管道运煤

1、固体物料如何通过管道运输？
管道输煤是根据两相流理论（煤为固相、水为液相），通过试验研究确定出最合理的输送颗粒尺寸，按一定的浓度比同水混合配成煤浆，用高压泵将煤浆压入管道，使煤浆以介子均质和非均质之间的伪均质流的形式沿管线输送。

在输送过程中要求压力损失小、管道摩损轻、运转过程稳定可靠，不仅运行时保证不发生沉淀堵塞现象，就是停止运行几天后再起动时也能保证畅通无阻。

煤浆到终端经脱水与浓缩沉淀后供给电厂或其它用户。

现以黑迈沙输煤管道为例简单介绍管道输煤的工艺技术,因为作为当今正在运营的唯一输煤管道,其设计参数和运行经验已普遍为浆体管道设计所借鉴。

(1)煤源和运输系统:煤源为黑迈沙露天煤矿,煤质为优质动力煤,含硫量小于0.5%,热值
27.9MJPkg;由载重150t的自卸车运输至管道输煤的制浆厂。

制浆厂距离煤矿约4km。

(2)煤浆制备系统:煤浆制备系统包括胶带输送机、缓冲仓、板式给煤机、笼式破碎机、棒磨机、浆体缓冲池、安全检查筛等设备。

汽车运输进厂的煤用给煤机和胶带输送机送入高架钢结构缓冲仓,再用板式给煤机给入笼式破碎机(入料粒度0-50mm,出料粒度0-6mm),出料进入棒磨机加入煤浆浓度为51%的水进行研磨成浆,而后流入浆体缓冲池,用渣浆泵送到储浆罐顶部的分浆器内,再进入安全检查筛。

筛上物返回棒磨机二次研磨,筛下物进入浆体储存罐,稀释到合格的浓度后用喂浆泵送到一号转运站的主输泵吸入端,经加压后送入管道。

(3)管线和泵站:管道内浆体浓度为49%,浆体密度为1.16tPm3。

管道采用变径D305-D445mm,变壁厚5.5-18.9mm直缝卷焊钢管,管道直埋于冻土层以下,处于恒温状态以利于保持流体特性的稳定。

管道在埋设前表面涂沥青或包防腐布处理。

管道在铺设时坡度应小于16%(约9°)防止停泵时固体颗粒沉淀后滑向管道的低凹处造成堵管。

黑迈沙管道共设有4座泵站,由于地形的原因,泵站按不等距分布。

泵站中的关键设备为高压大流量的双缸双向作用活塞泵;此外,每座泵站还设有蓄水池、事故储浆池、阴极保护站、微波通讯站、缓蚀剂投放设施、轴封及轴冷却水的循环冷却设备。

为了保障管道与泵输的安全运行,黑迈沙管道在长期运行中积累了如下经验:○1制定了一套完整的管理程序,包括启动、停运程序和操作手册,设备易损件的检查及延长其寿命的措施,并将整个管道纳入了计算机控制系统。

○2对管道局部磨蚀较严重的地段,用气塞内涂法在管道内壁涂以环氧树脂,以延长服务年限;为观察管道的磨蚀情况,全线设了80个检测点,并在泵站的进出口弯头上用γ射线进行探伤。

○3管道运行过程中出现的堵管问题主要是煤的粒度组成不合理造成的,当0.044mm粒级的比例占20%左右就再未出现过堵管,这是黑迈沙管道的一条重要经验。

(4)脱水系统:脱水系统采用沉降过滤式离心脱水机一次脱水工艺。

煤浆由管道进入储浆罐,用泵压入间接式煤浆预热器,预热所需的热源取自电厂废热。

煤浆预热到82℃后输入沉降过滤式离心脱水机内脱水,脱水机的产品为滤饼(滤饼水分小于25%,内在水分为12%),滤饼进入球蘑机研磨到规定粒度后喷入锅炉的燃烧系统。

离心机的滤液排至高效浓缩池,加入助滤剂和絮凝剂进行浓缩处理,使其溢流液浓度下降到较底水平经深度处理后供电厂处理。

浓缩池底流煤浆用泵和特制的喷嘴喷入锅炉燃烧。

2、国内外煤炭运输的发展状况及未来前景
2.1我国各种运输方式承担的煤炭运输现状
2.1.1铁路煤炭运输：我国能源结构以煤炭为主,铁路是煤炭运输的主要运输方式。

铁路能力特别是大通道(包括煤炭外运通道)能力长期紧张,曾在很大程度上抑制了煤炭的生产和消费,“以运定产”、“以运定销”现象曾经相当严重。

随着近几年煤炭产品连续呈买方市场状态,铁路煤炭运量受煤炭市场的需求变化也呈现大起大落的局面。

铁路煤炭运输总量产生巨大波动,原因是由国家经济发展众多行业部门对煤炭需求降低,但由于目前全国新增煤炭
产量的绝大部分都用于发电,可以说,电煤市场需求变动是导致铁路煤炭运量上下波动的根本因素。

2.1.2水路煤炭运输现状：1997年煤炭市场资源市场供大于求,装卸港口存煤居高不下,煤炭运力损失严重。

目前交通部加强了宏观调控,基本缓解了煤炭运输矛盾。

1997年交通部直属航运企业煤炭运量完成85.73Mt,其中国内运量完成66.23Mt;海、江、河港口煤炭发送142.11Mt,其中外贸出口发运30.63Mt,北方五港发运30.27Mt。

2.1.3公路运输：公路网分布广,汽车运输机动灵活,中转环节少,可以实现“门到门”运输,但其单车运量较小,单位运量能耗和成本较高,所以公路主要承担能源基地内部煤炭运输,或铁路、港口煤炭集疏运输。

随着各地区公路网的发展,特别是高等级和汽车专用公路的发展,公路煤炭运输将继续发挥其应有的作用。

各种运输方式对煤炭的分担率
2.2我国煤炭运输的发展趋势
2.2.1能源结构与煤炭调运发展趋势
1)在能源结构方面,中国是世界上少数几个能源生产和消费结构以煤为主的国家之一,并且这一结构,至少在二、三十年不可能有大的改变。

据预测,2010年中国能源需求总量约20亿t 标准煤,一次能源的需求结构中煤炭占64%,优质能源的消费比例将有明显的提高,能源生产构成中原煤占70%。

2)在煤炭调运方面,一是东部地区煤炭自给率下降,调入量将大幅度增长。

东北、华东、中南是中国主要的工业区,经济发达、人口稠密、能源消耗大,是主要的缺能区。

预测到2010年上述3个地区的煤炭消费量将占全国的65%,而产量则下降到35%,产销差距进一步扩大,煤炭运输对交通运输业的压力依然很大。

二是“三西”能源基地煤炭外调量增多,供应面扩大,流向更广泛,运距将延长。

2.2.2煤炭运输市场的变化趋势
1)未来煤炭供需平衡。

进入21世纪,我国能源工业将面临较为严重的局面。

由于能源资源分布不平衡,几十年来已形成的“西煤东运、北煤外运”的能源运输格局不会改变,各大区间能源物资调拨大幅度增加。

经济持续快速增长带来对能源的巨大需求,虽然电源结构以火电为主的格局将有所改善,但仍难以适应为实施可持续发展的消费结构变化的需要,煤电为主的供给结构将对煤炭运输产生更进一步的需求。

2)煤炭运输总量持续增长。

从今后的发展趋势看,一方面国家加大了小煤窑、小火电的整治力度,致使大型煤矿和大型电厂在系统中的比重有较大的提高。

根据有关部门的规划,2005年大型煤矿的产量占总产量的比重为65%左右,比现状提高15个百分点,30万kW以上机组的比重达到75%左右,比现状提高10个百分点。

因此,预测2005年～2020年,煤炭的产运系数依然遵循这一规律,但下降速率趋于平稳,产运系数维持在0.67～0.68。

2.3世界海运煤炭状况与前景
煤炭贸易在世界干散货运输中占据举足轻重的地位和份额。

由于煤炭自然资源配置的不平衡,再加上煤炭贸易需求的不平衡,煤炭世界贸易近年来有了较快的发展。

世界煤炭贸易除了少数陆路相连的国家或地区可以采用铁路、公路运输之外,其他大部分贸易都是通过海运完成的。

据世界煤炭协会WCI统计,海运贸易占世界煤炭贸易总量的90%左右。

近年来,世界经济一直保持快速平稳增长,GDP年增长约4%,其中2004年增长最快,达到5.3%,而2006年也达到了5.2%。

可以说世界经济的发展必然会带动能源的需求,因此煤炭海运贸易量也在逐年升高。

煤炭海运运输需求一直呈较平稳的上升态势，这里并不能简单地认为由于世界经济增速减慢,煤炭需求量减少而使煤炭海运需求增速减缓。

煤炭需求增速减缓当然是一方面原因,但是也必须考虑海运里程因素。

比如,由于中国对出口煤炭进行限制,导致一些亚洲国家将煤炭进口目光更多投向澳大利亚,这便会使得海运运距加大；另外由于中国对煤炭生产的限制,国内煤炭价格升高,也会刺激煤炭进口的增加,这些都会扩大煤炭海运需
求。

因此,在2007年,煤炭年海运运输需求的增幅与2006年大体相当,约4.69%。

在船舶供应方面,由于近年干散货市场总体走势良好,刺激了散货船的建造,这也在一定程度上导致了运力过剩的局面出现。

由于对于两用船也从事干散货运输,若按照两用船运送干散货的平均比率来计算的话，目前巴拿马型、好望角型船舶运力都有较大剩余。

截至2007年12月,干散货船手持订单数已达到9939.5万t,其中,好望角型217艘,载重吨4285.4万t,巴拿马型313艘,载重吨2534万t,两种船型合计已达到新增运力的68.6%,这些数据充分表明未来船舶大型化的发展趋势。

而在干散货市场表现良好的情况下,船舶拆解数量也将受到一定影响,许多应当拆解的老旧、低效船舶将会以较高的保养和修理成本继续运营。

可以说,以目前的态势发展,用于煤炭运输的船舶运力不仅目前呈现供大于求的现状,而且在以后较长一段时期中,这种状况仍会维持,甚至会更加严重。