水煤漿運輸

水煤漿是加入特製的表面活性劑後形成的細微煤粉與水的均勻混合物。水煤漿可採用罐車、船舶或管道等多種不同方式進行輸送。

基本介紹

• 中文名：水煤漿運輸
• 外文名：transportation of coal water mixture 
• 學科：煤化工
• 運輸方式：罐車、船舶、管道
• 運輸物：水煤漿
• 領域：能源利用

罐車運輸

水煤漿罐車可通過公路或鐵路進行運輸。汽車罐車一般用於短途運輸，鐵路罐車宜於長距離輸送。罐車裝載有兩種方式，一是採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。罐車在長距離運輸中，要求水煤漿保持不產生沉澱，高寒地區不凍結和罐車達到一定的裝滿度，以保持其穩定行駛。罐車卸載可採用自流或泵抽放。為實現快速自流卸漿，可加大罐車排漿口孔徑，並向罐內充氣提高排出速度。採用泵抽排放時，應根據排放距離選擇泵的類型。在排送壓力低於0.5MPa時，用離心渣漿泵;排放壓力高，則採用曲桿泵或往復泵。如採用鐵路運輸，要對重油罐車進行改造，使之能防蒸發，防凍結，既要達到一定的裝滿度而又不超重，同時還應滿足能快速和便於清洗的要求。

水上運輸

如有航道可以利用，水煤漿可採用水上運輸。這種運輸方式的主要環節是港口裝卸和船舶。船運水煤漿，港口裝卸設施要有大型貯罐、泵和管道。為縮短裝卸時間，要採用大流量的離心渣漿泵或雙螺桿泵。運輸水煤漿的船隻，宜採用雙層殼體的隔艙結構，並配備防止水煤漿沉澱的艙內漿體循環系統和防凍加溫裝置。散裝煤漿的船運比鐵路運輸費用低，而船運水煤漿比水運煤炭的費用還低，加上水煤漿是封閉式裝卸，對港口無污染，所以，水煤漿船運比鐵路運輸更具有優越性。

管道運輸

煤漿管道輸送由於具有運量大、管道埋設在地下占地少、不受氣候條件影響、對複雜地形適應性強、密閉輸送不污染環境、長距離輸送運費低及易於實現全線自動控制等優點，是一種有效的煤炭運輸方式。20世紀50年代，長距離煤漿管道運輸實現了商業化。美國的俄亥俄(Ohio)煤漿輸送管道長174km、管徑254mm、年運煤130萬t在1957年至1963年成功運行。美國的黑邁薩 (Black Mesa) 煤漿管道長439km、管徑457mm、年運煤炭480萬t，從1970年至今仍在正常運行。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。中國已進行了準格爾—秦皇島、晉東南—南通、盂縣—濰坊—青島、神木—大港以及彬縣—鹹陽等長距離輸煤管道的可行性研究。

適合管道運輸的煤漿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於0. 25mm，煤粉重量約占漿體重量的70%。由於其級配合理並加入適量的穩定劑和分散劑，漿體穩定性好，粘度在1000mPa·s以下，流動性好，為均質懸浮流體。中濃度煤漿固體顆粒的上限粒徑一般不超過2mm，44μm以下的細粒含量約為20%，加權平均粒徑0.43mm左右，漿體重量濃度50%～55%。這類煤漿固體顆粒易沉澱，屬沉降性漿體，在管道輸送中為非均質或偽均質流動。上述兩類煤漿性質不同，相應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輸系統。

水煤漿管道運輸系統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，中間要設定若干個加壓泵站。管線起始端的泵站其主要設施有水煤漿貯罐、管路安全檢測、幹線主泵以及主泵的供漿泵。水煤漿經管路安全檢測合格後，由供漿泵將漿體供給主泵，主泵加壓後輸往下一泵站再加壓，逐段輸送到管線終端貯罐。高濃度水煤漿稀釋後質量降低而且穩定性被破壞，在輸送過程中不允許進水，幹線上的加壓泵均採用不需沖洗水和水封的往復式隔膜泵或曲桿泵。管道摩擦阻力損失是計算管道輸送系統壓力的重要數據，根據系統壓力和管道敷設線路的地形剖面參數確定泵站位置、數量(圖2) 及主泵選型設計。由於高濃度水煤漿的粘度較高，必須採用低速在層流下進行管道輸送，才能使壓力損失較低，通常流速以0.7m/s為宜。對於直徑超過500mm的管道，輸送壓力損失低於10MPa/100km。

中濃度煤漿管道運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節。目前，機械脫水可使最終產品水分達到20%以下，根據需要可進一步採取熱力乾燥，水分可低於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關鍵水力參數。由於中濃度煤漿為沉澱性漿體，當平均流速低於臨界流速時，流動紊動力減小，在重力作用下固體顆粒由懸浮狀態向管底沉積，影響管道正常輸送甚至發生堵管事故，管道輸送流速應高於臨界流速0.3m/s左右。管徑大於500mm，其輸送流速區為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，目前尚無通用計算方法，因而在煤漿管道工程設計中需對漿體進行管道輸送試驗，以提供可靠的依據。