水煤漿運(yùn)輸管道運(yùn)輸

煤漿管道輸送由于具有運(yùn)量大、管道埋設(shè)在地下占地少、不受氣候條件影響、對復(fù)雜地形適應(yīng)性強(qiáng)、密閉輸送不污染環(huán)境、長距離輸送運(yùn)費(fèi)低及易于實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的煤炭運(yùn)輸方式。20世紀(jì)50年代，長距離煤漿管道運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。美國的俄亥俄(Ohio)煤漿輸送管道長174km、管徑254mm、年運(yùn)煤130萬t在1957年至1963年成功運(yùn)行。美國的黑邁薩 (Black Mesa) 煤漿管道長439km、管徑457mm、年運(yùn)煤炭480萬t，從1970年至今仍在正常運(yùn)行。俄羅斯在西伯利亞建成長260km、管徑529mm、年輸煤300萬t的水煤漿輸送管道。中國已進(jìn)行了準(zhǔn)格爾—秦皇島、晉東南—南通、盂縣—濰坊—青島、神木—大港以及彬縣—咸陽等長距離輸煤管道的可行性研究。

適合管道運(yùn)輸?shù)拿簼{有高濃度和中濃度水煤漿。高濃度水煤漿的固體顆粒粒徑一般均小于0. 25mm，煤粉重量約占漿體重量的70%。由于其級(jí)配合理并加入適量的穩(wěn)定劑和分散劑，漿體穩(wěn)定性好，粘度在1000mPa·s以下，流動(dòng)性好，為均質(zhì)懸浮流體。中濃度煤漿固體顆粒的上限粒徑一般不超過2mm，44μm以下的細(xì)粒含量約為20%，加權(quán)平均粒徑0.43mm左右，漿體重量濃度50%～55%。這類煤漿固體顆粒易沉淀，屬沉降性漿體，在管道輸送中為非均質(zhì)或偽均質(zhì)流動(dòng)。上述兩類煤漿性質(zhì)不同，相應(yīng)的管道輸送工藝有一定差別。圖1表示中濃度水煤漿管道運(yùn)輸系統(tǒng)。

水煤漿管道運(yùn)輸系統(tǒng)主要由泵站和管線組成，通過加壓泵站將水煤漿輸送一定距離。對長距離管線，中間要設(shè)置若干個(gè)加壓泵站。管線起始端的泵站其主要設(shè)施有水煤漿貯罐、管路安全檢測、干線主泵以及主泵的供漿泵。水煤漿經(jīng)管路安全檢測合格后，由供漿泵將漿體供給主泵，主泵加壓后輸往下一泵站再加壓，逐段輸送到管線終端貯罐。高濃度水煤漿稀釋后質(zhì)量降低而且穩(wěn)定性被破壞，在輸送過程中不允許進(jìn)水，干線上的加壓泵均采用不需沖洗水和水封的往復(fù)式隔膜泵或曲桿泵。管道摩擦阻力損失是計(jì)算管道輸送系統(tǒng)壓力的重要數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)壓力和管道敷設(shè)線路的地形剖面參數(shù)確定泵站位置、數(shù)量(圖2) 及主泵選型設(shè)計(jì)。由于高濃度水煤漿的粘度較高，必須采用低速在層流下進(jìn)行管道輸送，才能使壓力損失較低，通常流速以0.7m/s為宜。對于直徑超過500mm的管道，輸送壓力損失低于10MPa/100km。

中濃度煤漿管道運(yùn)輸工藝與高濃度水煤漿不同之處是在管道終端需增加脫水環(huán)節(jié)。機(jī)械脫水可使最終產(chǎn)品水分達(dá)到20%以下，根據(jù)需要可進(jìn)一步采取熱力干燥，水分可低于10%。管道的臨界流速和摩阻損失是中濃度煤漿管道輸送的兩個(gè)關(guān)鍵水力參數(shù)。由于中濃度煤漿為沉淀性漿體，當(dāng)平均流速低于臨界流速時(shí)，流動(dòng)紊動(dòng)力減小，在重力作用下固體顆粒由懸浮狀態(tài)向管底沉積，影響管道正常輸送甚至發(fā)生堵管事故，管道輸送流速應(yīng)高于臨界流速0.3m/s左右。管徑大于500mm，其輸送流速區(qū)為1.75m/s，每百公里壓力損失一般不超過7MPa。管道的臨界流速和摩擦阻力損失與管徑、煤的密度、粒度組成、漿體濃度及其流變特性有關(guān)，尚無通用計(jì)算方法，因而在煤漿管道工程設(shè)計(jì)中需對漿體進(jìn)行管道輸送試驗(yàn)，以提供可靠的依據(jù)。 2100433B

如有航道可以利用，水煤漿可采用水上運(yùn)輸。這種運(yùn)輸方式的主要環(huán)節(jié)是港口裝卸和船舶。船運(yùn)水煤漿，港口裝卸設(shè)施要有大型貯罐、泵和管道。為縮短裝卸時(shí)間，要采用大流量的離心渣漿泵或雙螺桿泵。運(yùn)輸水煤漿的船只，宜采用雙層殼體的隔艙結(jié)構(gòu)，并配備防止水煤漿沉淀的艙內(nèi)漿體循環(huán)系統(tǒng)和防凍加溫裝置。散裝煤漿的船運(yùn)比鐵路運(yùn)輸費(fèi)用低，而船運(yùn)水煤漿比水運(yùn)煤炭的費(fèi)用還低，加上水煤漿是封閉式裝卸，對港口無污染，所以，水煤漿船運(yùn)比鐵路運(yùn)輸更具有優(yōu)越性。

水煤漿罐車可通過公路或鐵路進(jìn)行運(yùn)輸。汽車罐車一般用于短途運(yùn)輸，鐵路罐車宜于長距離輸送。罐車裝載有兩種方式，一是采用高位貯罐利用液位高差自流裝載; 二是用渣漿泵將水煤漿由貯罐注入罐車。罐車在長距離運(yùn)輸中，要求水煤漿保持不產(chǎn)生沉淀，高寒地區(qū)不凍結(jié)和罐車達(dá)到一定的裝滿度，以保持其穩(wěn)定行駛。罐車卸載可采用自流或泵抽放。為實(shí)現(xiàn)快速自流卸漿，可加大罐車排漿口孔徑，并向罐內(nèi)充氣提高排出速度。采用泵抽排放時(shí)，應(yīng)根據(jù)排放距離選擇泵的類型。在排送壓力低于0.5MPa時(shí)，用離心渣漿泵;排放壓力高，則采用曲桿泵或往復(fù)泵。如采用鐵路運(yùn)輸，要對重油罐車進(jìn)行改造，使之能防蒸發(fā)，防凍結(jié)，既要達(dá)到一定的裝滿度而又不超重，同時(shí)還應(yīng)滿足能快速和便于清洗的要求。

水煤漿是一種新型煤基流體潔凈環(huán)保燃料，既保留了煤的燃燒特性，又具備了類似重油的液　態(tài)燃燒應(yīng)用特點(diǎn)，是目前我國一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)的潔凈煤技術(shù)。它由65～70%的煤、29～34%的水和小于　1%的化學(xué)添加劑，經(jīng)過一定的加工工藝制成。它外觀象油，流動(dòng)性好，儲(chǔ)存穩(wěn)定（一般3～6個(gè)月　不沉淀），運(yùn)輸方便（火車或汽車罐車、管道、船舶），燃燒效率高，污染物（SO2、Nox）排放　低，約2t水煤漿可以替代1t燃油，可在工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和工業(yè)窯爐等代油或煤、氣燃用。

水煤漿的制備技術(shù)主要包括制漿煤種選擇、級(jí)配技術(shù)、制備工藝、制漿設(shè)備及添加劑等。

水煤漿鍋爐是指以水煤漿為燃料的鍋爐，分為懸浮霧化水煤漿鍋爐和流化床水煤漿鍋爐。其中懸浮霧化水煤漿鍋爐，又可分為導(dǎo)熱油爐、蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。流化床水煤漿鍋爐則屬于大型鍋爐，一般印染企業(yè)不采用。懸浮霧化水煤漿鍋爐主要是采用霧化燃燒方式，產(chǎn)生的蒸發(fā)量較少（通常小于10t/h），較適合于印染企業(yè)。懸浮霧化水煤漿鍋爐集中了燃油和燃煤兩者的優(yōu)勢，以液態(tài)輸送，霧化燃燒。燃燒效率可達(dá)98%~ 99%，熱效率高達(dá)82%以上。具有運(yùn)行成本低和節(jié)能環(huán)保的顯著特點(diǎn)。