山西到山東煤漿管道初步展望

甘正旺,方新燕

（1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司,武漢 430000；2.銅陵學(xué)院,安徽 銅陵 244061）

山西到山東煤漿管道初步展望

甘正旺1,方新燕2

（1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司,武漢 430000；2.銅陵學(xué)院,安徽 銅陵 244061）

本文簡(jiǎn)要介紹了山東省和山西省的煤炭資源量、煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)情況，提出了從山西的陽(yáng)泉和長(zhǎng)治通過(guò)長(zhǎng)距離的煤漿管道年輸送15.0Mt煤炭到達(dá)山東濟(jì)南初步設(shè)想、泵站布設(shè)，并對(duì)煤漿管道的工程要點(diǎn)、項(xiàng)目?jī)?yōu)點(diǎn)、永久占地等簡(jiǎn)要分析，可為解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，山東省煤炭運(yùn)輸方式提供一個(gè)初步思路。

煤漿管道；山西；山東；設(shè)想

1 山東省煤炭資源量、生產(chǎn)消費(fèi)情況簡(jiǎn)析

山東省是煤炭資源小省，僅占全國(guó)探明儲(chǔ)量2.2％。多年來(lái)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大，目前剩余可采儲(chǔ)量?jī)H為50.3億噸，且村下壓煤22.4億噸，占剩余可采儲(chǔ)量的44.5％。以年產(chǎn)1.5億噸左右的能力，僅能維持20年。山東省又是耗煤大省， 2010年耗煤達(dá)到3.1億噸，2015年預(yù)計(jì)耗煤3.93億噸。山東省煤炭占全國(guó)2.2％的儲(chǔ)量、4.6％的產(chǎn)量、9.9％的消費(fèi)量表明，產(chǎn)煤大省、耗煤大省、資源小省的矛盾日益突出。

2003年起山東省由煤炭調(diào)出省變?yōu)槊禾空{(diào)入省，省內(nèi)煤炭產(chǎn)量占市場(chǎng)份額比率逐年下降，由2005年的54.2％降至2010年的50.1％，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和區(qū)位優(yōu)勢(shì)減弱。煤炭生產(chǎn)布局：建設(shè)省內(nèi)魯西基地和省外的寧蒙、晉陜、新疆、云貴及澳大利亞等六大煤炭生產(chǎn)基地，到“十二五”末生產(chǎn)總規(guī)模達(dá)到3.44億噸，其中省內(nèi)產(chǎn)量1.58億噸，外部產(chǎn)量1.86億噸。

2 山西省煤炭資源量、生產(chǎn)消費(fèi)情況簡(jiǎn)析

山西省是我國(guó)煤炭產(chǎn)量大省，素有“煤?！敝Q。山西煤炭資源查明儲(chǔ)量2664億噸,居全國(guó)第二位,占全國(guó)資源儲(chǔ)量的22.6％。省內(nèi)有沁水煤田、大同煤田、寧武煤田、河?xùn)|煤田、西山煤田、霍西煤田等六大煤田。其中以沁水煤田含煤面積最大資源量最多, 下轄陽(yáng)泉礦區(qū)、晉城礦區(qū)、潞安礦區(qū)、長(zhǎng)治礦區(qū)等9大礦區(qū)，煤質(zhì)以無(wú)煙煤和半無(wú)煙煤為主，瘦煤和焦煤次之。

2012年，山西省煤炭產(chǎn)量首次達(dá)到9.13億噸；2013年山西省煤炭產(chǎn)量達(dá)到9.6億噸，其中外運(yùn)量達(dá)到6.2億噸，創(chuàng)歷史新高；60多年來(lái)，山西累計(jì)產(chǎn)煤130億噸，外調(diào)近100億噸，供應(yīng)全國(guó)28個(gè)省份，總產(chǎn)量和外輸量分別約占全國(guó)的四分之一和80％。

3 山西到山東煤漿管道輸送方案設(shè)想

長(zhǎng)距離漿體管道輸送技術(shù)即選煤廠選出的精煤通過(guò)破碎、研磨制成重量濃度約50％、平均粒度約0.3mm且具有一定級(jí)配、良好的穩(wěn)定性漿體，讓后通過(guò)加壓泵站接力輸送到達(dá)終端用戶的一種運(yùn)輸方式，是與公路、鐵路、水運(yùn)相并列的大宗礦物物料的運(yùn)輸方式之一，在鐵精礦、銅精礦、煤炭等礦物輸送中具有廣泛的應(yīng)用。

管道輸煤系統(tǒng)上游連接的是煤源，下游連接煤炭消耗大戶（如電廠、鋼鐵廠、煤化工企業(yè)），中間是管道和加壓泵站，根據(jù)用戶的不同需求，煤漿可直接供給用戶或者是經(jīng)過(guò)脫水環(huán)節(jié)后再供用戶使用。

山西是中國(guó)的資源大省，沁水煤田在山西現(xiàn)有煤田中規(guī)模最大，而該煤田的中東部的兩大城市：陽(yáng)泉市、長(zhǎng)治市離山東省會(huì)濟(jì)南的距離最近，直線距離均在300～390公里之間。如果考慮利用管道將山西的煤炭通過(guò)管道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的輸送到達(dá)山東的濟(jì)南，供本地的耗能大戶很好的利用，則具有很多先天優(yōu)勢(shì)，會(huì)產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

總體而言，將山西沁水煤田的煤炭輸送到達(dá)山東的濟(jì)南，可以考慮北線從陽(yáng)泉到濟(jì)南和南線從長(zhǎng)治輸送到達(dá)濟(jì)南兩條線路方案。

北線方案：陽(yáng)泉市到濟(jì)南市的距離初步估算為336公里，陽(yáng)泉地區(qū)海拔約760米，向東一直翻越太行山脈，經(jīng)最高點(diǎn)后下坡到達(dá)廣闊的華北平原，經(jīng)過(guò)贊皇縣、臨城縣北部、巨鹿縣、清河縣、夏津縣南部、高唐縣后穿越黃河到達(dá)濟(jì)南。

線路的前56公里處為太行山區(qū)，海拔高度較高，部分地點(diǎn)需要通過(guò)隧道通過(guò)，K23公里處為全線最高點(diǎn)海拔1022米，到達(dá)K96公里處海拔23米，落差近1000米。

南線方案：長(zhǎng)治市到濟(jì)南市的距離初步測(cè)量為353公里，長(zhǎng)治地區(qū)海拔約920米，沿著G309向北東方向經(jīng)黎城縣、涉縣向東沿著山谷處穿越太行山脈，到達(dá)邯鄲市北部、肥鄉(xiāng)縣、館陶縣、聊城市北部、茌平縣，穿越黃河到達(dá)濟(jì)南。

線路的前69公里處為太行山區(qū)，海拔高度較高，部分地點(diǎn)需要通過(guò)隧道通過(guò)，K20公里處為全線最高點(diǎn)海拔1130米，到達(dá) K110公里處海拔降到28米，落差接近1100米。

不論是北線方案還是南線方案，煤漿管道敷設(shè)過(guò)程中的控制性工程主要為：穿越京廣鐵路、京廣高鐵、京珠高速、京九鐵路、大廣高速等南北向的干線鐵路和公路工程，大型公路或鐵路的穿越多采用頂管技術(shù)，施工質(zhì)量良好，又不影響現(xiàn)有交通。

上述線路中的另一控制性工程為管道到達(dá)濟(jì)南附近后還要穿越黃河，目前原油和天然氣的長(zhǎng)輸管道已經(jīng)具有豐富的穿越大型水體的施工經(jīng)驗(yàn)，最大穿越長(zhǎng)江的距離可達(dá)4950米，因此穿越黃河水系已無(wú)任何困難，由于山西地形高，華北平原和山東的地形很低，因此可以充分利用太行山脈的地形高差產(chǎn)生的強(qiáng)大勢(shì)能，并將其轉(zhuǎn)化為煤漿輸送的動(dòng)能，從而增加泵站間距，實(shí)現(xiàn)綠色輸送。當(dāng)然，地形的大落差在具有很大的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也有其不利點(diǎn)，為了降低停泵后太行山最高點(diǎn)到第二個(gè)泵站前段很長(zhǎng)一段線路處的巨大靜壓力，可考慮在北線方案的K52公里，南線方案的K60公里處設(shè)置截?cái)嚅y站，以降低管內(nèi)靜壓力，節(jié)省鋼材消耗量，確保系統(tǒng)安全。

經(jīng)初步測(cè)算：外徑500mm的管道，年輸煤炭近7.0Mt；700mm的管道，年輸近15.0Mt；900mm管道，年輸煤近26.0Mt……

以山西年輸15.0Mt煤炭到濟(jì)南的管道項(xiàng)目為例，首端取水量約15.0Mt。

無(wú)論是采用北線方案還是南線方案均可以考慮設(shè)置兩個(gè)加壓泵站的技術(shù)方案，第一個(gè)泵站設(shè)置在首端K0公里處，第二個(gè)泵站設(shè)置在K200公里處，單個(gè)泵站需要8臺(tái)隔膜泵并聯(lián)運(yùn)行，另外備用2臺(tái)隔膜泵。單臺(tái)隔膜泵流量約350m3/h，壓力12MPa，所選用的管道外徑為711mm，由于管道埋于凍土層和耕作層以下，因此沿線全線永久占地約70 hm2，其中：首端場(chǎng)地占地約29hm2，第二個(gè)泵站占地各約11 hm2，終端脫水廠和儲(chǔ)煤系統(tǒng)占地小于27 hm2，沿途設(shè)置的隔斷閥站、壓力監(jiān)測(cè)站若干個(gè)，總占地面積小于3hm2，基本為臨時(shí)占地。

4 結(jié)論

山東省煤炭消耗超過(guò)3億噸每年，年調(diào)入煤炭超過(guò)1.5億噸；山西省年生產(chǎn)煤炭超過(guò)9億噸，年調(diào)出煤炭超過(guò)6億噸。

煤炭的生產(chǎn)大戶和煤炭的使用大戶，如果能夠強(qiáng)勢(shì)聯(lián)合，采用符合國(guó)家節(jié)能、環(huán)保新方式的煤炭漿體管道輸送技術(shù)進(jìn)行運(yùn)輸，對(duì)于保證用戶煤炭供應(yīng)的煤質(zhì)穩(wěn)定性和及時(shí)性，杜絕現(xiàn)有道路敞口車運(yùn)輸時(shí)的煤炭拋灑和損耗、消除沿途空氣中的粉塵污染、杜絕公路運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)距離堵車都具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

同時(shí)采用管道長(zhǎng)距離輸送煤炭，可以降低運(yùn)輸成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，煤漿管道的長(zhǎng)距離輸送方式是對(duì)鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸方式的有益補(bǔ)充。

[1]涂昌德.美國(guó)的輸煤管道介紹[J].煤礦設(shè)計(jì)，1997（11）.

[2]費(fèi)祥俊.漿體和粒狀物料輸送水力學(xué)[G].清華大學(xué)學(xué)術(shù)專著。

[3]山東省煤炭工業(yè)局長(zhǎng)喬乃琛同志在全省煤炭工作會(huì)議上的報(bào)告[R].2011.

甘正旺（1980-），男，安徽太湖人，碩士，工程師，主要研究領(lǐng)域?yàn)橐汗虄上嗔骼碚摷肮艿垒斆杭夹g(shù)。