Гидравлический расчет трубопровода от станции Угольная до Нерюнгринской ГРЭС

Леонов А.М.; Михеев В.А.; Москаленко Т.В.; Данилов О.С.

УДК 662.6/.8

А.М. Леонов, В.А. Михеев, Т.В. Москаленко,

О. С. Данилов

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА ОТ СТАНЦИИ УГОЛЬНАЯ ДО НЕРЮНГРИНСКОЙ ГРЭС

Основываясь на результатах гидравлического расчета и условии обес-печения необходимой производительности, возможно транспортирование угольного топлива от станции Угольная до Нерюнгринской ГРЭС по трубопроводу. Для обеспечения бесперебойного, круглогодичного режима перекачки водоугольной суспензии необходимо проведение теплового расчета трубопровода с учетом климатических условий района.

Ключевые слова: гидравлический транспорт, трубопровод, климатические условия, угольное топливо.

Гидравлический транспорт угля по трубопроводам, являясь одним из видов непрерывного магистрального транспорта, имеет ряд принципиальных достоинств:

- позволяет достичь технологической однородности процессов угледобычи, транспортирования, обогащения и обезвоживания;

- обеспечивает непрерывность угольного грузопотока высокой производительности без погрузочно-разгрузочных работ;

- создает предпосылки для полностью автоматизированных и дистанционно управляемых систем транспорта с высокими технико-экономическими показателями;

- упрощает систему складирования;

- снижает вредное воздействие на окружающую среду;

- позволяет повторно использовать земельные отводы после окончания строительства.

Номинальная потребность Нерюнгринской ГРЭС в угольном топливе составляет 88 т в час. В случае транспортирования угля по трубопроводу в виде водоугольной суспензии (ВУС) с концентрацией 55 % производительность трубопровода составит [1]:

о 88000 п, ,, 3/

О =--------5------=------------------------------= 134,2 м/ч,

8(р,8 + р0(1 - 5)) 0,55(1350 • 0,55 +1000(1 - 0,55))

где Qч - часовая производительность трубопровода, м3/ч; Qs - производительность по углю, кг/ч; р0 - плотность воды, кг/м ; ря -плотность угля, кг/м3; я - концентрация угля в суспензии, %.

Исходя из условия обеспечения производительности Qч и режима течения суспензии выбирается диаметр трубопровода. Концентрированные водоугольные суспензии транспортируются при ламинарном режиме течения [2], при этом скорость транспортировки должна быть меньше граничной скорости и < иг при которой происходит смена режима течения ВУС. Определяем скорость течения ВУС и ее граничную скорость по формулам [1]:

и= 4 • °ч ,

3600-ж-d2

иг = п • Л/а~в~м1,

где и - скорость течения ВУ С, м/с; d - диаметр трубопровода, м; иг

- граничная скорость течения ВУС, м/с; п - опытный коэффициент (для водоугольной суспензии с плотностью менее 2000 кг/м3 равен 1,2 [1]); а* - коэффициент равный [1]:

а. = Р-Р = 1350 -1192'5 = 0,132, р 1192,5

где р - плотность ВУС, (1192,5 кг/м3).

Результаты по определению скоростей представлены в таблице.

По данным, приведенным в таблице видно, что второй вариант транспортирования ВУС (при условии и < иг) с диаметром трубопровода 273 мм и скорости транспортирования равной 0,63 м/с, будет обеспечивать ламинарный режим течения суспензии.

На выбор насосного оборудования для трубопровода существенное влияние оказывают потери давления (линейные, местные и потери от перепада высоты) по длине трубопровода. Длина транспортирования от станции Угольная до ГРЭС составляет 22,7 км, превышение начальной точки трассы над конечной составляет 69,54 м. Профиль трассы показан на рисунке. Таким образом, полные потери давления составят [1]:

Ар = ЛpL + ЛрМ + Арь = 1,22 + 0,122 + 0,81 = 2,2 МПа,

Скорость течения водоугольной суспензии в зависимости от диаметра трубопровода при обеспечении заданной производительности Qч =134,2 м3/ч

№ варианта Диаметр трубопровода, м Скорость о, м/с Скорость ог, м/с

1 0,245 0,79 0,68

2 0,273 0,63 0,72

3 0,325 0,45 0,79

Профиль трассы от станции Угольная до Нерюнгринской ГРЭС:

1 - станция Угольная, погрузка; 2 - станция Нерюнгри-Грузовая; 3 - станция Не-рюнгри-Пассажирская; 4 - Нерюнгринская ГРЭС, разгрузка

где ЛpL - линейные потери давления, МПа; Лрм - местные гидравлические потери давления, МПа; Лрк - потери давления на преодоление разности высот между концом и началом трубопровода, МПа.

ЛрЬ = i • Ь = 0,0054 • 22700 = 1,22 МПа,

где 1 - удельные потери при движении гидросмеси, Па/м; Ь - длина транспортирования, м.

ЛрМ = 0,1-ЛрЬ = 0,1 1,22 = 0,122 МПа,

ЛрЬ = р• g • Ь = 1192,5 • 9,8 • 69,54 = 0,81 МПа,

где к - разность высот между концом и началом трубопровода, м.

Удельные потери (динамический уклон) по длине трубопровода при движении водоугольной суспензии [1]:

i = 10 • (1 + а. • s) = 0,005 • (1 + 0,132 • 0,55) = 0,0054 Па/м,

10 = Л • (——) = 0,07 • (---06-------) = 0,005 Па/м,

0 2 • g • а 2 • 9,8 • 0,273

где X - коэффициент, определяется по формуле [1]:

0 32 0 32

Л = = , 03 = 0,07,

Ren 130,80

где п - коэффициент (п = 0,3 при Re < 4104); Re - число Рейнольдса, равное:

_ и р^ а 0,63 • 1192,5 • 0,273

Re = —------=--------------------= 130,8,

г/ • g 0,16 • 9,8

где г) - динамическая вязкость водоугольной суспензии, Пас.

С учетом полных потерь давления (ЛpL = 2,2 МПа) и обеспечения требуемой производительности =134 м3/ч при диаметре трубопровода 273 мм) выбираем два насоса У8-7 (Россия), один из которых резервный.

Выводы

- основываясь на результатах гидравлического расчета и условии обеспечения необходимой производительности, возможно транспортирование угольного топлива от станции Угольная до Не-рюнгринской ГРЭС по трубопроводу;

- для обеспечения бесперебойного, круглогодичного режима перекачки водоугольной суспензии необходимо проведение теплового расчета трубопровода с учетом климатических условий района.

----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Смолдырев А.Е., Сафонов Ю.К. Трубопроводный транспорт концентрированных гидросмесей. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.: ил.

2. Зайденварг В.Е., Трубецкой К.Н., Мурко В.И., Нехороший И.Х. Производство и использование водоугольного топлива. - М.: Издательство Академии горных наук, 2001. - 176 с.: ил. ШИН

A.M. Leonov, V.A. Mikheyev, T. V. Moskalenko, O.S. Danilov

HYDRAULIC CALCULATION OF THE PIPELINE FROM “COAL” STATION TO THE NERJUNGRINSKYSTATE DISRICTPOWER STATION

Being based on results of hydraulic calculation and a condition of maintenance of necessary productivity, it is possible the transportation of coal fuel from station Coal to the Nerjungrinsky state district power station by pipeline. For maintenance of an uninterrupted, year-round mode of swapping of water coal suspension it is necessary carrying out of thermal calculation of the pipeline taking into account area climatic conditions.

Key words: hydraulic transport, pipeline, climatic conditions, coal fuel.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------

Леонов A.M. - младший научный сотрудник,

Михеев В.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, и.о. зав. лабораторией,

Москаленко Т.В. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

Данилов О. С. - старший инженер,

лаборатория Комплексного использования углей, Институт горного дела Севера, г. Нерюнгри, [email protected]

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Леонов А. М., Михеев В. А., Москаленко Т. В., Данилов О. С.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Леонов А. М., Михеев В. А., Москаленко Т. В., Данилов О. С.

Текст научной работы на тему «Гидравлический расчет трубопровода от станции Угольная до Нерюнгринской ГРЭС»