17.Трубопроводный транспорт твердых и сыпучих материалов

При больших устойчивых грузопотоках угля, руды, щеб­ ня, песка и других твердых и сыпучих материалов возникают затрудне­ ния в их перевозке традиционными видами транспорта—автомобильным

ижелезнодорожным. Поэтому в последние годы все шире осуществляет­ ся транспортировка этих грузов по трубопроводам.

Кнастоящему времени сформировалось три основных направ­ ления трубопроводного транспорта твердых и сыпучих материалов: пневмотранспорт, контейнерный (в том числе капсульный) транспорт

игидротранспорт.

17.1. Пневмотранспорт

Пневмотранспорт предназначен главным образом для до­ ставки сыпучих материалов, увлажнение которых нежелательно или не­ допустимо (пепел, зола, цемент, мука и др.). Сущность его состоит в том, что частицы транспортируемого материала находятся во взвешенном со­ стоянии и переносятся в потоке воздуха.

Перемещение по трубопроводам сыпучих или пылевидных грузов в смеси с газом ограничено характером, размерами и массой перемеща­ емых частиц, применяется при небольших расстояниях транспортирова­ ния (операции погрузки-выгрузки), связано с повышенным износом труб и значительными энергозатратами.

17.2. Контейнерный транспорт

В данном случае твердые материалы транспортируются в кап­ сулах или контейнерах, перемещающихся внутри трубопровода в потоке жидкости или воздуха. Соответственно различают контейнерный гидро- и пневмотранспорт. Контейнерный транспорт эффективен тогда, ког­ да транспортируемый материал состоит из крупных фракций и частиц, либо когда его увлажнение нежелательно. Достоинством данной техноло­ гии перекачки является то, что грузы не требуют специальной обработки (измельчения, осушки и т. д.), не происходит загрязнения несущей среды транспортируемым материалом и, наоборот, грузов несущей средой.

В Канадском научно-исследовательском центре для осуществления контейнерного гидротранспорта (КГТ) были предложены капсулы жест­ кой конструкции, в которых можно транспортировать различные грузы в потоке перекачиваемой нефти. Однако такие капсулы можно приме­ нять лишь на трубопроводах, не имеющих участков с меньшим внутрен­ ним диаметром, крутых поворотов, неполнопроходной арматуры и дру­ гих элементов, характерных для трубопроводных магистралей.

Для транспортировки различных грузов по существующим магист­ ральным трубопроводам более целесообразно использовать эластичные оболочки-контейнеры из резиновых, резино-тканевых и различных син­ тетических материалов. Такие оболочки, в отличие от жестких капсул, ко­ торые обязательно надо возвращать к началу трубопровода, могут пред­ назначаться для одноразового использования.

СКБ «Транснефтеавтоматика» предложило использовать для КГТ полиэтиленовые оболочки-контейнеры. Применительно к транспорти­ ровке битума система КГТ выглядит следующим образом.

На нефтеперерабатывающем заводе сооружается автоматическая ли­ ния для изготовления оболочек-контейнеров и затаривания их битумом. Загруженные оболочки-контейнеры подаются по канатной дороге, пнев­ мопроводу и т. п. к специальному узлу, через который они партиями вво­ дятся в действующий нефтепродуктопровод. Для пропуска партий оболо­ чек-контейнеров через промежуточные насосные станции без их остановки предусмотрена специальная технологическая обвязка с системой автома­ тического управления запорной арматурой, аналогичная обвязкам, ис­ пользуемым для пропуска мимо станций скребков и разделителей.

Узел приема оболочек-контейнеров в конце нефтепродуктопровода предусматривает раздельный прием несущего нефтепродукта в резерву­ арный парк и непрерывное поступление и очистку оболочек-контейнеров от несущего нефтепродукта.

Вопрос об освобождении от битума и дальнейшей судьбе оболочекконтейнеров решен просто—битум расплавляется вместе с полиэтилено­

вой оболочкой-контейнером. Качество битума от этого не только не стра­ дает, а, наоборот, улучшается: повышается его вязкость и температура размягчения.

Успешно прошла испытания и технология контейнерного транспор­ та подсолнечного масла по бензопроводу. Предварительно расфасован­ ное в полихлоридвиниловые бутылки масло загружалось в контейнеры, которые, благодаря своей конструкции, были разгружены от давления в трубопроводе и выполняли лишь функции защиты бутылок от истира­ ния. Контроль качества продукта в конце трубопровода показал, что по­ лимерные бутылки надежно изолировали растительное масло от несущей жидкости.

В дальнейшем предполагается организовать транспортировку таким об­ разом нефтяных масел, смазок и моющих жидкостей в мелкой расфасовке.

Существенное развитие в настоящее время получил контейнерный пневмотранспорт (КП Т).

Почти 200 лет назад перепад давления воздуха использовали для доставки по трубам конторских документов и почтовых отправлений. Такой способ доставки называли пневмопочтой. В 1840 г. в Англии была построена первая двухкилометровая дорога, на которой 5-тонная тележ­ ка развивала скорость 72 км/ч, а в 1843 г. между Кингстауном и Далки (Ирландия) открылось регулярное движение 60-тонных составов по до­ роге в виде туннеля длиной 2,8 км. Тяговое усилие создавалось за счет пе­ репада давления воздуха (с одной стороны туннель соединялся с атмос­ ферой, на другой располагалась станция прибытия, где создавалось раз­ ряжение). В последующем подобные, как их называли, -«атмосферичес­ кие» дороги были также построены во Франции, а максимальная даль­ ность транспортировки достигла 33,6 км. Однако из-за многочисленных недостатков и невозможности решения ряда конструктивных проблем дороги вскоре были закрыты.

Сегодняшний интерес к контейнерному пневмотранспорту объясня­ ется тем, что перевозка некоторых массовых грузов традиционным транс­ портом стала обходиться в несколько раз дороже, чем их добыча или про­ изводство. Активные исследования в области КПТ для грузовых и пасса­ жирских перевозок ведут фирмы Японии, США, ФРГ, Великобритании. Ведущее место в мире по созданию систем КПТ занимает наша страна. Так, в Японии действует система КПТ для доставки известкового щебня по трубопроводу длиной 3,2 км, диаметром 1000 мм, производительнос­ тью 2 млн т/год и система для перемещения на 1,5 км гашеной извести по трубопроводу диаметром 600 мм, построенные по советской лицензии.

Система КПТ состоит из трубопровода, в котором под давлени­ ем воздуха, создаваемым головной и промежуточными воздуходувными установками, движутся контейнеры на колесном ходу, а также станций

погрузки и выгрузки, системы управления и контроля, вспомогательно­ го оборудования.

Системы КПТ классифицируются по способу создания перепада давления, по виду подвижного состава по конструкции ходовой части, по числу труб и т. д.

Перепад давления, необходимый для обеспечения движения кон­ тейнеров (около 104 Па), создается либо турбовоздуходувками, центро­ бежными нагнетателями, компрессорами (напорная система), либо вакуумнасосами (вакуумная система), либо комбинированно (напорно-ваку­ умная система). Для перевозки грузов на расстояния свыше 5 км более перспективными являются напорные системы КПТ.

Число воздуходувных станций зависит от производительности сис­ темы, рельефа местности, характеристики воздуходувных агрегатов. При равнинно-холмистом рельефе с уклонами не более 3 градусов и примене­ нии воздуходувных агрегатов, обеспечивающих избыточное давление до 105 Па, расстояние между станциями составляет от 5 до 15 км.

По виду подвижного состава различают отдельно перемещаемые контейнеры и контейнерные поезда. Для предупреждения перетоков воз­ духа через зазор между контейнером и трубой используются уплотни­ тельные манжеты. В настоящее время разработаны конструкции контей­ неров для транспорта сыпучих, жидких и крупных штучных грузов.

По конструкции ходовой части различают контейнеры на радиально расположенных массивных колесах, свободно перемещающихся по внут­ ренней поверхности трубы; с несущими колесными каретками, катящи­ мися по одной или нескольким направляющим (рельсам); на воздушной подушке; с магнитным взвешиванием подвижного состава.

По числу труб различают однотрубные, двухтрубные и многотруб­ ные системы КПТ. В простейших однотрубных системах между распо­ ложенными по концам станциями нагрузки и разгрузки курсирует один контейнер или состав. Его движение обеспечивает либо одна воздуходув­ ная станция, работающая в одном направлении в напорном, а в другом— в вакуумном режиме, либо две головные станции, расположенные по кон­ цам трубопровода и работающие поочередно. При грузопотоках более 1 млн т/год целесообразно применять двухтрубные и многотрубные сис­ темы КПТ. В двухтрубных системах по одному трубопроводу с заданным интервалом движутся один за другим груженые контейнеры или составы, а по другому в противоположном направлении—порожние или с другим грузом. В многотрубных системах большая часть труб используется для доставки грузов в прямом направлении, а меньшая—для возвратного дви­ жения контейнеров. Надежность многотрубных систем КПТ выше.

В Грузии эксплуатируется построенная еще во времена СССР пневмоконтейнерная система для транспортировки строительных материа­