山西到山東煤漿管道初步展望

甘正旺,方新燕

（1.中國煤炭科工集團武漢設計研究院有限公司,武漢 430000；2.銅陵學院,安徽 銅陵 244061）

山西到山東煤漿管道初步展望

甘正旺1,方新燕2

（1.中國煤炭科工集團武漢設計研究院有限公司,武漢 430000；2.銅陵學院,安徽 銅陵 244061）

本文簡要介紹了山東省和山西省的煤炭資源量、煤炭生產和消費情況，提出了從山西的陽泉和長治通過長距離的煤漿管道年輸送15.0Mt煤炭到達山東濟南初步設想、泵站布設，并對煤漿管道的工程要點、項目優點、永久占地等簡要分析，可為解決經濟發展過程中，山東省煤炭運輸方式提供一個初步思路。

煤漿管道；山西；山東；設想

1 山東省煤炭資源量、生產消費情況簡析

山東省是煤炭資源小省，僅占全國探明儲量2.2％。多年來開發強度大，目前剩余可采儲量僅為50.3億噸，且村下壓煤22.4億噸，占剩余可采儲量的44.5％。以年產1.5億噸左右的能力，僅能維持20年。山東省又是耗煤大省， 2010年耗煤達到3.1億噸，2015年預計耗煤3.93億噸。山東省煤炭占全國2.2％的儲量、4.6％的產量、9.9％的消費量表明，產煤大省、耗煤大省、資源小省的矛盾日益突出。

2003年起山東省由煤炭調出省變為煤炭調入省，省內煤炭產量占市場份額比率逐年下降，由2005年的54.2％降至2010年的50.1％，行業競爭力和區位優勢減弱。煤炭生產布局：建設省內魯西基地和省外的寧蒙、晉陜、新疆、云貴及澳大利亞等六大煤炭生產基地，到“十二五”末生產總規模達到3.44億噸，其中省內產量1.58億噸，外部產量1.86億噸。

2 山西省煤炭資源量、生產消費情況簡析

山西省是我國煤炭產量大省，素有“煤海”之稱。山西煤炭資源查明儲量2664億噸,居全國第二位,占全國資源儲量的22.6％。省內有沁水煤田、大同煤田、寧武煤田、河東煤田、西山煤田、霍西煤田等六大煤田。其中以沁水煤田含煤面積最大資源量最多, 下轄陽泉礦區、晉城礦區、潞安礦區、長治礦區等9大礦區，煤質以無煙煤和半無煙煤為主，瘦煤和焦煤次之。

2012年，山西省煤炭產量首次達到9.13億噸；2013年山西省煤炭產量達到9.6億噸，其中外運量達到6.2億噸，創歷史新高；60多年來，山西累計產煤130億噸，外調近100億噸，供應全國28個省份，總產量和外輸量分別約占全國的四分之一和80％。

3 山西到山東煤漿管道輸送方案設想

長距離漿體管道輸送技術即選煤廠選出的精煤通過破碎、研磨制成重量濃度約50％、平均粒度約0.3mm且具有一定級配、良好的穩定性漿體，讓后通過加壓泵站接力輸送到達終端用戶的一種運輸方式，是與公路、鐵路、水運相并列的大宗礦物物料的運輸方式之一，在鐵精礦、銅精礦、煤炭等礦物輸送中具有廣泛的應用。

管道輸煤系統上游連接的是煤源，下游連接煤炭消耗大戶（如電廠、鋼鐵廠、煤化工企業），中間是管道和加壓泵站，根據用戶的不同需求，煤漿可直接供給用戶或者是經過脫水環節后再供用戶使用。

山西是中國的資源大省，沁水煤田在山西現有煤田中規模最大，而該煤田的中東部的兩大城市：陽泉市、長治市離山東省會濟南的距離最近，直線距離均在300～390公里之間。如果考慮利用管道將山西的煤炭通過管道點對點的輸送到達山東的濟南，供本地的耗能大戶很好的利用，則具有很多先天優勢，會產生良好的經濟效益和社會效益。

總體而言，將山西沁水煤田的煤炭輸送到達山東的濟南，可以考慮北線從陽泉到濟南和南線從長治輸送到達濟南兩條線路方案。

北線方案：陽泉市到濟南市的距離初步估算為336公里，陽泉地區海拔約760米，向東一直翻越太行山脈，經最高點后下坡到達廣闊的華北平原，經過贊皇縣、臨城縣北部、巨鹿縣、清河縣、夏津縣南部、高唐縣后穿越黃河到達濟南。

線路的前56公里處為太行山區，海拔高度較高，部分地點需要通過隧道通過，K23公里處為全線最高點海拔1022米，到達K96公里處海拔23米，落差近1000米。

南線方案：長治市到濟南市的距離初步測量為353公里，長治地區海拔約920米，沿著G309向北東方向經黎城縣、涉縣向東沿著山谷處穿越太行山脈，到達邯鄲市北部、肥鄉縣、館陶縣、聊城市北部、茌平縣，穿越黃河到達濟南。

線路的前69公里處為太行山區，海拔高度較高，部分地點需要通過隧道通過，K20公里處為全線最高點海拔1130米，到達 K110公里處海拔降到28米，落差接近1100米。

不論是北線方案還是南線方案，煤漿管道敷設過程中的控制性工程主要為：穿越京廣鐵路、京廣高鐵、京珠高速、京九鐵路、大廣高速等南北向的干線鐵路和公路工程，大型公路或鐵路的穿越多采用頂管技術，施工質量良好，又不影響現有交通。

上述線路中的另一控制性工程為管道到達濟南附近后還要穿越黃河，目前原油和天然氣的長輸管道已經具有豐富的穿越大型水體的施工經驗，最大穿越長江的距離可達4950米，因此穿越黃河水系已無任何困難，由于山西地形高，華北平原和山東的地形很低，因此可以充分利用太行山脈的地形高差產生的強大勢能，并將其轉化為煤漿輸送的動能，從而增加泵站間距，實現綠色輸送。當然，地形的大落差在具有很大的優勢的同時，也有其不利點，為了降低停泵后太行山最高點到第二個泵站前段很長一段線路處的巨大靜壓力，可考慮在北線方案的K52公里，南線方案的K60公里處設置截斷閥站，以降低管內靜壓力，節省鋼材消耗量，確保系統安全。

經初步測算：外徑500mm的管道，年輸煤炭近7.0Mt；700mm的管道，年輸近15.0Mt；900mm管道，年輸煤近26.0Mt……

以山西年輸15.0Mt煤炭到濟南的管道項目為例，首端取水量約15.0Mt。

無論是采用北線方案還是南線方案均可以考慮設置兩個加壓泵站的技術方案，第一個泵站設置在首端K0公里處，第二個泵站設置在K200公里處，單個泵站需要8臺隔膜泵并聯運行，另外備用2臺隔膜泵。單臺隔膜泵流量約350m3/h，壓力12MPa，所選用的管道外徑為711mm，由于管道埋于凍土層和耕作層以下，因此沿線全線永久占地約70 hm2，其中：首端場地占地約29hm2，第二個泵站占地各約11 hm2，終端脫水廠和儲煤系統占地小于27 hm2，沿途設置的隔斷閥站、壓力監測站若干個，總占地面積小于3hm2，基本為臨時占地。

4 結論

山東省煤炭消耗超過3億噸每年，年調入煤炭超過1.5億噸；山西省年生產煤炭超過9億噸，年調出煤炭超過6億噸。

煤炭的生產大戶和煤炭的使用大戶，如果能夠強勢聯合，采用符合國家節能、環保新方式的煤炭漿體管道輸送技術進行運輸，對于保證用戶煤炭供應的煤質穩定性和及時性，杜絕現有道路敞口車運輸時的煤炭拋灑和損耗、消除沿途空氣中的粉塵污染、杜絕公路運輸的長距離堵車都具有很好的現實意義。

同時采用管道長距離輸送煤炭，可以降低運輸成本，提高經濟效益，煤漿管道的長距離輸送方式是對鐵路運輸和公路運輸方式的有益補充。

[1]涂昌德.美國的輸煤管道介紹[J].煤礦設計，1997（11）.

[2]費祥俊.漿體和粒狀物料輸送水力學[G].清華大學學術專著。

[3]山東省煤炭工業局長喬乃琛同志在全省煤炭工作會議上的報告[R].2011.

甘正旺（1980-），男，安徽太湖人，碩士，工程師，主要研究領域為液固兩相流理論及管道輸煤技術。