浆体管道输送技术在冶金矿山的应用前景

浆体的物理特性与管道输送流速

浆体的物理特性与管道输送流速 费祥俊 清华大学水电系北京市100084 =摘要>浆体管道的输送流速直接影响管道运输的安全与经济。以往由于没有把浆体的物理特性(即固体颗粒组成及浆体粘性)作为一个影响管道输送参数的重要因素来考虑,所以迄今为止,很多管道不淤流速公式未能摆脱纯经验性质而缺乏普遍的实用意义。本文通过分析及大量试验资料验证,系统研究了影响管道不淤流速的各项因素及浆体粘性的明显作用,因而阐明了一定条件下浆体浓度的提高,有利于降低管道输送流速,从而可以进一步提高管道输送浆体的综合效益。 关键词:浆体管道粘性不淤流速固体浓度 The Physical Property of S lu rry and its Velocity of Pip eline T ransportation Fei Xiangjun Tsing hua Uni versity,Beiji ng100084 A bstract:T he velocity of sl urry in pipe effect the economy and safety of transportati on.In recent years many formulas of nonsettling velocity for slurry were developed without considering the characteristic of slurry as an important parameter,hence the application of these formulas is limited.In thi s paper based on the theory of suspension rheology and by using a great amount of ex-perimental material,a new expression of nonsettling velocity i s developed.the i nfluence of slurry viscosity,solid concentration and the diameter of pipe on the nonsettling velocity is analysed in detail.T he results of study indicate that in a given condition the in-crement of solid concentration and slurry will bring to decrease the critcal velocity i n pipe.and It i s favourable to increase the com-prehensive efficiency of slurry transport by pipeline. Key Words:Slurry Pipelin,Viscosity,Nonsettling Velocity,Solid Concentration 1引言 浆体管道输送以其经济效益高于传统的运输方式, 70年代开始已应用于燃料(煤)及原材料(精矿、建材等)的远距离输送。此外各类选矿厂的尾矿,电厂粉煤灰等工业固体废料以及河道的泥沙清淤,采用管道输送也以其工艺较简单,符合环保要求,在我国早已普遍应用。但这类浆体管道一般距离较短,对输送工艺参数的选择不够重视因而输送能耗及水耗较大,其效益明显偏低,据我国20个较大选矿厂1983年统计,管道输送尾矿总量4300万吨,输送的重量比浆体平均浓度14.2%,每吨干矿输送耗水量达6m3,而国外一般为1m3,输送能耗也远大于国外。这对资源相对缺乏的我国,不能不说是一种浪费。近年来情况有所改善,但仍然存在很大差距,更突出的问题是设备及管壁的磨损十分严重,这不仅增加运行费用,还会影响正常生产及对环境的污染,至于河道清淤的管道输送,其工艺更加粗放,效益也更低,造成以上原因是多方面的,其中对输送参数缺少研究是重要原因。 2浆体在管道中的流动状态与临界流速 工业浆体管道绝大部分属于非均质流输送,即垂向固体浓度分布存在一定梯度,管道输送最重要的参数是/不淤流速0,浆体由固体颗粒与水组成,输送流速太低,固体颗粒将分选沉降,以致堵塞管道,输送流速过高,虽可使颗粒充分悬浮,但将使一定管径的阻力随流速的平方成比例而上升,图1所示为一定管道内径下不同粒径d,按流速U而区分的几个流区。 在(1)区内,由于流速太低,固体颗粒沉在管底,基本不动,实线表示的是颗粒起动流速与粒径的关系。在(2)区内流速较高,颗粒开始运动。因为水流脉动的随机性,即使是均匀颗粒,也有不同的运动状态,即一部分颗粒沿管道底部作推移运动,一部分颗粒在管道中悬起作悬移运动,图中虚线表示的是绝大部分颗粒 1 第1期#设计与研究#

液化天然气(LNG)长距离管道输送技术

液化天然气（LNG）长距离管道输送技术 摘要：天然气作为一种高效清洁的能源，在世界能源市场结构中的比例将显著 增加。天然气液化输送相对于气态输送来说，具有很多显著的优点，新材料和新 工艺技术的发展使得天然气的液化输送成为可能。世界天然气地区性贸易的迅猛 增长也将有助于降低天然气液化输送的成本。目前国内LNG的管道输送技术尚处于起步阶段，国外也无很成熟的实践经验。文章从LNG的特点出发，就LNG的管道输送工艺、经济管径与经济流速、站间距与经济保温层、管材以及LNG管道的预冷与停输技术等方面作了简要介绍。 关键词：长距离；管道；技术经济比较；液化天然气（LNG）；管道输送；经济 管径；经济流速；保温层；预冷与停输 1 工程概况 LNG的管道输送多见于城市调峰装置和油轮装卸设施上，目前尚无采用低温管线长距离 输送LNG的实例。理论研究表明，随着低温材料和设备技术的发展，建设长距离LNG输送管道在技术上是可行的，在经济上也是合理的。 由于LNG 的密度是天然气的600倍，与输气管道比较，输送相同体积的天然气，LNG 输 送管的直径要小得多，LNG泵站的费用要低于压缩机站的费用，LNG 泵站的能耗要比压气站 的能耗低若干倍。LNG 输送管道的不足之处是：必须采用价格较贵的镍钢，需要采用性能良 好的低温隔热材料，远距离时，需增建中间冷却站。因此，LNG输送管道的初期投资费用较高。 随着世界能源结构的调整，天然气占世界总能源的比例越来越大。天然气地区性贸易量 也正逐年放大。LNG长距离管道问题也越来越受到人们的重视，很显然，输量的增加将有助 于降低低温管道的投资费用和单位输量的运行管理费用，从而使LNG的长距离管道输送成为 可能。 2 LNG管道输送工艺技术 2.1LNG 输送工艺 LNG 的远距离输送与原油的加热输送工艺类似，管道沿线需建设LNG加压泵站，此外， 由于当进入管道的是饱和液体时受热后就要部分气化，成为两相流动。出现两相流动时将使 管道的流量减小，阻力增大，甚至还会产生气塞现象。因此对于低温液体输送管道，特别是 长距离管道，要防止液体气化，即应实现液体单相流动。防止液体气化的方法就是采用高压 输送，即始终保持液体的压力在其临界压力以上，液体的温度在其临界温度之下。因此，对 于远距离输送管道除去加压站之外每隔一定距离还需设冷却站，以降低升高了的液体温度。 加压站和冷却站应建在一起称为冷泵站。以便于施工和管理。 由于LNG的密度随温度、压力变化比一般轻质成品油大得多，在 LNG管道的工艺计算中LNG的物性参数要按管道起终点温度、压力的平均值选取，也可进行分段计算。无论采用哪 种方式都必须对极限工况进行校核。 2.2经济管径与经济流速[1] LNG 管道设计方案的确定，主要是指选择多大的管径使得 LNG 输送管道的年当量费用 （投资和运行管理费用之和）最少。此时的管径称为某一输量下的经济管径。 对某一输量下的LNG管道，随着管径的增大，基本建设投资中，钢管及线路工程的投资 增大，但泵站数减少，泵站的投资减少。此外，在相同输量下，管径增大，LNG在管道内的 流动速度降低，摩擦生热量减少，可以使冷却站的个数减少，从而减少冷却站部分的投资。 故总投资费用随着管径的变化必然有极小点存在，即某一输量下有一投资费用最小的管径。 随着管径的增大，LNG输送的能耗费下降，折旧费、小修和维护管理费用也随着投资的 变化而变化。故年经营费用随着管径的变化的曲线必有极小点存在，即某一输量下有一年经 营费用最小的管径。 将投资及运行管理费用随管径变化的关系曲线叠加，得到年当量费用与管径的关系曲线。从上面的分析可看出，该曲线的极小点即是该输量下的经济管径，此时管内的流速即为某输

长距离输送管道场站典型输油实用工艺流程

长距离输送管道场站典型输油工艺流程 一、工艺流程的设计原则及要求 （1）工艺流程设计应符合设计任务书及批准的有关文件的要求，并应符合现行国家及行业有关标准、规及规程的要求。 （2）工艺流程应能实现管道必需的各种输油操作，并且应体现可靠的先进技术，应采用新工艺、新设备、新材料，达到方便操作、节约能源、保障安全的目的。 （3）工艺流程设计力求简洁、适用。尽可能减少阀门及管件的设置，管线连接尽可能短捷。 （4）工艺流程的设计除满足正常输油的功能要求外，还应满足操作、维修、投产、试运的要求。当工程项目有分期建设需要时，还应能够适应工程分期建设的衔接要求。 （5）工艺流程图中，工艺区域编号及设备代号应符合《油气管道监控与数据采集系统通用技术规》Q/SY 201的规定；所有的机泵、阀门等设备均应有独立的编号，重要阀门应有固定的编号。 二、各类站场的典型工艺流程 （一）输油首站 1．输油首站典型工艺流程说明 （1）对于需要加热输送的输油首站，加热设施应设在给油泵与外输泵之间，加热设施可采用直接加热炉，也可采用间接加热系统，由于加热方式的不同，工艺流程也不相同。为节约能源，加热系统应设冷热油掺合流程。 （2）对于加热输送的管道，根据我国输送油品的性质和管道在投产运行初期低输量的特点，在投产前试运期间，需要通过反输热水建立稳定的管道沿线温度场，为确保管道输油安全，必要时还应设置反输流程。 （3）为方便管道管理，必要时可设置计量流程，流量计应设在给油泵与外输泵之间，加热系统之后。流量计的标定可采用固定方式，也可采用移动方式。 （4）与油罐连接的进出油管线，可采用单管，在油罐区外设罐区阀组，油罐的操作阀门集中设置，这种安装方式，阀门在罐区外操作，阀门的动力电缆和

长距离输油气管道的安全运行

长距离输油气管道的安 全运行 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

长距离输油(气)管道的安全运行管道生产有其自身的特点：管道线路长、站库多，运送介质易燃、易爆、易凝、输送压力高，并且要求连续运行。因此，管道生产需要先进可靠的设备和技术手段，对生产过程进行严格管理、精心的维护、准确的监控，确保输送油、气过程中安全平稳。 1．生产运行安全。调度人员根据输油量、输油所处季节，制定合理的输油运行方式。通过生产设施上的各类仪表，将系统压力、温度、流量参数和工艺流程、设备运行状态通过通讯讯道传到调度室显示或输入计算机，调度人员将运行工况分析、处理，下达调整或改变运行工况命令。若管理的是成品油顺序输送管道，还要进行品种批量和界面的跟踪。为了安全生产，要求各级调度人员熟悉站库设备流程，掌握运行状态，有丰富的经验和对故障敏感的判别和处理能力。要求全线操作人员掌握现代化设备的操作、维护、保养和事故处理能力。 早先建成的输油管道是旁接油罐的方式。现代化的长输管道运行是实现“泵到泵”密闭输送，要求安全、平稳和优化运行，提高自动化管理水平。 2．管道SCADA系统。我国管道数据采集与监控系统，已经在东营—黄岛输油管线复线和陕西靖边-北京的输气管线上应用，这是利用现代网

络通信技术组成的全自动控制的密闭管输送系统。该系统由调度中心、远传通信信道和监控终端三大部分组成，主要功能是：①从各输油气站采集数据、监视各站工作状态和设备运行情况。②给各站发出指令，自动启、停设备，切换流程。③对控制参数进行给定值和自动调节。④显示管道全线工作状态，向上级调度传送数据。⑤对管道全线密闭输送进行水击保护控制。⑥对管道全线进行随时工艺计算和优化运行控制。⑦对管道全线进行清管作业控制。⑧对全线设备状态及工艺参数进行趋势显示和历史趋势显示。⑨对系统故障与事件自检。⑩对于成品油管道不同油品的顺序输送进行界面跟踪和分输、分储控制。 3．管道设备。管道输送设备是指输油气站库的生产设备。输油站除油罐外，主要还包括以下设备①输油泵。输油泵是长输管道输送的动力源。输油泵一般采用电动机拖动，机组功率由管道设计输送能力选择匹配。为防止输油泵原油泄漏引起火灾爆炸，输油泵房内的电机与输油泵之间设有防爆隔墙。露天装置的输油泵机组现已在我国主要输油管道上广泛应用。②加热炉。加热炉是长输管道输油的加热设备，炉型有方箱式、圆筒式、斜顶式等多种形式，目前我国主要输油管道为了提高热效率和原油加热过程的安全，已经逐步改为热煤间接加热炉，由热媒介质通过热交换器传热给原油，避免了火焰直接加热油管，减少了加热炉火灾事故。除了油罐、机泵和加热炉以外，主要输油(气)设备还有：输气压缩机、锅炉与压力容器、清管设施、油罐区固定消防设施、阀门、流

《油气长距离管道输送》课程标准

《采油工艺技术》课程标准 课程名称: 尤其长距离管道输送 适用专业: 三年制高职油气开采技术专业 建议学时： 1 课程定位与设计思路 1.1 课程定位 《油气的长距离管道输送》是油气储运技术专业的一门专业技术核心课程，教学内容涵盖面较广，技术含量高；通过本课程的学习，使学生掌握长距离输油气管道的基本技能，强化责任意识，培养学生分析和解决本专业生产实际问题的能力。 先修课：高等数学、计算机、机械制图，工程力学，流体参数的测量与调控，传热学，油气储运设备的操作与维护，储运油料物性分析与参数测量 平行课：油气集输，油气的长距离管道输送，油气储运自动化控制 后续课：毕业设计，顶岗实习 1.2 设计思路 １）工学结合、职业活动为导向； 本课程是从油品储运操作工和油品装卸工为职业活动导向的案例引入，从案例引出实际的项目、任务和问题，老师对问题进行试解、演示，学生可以先模仿再进行反复的练习。老师对学生的引导不是理论推导，更多的是行动导向。 （２）突出能力目标； 本课程的能力目标是以职业岗位需求为准，用具体、可检验的语言，准确描述本课程的能力目标：“能（会）用××做××”，例如：会用计量器具进行油品的计量操作；能用灭火器灭火等等；能力目标是终要达到的目的，而能力目标是通过对知识目标的学习达到的。 （３）项目任务为载体； 选择、设计一个或几个贯穿整个课程的大型综合项目，作为训练学生职业岗位综合能力的主要载体。这就是以项目为课程能力训练载体的原则。本课程选择项目的要点主要是：实用性、典型性、覆盖性、综合性、趣味性、挑战性、可行性。 （４）能力实训； 通过反复的实训过程，来培养学生的能力目标和其他目标。 （５）学生为主体；