книги из ГПНТБ / Демидов, В. Е. Магистрали пяти измерений

Ледяной поток энергии

Ну, хорошо, увеличивать производительность нефтепро­ водов можно множеством разных способов. А как быть с га­ зом? Таїм ведь «водоросли» в трубу не запустишь: все-таки- газ, не жидкость... А почему, собственно, не жидкость? Ведьлюбой газ превращается в подобие воды, и при современной технике сделать это совсем несложно. Во много раз умень­ шится объем, -и для перекачки того же количества таза мож­ но будет применить трубы меньшего диаметра или, оставив ихтеми же, резко поднять пропускную способность магистрали. Заманчиво, не правда ли? За чем же дело стало?

Если речь идет о таких газах, которые сжижаются легко, то тут проблем никаких нет. Аммиак, скажем, превращается в жидкость при —33° С, а если давление поднять до трех атмосфер, то и при —Л,1°С. Его и стараются передавать по «газожидкостным» трубопроводам. В США таких м-агиотра- лей более б тысяч километров, по нескольку сотен километ­ ров во Франции, Италии и других странах.

Но вот с жидким природным газом дело сложнее. Глав­

производительности — это целый завод.

Кроме того, природный газ сжижается при температуре —160° С. Доставить его в жидком виде удается только в том случае, если мы по пути не растеряем этот холод, не дадимтеплу проникнуть сквозь станки трубопровода. Как этого до­ биться?

В принципе возможно заключить трубопровод в другую трубу, большего диаметра, и выкачать изпромежутка воздух. Вакуум— самый лучший теплоизолятор, так что сохранность нашей холодной жидкости гарантируется. Ведь именно так устроены сосуды, в которых перевозят и хранят жидкие га­ зы. К сожалению, идея эта хороша лишь в лабораторной практике. Тысячекилометровое сооружение, каким являетсятрубопровод, требует индустриального подхода, а он сущест­ венно отличается от лабораторного. Поддерживать вакуум в таком гигантском «сосуде» чересчур дорого. А ведь еще нуж*- но эту длиннющую трубу с двойными стенками соорудить — об этом только подумаешь, и уже видишь столько препятст­ вий, что понимаешь: дело это вряд ли осуществимое.

Более реален другой путь: закутать трубу в толстую шубу из пенистой пластмассы или пеностекла. Эти материалы, ко­ нечно, не такие хорошие теплоизоляторы, как вакуум, но тол­ щиной «шубы» вполне можно опасти дело. Обычно хватает 15 сантиметров. Кстати, такое укутывание уже делают у нас

в районах вечной мерзлоты, чтобы теплая нефть, текущая по

какой возможности: даже вакуум не спасет. Жидкость малопомалу будет превращаться в газ. По трубе пойдет их смесь. Так что периодически газ придется отделять, превращать в жидкость и снова закачивать в трубу. Оборудование этих промежуточных станций перекачки и сжижения куда слож­ нее, чем обычных «перекачек», и это могло бы вконец испор­ тить дело, если бы не то' обстоятельство, что располагать станции можно втрое реже. К тому же, 'Мощность, в которой они нуждаются, впятеро меньше. Словом, не они будут тем слабым местом проекта, из-за которого обычно критикуют весь проект: ведь денег потребуется столько же.

Оппоненты ткнут пальцем в трубы. «Из какого материала вы собираетесь их делать? — ласково спросят они. — Обыч­ ная сталь ведь не годится для такой температуры. Она ста­

тельство. Увеличить затраты еще на 50 процентов—вряд ли кто пойдет на это, в особенности учитывая, что дело слишком уж новое... Однако кто сказал, что трубы будут того же самого диаметра? Ведь перекачиваться-то станет уже не газ, а жид­ кость! Атубы малого диаметра соответственно дешевле.

Расчеты, выполненные во Всесоюзном научно-исследова­ тельском институте газа под руководством профессора С. Гуд­ кова, показывают, что на расстояние в три тысячи километ­ ров, то есть с месторождений Тюмени в Центр страны, пере­ давать газ в жидком виде выгодно даже при существующих ценах на алюминиевые и никелевые трубы. А ведь опрос рож­ дает предложение. Строительство трубопроводов из таких труб заставит выпускать их совсем не в тех масштабах, как сегодня. Массовое же производство обладает тем приятным свойством, что оно позволяет снижать цены на продукцию. Это сделает «жидкогазовые» магистрали выгодными и на мень­ ших — порядка 2 тысяч километров — расстояниях.

Кроме того, жидкий газ принесет выгоды не только тран­ спортного характера. На сжижение газа будет затрачено не­ мало энергии, но, поскольку ее потери по дороге не столь уж

придется располагать близко одна к другой, транспортиров­ ка обойдется дорого. Чтобы сохранить на приемлемом уров­ не экономичность, приходится нефть нагревать и перед тем,

меньшей производительности, построены и в других странах. Но инженеров и изобретателей не оставляет мысль, что здесь «что-то не так». Ведь тепло этой нагретой нефти в отличие от холода сжиженного газа использовать на конце трубопрово­ да не удастся.

Что же делать? Оказывается, помочь может обыкновен­ ная вода. Это не значит, что мы будем греть воду, нет. Более

ребрасывать и твердые материалы, которые, если к ним уме­ ло подойти, тоже проявляют «текучие» свойства.

Взять, например, уголь. Его везут на электростанции по железной дороге. Расходы іна транспортировку в результате оказываются весьма значительны: 30 процентов себестои­ мости энергии. В СССР .выработка электроэнергии измеряется многими сотнями миллиардов киловатт-часов и почти 9 /ю ее — это продукция тепловых станций. Легко представить себе, в какие астрономические суммы выливаются затраты на пере­ возку.

придется или его высушить, или оборудовать станцию топка­ ми, пригодными для сжигания мокрой угольной мелочи. Однако и то, и другое вполне в возможностях современ-

йой техники. Так, в газете «Файнеишл тайме» сообщалось об ультразвуковой угольной сушилке, которая за полминуты снижает его влажность иа 30 процентов, а в журнале «Глюкауф» — об угольных 'циклонных топках, в которых горит пульпа, состоящая на 3 / 4 из угля, а на ! Д из воды.

Все эти обстоятельства заставляют энергетиков всего ми­ ра внимательно изучать возможности углепроводов и стро­ ить опытные линии передачи, дабы накопить опыт и выявить •наиболее экономичные и рациональные решения.

В нашей стране первый углепровод был построен во Львов- ско-Волыноком бассейне. Он питает топливом Добротворокую ГРЭС, находящуюся в 60 километрах от шахты. По од­ ной трубе диаметром 25 сантиметров идет угольная пульпа, по другой вода возвращается в шахту. Себестоимость тран­ спортировки оказалась вчетверо ниже, чем по железной до­ роге, и вся система окупилась за каких-то три года.

Американские инженеры также считают, что во многих случаях выгоднее проложить углепровод (иногда длиной до 800 километров) и построить электростанцию близ места потребления энергии, чем сооружать ее рядом с шахтой и пе­ редавать энергию по проводам. Это кажется просто неверо­ ятным, ведь мы привыкли, что высоковольтная линия — наи­ более удобный способ транспортировки энергии, но неумоли­ мые выкладки заставляют поверить...

Кстати, такие углепроводы делают очень выгодной экс­ плуатацию шахт, в которых все процессы добычи угля и подъема его на-гора осуществляются с помощью воды. Обыч­ но его отправляют потребителям, превратив в плотно спрессо­ ванные брикеты. В случае передачи по трубам надобность в брикетиров ании отп ада ет.

• Не нужно, однако, думать, что трубопроводы для твердых материалов — достижение инженерной мысли лишь послед­ него времени. Первый патент был взят англичанином У. Эндрьюсом в 1889 году, хотя тогда до практических шагов'дело не дошло. Лишь в 1914 году его соотечественник инженерэлектрик Г. Бэлл из Хаммерсмита построил углепровод в 600 метров для подачи топлива из барж на электростанцию. Он предложил и более серьезный проект: протянуть маги­ страль длиной более 200 километров от шахт Мидленда в Лондон. Городские власти к идее отнеслись прохладно и в ассигнованиях отказали. Так был похоронен смелый проект, намного опередивший свое время.

Впрочем, и в последующие годы к перекачке по трубам твердых веществ особого интереса не проявлялось. За пять­ десят с небольшим лет, прошедших с тех пор, в мире соору­ жено немногим более шести десятков трубопроводов такого •типа, что, правда, в некоторой мере компенсируется разно­ образием перекачиваемых продуктов: руда, сахарный трост-

ник, целлюлоза, известняк, уже упоминавшийся уголь, отхо­ ды золотых рудников — «хвосты», древесная щепа, шлак плавильных печей и многое другое.

Причина столь медленного развития этой отрасли техники лежит прежде всего в тех конструктивных трудностях, кото­ рые встают перед проектировщиками. Руда, уголь и другие твердые материалы действуют на металл труб и лопаток на­ сосов как абразив и разрушают их. Оправиться с этими про­ блемами удалось лишь в самые последние годы. На стенки труб стали наносить стойкую к истиранию эпоксидную смолу, а на лопатки насосов — слой мет алл©керамического сплава. Последняя операция производится с помощью нагретой до не­ скольких десятков тысяч градусов струи плазмы. Обычные ло­ патки выходят из строя через месяц, наплавленные стоят по полгода, а то и по году. Все это свидетельствует о том, что в дальнейшем «твердотельные» трубопроводы станут'.применять­ ся значительно шире.

Длина этих магистралей не превышает пока 450 километ­ ров, производительность — 5 миллионов тонн в год. Но име­ ются уже проекты и 'более значительных сооружений, напри­ мер, для перекачки серы из провинции Альберты (Канада) в район Великих озер (США) длиной более двух с половиной тысяч километров или для подачи угля из Западной Вирджи­ нии в Филадельфию (США) производительностью до 10 мил­ лионов тонн в год.

Весьма интересны и проекты «капсульных» трубопрово­ дов, предназначенных для транспортировки крупных контей­ неров одинакового удельного веса с перекачиваемой жид­ костью. Добиться нужного удельного веса несложно: доста­ точно лишь соблюсти должную пропорцию между заполненным и пустым пространством внутри контейнера. Внутрь можно поместить практически все, что угодно,— или

А вот заметка из газеты «Известия»:

«Разработан принципиально новый способ доставки угля на обогатительные ф а'брик и — трубопровод большого диамет­ ра. В нем под давлением воздуха контейнеры с углем будут поступать на пункт разгрузки. Сейчас на большинстве обога­ тительных фабрик уголь поступает от шахт по воздушноканатным дорогам. Такая дорога стоит недешево. И во время

больших .снегопадов работает с 'перебоями. Испытания маке­

ной обогатительной фабрике будет построен опытно-промыш­ ленный образец».

«...В недалеком будущем по трубопроводам начнут тран­ спортировать, наряду с нефтью, нефтепродуктами и газом основную массу руды, угля, химикалий и других сыпучих ма­ териалов»,— читаем мы в сборнике «Итоги науїси и техники».

кое-то универсальное средство решения этой задачи. Выход, видимо, только в комплексном подходе: концентрация, авто­ матизация, специализация, скорость.

Эти же задачи стоят и перед транспортом нашей страны. Директивами XXIV съезда КПСС уже в девятом пятилетии

намечено: «Увеличить грузооборот морского транспорта в

1,4 раза. Пополнить транспортный флот высокоэкояомичными, универсальными и специализированными судами с комп­ лексной автоматизацией управления судовыми механизмами и системами, .в том числе судами для перевозки большегрузных контейнеров, оборудования и скоропортящихся грузов. Расши­ рить перевозки грузов судами смешанного плавания море — река — море.

Развивать пропускную способность морских портов, соз­ дать в них специализированные высокомеханизированные перегрузочные комплексы для погрузки и выгрузки контей-

неров, навалочных и лесных грузов...» Какими же средствами будут решаться у нас и за рубе­

жом задачи развития морских перевозок?

Эра гигантов

До середины 50-х годов судно в двадцать, а тем более в тридцать тысяч тонн считалось громадиной. И вдруг словно

писали как о событии века. Но кораблестроители доказали, что их трезвые технические расчеты превосходят — в который уже раз! — самые смелые взлеты фантастов: готов проект суд­ на на полмиллиона тонн и ведется эскизное проектирование

единичное явление, не отдельные «всплески». В 1969 году по

сверхкрупные корабли преобладают в портфелях заказов ко­ раблестроительных фирм.

Сухогрузные суда увеличивались не так стремительно, да и сейчас они не мечтают о цифрах, приближающихся к полу­ миллиону, но прогресс все-таки и здесь весьма внушителен:

к1973 году стотысячетонный рубеж перешагнет 90 кораблей. Почему именно танкеры возглавили этот взлет грузоподъ­

емности? Прежде всего потому, что промышленно развитым странам с начала 60-х годов потребовались небывалые коли­ чества нефти. Все новые и новые полчища автомобилей нуждались в бензине, дизельном топливе, смазочных маслах. Нефть стала важнейшим сырьем химической индустрии. На­ конец, в топках электростанций все в больших масштабах стали сжигать не уголь, а мазут, который получают опять-, таки из нефти. Малотоннажные суда уже не справлялись с возросшим объемом перевозок. Техника же кораблестроения достигла такого уровня, при котором постройка «сверхтанке­ ров» оказалась делом вполне, осуществимым. Так что не при­ хоть, не желание поразить мир, а экономическая необходи­ мость была причиной рождения океанских гигантов.

Теоретические изыскания свидетельствовали, что эксплуа­ тация таких судов будет крайне выгодна.

Конечно, корабль в полмиллиона тонн куда дороже «пятидесятитысячника». Но если считать, во сколько обходится тонна водоизмещения, окажется, что у крупного судна она втрое дешевле. Иное соотношение тоннажей даст иную циф-