количества обслуживающего персонала.

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: