神渭煤漿管道輸送系統介紹

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。神渭輸煤管道系統設計年運輸量為精煤1000萬噸，輸送濃度51%-53%。首端制漿廠和泵站設在陜西煤業化工集團所屬的神木紅柳林煤礦，沿途經過4座中間泵站，終端設在蒲城精細化工園，煤漿輸送至終端后，經脫水、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、不污染環境、自動化程度高、經濟環保。

【關鍵詞】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過洗選或均質處理、研磨制成合適的粒度級配和濃度的煤漿，通過管道經高壓泵接力輸送到終端用戶。管輸煤漿在終端經脫水、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、對地形的適應性強、對惡劣氣候的抗災能力強、途中無運輸損失、不污染環境、且運輸環節少、易于實現全系統的自動控制和生產過程的自動化，是一種經濟、環保的運輸方式。

陜西煤業化工集團有限公司按照循環經濟、上下游一體化發展思路，建設神渭輸煤管道項目，以解決神南礦區優質氣化用煤供應渭北精細化工園的原料煤的運輸問題，從而打造煤-氣化-精細化工產業鏈，構建新型物流體系，推動新型煤化工產業快速發展[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新實踐，具有劃時代的戰略意義。

1 管輸系統概述

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、華縣，縱貫陜西北部和關中地區，涉及榆林、延安、渭南3個地市，全線均在陜西省境內，全長732公里，地質條件極為復雜，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設計年運輸量為精煤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在陜西煤業化工集團所屬的神木紅柳林煤礦，沿途經過佳縣、清澗、延長、黃龍4座中間泵站，終端儲漿廠、脫水廠設在蒲城精細化工園。

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：供給蒲城終端工業場地內的脫水廠進行脫水處理，脫水后作為動力煤轉運給其他用戶，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），安全環管和6臺主泵（隔膜泵）。安全環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。

干線終端站設在蒲城，由消能站和罐區組成。消能站設有5個可調節消能環管。罐區由15個儲漿罐組成，按用戶分成3個子罐區—蒲城化工廠罐區、脫水廠罐區、蒲城終端場站泵站罐區。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。

管輸系統配有安全保護系統，包括專家系統報警、消能孔板組合調整、主泵自動減速、站控監測超壓停泵。

系統的最終保護是超高壓泄壓閥或爆破片動作泄壓。

3 管輸輔助系統組成

為保證主工藝系統的運行，各泵站配置有以下輔助設施：

（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）供電系統和配電系統。

（4）專用通訊系統：由和管道同溝敷設的兩根光纜組成。

（5）供熱系統：用于冬天站場管道防凍和人員生活工作舒適。

4 管輸系統操作原則

管輸系統設計為連續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輸送模式。

當煤漿來料量不足時，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。各加壓泵站存在開路模式和閉路模式的選擇，當處于開路模式時，每站仍以計劃輸送流量為控制目標，每一段的輸送流量將取決于站內緩沖罐的高度不同而不同，以控制緩沖罐液位的穩定為控制目標；當處于閉路模式時，各個站場（泵站、閥門站、壓力監測站、終端站）的壓力是閉路控制的控制目標。首端泵站按計劃輸送量設定管輸流量，各加壓泵站根據站內的喂料壓力閉路實時調整輸送量，或根據緩沖罐高度開路實時調整輸送量，以達到整個管輸系統穩定輸送的目的。根據煤漿管輸系統停車時間的長短，可以將停車[5]分為以下幾種情況：

（1）短期停車：由于設備或管道維修的需要，按事先計劃，停車在8小時之內。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：按照生產調度安排，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 管輸系統運行數據監測

為確保煤漿管輸系統穩定運行，必須有效監測和記錄管道的運行數據[5]。因此制定下列監測計劃，以確保煤漿管輸系統安全有效運行。

（1）煤漿工藝參數采集及監測

采集煤漿輸送時的工藝參數（包括流量、壓力、粒度和流變參數等）并進行監測，有利于管道系統操作員判斷煤漿工藝參數是否在允許的合理范圍內，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安全有效的運行。

（2）管道磨蝕數據采集及監測

煤漿管道壁厚設計時留有余量，可滿足管道設計壽命30年。監測部門需要每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）管道內壁粗糙度

粗糙度的變化通常是由管道內壁結垢或腐蝕累積所致，根據定期檢測管道壁厚情況及時清理，以防止管道內壁結垢或腐蝕累積，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）陰極保護系統監測

陰極保護系統可以延緩腐蝕反應，保證管線達到設計的使用壽命，應定期對陰極保護系統的保護性能進行監測。

6 結論

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

【參考文獻】

[1]何宣.全球最長輸煤管道—神渭管道輸煤項目將開建[J].廣東交通，2011（06）.

[2]李璐.管道輸煤概況極其環境效益[J].科技創新與應用，2013（27）.

[3]李培芳，劉芳圃.我國長距離管道輸煤的發展前景[J].煤炭科學與技術，1992 （10）.

[4]張志娟.世界最長輸煤管道：即將流動的西部能源動脈[J].科技縱覽，2013：56-57.

[5]E.J. Wasp.固體物料的漿體管道輸送[M].黃委會水科所譯.水利出版社，1980.

[責任編輯：楊玉潔]