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 горнообогатитель-ный 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 достигаете 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/с. 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