Текучий уголь - большие ожидания

Энергетика все более благоволит к углю Научиться бы его получше транспортировать и сжигать!

Перевозка в открытых полувагонах очень расточительна — выбрасывается на ветер до десяти миллионов тонн в год, почти полтора процента годовой добычи. Чтобы избежать этих потерь, применяют разные приемы — вплоть до покрытия груза латексной пленкой. Но важно помнить, что энергетический поток (топливо и электроэнергия) направлен главным образом с востока на запад. В обратном направлении вагоны идут порожняком, а это уже совсем невыгодно.



А как насчет углепроводного транспорта? Идею гидротранспорта компрометирует низкая стойкость трубопроводов — протираются! Кускообразный уголь так дерет, что металл долго не выдерживает. Но если измельчить уголь тонко (до размера частиц не более 20 мкм) и смешать с водой в пропорции примерно один к одному, смесь становится совершенно неопасной, текуча не хуже вязких сортов нефти. Самое же важное, что такую суспензию можно прямо из трубопровода подавать в топки электростанций — основных потребителей угля — без какой-либо дополнительной обработки!

Работы большого числа научных, проектных и других исследовательских организаций показали, что доставка энергии в виде водоугольной суспензии на 10 15 0/п. Выгоднее, чем, представьте себе, по высоковольтным линиям электропередач. А горение проходит в некоторых отношениях даже лучше, чем в факеле пылевидного топлива. Все дело упирается в технологию приготовления водоугольной суспензии. Она ведь должна не расслаиваться. А для этого надо добавить немного стабилизирующего реагента. Важно также измельчить уголь до оптимальных размеров, получить частицы, близкие к шарообразным. И так далее.



Естественно, чем меньше размер частиц, тем выше устойчивость водоугольной суспензии и ее качество. Энергетически и технологически выгодно иметь частицы размером от трех до двадцати микрометров. До такого гранулометрического состава уголь можно измельчить за один проход в быстроходном дезинтеграторе при окружных скоростях периферии дисков 100— 200 м/с. Получать частицы размером менее 2 мкм затруднительно, к тому же при этом резко повышается расход энергии, а сами частицы приобретают склонность к устойчивому слипанию.

Я давно занимаюсь использованием пальцевых измельчителей в различных технологиях. Недавно получил авторское на дезинтеграторную технологию приготовления водоугольной суспензии, которая резко ускоряет процесс и улучшает качество продукта. Технология предусматривает измельчение угля до фракций оптимального размера и практически идеальную гомогенизацию суспензии. Приготовление суспензии идет в непрерывном режиме и длится всего лишь от пяти до двадцати секунд. Другие достоинства — небольшая энергоемкость, высокая производительность и малая металлоемкость оборудования, которое к тому же очень компактно.

Уголь предварительно измельчают в молотковой дробилке, классифицируют по фракциям от 2 до 10 мм и подают в загрузочную воронку дезинтегратора — машины для мелкого дробления хрупких малоабразивных материалов (в том числе и угля), состоящей из двух вращающихся в противоположные стороны роторов, установленных на отдельных валах и заключенных в кожух. На дисках роторов по концентрическим окружностям смонтированы от двух до четырех рядов круглых цилиндрических пальцев. В быстроходном дезинтеграторе (скорость периферии дисков до 200 м/с) уголь вместе со стабилизирующим реагентом подвергается многократным соударениям, а перемешивается во взвешенном состоянии интенсивными воздушными потоками. Все это позволяет «выровнять» суспензию даже при малом процентном содержании реагента. Тут важна частота соударения компонентов. Она пропорциональна скорости их движения. Скорость каждого следующего удара увеличивается в 1,1—1,3 раза, это повышает эффективность измельчения и снижает затраты энергии. Одновременно уменьшается самопроизвольное слипание малых частиц угля.

Приготовленный пылегазовый поток направляют в осадитель циклонного типа, там измельченный уголь смачивают мелкодиспергированным водным душем, бьющим из распылительных форсунок. Поверхность контакта фаз очень развита, и это позволяет быстро смочить весь уголь. Улучшенная гидрофобизация поверхности частиц повышает стабильность суспензии и делает ее неабразивной.

Однородность фракционного состава частиц и их близкая к шарообразной форма выгодно отличают дезинтегратор от применяемых ныне помольных агрегатов.

Технология дезинтеграторного измельчения обладает технико-экономическими и гигиеническими преимуществами. Место приготовления водоугольной суспензии совершенно не запылено — весь путь движения обработанного- в дезинтеграторе угля до смачивания его водой изолирован от внешней среды.



Сейчас в одной из комплексных программ участвуют несколько министерств. Прорабатывается технико-экономическое обоснование строительства опытно-промышленного углепровода Кузбасс — Новосибирск протяженностью 250 км Имеется в виду из гидрошахты «Инская» на ТЭЦ-5 в Новосибирске доставлять 4,3 млн. тонн угля в год. В состав углепровода, который намечено построить к 1984 году, войдут фабрика пульпоприготовления, линейная часть, то есть собственно трубопровод, фабрика обезвоживания и подготовки угля к сжиганию. Это — по традиционному способу гидротранспорта,

Чтобы переработать те же 4,3 млн. тонн угля в водоугольную суспензию по дезинтеграторной технологии потребуется всего 27 дезинтеграторных установок производительностью 20 т/ч. Такие установки серийно выпускаются в настоящее время, вот их некоторые технические характеристики: диаметр дисков — 1 120 мм, частота вращения — 2 250 об/мин, масса - 5 000 кг, мощность — 500 кВт. А есть дезинтеграторы и еще большей производительности.

Площадь, занимаемая этими машинами, не превысит 400 кв. м, а стоимость их окупится, например, экономией от исключения потерь, вызванных сдуванием угольной пыли при перевозке угля по железной дороге, и высвобождением более 80 тысяч железнодорожных вагонов в год. Кроме того, дезинтеграторная технология исключает установки обезвоживания и подготовки угля к сжиганию. Дезинтеграторы можно поставить прямо в шахте или в открытом карьере, а в качестве углепроводов использовать уже построенные нефте- и газопроводы. Чтобы перевести в легко транспортируемую по трубам водоугольную суспензию пятую часть добываемого в нашей стране угль, потребуется всего-навсего тысяча дезинтеграторов — годовой выпуск машиностроительного завода средней величины. Одним словом, возможностей у новой технологии много, и необходимо их рачительно, по-хозяйски использовать.

комментарий специалиста

Говорит проректор по научной работе Ле­нинградского горного института, доктор технических наук, профессор Б. Б. Кудря­шов, хорошо знакомый с работами автора статьи:

— Предложенная Р. А. Бычковым дезинте­граторная технология приготовления водоугольной суспензии является технологией экологической, то есть хорошо совмести­мой со средой обитания человека, а эф­фективность ее будет определяться милли­онами рублей. Транспортировка угля в ви­де водоугольной суспензии не только ока­жет помощь железнодорожному транспор­ту, но и исключит потери угля, вызванные сдуванием угольной пыли при перевозке по железной дороге (отсюда охрана окру­жающей среды) Важно также, что корен­ным образом решается труднейшая проб­лема — разгрузка смерзшегося угля. А энергетическая выгода суспензии, близ­кой по своим свойствам к нефти?! Данное техническое решение актуально еще и тем, что человечество вновь поворачивается ли­цом к углю — одному из важнейших источ­ников энергии на ближайшие сто, а то и больше лет.