Глава IV. ТРУБОПРОВОДНЫЙ, ПОДВЕСНОЙ И ПРОЧИЕ ВИДЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРАНСПОРТА

1. Гидравлический транспорт

УДК 621.867.7

Применение гидротранспорта на угольных, металлургических предприятиях и в теплоэнергетике получает все более широкое распространение.

Институтом ВНИИГидроуголь выполнен проект гидротранспорта угля класса 0 - 3 мм на расстояние 25 км с гидрошахты "Полысаевская-Северная" на Беловскую ГРЭС, а институт Теплоэлектропроект заканчивает проек тирование топливно-энергетического комплекса Красноармейские гидрошахты - Кураховская ГРЭС с дальностью гидротранспортирования 80 км. Ориентировочный технико-экономический расчет показывает, что годовой экономический эффект от внедрения гидротранспорта по последнему проекту составит 3250 тыс. руб. на полную производительность.

Высокую эффективность дает применение гидротранспорта для удаления шлаков от доменных печей, что подтверждается примером работы установок придоменной грануляции шлаков с последующим гидротранспортированием на Криворожском металлургическом заводе.

Исследования института НИИКМА им. И.М. Губкина показали также экономическую целесообразность гидравлического транспортирования железорудного концентрата от горно-обогатительных комбинатов Курской магнитной аномалии на проектируемый металлургический завод [93].

На гидротранспортной установке с углесосно-трубчатым питателем АЗТ-250 М для транспортирования шламов, получаемых от промывки флюсового известняка, в Комсомольском рудоуправлении впервые в практике был применен способ обратного вымыва из питателя. Этот способ повышает к.п.д. всей установки, улучшает работу питателя, его отдельных узлов и транспортного насоса. Предложенный "Укрниигидроуглем" способ вымыва заключается в том, что загрузка питателя гидросмесью осуществляется в направлении, противоположном движению потока при ее вымыве из камеры. Не ухудшая работы питателя в момент переключения запорных органов, этот способ имеет преимущества в момент вымыва. Превышение расхода транспортной воды к расходу транспортируемой гидросмеси можно довести практически до нуля, используя явление отставания твердой фазы от жидкой при загрузке. Следовательно, применение способа обратного вымыва позволит в результате уменьшения расхода транспортного насоса повысить к,п.д. установок с углесосно - трубчатыми двигателями на 10 - 20%. По настройке системы управления с питателем предлагаемый способ не имеет таких жестких границ, как при существующей технологии. Этот способ загрузки позволяет располагать все гидроуправляемые запорные органы в одном узле [94].

Гидравлическое транспортирование измельченных материалов применяется и в других отраслях промышленности. Один из крупнейших - трубопровод протяженностью 92 км для транспортирования меловой пульпы с производительностью более 200 т/ч из карьера на цементный завод вблизи Рагби (Англия), Пульпа, содержащая твердые частицы, в основном крупнее 0,2 мм, легко поддается разделению на твердую и жидкую фазы, чего нельзя сказать об однородных суспензиях с более мелкими частицами. При конструировании гидравлических трубопроводов необходимо правильно рассчитать потерю давления, поскольку в каждом отдельном случае получаемые суспензии и смеси имеют специфические свойства. При содержании в смеси твердых частиц в количестве 3 - 5% по весу скорость потока в трубопроводе может быть достаточна велика для обеспечения равномерного распределения частиц по всему сечению трубопровода, а потерю давления можно рассчитывать применительно к перекачке однородной жидкости. При более высоком содержании частиц между ними наблюдается физическое и химическое взаимодействие, что придает пульпе особые свойства. Вискозиметр капиляр-ного типа позволяет получить исходные данные для составления диаграмм зависимости степени сдвига от усилия сдвига и определения вязкости имеющейся пульпы. Потеря давления в трубопроводе определяется экспериментально [95].

На шахте Lengede Broistedt (ФРГ) применен комплекс механических и гидравлических устройств для транспортирования железной руды. Он состоит из главного транспортного конвейера, по которому руда подается в бункер, оборудованный разгрузочным конвейером, вагонеток, опрокидывателя, промежуточного бункера, наносной станции и вертикального шахтного ствола с обсадными трубами. По стволу смесь воды и железной руды транспортируется из шахты на поверхность. Диаметр ствола 1200 мм. Для монтажа насосной станции со вспомогательными устройствами в шахте оборудована камера площадью 12,6 х 18 м с высотой потолка 12 м. Энергоснабжение асосной станции осуществляется от высоковольтной (6 кв) питающей установки, основным потребителем, который является электродвигатель рудного насоса мощностью 630 квт. Остальное приводное оборудование питается переменным током напряжением 500 в. Для получения этого напряжения используется трансформатор 6/0,5 кв мощн. 500 ква. Водоснабжение насосной станции производится из отстойника по специальному трубопроводу длиной 600 м. Высота подачи смеси воды и руды на поверхность равна 130 м, производительность рудного насоса составляет 6 - 8 м³ /мин, скорость движения смеси в вертикальном шахматном стволе 2,5 - 3,4 м/сек. Соотношение железной руды и воды в смеси 1:4. Скорость вращения ручного насоса колеблется в пределах 1025 - 1275 об/мин. Примененение указанного транспортирующего оборудования позволило существенно сократить эксплуатационные расходы [96].

Компания International Minerals and Chemical Corp. (США) использует для транспортирования фосфатных пород с карьера на перерабатывающее предприятие систему гидротранспорта, включающую серию центробежных насосов. Приготовление пульпы из породы с добавкой воды осуществляется на специальной установке, куда фосфаты загружаются драглайном. Основное отличие применяемых центробежных насосов - использование в качестве привода к ним асинхронных двигателей с фазовым ротором типа Pole Amplitude Modulated (РАМ). Основными преимуществами указанных двигателей являются возможность регулирования скорости вращения и низкие пусковые токи. Для регулирования скорости вращения каждый двигатель оборудован вторичным блоком сопротивлений. Недостаток применяемой схемы - более высокая стоимость, приводной установки, большие требования к обслуживанию и частый выход из строя сопротивлений. В фосфатной промышленности для регулирования скорости вращения двигателя используются и другие средства, например применение электрических и гидравлических муфт с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Однако такая система требует еще более тщательного обслуживания и допускает потери мощности до 2 - 3%. Использование дорогих и малоэффективных дизельных двигателей также не нашло широкого применения.

В системах гидротранспорта фосфатов обычно используются 14-полюсные электродвигатели, рассчитанные на ток 60 гц. Мощность двигателей в системах последних моделей составляет 900 - 1500 л.с. при скорости вращения 514 об/мин. Возможность изменять скорость в пределах до 360 об/мин, т.е. на 30%, удовлетворяет все требования к такого рода двигателям, выдвигаемые гидротранспортом. Электродвигатели типа РАМ имеют мощность 1500 л.с. при 4-ступенчатом изменении скорости вращения: 514; 450; 400 и 360 об/мин [97].

На одной из фабрик ФРГ для обогащения свинцово-цинковых руд транспортирование хвостов обогащения в отвал осуществляется системой гидротранспорта, оснащенной 2-ступенчатым центробежным насосом HSP - 420 фирмы Klockner-Humbold-Deutz AC (ФРГ). При скорости 1340 об/мин потребляемая мощность составляет 28 0 квт. Такая скорость вращения достаточна для транспортирования гидромассы с крупностью твердых частиц до 6 мм по трубопроводу длиной 320 м при напоре 130 м. Скорость рабочих колес насоса регулируется автоматически потрем основным параметрам: уровню, плотности гидромассы и расходу в трубопроводе, что позволяет поддерживать в гидромассе оптимальное соотношение жидкого и твердого. Первый параметр непрерывно замеряется емкостным датчиком, управляющим работой серводвигателя гидромуфты, через которую привод связан с насосом. Для замера второго параметра использован радиоактивный датчик, управляющий водяным краном. Индуктивный датчик-расходомер служит для отключения системы регулирования плотности гидромассы в случае, если скорость потока или расход в трубопроводе падает ниже минимально допустимого. Установка спроектирована на производительность по гидромассе 160 м³/ч при напоре 180 м вод.ст. Фирма выпускает 2-ступенчатые центробежные насосы девяти типоразмеров, диаметром напорного патрубка в свету 50 - 300 мм и производительностью по гидромассе до 630 м³/ч с напором до 200 м вод.ст. и скорости рабочих колес 1450 об/мин [98].

Завершаются работы, которые производятся фирмами Toylor Woodrow Construction, Ltd и Mechanical and Electrical Division по постройке трубопровода длиной 21945 м для гидротранспортирования глины. Наземная часть трубопровода, соединяющего глиноперерабатывающее предприятие South Ockendon в Эссексе с заводом по производству пульпы в Суонскоме (графство Кент) состоит из трубопровода диам. 355,6 мм. Участки трубопровода общей протяженностью 5486 м, работающие в тяжелых условиях, имеют толщину стенок 19,05 мм. Остальная часть трубопровода выполнена из труб с толщиной стенок 12,7 мм. Трубопровод испытан опрессованием на давление 175,78 кг/см². Для транспортирования глинистой пульпы с з-да в Суонскоме на цементный з-д фирмы АРСМ Limited Cement Worksat Horthfleet в Кенте производительностью 3,6 млн. т в год предусмотрен двухниточный трубопровод из труб диаметром 355,6 мм. Толщина его стенок 12,7 мм. Трубопроводы испытаны опрессованием на давление 84,37 кг/см². Большая часть трубопровода проложена под землей и проходит по обеим сторонам Темзы. Двухниточная трубопроводная линия имеет участок подъема под прямым углом и тоннель длиной 38,57 м, ведущий к заводу Northfleet Cement Works. Все секции наземной части трубопровода укреплены на стальных опорах и имеют теплоизоляцию, выполненную в соответствии с действующим стандартом [99].