水煤浆运输

水煤浆是加入特制的表面活性剂后形成的细微煤粉与水的均匀混合物。水煤浆可采用罐车、船舶或管道等多种不同方式进行输送。

罐车运输水煤浆罐车可通过公路或铁路进行运输。汽车罐车一般用于短途运输，铁路罐车宜于长距离输送。罐车装载有两种方式，一是采用高位贮罐利用液位高差自流装载; 二是用渣浆泵将水煤浆由贮罐注入罐车。罐车在长距离运输中，要求水煤浆保持不产生沉淀，高寒地区不冻结和罐车达到一定的装满度，以保持其稳定行驶。罐车卸载可采用自流或泵抽放。为实现快速自流卸浆，可加大罐车排浆口孔径，并向罐内充气提高排出速度。采用泵抽排放时，应根据排放距离选择泵的类型。在排送压力低于0.5MPa时，用离心渣浆泵;排放压力高，则采用曲杆泵或往复泵。如采用铁路运输，要对重油罐车进行改造，使之能防蒸发，防冻结，既要达到一定的装满度而又不超重，同时还应满足能快速和便于清洗的要求。

水上运输如有航道可以利用，水煤浆可采用水上运输。这种运输方式的主要环节是港口装卸和船舶。船运水煤浆，港口装卸设施要有大型贮罐、泵和管道。为缩短装卸时间，要采用大流量的离心渣浆泵或双螺杆泵。运输水煤浆的船只，宜采用双层壳体的隔舱结构，并配备防止水煤浆沉淀的舱内浆体循环系统和防冻加温装置。散装煤浆的船运比铁路运输费用低，而船运水煤浆比水运煤炭的费用还低，加上水煤浆是封闭式装卸，对港口无污染，所以，水煤浆船运比铁路运输更具有优越性。

管道运输煤浆管道输送由于具有运量大、管道埋设在地下占地少、不受气候条件影响、对复杂地形适应性强、密闭输送不污染环境、长距离输送运费低及易于实现全线自动控制等优点，是一种有效的煤炭运输方式。20世纪50年代，长距离煤浆管道运输实现了商业化。美国的俄亥俄(Ohio)煤浆输送管道长174km、管径254mm、年运煤130万t在1957年至1963年成功运行。美国的黑迈萨 (Black Mesa) 煤浆管道长439km、管径457mm、年运煤炭480万t，从1970年至今仍在正常运行。俄罗斯在西伯利亚建成长260km、管径529mm、年输煤300万t的水煤浆输送管道。中国已进行了准格尔—秦皇岛、晋东南—南通、盂县—潍坊—青岛、神木—大港以及彬县—咸阳等长距离输煤管道的可行性研究。1

适合管道运输的煤浆有高浓度和中浓度水煤浆。高浓度水煤浆的固体颗粒粒径一般均小于0. 25mm，煤粉重量约占浆体重量的70%。由于其级配合理并加入适量的稳定剂和分散剂，浆体稳定性好，粘度在1000mPa·s以下，流动性好，为均质悬浮流体。中浓度煤浆固体颗粒的上限粒径一般不超过2mm，44μm以下的细粒含量约为20%，加权平均粒径0.43mm左右，浆体重量浓度50%～55%。这类煤浆固体颗粒易沉淀，属沉降性浆体，在管道输送中为非均质或伪均质流动。上述两类煤浆性质不同，相应的管道输送工艺有一定差别。图1表示中浓度水煤浆管道运输系统。

水煤浆管道运输系统主要由泵站和管线组成，通过加压泵站将水煤浆输送一定距离。对长距离管线，中间要设置若干个加压泵站。管线起始端的泵站其主要设施有水煤浆贮罐、管路安全检测、干线主泵以及主泵的供浆泵。水煤浆经管路安全检测合格后，由供浆泵将浆体供给主泵，主泵加压后输往下一泵站再加压，逐段输送到管线终端贮罐。高浓度水煤浆稀释后质量降低而且稳定性被破坏，在输送过程中不允许进水，干线上的加压泵均采用不需冲洗水和水封的往复式隔膜泵或曲杆泵。管道摩擦阻力损失是计算管道输送系统压力的重要数据，根据系统压力和管道敷设线路的地形剖面参数确定泵站位置、数量(图2) 及主泵选型设计。由于高浓度水煤浆的粘度较高，必须采用低速在层流下进行管道输送，才能使压力损失较低，通常流速以0.7m/s为宜。对于直径超过500mm的管道，输送压力损失低于10MPa/100km。

中浓度煤浆管道运输工艺与高浓度水煤浆不同之处是在管道终端需增加脱水环节。目前，机械脱水可使最终产品水分达到20%以下，根据需要可进一步采取热力干燥，水分可低于10%。管道的临界流速和摩阻损失是中浓度煤浆管道输送的两个关键水力参数。由于中浓度煤浆为沉淀性浆体，当平均流速低于临界流速时，流动紊动力减小，在重力作用下固体颗粒由悬浮状态向管底沉积，影响管道正常输送甚至发生堵管事故，管道输送流速应高于临界流速0.3m/s左右。管径大于500mm，其输送流速区为1.75m/s，每百公里压力损失一般不超过7MPa。管道的临界流速和摩擦阻力损失与管径、煤的密度、粒度组成、浆体浓度及其流变特性有关，目前尚无通用计算方法，因而在煤浆管道工程设计中需对浆体进行管道输送试验，以提供可靠的依据。2

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学