Резонанс

Материал  «Неочевидное, но вероятное», опубликованный в «УТГ» №13 от 03.04.08г., вызвал целый шквал читательских звонков  с просьбой помочь связаться с разработчиками аппаратуры и технологии электромагнитной очистки труб от минеральных отложений.

Почему разработка, имеющая, на первый взгляд, достаточно узкий сектор практического интереса, вызвала столь большой резонанс? В попытках разобраться в этом возникла идея пообщаться непосредственно с потребителями «продукта» — работниками донецкой  шахты им. М. Горького, где впервые в мире внедрена электромагнитная обработка шахтной воды на водоотливном трубопроводе с помощью аппаратуры серии «Илиос» фирмы «Вотали ЛТД».

Пожинаем плоды «реструктуризации»

В своем кабинете меня ожидал директор шахты Василий Иванович Ционенко, а вскоре сюда «подтянулось» и руководство различных подразделений предприятия. Эмоциональная дискуссия вертелась вокруг реструктуризации угольной отрасли и порожденных ею технических, экологических, социально-экономических проблем. 

А ведь на эти цели в 90-х годах были выделены огромные средства. Куда они делись? Одни считают, что полученного в свое время финансирования элементарно не хватило на полномасштабную реструктуризацию. Другие убеждены, что средств было не так уж и мало, но потрачены они бездарно. Третья точка зрения: средства фонда реструктуризации просто разворованы. Так или иначе, технология полнокровной реструктуризации шахт оказалась подмененной их тривиальным закрытием.  

Еще в 2004 году только на шахтах Донецкой области вместо запроектированных 1089 насосов (мощность каждого достигает 1200 кВт) фактически было установлено лишь 762. Да и они на тот момент уже отработали по несколько нормативных сроков, утратив изначальные (проектные) напорные и расходные характеристики.

В то же время проведенная на ряде шахт очистка ставовых труб до их проектного сечения показала, что в ряде случаев для обеспечения надлежащего водоотлива не только не нужны дополнительные  насосы, но и можно обойтись меньшим их числом!

Под этот реформаторский «каток» попала и шахта им. М. Горького. Сейчас она находится в стадии той самой реструктуризации, итогом которой станет формальное закрытие предприятия (как угледобывающего), но на нем по-прежнему будет трудиться около 500 человек. Их задача — обеспечение так называемой «сухой» консервации шахты, что означает непрерывную откачку шахтных вод практически в тех же объемах, что и прежде. Причем, что называется, «всю оставшуюся жизнь».

Ясно, что в интересах государства минимизировать нагрузку на бюджет от подобных закрытых шахт. Ведь по Украине их многие десятки. Резерв экономии электроэнергии очевиден — снижение энергоемкости системы откачки шахтных вод. За счет чего?  

Не секрет, что на большинстве украинских шахт ставовые трубы  находятся в эксплуатации уже не один десяток лет. Их замена даже в былые времена была довольно дорогим удовольствием, а сейчас она и вовсе немыслима. Поэтому пока наиболее очевидный путь снижения энергозатрат на водоотлив и прежде всего на «сухую» консервацию шахт — восстановление  проектной пропускной способности трубопроводов. Это, в свою очередь, приведет к снижению потребления электроэнергии нагнетающими насосами.  Достичь этого можно путем очистки ставовых труб от минеральных отложений солей и угольного штыба, десятилетиями накапливавшихся на их внутренних поверхностях.

Испытание пройдено!

Чтобы  оценить возможности электромагнитной методики в достижении этой цели, стоит обратиться к официальному документу — «Акту от 23.04.08г. о результатах замера внутреннего диаметра нагнетательного трубопровода №2 (контрольного — Н.Д.) в сравнении с очищаемым аппаратом «Илиос-Т» трубопроводом №3 водоотлива горизонта 764 м». Он составлен  комиссией из специалистов шахты им. М. Горького и утвержден директором шахты.

В данном «Акте…»  отражено, что упомянутые трубопроводы №2 и №3, обеспечивающие водоотлив с горизонта 764 м, были смонтированы в одно время и с тех пор находились в одинаковых условиях эксплуатации. На конец апреля 2008 года толщина отложений на стенках контрольного трубопровода №2 составляла 28—32 мм. Это означало, что за время эксплуатации его исходный внутренний диаметр (?200 мм) уменьшился на 30% (до 136—144 мм), а пропускная способность снизилась  на 51%! А что произошло с испытуемым  трубопроводом  №3?

С момента установки на  нем аппаратуры «Илиос-Т» (30 января 2007 года) до конца января 2008 года внутренний диаметр трубопровода на всем протяжении после места подключения импульсаторов увеличился на 57% (!). Итоговый вывод этого испытания, зафиксированный в цитируемом документе: «Процесс образования отложений на стенках трубопровода остановлен, более того, происходит очистка трубопровода».

Мы не станем на страницах газеты подсчитывать объемы  экономии  электроэнергии при широкомасштабном внедрении аппаратов серии «Илиос». Но резонансный интерес к этой разработке как одному из способов снижения энергетических и материальных затрат на реструктуризацию угольной отрасли налицо. Кстати, шахта им. М. Горького стала убыточной не в последнюю очередь из-за подорожания электроэнергии, львиная доля которой расходуется на водоотлив.  

Я спросил у  директора: а нельзя ли после закрытия шахты повысить горизонт откачки ее вод с целью того же снижения энергозатрат? Оказывается, нельзя, так как при этом оказались бы затопленными соседние действующие шахты, разрабатывающие пласты угля ниже горизонта 764 м. Все «в одной лодке»!  Поэтому в последующее время закрывшаяся шахта им. М.Горького будет обеспечивать возможность добычи угля на других родственных предприятиях.

В процессе дискуссии возникали и другие вопросы. Как относятся к предложенному способу очистки трубопроводов от отложений на  других шахтах?  Что о нем думает официальная горная наука? Наконец, если эффективность этой технологии столь очевидна, то почему бы профильному министерству не позаботиться о ее внедрении  в масштабах отрасли?

Об отношении горной науки к этой технологии можно судить по тому, что фирма «Вотали ЛТД» тесно сотрудничает с отделом эксплуатации шахтного насосного оборудования (руководитель — доктор технических наук, профессор Натикбек Алиев), ведущего по данной проблеме в отрасли донецкого НИИ горной механики им. М. Федорова.

Оказывается, глава дирекции ГП по реструктуризации шахтного фонда Александр Терещенко  в 2008 году поднимал этот вопрос и перед министром угольной промышленности. Но, рассказывая об этом,  Василий Иванович тут же посочувствовал министру в связи с перманентными авариями на отечественных шахтах. Дескать, у него руки до этого не доходят. Он  назвал и несколько известных  в регионе ученых-угольщиков, которые положительно отзываются о новом методе. Но дело не в отзывах, сколь бы хвалебными они ни были, а в отсутствии  финансовых возможностей для продвижения этой инновации в широкую практику.

Альтернатива или вариант?

Вопрос: является ли способ электромагнитной очистки труб альтернативой давно известной разрядно-импульсной технологии для восстановления пропускной способности водоотливных магистралей?

Ответ: там, где нужно срочно и быстро очистить сильно  забитые, но еще достаточно прочные трубы и есть доступ для использования довольно громоздкого оборудования, разрядно-импульсная технология (ее силовая установка базируется на мощном  спецавтомобиле) может быть предпочтительнее. 

Электромагнитная очистка не имеет подобных ограничений. Правда, действует она не мгновенно, а по принципу «вода камень точит» — медленно, но верно.  Один комплект оборудования  «Илиос» (электронный блок и электромагниты-импульсаторы) умещается в среднего размера чемодане, с которым есть доступ практически к любому месту. Оно монтируется за считанные часы и после этого работает в непрерывном режиме неограниченное время без какого-либо обслуживания.  Это, наряду с «разрушающими» способностями электромагнитного метода,  пожалуй, один из важнейших факторов его широкой востребованности.

Поэтому каждая из названных технологий очистки трубопроводов от минеральных отложений  в конкретном случае может быть как альтернативой, так и одним из возможных вариантов.

Впрочем, есть  производства, где применение разрядно-импульсной технологии менее предпочтительно из-за потенциально возможного разрушения трубопровода  в результате мощного  динамического воздействия (удара) на внутреннюю среду трубы в момент импульсного разряда.

Например, при добыче урановой руды возникает необходимость глубокой, многостадийной очистки шахтной воды от радионуклидов.  В этой технологии (для усиления выпадения радионуклидов в осадок)  применяется известь, что ведет к интенсивному зарастанию  технологических трубопроводов нерастворимыми осадками высокой плотности. Ясно, для такого производства нужно искать наиболее щадящий метод борьбы с указанными отложениями.

Еще в 2006 году руководство Ингульской шахты (г. Кировоград) объединения «ГП «ВостГОК» обратилось в фирму «Вотали ЛТД» с просьбой исследовать эту проблему на месте и помочь решить ее. Было установлено, что зарастание трубопроводов гидрокарбонатными осадками привело к снижению производительности очистки шахтных вод на 60% и дальнейшая эксплуатация очистной установки в  таком состоянии может вызвать аварийную ситуацию и сброс загрязненной воды в реку Ингул.

Собственно, тогда фирме «Вотали ЛТД» и поступило предложение проработать вопросы внедрения своей технологии на этой шахте. Но прошло еще около двух лет, прежде чем первая установка «Илиос-ТМ» была смонтирована  на одном из трубопроводов довольно сложной системы очистки шахтной воды на этом предприятии. Результаты сравнения замеров толщины и физических свойств отложений до и после воздействия на них импульсаторами показали, что всего за месяц с лишним (с 30.05.08 по 04.07.08г) не только прекратился процесс образования  отложений, но их толщина и плотность заметно уменьшились. Отмечается, что даже за столь короткий период пропускная способность трубопровода увеличилась на 3,6%. Тогда как с противоположной стороны от места установки импульсаторов плотные отложения продолжали нарастать.  В акте о результатах данного обследования признано целесообразным и этот участок оборудовать комплексом «Илиос-ТМ».

Как показала практика, электромагнитная технология незаменима и при очистке до предела заросших стальных труб центрального отопления (как трассы, так и внутридомовой разводки), и водопроводных труб. Она принципиально отличается от всех других, приблизительно так же, как возобновлямые источники энергии отличаются от невозобновляемых.

Дело в том, что для борьбы с минеральными отложениями традиционными способами воду для центрального отопления периодически обрабатывают различными химическими реагентами, а безреагентные способы (например, тот же разрядно-импульсный) не предотвращают нарастание отложений в дальнейшем. Следовательно, соответствующие очистки должны проводиться периодически. Технология очистки комплексом «Илиос» имеет в этом плане ряд преимуществ: оборудование монтируется на работающем трубопроводе и в дальнейшем работает, не требуя какого-либо обслуживания; пролонгированное во времени, а не  залповое обрушение отложений не грозит аварийной закупоркой трубы, ее очистка  происходит путем  размягчения отложений и вымывания их потоком воды до полного восстановления проектного внутреннего диаметра;  после этого предотвращается нарастание отложений на все последующее время работы аппарата. 

Но можно с уверенностью утверждать, что и разрядно-импульсная,  и электромагнитная технология разрушения отложений являются альтернативой громоздкому и дорогостоящему варианту решения проблемы, то есть замене труб на новые. Например, в горнодобывающей отрасли это означало бы еще и бурение новых скважин. В  расчете на одну шахту расходы при этом составляли бы в среднем несколько миллионов гривень. Тогда как путем очистки трубопроводов от отложений те же цели могут быть достигнуты  на порядок меньшими финансовыми и материальными затратами.

Известно, что огромные амплитуды колебаний при резонансном возбуждении  любой колебательной системы  поддерживаются небольшими порциями подводимой энергии. Правда, частота поступления этой подпитки должна совпадать с собственной (резонансной) частотой системы. 

В нашем случае это означает, что для успеха предприятия необходимо совпадение интересов сторон (разработчиков технологии и ее потребителей). Тогда проблема будет решена, притом сравнительно малыми средствами. Вот только когда наступит понимание этой простой истины?