神渭煤漿管道輸送系統(tǒng)介紹

陳潔　李馬鎖

【摘 要】神渭輸煤管道是我國第一條輸煤管線，全長732公里，是迄今為止世界上運距最長的輸煤管線工程。神渭輸煤管道系統(tǒng)設(shè)計年運輸量為精煤1000萬噸，輸送濃度51%-53%。首端制漿廠和泵站設(shè)在陜西煤業(yè)化工集團所屬的神木紅柳林煤礦，沿途經(jīng)過4座中間泵站，終端設(shè)在蒲城精細化工園，煤漿輸送至終端后，經(jīng)脫水、再制漿等工藝處理后可以滿足電廠用戶、煤化工用戶和水煤漿燃燒等用戶的要求。輸送途中無運輸損失、不污染環(huán)境、自動化程度高、經(jīng)濟環(huán)保。

【關(guān)鍵詞】管道輸煤；煤漿管道；煤炭運輸

【Abstract】Shenwei coal pipeline is China's first coal transportation pipelines， 732 kilometers in length， is by far the world's longest distance transporting pipeline project. Shenwei coal slurry pipeline system throughput capacity is 10 million tons per year， transportation concentration is 51%-53%. Slurry preparation plant and first pump station is in Shenmu Hongliulin coal mine of Shaanxi Coal and Chemical Industry Group Co.， Ltd. There are four intermediate pumping stations along the way. Terminal stations locate in Pucheng fine chemical industry park. The coal slurry is transported to the terminal， after dehydration and slurry re-preparation process can meet the requirements of the power plants users， coal chemical industry users and coal water slurry burning users. Coal transport by pipeline has no environment pollution， no transport losses， which is a high degree of automation， economic and environmental protection transport mode.

【Key words】Coal pipeline； Coal slurry pipeline； Coal transportation

0 前言

管道輸煤是以水為載體，將煤礦開采的原煤經(jīng)過洗選或均質(zhì)處理、研磨制成合適的粒度級配和濃度的煤漿，通過管道經(jīng)高壓泵接力輸送到終端用戶。管輸煤漿在終端經(jīng)脫水、再制漿等工藝處理后可以滿足電廠用戶、煤化工用戶和燃燒水煤漿等用戶的要求。

長距離輸煤管道永久性占地少、對地形的適應(yīng)性強、對惡劣氣候的抗災(zāi)能力強、途中無運輸損失、不污染環(huán)境、且運輸環(huán)節(jié)少、易于實現(xiàn)全系統(tǒng)的自動控制和生產(chǎn)過程的自動化，是一種經(jīng)濟、環(huán)保的運輸方式。

陜西煤業(yè)化工集團有限公司按照循環(huán)經(jīng)濟、上下游一體化發(fā)展思路，建設(shè)神渭輸煤管道項目，以解決神南礦區(qū)優(yōu)質(zhì)氣化用煤供應(yīng)渭北精細化工園的原料煤的運輸問題，從而打造煤-氣化-精細化工產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建新型物流體系，推動新型煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展[1-4]。

神渭輸煤管道是我國第一條輸煤管線，對我國煤炭運輸方式是一項巨大的創(chuàng)新實踐，具有劃時代的戰(zhàn)略意義。

1 管輸系統(tǒng)概述

神渭管道輸煤項目北始于神木縣紅柳林煤礦，南止于渭南市臨渭區(qū)、華縣，縱貫陜西北部和關(guān)中地區(qū)，涉及榆林、延安、渭南3個地市，全線均在陜西省境內(nèi)，全長732公里，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，也是迄今為止世界上最長的輸煤管線工程。

神渭輸煤管線包括1條主干線和2條支線，其中：

神渭主干線起自神木紅柳林礦，到達蒲化終端，全長約591km；

渭化支線自蒲城終端場站泵站至渭南終端場站，全長73km；

陜化支線自蒲城終端場站泵站至華縣終端場站，全長約68km。

神渭輸煤管道干線系統(tǒng)設(shè)計年運輸量為精煤1000萬噸，輸送濃度51%-53%，干線管道全長591km。首端制漿廠和泵站設(shè)在陜西煤業(yè)化工集團所屬的神木紅柳林煤礦，沿途經(jīng)過佳縣、清澗、延長、黃龍4座中間泵站，終端儲漿廠、脫水廠設(shè)在蒲城精細化工園。

合格煤漿由神木首端輸送到蒲城終端后，首先進入儲罐區(qū)域，再由儲罐分配到3個方向。

第1個方向：供給蒲城化工廠作為煤化工用煤，輸煤量300萬噸/年；

第2個方向：供給蒲城終端工業(yè)場地內(nèi)的脫水廠進行脫水處理，脫水后作為動力煤轉(zhuǎn)運給其他用戶，輸煤量400萬噸/年；

第3個方向：進入蒲城終端的轉(zhuǎn)輸泵站，將煤漿輸送到華縣和渭南的終端用戶，華縣輸煤量120萬噸/年（陜化支線），渭南輸煤量180萬噸/年（渭化支線）。

2 管輸主工藝系統(tǒng)組成

神木首端為1#泵站，配有4個儲漿罐，3臺喂料泵（離心泵），安全環(huán)管和6臺主泵（隔膜泵）。安全環(huán)管上裝有壓差傳感器和流量傳感器，可對煤漿的水力輸送阻力進行實時監(jiān)測。2#佳縣泵站、3#清澗泵站、4#延長泵站和5#黃龍泵站為中間加壓站，各配有1個緩沖罐，3臺喂料泵和6臺主泵。上游來漿可經(jīng)過緩沖罐和喂料泵，再由主泵站加壓，即開路加壓。也可旁通緩沖罐和喂料泵，直接主泵站加壓，即閉路加壓。

干線終端站設(shè)在蒲城，由消能站和罐區(qū)組成。消能站設(shè)有5個可調(diào)節(jié)消能環(huán)管。罐區(qū)由15個儲漿罐組成，按用戶分成3個子罐區(qū)—蒲城化工廠罐區(qū)、脫水廠罐區(qū)、蒲城終端場站泵站罐區(qū)。管道大部分外徑為610mm。管道壁厚從最薄10.3mm到最厚17.5mm不等，取決于管段的工作壓力。

管輸系統(tǒng)配有安全保護系統(tǒng)，包括專家系統(tǒng)報警、消能孔板組合調(diào)整、主泵自動減速、站控監(jiān)測超壓停泵。

系統(tǒng)的最終保護是超高壓泄壓閥或爆破片動作泄壓。

3 管輸輔助系統(tǒng)組成

為保證主工藝系統(tǒng)的運行，各泵站配置有以下輔助設(shè)施：

（1）蓄水池和水泵站：用于管道沖洗、煤漿稀釋和站場沖洗。蓄水池少量補水，由附近井水或河水提供。大量補水，由神木通過輸煤管道用水批量提供。

（2）廢漿池：用于收集站場沖洗污水和廢漿。

（3）供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。

（4）專用通訊系統(tǒng)：由和管道同溝敷設(shè)的兩根光纜組成。

（5）供熱系統(tǒng)：用于冬天站場管道防凍和人員生活工作舒適。

4 管輸系統(tǒng)操作原則

管輸系統(tǒng)設(shè)計為連續(xù)輸送或者批量輸送煤漿，批次輸送模式的操作相對比較繁瑣，除非必要，盡量讓管道運行于連續(xù)輸送模式。

當(dāng)煤漿來料量不足時，為防止煤漿輸送運行于安全流速之下，需要采取批次輸送模式，控制來料量與輸送量的平衡。而當(dāng)工藝水量不能滿足批次模式的輸水量時，或者由一些其他的工藝條件導(dǎo)致已不適合批次輸送時，需要采取帶漿停車。

神木首端泵站的控制原則是以管輸流量作為控制目標(biāo)。各加壓泵站存在開路模式和閉路模式的選擇，當(dāng)處于開路模式時，每站仍以計劃輸送流量為控制目標(biāo)，每一段的輸送流量將取決于站內(nèi)緩沖罐的高度不同而不同，以控制緩沖罐液位的穩(wěn)定為控制目標(biāo)；當(dāng)處于閉路模式時，各個站場（泵站、閥門站、壓力監(jiān)測站、終端站）的壓力是閉路控制的控制目標(biāo)。首端泵站按計劃輸送量設(shè)定管輸流量，各加壓泵站根據(jù)站內(nèi)的喂料壓力閉路實時調(diào)整輸送量，或根據(jù)緩沖罐高度開路實時調(diào)整輸送量，以達到整個管輸系統(tǒng)穩(wěn)定輸送的目的。根據(jù)煤漿管輸系統(tǒng)停車時間的長短，可以將停車[5]分為以下幾種情況：

（1）短期停車：由于設(shè)備或管道維修的需要，按事先計劃，停車在8小時之內(nèi)。停車前，各中間泵站須切換成開路，啟動水泵，沖洗泵站后停車。

（2）長期停車：按照生產(chǎn)調(diào)度安排，停車在8小時以上。1#神木站按計劃切換輸水，將管道內(nèi)煤漿全部用水置換后，從1#站開始，按順序逐站停車。

（3）緊急停車：由于管道事故、設(shè)備故障或者停電引起。為防止事故擴大，1#神木站停車。各中間站，切換成開路后，停車。

5 管輸系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)監(jiān)測

為確保煤漿管輸系統(tǒng)穩(wěn)定運行，必須有效監(jiān)測和記錄管道的運行數(shù)據(jù)[5]。因此制定下列監(jiān)測計劃，以確保煤漿管輸系統(tǒng)安全有效運行。

（1）煤漿工藝參數(shù)采集及監(jiān)測

采集煤漿輸送時的工藝參數(shù)（包括流量、壓力、粒度和流變參數(shù)等）并進行監(jiān)測，有利于管道系統(tǒng)操作員判斷煤漿工藝參數(shù)是否在允許的合理范圍內(nèi)，并對煤漿管道的運行提出更合理的建議，以確保煤漿管輸系統(tǒng)安全有效的運行。

（2）管道磨蝕數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測

煤漿管道壁厚設(shè)計時留有余量，可滿足管道設(shè)計壽命30年。監(jiān)測部門需要每6個月對管道進行1次超聲波壁厚檢測，并要保存檢測記錄。

（3）管道內(nèi)壁粗糙度

粗糙度的變化通常是由管道內(nèi)壁結(jié)垢或腐蝕累積所致，根據(jù)定期檢測管道壁厚情況及時清理，以防止管道內(nèi)壁結(jié)垢或腐蝕累積，并可達到維持管道清潔的目的。

通常，新管道的粗糙度約為0.053mm。如果粗糙度增加，阻力損失將增大，這將抑制煤漿的輸送能力。每6個月至少對粗糙度進行1次測算。

（4）陰極保護系統(tǒng)監(jiān)測

陰極保護系統(tǒng)可以延緩腐蝕反應(yīng)，保證管線達到設(shè)計的使用壽命，應(yīng)定期對陰極保護系統(tǒng)的保護性能進行監(jiān)測。

6 結(jié)論

長距離管道煤漿輸送技術(shù)具有連續(xù)作業(yè)、運輸能力大、管道埋入地下不占土地、對沿程環(huán)境沒有污染、可全天候運行以及基建投資和運營成本低等一系列優(yōu)點，是位處交通運輸緊張地區(qū)和山區(qū)煤炭外運的一種經(jīng)濟適用的運輸方式。長距離管道輸煤技術(shù)符合節(jié)能減排政策，不久的將來他將繼鐵路、公路、水路運輸之后成為當(dāng)今世界的第四種煤炭運輸方式。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]