摘　要　

    了煤泥電廠對(duì)煤泥輸送環(huán)節(jié)的要求和傳統(tǒng)煤泥輸送模式的缺點(diǎn)，論述了煤泥管道遠(yuǎn)距離輸送系統(tǒng)的最新發(fā)展，包括其基本工藝特點(diǎn)、性能參數(shù)和主要設(shè)備組成，還詳細(xì)分析了采用管道輸送方法煤泥燃燒發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益情況。

關(guān)鍵詞　煤泥　環(huán)保節(jié)能　管道輸送

1　概述

    洗煤泥是選煤廠的副產(chǎn)品，由煤炭、矸石與粘土混合組成，一般濃度(含固量)為72%~77％，顆粒直徑小于0.5mm，產(chǎn)量約為入洗原煤的10％～20％，是一種高濃度、高粘度的粘稠物料，其表觀粘度變化較大(10～10４Pa·s)，均勻混合后屬于典型的非牛頓流體，流動(dòng)性小粘結(jié)性大。原煤入洗是使煤炭成為潔凈燃料最主要的手段，2000年全國(guó)選煤產(chǎn)生的煤泥量已達(dá)2000~3000萬(wàn)t。隨著原煤入洗比例的增大，煤泥產(chǎn)量還會(huì)增加。煤泥堆積形態(tài)極不穩(wěn)定，自流而不成形，遇水即流失、風(fēng)干即飛揚(yáng)，作為廢料遺棄，其環(huán)保問(wèn)題比洗煤矸大得多，產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的環(huán)境污染。

    國(guó)家“六五”至“九五”期間投入大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行研究后，低熱值燃料燃燒技術(shù)及循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用已日趨成熟。循環(huán)流化床鍋爐能夠混燒不同煤種，還可燃用高灰低熱值燃料(煤矸石和煤泥)。循環(huán)流化床鍋爐燃燒煤泥發(fā)電是工業(yè)大量利用煤泥的最佳手段，其環(huán)保節(jié)能效果遠(yuǎn)優(yōu)于任何其他方式，因此國(guó)家政策一貫積極支持。

    泥問(wèn)題還未真正解決，原因在于煤泥如何才能從選煤廠輸送到坑口電廠鍋爐(通常距離為幾百米、高度為幾十米)，并根據(jù)鍋爐溫度閉環(huán)控制煤泥流量，才能達(dá)到兼顧環(huán)保、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用等要求。

    為止我國(guó)傳統(tǒng)的煤泥遠(yuǎn)距離輸送系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展兩代，第一代煤泥輸送模式為：裝載機(jī)—轉(zhuǎn)載刮板機(jī)—立式給料機(jī)—皮帶機(jī)—鍋爐頂部轉(zhuǎn)載刮板機(jī)—立式給料機(jī)—給料罐—鍋爐。第二代煤泥輸送模式為：裝載機(jī)—轉(zhuǎn)載刮板機(jī)—立式給料機(jī)—皮帶機(jī)—爐前給料裝置(擠壓泵或進(jìn)口泵送設(shè)備)。擠壓泵的工作原理為當(dāng)輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將軟管中的煤泥擠出，因此軟管壽命低(國(guó)產(chǎn)軟管為200h左右)，輸出壓力低(<1．5MPa)。進(jìn)口爐前給料裝置由儲(chǔ)料罐、預(yù)壓螺旋和蝶閥泵組成，將煤泥經(jīng)煤泥噴槍噴入鍋爐。這種爐前給料系統(tǒng)裝置價(jià)格異常昂貴，且由于使用了煤泥噴槍?zhuān)竺耗嗍?ldquo;潔凈”，不能混入顆粒和纖維。

     第一、二代煤泥輸送系統(tǒng)因設(shè)備環(huán)節(jié)多、基建費(fèi)用大、占用場(chǎng)地大、煤泥流量無(wú)法精確控制、爐前給料設(shè)備復(fù)雜、使用和維護(hù)費(fèi)用高等原因不是理想的輸送系統(tǒng)。因而到2001年為止，盡管我國(guó)選煤廠眾多，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)日趨成熟，但燃用煤泥的電廠不超過(guò)10家(其中有的電廠中途還改燒原煤)，因此可以說(shuō)煤泥輸送環(huán)節(jié)的技術(shù)難題嚴(yán)重制約了煤泥大量工業(yè)化的綜合利用。

2　煤泥管道遠(yuǎn)距離輸送基本工藝

    決上述煤泥遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)難題，北京中礦機(jī)電工程技術(shù)研究所成功研發(fā)了“MNS煤泥管道輸送系統(tǒng)”。該系統(tǒng)解決了煤泥長(zhǎng)距離管道輸送中的煤泥高壓泵送、煤泥流量可控、煤泥預(yù)先處理、物料分流分配、爐前多功能給料、管道密封減振、管道磨損等一系列技術(shù)難題，具有包括煤泥成漿、貯存、攪和、輸送、給料、清洗等管道輸送所需的全部功能，滿足鍋爐燃用煤泥對(duì)于輸送環(huán)節(jié)的全部要求。

    煤泥電廠對(duì)煤泥輸送的不同要求，管道輸送系統(tǒng)可以分為“一用”、“一用一備”、“兩用”、“兩用一備”、“兩用互備”、“三用一備”等各種布置方式。

    NS煤泥管道輸送系統(tǒng)”主要由2部分組成，一是泵送前的預(yù)處理裝置，主要設(shè)備有煤泥搓和機(jī)、上料螺旋和緩沖攪拌倉(cāng)。二是輸送裝置，包括高壓煤泥輸送泵、預(yù)壓螺旋、高壓低摩阻復(fù)合管路、管路分配分流器、多功能給料器、電控系統(tǒng)等。

    搓和機(jī)集搓和、破碎、攪拌于一體，其作用是將狀態(tài)不同的煤泥及雜物進(jìn)行搓碎攪勻，并制成一定含水量的均勻高濃度煤泥漿。大傾角的上料螺旋可將煤泥通過(guò)高速雙螺旋輸送裝置提升到位置較高的攪拌緩沖倉(cāng)，攪拌緩沖倉(cāng)的作用是進(jìn)一步攪拌煤泥，制成含水約為30％的適于泵送的均勻煤泥漿，保漿儲(chǔ)存，等待泵送，同時(shí)還具有料位控制功能。

    輸送泵采用高壓液壓泵為動(dòng)力，配以專(zhuān)用電液比例控制閥，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將原生煤泥吸入和泵出，管道最大輸送壓力24MPa，該泵具有煤泥泵送流量精確可控的特點(diǎn)；預(yù)壓螺旋為齒形變螺距雙螺旋給料結(jié)構(gòu)，對(duì)煤泥泵產(chǎn)生“正壓入料”，解決了因煤泥流動(dòng)性差而產(chǎn)生的泵送“吸空”問(wèn)題；高壓低摩阻復(fù)合管是在鋼管內(nèi)套裝超高分子量聚合管，由于其摩擦系數(shù)僅為一般鋼管的1／7，大大降低了管道的輸送阻力；管路分配器、分流器、可將煤泥在管道輸送過(guò)程中進(jìn)行順利的改向、分流與分配，使多套系統(tǒng)可以互相備用，還保證了鍋爐在多點(diǎn)煤泥人料時(shí)分流均勻。多功能給料器具有給料、清洗、密封、通干結(jié)、流量平衡等多種功能，是煤泥注入鍋爐爐膛的關(guān)鍵設(shè)備；電控系統(tǒng)采用PLC微電腦控制，具有遠(yuǎn)程調(diào)控、實(shí)時(shí)監(jiān)控、精確控制流量的功能，實(shí)現(xiàn)了煤泥輸送的集散控制。　　管路密封采用插裝式軸向密封法蘭，同時(shí)采用加厚橡膠墊減小軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高壓輸送管道的有效密封。管路固定采用了橡膠減振復(fù)合結(jié)構(gòu)型管卡，徹底消除了由于管道改向所引起的徑向振動(dòng)，同時(shí)也能部分減少軸向振動(dòng)

3　煤泥管道輸送系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)與指標(biāo)

    NS煤泥管道輸送系統(tǒng)”的主要技術(shù)特點(diǎn)為：輸送過(guò)程全封閉、無(wú)污染，對(duì)于煤泥，可“不落地”地由選煤廠直接輸送至鍋爐；輸送物料濃度高、輸送距離遠(yuǎn)，完全滿足坑口電廠對(duì)煤泥輸送的要求；系統(tǒng)集成漿、貯存、攪和、輸送、給料、清洗于一體，功能齊全；物料流量精確控制，滿足煤泥電廠鍋爐燃燒條件，并具備其他所需控制功能；物料在管內(nèi)不沉淀，管內(nèi)長(zhǎng)期存料后再次啟動(dòng)無(wú)困難(煤泥最長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月)；物料預(yù)處理工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，輸送時(shí)管內(nèi)可允許混入少量纖維和顆粒(<30mm)；管道布置靈活，可架空、地埋、垂直上升、任意角度轉(zhuǎn)彎等；整套設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，占用空間很小；系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行可靠，易于維護(hù)；當(dāng)在用系統(tǒng)出問(wèn)題時(shí)，備用系統(tǒng)能夠及時(shí)啟用，保證用戶對(duì)管道輸送的需求(如鍋爐穩(wěn)定燃燒等)；系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、無(wú)人值守；基建費(fèi)用大幅度降低(與其他煤泥輸送模式相比)。主要技術(shù)指標(biāo)為：輸送介質(zhì)：煤泥(不含添加劑)等粘稠物料(如污泥、淤泥、紙漿等)；輸送介質(zhì)最大濃度：煤泥為67％~76％；單套系統(tǒng)最大流量：30m3／h，無(wú)級(jí)變量；液壓系統(tǒng)最大壓力：31.5MPa；系統(tǒng)輸送管道最大壓力：24MPa；輸送最大距離：煤泥2000m以上。

4　經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

     外先進(jìn)的同類(lèi)設(shè)備相比，MNS煤泥管道輸系統(tǒng)具有系統(tǒng)完善、煤泥預(yù)先處理工藝設(shè)備和爐前給料裝置簡(jiǎn)單、系統(tǒng)互相備用因而可靠性高等突出特點(diǎn)，而且掌握了煤泥在管道中的分流分配技術(shù)和復(fù)合管道減阻技術(shù)，系統(tǒng)輸送壓力、流量、尤其是輸送距離均超過(guò)世界同類(lèi)先進(jìn)技術(shù)，且價(jià)格僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的1/8~1/10。

    001年6月至今3年多的時(shí)間里，由于“MNS煤泥管道輸送系統(tǒng)”日趨成熟、完善、可靠，已有50個(gè)用戶單位定購(gòu)使用共計(jì)80余套設(shè)備，為坑口電廠顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益，使煤礦的環(huán)境污染問(wèn)題有了明顯的改善，受到用戶的極大歡迎和有關(guān)設(shè)計(jì)院所的支持。一些用戶在使用后感到滿意，不久就制定計(jì)劃上馬“二期工程”，定購(gòu)新設(shè)備，增加煤泥管道輸送量的規(guī)模，由此可見(jiàn)該系統(tǒng)確實(shí)能夠?yàn)橛脩艚鉀Q實(shí)際問(wèn)題，帶來(lái)良好的效益。

41　經(jīng)濟(jì)效益

（1）發(fā)電效益：根據(jù)對(duì)4個(gè)用戶單位的調(diào)查，發(fā)電效益粗略計(jì)算為53萬(wàn)元/萬(wàn)t煤泥。

（2）代替使用中煤的效益：一般認(rèn)為1.5t煤泥可以代替1t中煤用于燃燒發(fā)電，若按照煤泥80元／t、中煤220元／t的價(jià)格計(jì)算，則效益為66.7萬(wàn)元／萬(wàn)t煤泥，在煤炭價(jià)格較高的情況下，若按照煤泥100元／t、中煤320元／t的價(jià)格計(jì)算，則效益為146.7萬(wàn)元／萬(wàn)t煤泥。因此有的煤礦在自己煤泥數(shù)量不夠時(shí)購(gòu)買(mǎi)其他單位的煤泥用于發(fā)電，以節(jié)約原煤用于銷(xiāo)售，提高效益。

（3）管道代替皮帶輸送節(jié)省的基建費(fèi)用：根據(jù)對(duì)1個(gè)用戶單位的調(diào)查，皮帶輸送基建投資約為1300萬(wàn)元，管道輸送基建投資約為316.4萬(wàn)元(安裝3套設(shè)備)，節(jié)約：983.6萬(wàn)元，下降幅度：75.66％。

（4）運(yùn)行維護(hù)效益：皮帶機(jī)輸成本約為24．99元／t，管道輸送成本約為8．04元／t，降低16.95元／t，下降幅度為87.83％。若每年輸送煤泥16萬(wàn)t，煤泥輸送費(fèi)用可節(jié)約16.95×16=271.2萬(wàn)元。

42　社會(huì)效益

（1）環(huán)保節(jié)能，促進(jìn)煤炭行業(yè)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展。煤炭行業(yè)最大的廢棄物排放是矸石和煤泥。“MNS煤泥管道輸送系統(tǒng)”的研發(fā)成功攻克了煤泥有效利用的最后一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題，使煤泥的大量工業(yè)應(yīng)用——燃燒發(fā)電成為現(xiàn)實(shí)，為促進(jìn)煤炭行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)做出了貢獻(xiàn)。

（2）有利于促進(jìn)原煤入選率的提高和壓濾工藝的改進(jìn)。2003年我國(guó)原煤產(chǎn)量為1676億t，入洗率才35％左右，大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家。隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高、潔凈煤技術(shù)的推廣以及環(huán)保政策法規(guī)執(zhí)行力度的加大，煤炭洗選比例勢(shì)必會(huì)大大地提高。煤泥的有效工業(yè)利用解除了因原煤入洗比例提高使煤泥大幅度增加而無(wú)法處理、污染環(huán)境的后顧之憂。采用管道輸送設(shè)備將濃度為70％左右的煤泥輸送并燃燒，使煤泥水壓濾濃度控制在70％左右，壓濾設(shè)備的投資可大大降低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）有利于促進(jìn)煤泥電廠的發(fā)展。過(guò)去，由于煤泥輸送花費(fèi)大量費(fèi)用，單位運(yùn)營(yíng)費(fèi)用很高，致使上煤泥發(fā)電的電廠較少。煤泥長(zhǎng)距離輸送問(wèn)題的最終解決，將有利于促進(jìn)煤泥電廠的發(fā)展，使煤炭行業(yè)的效益獲得較大提高。