Рекомендации по проектированию безопасных установок для сушки угля. Оборудование. Примеры. Анализ ошибок

Dr.-Ing. W. Garber

Рассмотрены процессы сушки угля, условия и механизм воспламенения и взрыва пылевоздушной смеси. Технология обеспечения безопасности. Снижение содержания кислорода в газах. Анализ оборудования сушильных установок. Анализ срабатывания взрывных предохранительных клапанов. Компоновки цехов сушки на угле-обогатительных фабриках. Примеры ошибок при проектировании. Рекомендации и примеры безопасных установок для сушки угля.

© Dr.-Ing. W. Garber, 2021

ISBN 978-5-0055-8329-1

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Ing.-Büro Feuerungs — und Trocknungstechnologien, [e-mail], www.ftt-ing.de

Германия, Дюссельдорф

Введение

История

Технический прогресс в России обошел стороной технологию сушки углей. Во многом это продолжение ситуации в СССР, когда угольные технологии рассматривались как «не самые главные» по сравнению с технологиями добычи и переработки нефти и природного газа, или, например, с ракетной техникой.

Неумение сушить горючие материалы, такие как уголь, черта не только России. Технологией современной сушки угля не владеют также в Китае, Индии, Малайзии, Австралии и в США. Отличие России в том, что здесь добычу обогащение угля приходится вести в районах с минусовыми температурами в течение 6—10 месяцев. Поэтому без сушки угля не обойтись.

Фактором, вызвавшим «задержку в развитии» технологий сушки угля, было также поступление на рынок нового оборудования для глубокого механического обезвоживания мелких продуктов обогащения — угольных концентратов. На угольных предприятиях и у проектировщиков, встраивающих новые дисковые фильтры, фильтр-прессы и гипер-фильтры в реконструируемые или новые обогатительные цеха, сложилась иллюзия, что от опасной и весомой по капитальным затратам технологии термической сушки угля можно отказаться. Новые обогатительные фабрики более двух десятилетий строились без установок сушки угля.

В период «безсушильной паузы» сложилось ясное понимание о уровне потерь товарного продукта и технологических трудностях, сопутствующих обогащению углей без окончательной операции по термической сушке мелкодисперсных углей. Потери концентратов угля составляют примерно 10% от общего выпуска товарной продукции. Переувлажненные обогащенные концентраты, по причине повышенной влажности, не могут быть проданы. Обогащение выполнено, а продажа высоковлажного концентрата не может состояться. Это потери для экономики обогатительной фабрики.

Возвращение в 2010-х годах к проектированию сушильных установок Россия встретила в условиях, когда на всех без исключения установках сушки угля, используются технологии 50—70 летней давности, стоит устаревшее оборудование, реализуется опасный процесс сушки в ежесуточными остановками на 4 часа. Сушка мелкого взрыво-пожароопасного угля ведется при содержании кислорода в газах, которое в два раза превышает безопасный уровень.

Проектировние и строительство новых сушильных установок осложняется использованием старых советских норм и методик, повторенных слово в слово в российских нормах, отсутствием литературы по сушке, отсутствием специалистов, знающих технологии безопасной сушки угля.

Является ли технология безопасной сушки мелкого угля «белой зоной», неизвестной областью, знание которой отсутствует у живущих на земле инженеров? К счастью это не так. Этот процесс европейские инженеры научились реализовывать совершенно безопасно.

Доказательством надежности разработанной технологии и оборудования является факт, что с 60-х годов прошлого века до настоящего времени на многих сотнях установок сушки-помола каменного угля на основе европейского оборудования не было случаев взрывов или пожаров.

Европейские решения

Фирмы, разрабатывающие промышленные процессы и технологии, формулируют основы этих процессов в форме текстов для внутреннего использования. Эти тексты содержат know how фирмы в концентрированном виде и служат для передачи знаний от опытных инженеров к молодым.

Книга, которую Вы открыли, содержит know how по технологии безопасной сушки углей и других горючих материалов немецкой фирмы Ing.-Büro Feuerung — und Trocknungs-Technologien (технологии сушки и горения). Описаны процессы и оборудование, знания о которых необходимы для проектирования безопасных сушильных установок. Тексты адаптированы для российских инженеров, учитывая состояние знаний в этой области.

Основой процесса сушки углей, который практикуется в России, является режим с высоким содержанием кислорода. Опасность такой реализации процесса усугубляется прерыванием сушки каждые сутки на 4 часа, вызванным остановкой углеобогатительной фабрики. К этому добавляются использование топочного оборудования с высокой тепловой инерционностью, не позволяющего оперативно управлять процессом, и другие сложности, подробно описанные в книге. Условия реализации процесса сушки углей в режимах опасных для людей и предприятий, к сожалению, не полностью запрещаются действующими в России техническими нормами.

К чести российских инженеров, можно сказать, что они ухитряются «выживать» в описанных условиях. Прежде всего это касается разумно построенной системе мокрой газоочистки за установками сушки угля. Эта система неэкономична и неэффективна, но она является безопасной.

В книге описана концепция перехода от опасной прерывной технологии сушки углей с высоким содержанием кислорода в газах к безопасной непрерывной технологии сушки с низким содержанием кислорода, при которой взрыв или возгорание угля невозможны. Дана также информация по современным средствам защиты оборудования от взрыва или возгорания.

Целью книги является описание пути к безопасной технологии сушки углей. По этой причине сознательно не приводятся расчетные методики процессов, формулы и т.п., которые часто затрудняют понимание сути вопроса эксплуатационным персоналом. Вместо формул дано большое количество графических материалов, которые упрощают понимание процессов и работы оборудования. Все графические материалы базируются на опыте реального проектирования и работе реально выпускаемого оборудования.

Изложенные в книге принципы построения безопасных технологий базируются на европейском нормативном материале. Объединяющими документами являются Директивы АТЕХ, которые создают техническую среду для реализации безопасных процессов и изготовления безопасного оборудования.

Директивы АТЕХ не приняты в России как действующие нормы. В этом нет ничего страшного. Директивы АТЕХ не противоречат российским нормам и могут использоваться как полезное дополнение. Дополнение, которым можно пользоваться добровольно, без принуждения. Директивы АТЕХ призывают к открытому творческому процессу в области обеспечения безопасности. По моему мнению, это одна из важнейших особенностей этих документов.

Процессы сушки угля можно сделать безопасными. Строительство цехов сушки угля и приобретение оборудования можно выполнить без лишних затрат. В книге даны рекомендации и примеры оптимальной компоновки цехов сушки на площадке обогатительной фабрики. Даны технологические схемы, примеры выбора и компоновки оборудования, выполнен анализ ошибок при проектировании.

Эффективное использование угля в энергетике, металлургии, химии невозможно без удаления из угля лишней влаги.

Надеюсь, что книга окажется полезной для молодых инженеров.