漿體管道輸送安全運行的探討

肖違

（甕福（集團）有限責任公司，貴州 福泉 550508）

1 前言

管道輸送，是利用管道作為運輸工具的一種物料輸送方式，固體物料以固液混合的漿體形式采用管道等方式進行運輸稱為漿體輸送；此種輸送方式，具有安全、可靠、投資少、運營成本低、輸送量大、連續(xù)平穩(wěn)與可實現(xiàn)自動化等一系列優(yōu)勢。漿體輸送，廣泛運用于石油、化工、礦石、煤炭等行業(yè)。

我國第一條長距離漿體輸送管道是甕福集團于1995年建成并投入使用的磷精礦輸送管線。甕福（集團）有限責任公司的前身是貴州宏福實業(yè)開發(fā)有限總公司，其主體貴州省甕福礦肥基地是國家“八五”、“九五”期間建設的五大磷肥基地之一。甕福第一條管線長度46.74km,管徑9”，由美國PSI公司設計，設計服務年限為25年，設計輸送能力為190～210萬t/a，輸送流量為230～260m3/h，輸送濃度55%～60%，試車成功后于2000年開始運行。2005年對精礦輸送系統(tǒng)進行技術改造后，具備精礦生產(chǎn)和輸送能力250萬t/a。

甕福第二條磷精礦管道輸送工程，BRASS負責基礎設計，管線長度46.9km,管徑14”，設計服務年限為30年，設計輸送能力為460～520萬t/a，輸送流量為550～660m3/h，輸送濃度60%～64%。2013年5月一次試車成功并投入使用。2014年9月達到設計輸送能力。原輸送管線作為終端精礦過濾回水輸送管道，過濾水返回選礦廠使用，同時保留原有精礦漿輸送功能。

通過積累20多年的運行維護經(jīng)驗，甕福對漿體輸送有著自己特有的見解。筆者自2008年至今從事該輸送系統(tǒng)的維護及運行，現(xiàn)通過總結甕福的日常運行闡述一下對漿體管道輸送安全運行的個人看法。

甕福磷礦現(xiàn)有的精礦管道系統(tǒng)包含以：首端礦漿儲罐、喂料泵、輸送泵、管道、壓力監(jiān)測裝置、消能站、終端礦漿儲罐等主體設備。泵站首端如圖1所示。

圖1 甕福磷礦現(xiàn)有漿體管道輸送示意圖

上游生產(chǎn)的精礦漿通過濃密機濃縮后，排入2個儲罐以緩沖流量波動，通過離心泵向主輸送泵喂料，主輸送泵通過對礦漿加壓后進入管道進行輸送。礦漿到達終端后先通過消能站，再送至終端儲罐。日常的生產(chǎn)中，據(jù)精礦漿管道的泵送計劃，主泵按運行范圍內規(guī)定的流量運行，并在容許范圍內適當調節(jié)流量，保持儲罐液位在高位穩(wěn)定運行。

整條管線在日常的運行中，面臨著腐蝕、磨損、高壓、操作失誤等一系列危險因素，任何一項危險因素均有可能對輸送系統(tǒng)帶來嚴重的生產(chǎn)、安全、環(huán)保等方面的災難。

針對以上危險因素，需在管道設計之初及管道運行中分別進行解決。

2 管道系統(tǒng)在設計時，應完善以下系統(tǒng)設計

2.1 漿體緩沖系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)的首尾兩端均有多個緩沖儲槽，以減緩礦漿的流量波動；同時減少系統(tǒng)異常情況下對生產(chǎn)的影響。

2.2 管道的壓力保護

漿體管道的首端及終端均設有壓力保護裝置，結合兩端不同的壓力要求安裝安全閥或者爆破片以及對應的應急管路，以確保管道在壓力異常升高的情況下處于安全狀態(tài)。

首端主泵設有過壓保護系統(tǒng)，當管道的運行壓力超過設定值，系統(tǒng)將自動降低泵速或停機來達到保護作用。

在管道的沿線，設置多個壓力監(jiān)測點，可實時將管線各點壓力反饋給運行系統(tǒng)及操作人員，以了解管道運行狀況。

在管道的終端，設置有消能站，可保證在管道的特殊地段內不產(chǎn)生加速流的前提下，泵出口壓力最低，節(jié)省能量。

2.3 管道的防腐及陰極保護

漿體輸送管線，很多情況下是依據(jù)地形埋地鋪設。為確保管線長期運行，在做好管道防腐的同時，需結合管道周邊實際情況選用合適的陰極保護裝置，以延緩腐蝕反應，保證管線達到設計的使用壽命。

2.4 消能系統(tǒng)

根據(jù)輸送系統(tǒng)在生產(chǎn)中需要采用不同的流量輸送時，管道終端需要不同的消能組合來調整管道壓力，使管道內不產(chǎn)生加速流，從而達到避免管道異常磨損的目的。通過調整消能系統(tǒng)，可以使管道輸送中，在低流量時增加效能站阻力，管道在高點不產(chǎn)生加速流；在高流量時，減小消能站阻力，使輸送系統(tǒng)能耗降低。消能站如圖2所示。

圖2 消能站示意圖

3 日常的運營維護

3.1 生產(chǎn)調節(jié)

管道的穩(wěn)定輸送與生產(chǎn)的計劃安排及調節(jié)密不可分。生產(chǎn)的穩(wěn)定與否直接帶來的影響輸送系統(tǒng)的開停是否頻繁。頻繁的開停意味著管道內介質、流量、壓力的不斷變化，這給管道的使用壽命會帶來不利影響。甕福磷礦的精礦輸送系統(tǒng)得益于生產(chǎn)的計劃性、穩(wěn)定性以及首端終端擁有足夠的緩沖儲槽，管道得以長周期穩(wěn)定運行，即便生產(chǎn)出現(xiàn)了突發(fā)情況，也不會導致輸送系統(tǒng)出現(xiàn)開停頻繁的問題。

3.2 操作流程

整條管線輸送系統(tǒng)銜接首端、終端等多個崗位及多臺設備，沒有完善的操作流程，就會導致輸送系統(tǒng)存在操作上的漏洞及隱患。

結合實際情況，針對輸送的不同工況以及運行中可能存在的各種狀況，制定相應的操作、處置流程，確保管道的正常運行以及出現(xiàn)突發(fā)異常情況下能夠安全的得到處置，從而保證輸送系統(tǒng)的安全。

3.3 信息保障

長輸管線距離長、壓力大，運行的過程中需隨時掌握各點的信息、參數(shù)，出現(xiàn)信息不穩(wěn)定、通暢，對管道運行危害較大。因此在管線的日常運行中，首端需隨時能掌控管道的首尾兩端流量、各監(jiān)測點的壓力、首尾兩端的管路閥門開閉狀態(tài)；同時也應當確保首尾兩端的通訊順暢，便于出現(xiàn)異常情況后的信息溝通及應急處理。

3.4 工藝穩(wěn)定

不同的輸送管線均有著不同的工藝參數(shù)設計，如物料比重、濃度、粒級分布等，工藝參數(shù)決定著管道的安全流速等數(shù)值。工藝一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定，可能帶來的就是管道內介質性質的變化，此種情況極有可能導致管道磨損異常、運行壓力和流量異常，甚至有可能出現(xiàn)管道淤塞的情況。因此，在正常的運行中，上游生產(chǎn)工藝的是否穩(wěn)定，也關乎輸送管線的安全問題。

3.5 管道磨蝕檢測

管道長期運行，磨損難以避免。為及時了解掌握管道現(xiàn)狀，需定期對管道進行超聲波壁厚檢測，并按照圖3要求做好記錄。

圖3 壁厚檢測記錄表

通過長期對不同檢測點的壁厚進行統(tǒng)計，掌握管道磨損趨勢，并適當調整輸送模式。

3.6 陰極保護檢測

管道系統(tǒng)建立陰極保護系統(tǒng)后，為確保陰極保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需定期對陰極保護系統(tǒng)的性能進行如下監(jiān)測：

（1）每周檢查一次恒電位儀，并記錄其輸出電壓和輸出電流。檢測管道與臨近絕緣接頭之間的電位值。

（2）每半年對全管段進行一次管道對土壤的保護電位測量。

（3）在管線暴露的地方，檢查土石滑坡地段和管道涂層損壞的地方，并進行適當維護。

4 結語

自第一條漿體輸送管線建成到甕福磷礦當前運行的精礦管線投入運行以來，泵站、管道及終端的各項參數(shù)均在設計值以內，2019年的全年輸送干基量達到了571.89萬t。

通過加強對漿體輸送管線的管理，可較好地掌控管道運行情況，能夠在滿足生產(chǎn)需求的同時，較好地保護管道，提高漿體輸送系統(tǒng)的安全性。