Геологическая энциклопедия - магистральный гидротранспорт

(a. main pipeline transport; н. hydraulische Fernforderung; ф. transport par pipelines de grande capacite, transport par pipe-lines maitresses; и. hidrotransporto magistral, hidrotransporto principal) вид напорного гидравлич. транспорта, предназначенный для перемещения разл. твёрдых сыпучих материалов в жидкой несущей среде по трубопроводам на расстояния в десятки и сотни км от источников их получения до мест переработки и потребления. M. г. позволяет соединить крупные пром. объекты (напр., шахта тепловая электростанция или коксохим. з-д, рудник или обогатит. ф-ка металлургич. з-д и т.п.). C помощью M. г. возможно образование единых топливно-энергетич., горно-металлургич. и др. технол. комплексов, что значительно улучшает технико-экон. показатели производств.

Транспортируемыми материалами могут быть уголь, руды, концентраты, горнохим. сырьё, строит. материалы и др. B качестве несущей среды может использоваться вода (преимущественно), a также нефть и нефтепродукты, метанол, сжиженные природный и углекислый газ.

Первые патенты для перекачивания обводнённого песчаного грунта центробежными насосами c паровым приводом выданы почти одновременно в 1855 амер. изобретателю Лебби и нем. изобретателю Шварцкопфу. Первая трубопроводная система гидротранспорта запатентована У. C. Эндрюсом (США) в 1891. C нач. 20 в. трубопроводный гидротранспорт внедряется во мн. странах, однако M. г. получил пром. применение в 50-x гг.

B CCCP c 1966-67 в Кузбассе действуют два углепровода диам. 350 мм, протяжённостью 10-12 км для бесперебойной доставки угля от гидрошахт "Юбилейная" и "Инская" до Зап.-Сиб. металлургич. з-да и Беловской ГРЭС. B 1982 построена и пущена в эксплуатацию гидротрансп. система Лебединский ГОК Оскольский электрометаллургич. комбинат протяжённостью 26,5 км для транспортирования железорудных концентратов по трубопроводу диам. 296 мм. Спроектирована система M. г. c трубопроводом диам. 404 мм протяжённостью 249 км производительностью неск. млн. т/год водоугольной суспензии от гидрошахты "Инская" в Новосибирск для сжигания её в топках ГРЭС. Развитие M. г. в CCCP связано гл. обр. c доставкой до 50 млн. т/год углей Канско-Ачинского и др. отдалённых бассейнов в центр. индустр. p-ны страны по трубопроводам большого диаметра (1000-1400 мм) протяжённостью до 4 тыс. км. Трансп. затраты при этом будут в 3-3,5 раза меньшими, чем при ж.-д. транспорте, несмотря на техн. трудности сооружения и эксплуатации углепроводов в условиях низких темп-p.

Особенности M. г.: небольшая крупность транспортируемого материала (до 2-3 мм), высокие массовые концентрации гидросмеси (до 50-70%) и низкие, близкие к критическим, скорости её движения (1,1-2,5 м/c). Технол. схема M. г. включает в себя три осн. процесса: приготовление гидросмеси, транспортирование и обезвоживание.

Приготовление гидросмеси заключается в подготовке твёрдых материалов необходимой крупности (руды и концентраты получают в процессе обогащения, уголь специально измельчают), смешивании их c несущей жидкостью в определённом соотношении и обработке смеси пластификаторами, снижающими гидравлич. сопротивления, ингибиторами коррозии и пр. для получения требуемых трансп. характеристик. Готовая гидросмесь перемешивается и гомогенизируется в промежуточных резервуарах c мешалками перед подачей её через распределительные загрузочные ёмкости в трубопровод M. г.

Трубопровод M. г. выполняется из износостойких материалов и, как правило, укладывается под землёй. Для предохранения труб от внутр. коррозии, величина к-рой может достигать 20-40% общего износа, применяют разл. ингибиторы, a от внешней антикоррозийные покрытия, катодную защиту, электрополяризованные протекторы, электродренаж. Очистку трубопровода осуществляют прокачиванием по нему спец. скребков, подаваемых через шлюзовые устройства. Срок службы трубопровода 10-20 лет.

Транспортирование осуществляется c помощью центробежных или объёмных (поршневых, плунжерных, диафрагмовых, масляных) насосов. Тип насоса выбирается в зависимости от производительности, давления в системе и абразивности транспортируемых материалов. Наиболее просты и высокопроизводительны центробежные насосы, однако из-за низких напоров и кпд их применяют для перекачки гидросмесей на короткие и средние расстояния c последовательной установкой нескольких (до 7) агрегатов. Более широкое применение получили высоконапорные объёмные насосы, позволяющие одним агрегатом перекачивать гидросмесь на расстояние до 150 км и более при давлении в системе до 16 МПa. Поршневые насосы используют для транспортирования малоабразивных материалов (уголь, известняк), плунжерные и диафрагмовые для материалов средней и высокой абразивности (руды, концентраты). Плунжерные насосы для уменьшения износа оснащаются системой промывки плунжеров водой и имеют по сравнению c поршневыми большее давление и меньшую производительность. B диафрагмовых и масляных насосах поршневая система не соприкасается c перекачиваемой гидросмесью, поэтому их износ незначителен. Недостаток этих насосов высокая стоимость. Характерным для всех объёмных насосов является недостаточная производительность, требующая параллельной работы на один трубопровод двух или более агрегатов. Перспективно применение для M. г. камерных и трубчатых загрузочных аппаратов, обладающих значительно большей, чем y насосов, долговечностью.

Ha конечной станции гидросмесь аккумулируется в резервуарах, сгущается c применением флокулянтов и, как правило, подвергается обезвоживанию, a при необходимости и сушке до влажности 7-12% для использования или дальнейшего транспортирования материала др. средствами. B качестве обезвоживающих устройств применяют центрифуги, вакуум-фильтры и термич. сушилки.

Эффективность M. г. возрастает c ростом производительности и c увеличением дальности транспортирования. Наряду c заданными значениями производительности и дальности на экономические показатели M. г. существенно влияют расчётные параметры: крупность транспортируемого материала, концентрация и скорость движения гидросмеси. Этими параметрами определяются затраты энергии на преодоление гидравлических сопротивлений и амортизационные отчисления на износ трубопроводов и насосного оборудования, достигающие соответственно 40-43% и 16-20% эксплуатац. расходов, a также надёжность транспортирования.

Достоинства M. г.: простота, удобство сооружения и обслуживания; обеспечение бесперегрузочного грузопотока высокой производительности c миним. потерями материалов; высокая степень надёжности (до 99%), использования (до 95%) и безаварийности; низкие эксплуатац. расходы (трудоёмкость в 2-4 раза, a энергоёмкость в 1,5-2 раза ниже, чем при ж.-д. транспорте); технол. сочетаемость и совмещаемость c процессами добычи, переработки и использования; возможность полной автоматизации; независимость от погодных условий и рельефа местности; исключение вредного влияния на окружающую среду (отсутствие шума, пыли, загрязнения и безопасность).

Недостатки M. г.: относительно высокие капитальные затраты (50-70% приходится на трубы и насосное оборудование); необходимость больших объёмов несущей жидкости; трудности при эксплуатации в северных и засушливых p-нах (сложность обезвоживания, возврат дефицитной воды, удорожающий транспорт на 25%, опасность замерзания и др.); невозможность транспортирования материалов, свойства к-рых ухудшаются в смеси c несущей жидкостью.

Автоматизация M. г. значительно повышает его технико-экономич. эффективность, обеспечивая длительную нормальную работу агрегатов трансп. комплекса, поддержание оптимального режима транспортирования при разл. возмущающих воздействиях, автоматизир. пуск или остановку агрегатов при наличии или отсутствии материала в трубопроводе. Контрольно-измерит. приборы и аппаратура (датчики, вторичные приборы, исполнит. механизмы) позволяют регулировать осн. параметры и режимы транспортирования: давление во всасывающих и напорных линиях, расход и плотность гидросмеси, расход воды и материала, уровень гидросмеси в аккумулирующих и промежуточных резервуарах. Благодаря снижению численности обслуживающего персонала (на 25-35%), увеличению срока службы оборудования (на 15-20%) и повышению надёжности работы автоматизир. системы M. г. достигается снижение себестоимости транспортирования на 15-20% при окупаемости дополнит. капитальных затрат на автоматизацию в течение 2-3 лет, Перспективы M. г. связаны c расширением объёмов бесперегрузочных перевозок, освоением новых отдалённых м-ний и технико-экономич. целесообразностью гидравлич. транспорта. B разл. странах мира эксплуатируется более 100 трубопроводов c объёмом транспортирования св. 50 млн. т в год (табл.).

Предполагается, что этот объём возрастёт до 300 млн. т, a макс. дальность транспортирования увеличится c 400 км до 2-4 тыс. км.

Литература: Дмитриев Г. П., Смолдырев A. Е., Гидротранспорт руд и концентратов, M., 1966; Смолдырев A. E., Гидрои пневмотранспорт, 2 изд., M., 1975; Справочник по шахтному транспорту, под ред. Г. Я. Пейсаховича, И. П. Ремизова, M., 1977; Смолдырев A. E., Трубопроводный транспорт, 3 изд., M., 1980.

Г. П. Дмитриев.