Магістральний трубопровідний транспорт вугілля

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Елементи гідротранспортної системи: 1 - головний термінал; 2 - трубопровідна магістраль з насосними станціями і апаратурою блокування; 3 - приймальний термінал
Схеми сил при переміщенні частинки турбулентним потоком у вертикальному (а) і в горизонтальному (б, в) трубопроводах.

Сучасні магістральні гідротранспортні системи (МГТС) можуть використовуватися для транспортування вугілля як палива або сировини для коксування. Основні термінальні операції початкових ланок МГТС — подрібнення, приготування пульпи, акумуляція гідросуміші; кінцевих — прийом і розподіл пульпи, її зберігання, зневоднення.

Специфічна особливість МГТС – технологічний і економічний взаємозв'язок виконуваних операцій і узгодження її технологій передуючих і подальших комплексів переробки матеріалу. Тому вуглезбагачувальну фабрику на головному терміналі слід розглядати як початкову ланку підготовки матеріалу до гідротранспорту, а зневоднення на приймальній станції – як частину технології по підготовці вугілля до спалювання (коксування, зрідження тощо).

Переваги[ред. | ред. код]

  • безперервність і рівномірність вантажопотоку;
  • підвищена надійність;
  • можливість повної автоматизації;
  • незалежність від погодних умов;
  • економічна перевага над залізничним транспортом, особливо, коли шахти знаходяться у віддалених районах;
  • має суттєво менші транспортні втрати та техногенне навантаження на довкілля;
  • створює менше шуму;
  • малі терміни будівництва.
Зміна форми вугільних зерен марки Ж при транспортуванні на відстань 450 км. (За даними проф. В.С.Білецького)

Недоліки[ред. | ред. код]

  • висока енергоємність гідротранспортних установок;
  • подрібнення вугілля під час транспортування у трубопроводі;
  • розмокання глин при гідротранспортуванні;
  • труднощі зі зневодненням вугілля;
  • зміна форми вугільних зерен при гідротранспортуванні.

Способи гідравлічного транспортування вугілля[ред. | ред. код]

Існує декілька способів гідравлічного транспортування вугілля:

  • пульпопроводами з подальшим зневодненням

Пульпопроводами транспортують гідросуміш води і вугілля, подрібненого до крупності 0–1 (3–6) мм. Масова концентрація гідросуміші – 50 % (співвідношення рідини і твердого становить 1 : 1). Зневодненню після транспортування у пульпопроводі, як правило, підлягає вугілля для коксування.

  • пакетне транспортування

Дослідники університету Міссурі запропонували принципово інший тип вуглепровода: для кускового транспортування використовується вугілля, спресоване в брикети діаметром на 5-10% менше ніж діаметр трубопровода і довжиною близько двох діаметрів труби. Співвідношення вугілля і води за масою становить 3 (4) : 1. Такі трубопроводи потребують на 70% менше води і мають кращі теоретичні економічні показники, ніж класичні шламові трубопроводи, але технологія ще не впроваджена на практиці, побудована пілотна установка.

Висококонцентровані водовугільні суспензії (ВВВС), що спалюються безпосередньо у топках котлоагрегатів, також можуть транспортуватися МГТС – технологія “Densecoal”. Водовугільна суспензія – суміш, що містить 60-70% (у деяких видах ВВВС вміст вугілля досягає 80%) подрібненого до - 100-250 мкм енергетичного вугілля, 29-39% води, і 0,5-1,5% хімічних добавок - пластифікаторів, які зберігають гомогенність суспензії і не дозволяють їй розшаровуватися.

Елементи пульпопровода[ред. | ред. код]

Основними елементами гідротранспортної системи є:

  • головний термінал – початок системи, де продукт дробиться, подрібнюється, готується гідросуміш і впускається в лінію. Тут розміщуються складські споруди та головна насосна станція;
  • трубопровідна магістраль з насосними станціями, які розміщуються уздовж лінії, щоб переміщати продукт через трубопровід. Розташування цих станцій визначає топографія місцевості, тип гідросуміші, умови мережі, які в цілому визначають втрати напору при гідротранспортуванні;
  • апаратура блокування – перша лінія захисту для трубопроводів. Запірними клапанами оператор може ізолювати будь-який сегмент лінії для роботи обслуговування або ізолювати прорив чи витік. Блокувальні клапани зазвичай розміщені через кожні 30-50 км, залежно від виду трубопровода. Це не обов’язковий елемент, але звичайна практика для пульпопроводів. Розташування цих станцій залежить виключно від природи продукту, що передається, траєкторії трубопровода та оперативних умов лінії;
  • приймальний термінал – комплекс для зневоднення і подальшого використання продукту.

Історія впровадження та використання[ред. | ред. код]

Див. також: Магістральний трубопровідний транспорт енергетичного вугілля, Магістральний трубопровідний транспорт коксівного вугілля.

Перший вуглепровід діаметром 200 мм був побудований в 1914 р. в Англії. Найвідомішим у світі був магістральний вуглепровід шахти Блек-Меса (Аризона, США), довжиною 439 км і продуктивністю 5,8 млн т на рік. У 1964 р. енергетична компанія Peabody Energy підписала контракт з племенами навахо і тапі про використання їх водних ресурсів для створення гідросуміші і її подальшого транспортування на завод в Мохейві, потужністю 790 МВт. Процес потребував великої кількості води, що викликало екологічну кризу на цих територіях. Під натиском соціальних та етнічно-релігійних рухів вуглепровід попри технологічну придатність та економічну ефективність був законсервований 31 грудня 2005 року.

Основні показники вугільних магістральних гідротранспортних трубопроводів
Місце знаходження Країна Довжина,
км
Діаметр,
мм
Продуктивність,
млн т/рік
Кількість
насосних станцій
Роки
використання
Блек-Меса, Аризона США 439 457; 366 5,8 4 1970—2006 рр.
Кадіс—Іст Лейк, Огайо США 174 254 1,3 4 1957—1963 рр.
Мерлебак, Лоррейн Франція 9 381 1,5 В експлуатації з 1952 р.
Бєлово-Новосибірськ Росія 252 500 3,0 3 1990—1994 рр.
Порто-Торрес Італія 4 406/304 3,5—4,1 В експлуатації

Невирішеність проблеми деградації технологічних властивостей вугілля під час далекого гідротранспорту і частково дефіцит водних ресурсів привів до того, що більшість вугільних МГТС було заморожено або їх будівництво не розпочалося; до таких проектів трубопроводів належать:

Реалізація цих проектів відкладена на невизначений термін. Попри це, інтерес до проектів МГТС залишається великим.

Всі реалізовані і майже всі запроектовані магістральні гідротранспортні системи були призначені для енергетичного вугілля.

Передача коксівного вугілля не передбачалася внаслідок часткової втрати ним коксівних властивостей при гідравлічному транспортуванні. В Україні в 1990-х роках була розроблена і випробувана технологія дального гідротранспорту частково агломерованого (масляна агломерація) вугілля, що дозволяє усунути негативний вплив факторів гідравлічного транспортування на його коксівні властивості (основні розробники - Донецький національний технічний університет, НВО Хаймек - розробки В.С.Білецького).

Гідротранспорт спеціально підготовленого вугілля[ред. | ред. код]

Гідравлічний трубопровідний транспорт вуглемасляного агломерату[ред. | ред. код]

Механізм процесів гідротранспортування агломерату і вугілля відрізняється, але суттєвих відмінностей не спостерігається, що свідчить про технологічну прийнятність процесу гідравлічного транспортування вуглемасляного агломерату.

Див. Гідравлічний трубопровідний транспорт вуглемасляного агломерату

Гідравлічний трубопровідний транспорт висококонцентрованої водовугільної суспензії (ВВВС)[ред. | ред. код]

Висококонцентровані водовугільні суспензії (ВВВС), що спалюються безпосередньо у топках котлоагрегатів, також можуть транспортуватися МГТС – технологія “Densecoal”. Це ефективна екологічно чиста альтернатива природному газу і нафті. У порівнянні з сухим меленим (пилоподібним) вугіллям, ВВВС, використовувана для теплоенергетичних цілей, допомагає скорочувати викиди оксидів, азоту, сірки і чадного газу на 20-35%, і гарантує 99% згорання органічної маси, покращуючи екологічну ситуацію.

Інтенсивні наукові дослідження по створенню водовугільного палива і його транспортування в МГТС почалися у 80-і рр. ХХ ст. в Японії, США, Італії, ФРН, Китаї, а з 1985 р. – у СРСР. Вітчизняні науково-організації у співробітництві з фірмою «Снампрожетті» (Італія) розробили, збудували і запустили в експлуатацію в 1990 р. дослідно-магістральний вуглепровід Бєлово-Новосибірськ (Росія) довжиною 262 км з продуктивністю 3 млн т вугілля за рік на суху масу. В середині 1990-х років фінансування проекту було припинено і вуглепровід розпродали по частинах у приватну власність.

За кордоном технології-аналоги інтенсивно розробляються і впроваджуються. Так корпорація в галузі енергетики та охорони довкілля (EERC) (шт. Огайо, США) розробила технологію ”Cofiring” спільного спалювання висококонцентрованого водовугільного палива (ВВП) з традиційними паливами. Фірма "Снампрожетті", Італія – комплекс Порто Торрес з повним циклом збагачення, гідротранспортування та спалювання водовугільного палива з колумбійського вугілля продуктивністю 3,5-4,1 млн т/рік.

Література[ред. | ред. код]

  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2004—2013.
  • Дуд Т. Дж. Обзор гидротрубопроводных систем, построенных в мире за последнее время – 20-я Международная техническая конференция по утилизации угля и топливным системам, Клиэрустэр, шт. Флорида, США, 20-23 марта 1995 г.
  • Смолдырев А.Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии (техника и технология, инженерные расчеты) – М., “Металлургия”, 1985. – 280 c.
  • Світлий Ю.Г., Білецький В.С.. Гідравлічний транспорт (монографія). – Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009. – 436 с. ISBN 978-966-317-038-1
  • Круть, Олександр Анатолійович. Водовугільне паливо : Монографія. К.: Наук. думка, 2002. 169 с.
  • Світлий Ю.Г., Круть О.А. Гідравлічний транспорт твердих матеріалів. Донецьк: Східний видавничий дім, 2010. – 268 с.
  • Гидротранспорт угля с масляной грануляцией // Пром. транспорт. – М., 1984. – № 6. – С. 17.
  • Использование масляной грануляции при подготовке угля к транспортированию по магистральным гидротранспортным системам / Т. В. Карлина, А. Т. Елишевич, В. С. Белецкий // Исследование технологии и оборудования терминальных комплексов магистрального гидротранспорта : сб. науч. тр. / Всесоюз. науч.-исслед. и проект.-изыскат. ин-т трубопровод. гидротанспорта (ВНИИПИгидротрубопровод).– М.: ЦНТИ и П. – 1985. – С.45–49.
  • Гидротранспорт коксующегося угля / А. Т. Елишевич, В. С. Белецкий, Ю. Г. Свитлый, Т. В. Карлина // Пром. транспорт. – 1986. – № 6. – С.11 .
  • Изменения технологических свойств коксующегося угля Кузбасса при дальнем гидравлическом транспортировании / А. Т. Елишевич, В. С. Белецкий, А. Ф. Гребенюк, Г. П. Маценко, И. Г. Дедовец, Ю. Н. Потапенко // Химия твердого топлива. – 1989. – № 4. – С. 54–59 .