漿體管道輸送安全運(yùn)行的探討

肖違

（甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 福泉 550508）

1 前言

管道輸送，是利用管道作為運(yùn)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(jìn)行運(yùn)輸稱為漿體輸送；此種輸送方式，具有安全、可靠、投資少、運(yùn)營(yíng)成本低、輸送量大、連續(xù)平穩(wěn)與可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等一系列優(yōu)勢(shì)。漿體輸送，廣泛運(yùn)用于石油、化工、礦石、煤炭等行業(yè)。

我國(guó)第一條長(zhǎng)距離漿體輸送管道是甕福集團(tuán)于1995年建成并投入使用的磷精礦輸送管線。甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司的前身是貴州宏福實(shí)業(yè)開發(fā)有限總公司，其主體貴州省甕福礦肥基地是國(guó)家“八五”、“九五”期間建設(shè)的五大磷肥基地之一。甕福第一條管線長(zhǎng)度46.74km,管徑9”，由美國(guó)PSI公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為25年，設(shè)計(jì)輸送能力為190～210萬(wàn)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(yùn)行。2005年對(duì)精礦輸送系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造后，具備精礦生產(chǎn)和輸送能力250萬(wàn)t/a。

甕福第二條磷精礦管道輸送工程，BRASS負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，管線長(zhǎng)度46.9km,管徑14”，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為30年，設(shè)計(jì)輸送能力為460～520萬(wàn)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(dá)到設(shè)計(jì)輸送能力。原輸送管線作為終端精礦過(guò)濾回水輸送管道，過(guò)濾水返回選礦廠使用，同時(shí)保留原有精礦漿輸送功能。

通過(guò)積累20多年的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，甕福對(duì)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(hù)及運(yùn)行，現(xiàn)通過(guò)總結(jié)甕福的日常運(yùn)行闡述一下對(duì)漿體管道輸送安全運(yùn)行的個(gè)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(chǔ)罐、喂料泵、輸送泵、管道、壓力監(jiān)測(cè)裝置、消能站、終端礦漿儲(chǔ)罐等主體設(shè)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(guò)濃密機(jī)濃縮后，排入2個(gè)儲(chǔ)罐以緩沖流量波動(dòng)，通過(guò)離心泵向主輸送泵喂料，主輸送泵通過(guò)對(duì)礦漿加壓后進(jìn)入管道進(jìn)行輸送。礦漿到達(dá)終端后先通過(guò)消能站，再送至終端儲(chǔ)罐。日常的生產(chǎn)中，據(jù)精礦漿管道的泵送計(jì)劃，主泵按運(yùn)行范圍內(nèi)規(guī)定的流量運(yùn)行，并在容許范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)流量，保持儲(chǔ)罐液位在高位穩(wěn)定運(yùn)行。

整條管線在日常的運(yùn)行中，面臨著腐蝕、磨損、高壓、操作失誤等一系列危險(xiǎn)因素，任何一項(xiàng)危險(xiǎn)因素均有可能對(duì)輸送系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的生產(chǎn)、安全、環(huán)保等方面的災(zāi)難。

針對(duì)以上危險(xiǎn)因素，需在管道設(shè)計(jì)之初及管道運(yùn)行中分別進(jìn)行解決。

2 管道系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)完善以下系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 漿體緩沖系統(tǒng)

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

2.2 管道的壓力保護(hù)

漿體管道的首端及終端均設(shè)有壓力保護(hù)裝置，結(jié)合兩端不同的壓力要求安裝安全閥或者爆破片以及對(duì)應(yīng)的應(yīng)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(shè)有過(guò)壓保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)管道的運(yùn)行壓力超過(guò)設(shè)定值，系統(tǒng)將自動(dòng)降低泵速或停機(jī)來(lái)達(dá)到保護(hù)作用。

在管道的沿線，設(shè)置多個(gè)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)將管線各點(diǎn)壓力反饋給運(yùn)行系統(tǒng)及操作人員，以了解管道運(yùn)行狀況。

在管道的終端，設(shè)置有消能站，可保證在管道的特殊地段內(nèi)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(hù)

漿體輸送管線，很多情況下是依據(jù)地形埋地鋪設(shè)。為確保管線長(zhǎng)期運(yùn)行，在做好管道防腐的同時(shí)，需結(jié)合管道周邊實(shí)際情況選用合適的陰極保護(hù)裝置，以延緩腐蝕反應(yīng)，保證管線達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)，管道終端需要不同的消能組合來(lái)調(diào)整管道壓力，使管道內(nèi)不產(chǎn)生加速流，從而達(dá)到避免管道異常磨損的目的。通過(guò)調(diào)整消能系統(tǒng)，可以使管道輸送中，在低流量時(shí)增加效能站阻力，管道在高點(diǎn)不產(chǎn)生加速流；在高流量時(shí)，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(yùn)營(yíng)維護(hù)

3.1 生產(chǎn)調(diào)節(jié)

管道的穩(wěn)定輸送與生產(chǎn)的計(jì)劃安排及調(diào)節(jié)密不可分。生產(chǎn)的穩(wěn)定與否直接帶來(lái)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(nèi)介質(zhì)、流量、壓力的不斷變化，這給管道的使用壽命會(huì)帶來(lái)不利影響。甕福磷礦的精礦輸送系統(tǒng)得益于生產(chǎn)的計(jì)劃性、穩(wěn)定性以及首端終端擁有足夠的緩沖儲(chǔ)槽，管道得以長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，即便生產(chǎn)出現(xiàn)了突發(fā)情況，也不會(huì)導(dǎo)致輸送系統(tǒng)出現(xiàn)開停頻繁的問(wèn)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(gè)崗位及多臺(tái)設(shè)備，沒(méi)有完善的操作流程，就會(huì)導(dǎo)致輸送系統(tǒng)存在操作上的漏洞及隱患。

結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)輸送的不同工況以及運(yùn)行中可能存在的各種狀況，制定相應(yīng)的操作、處置流程，確保管道的正常運(yùn)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(zhǎng)輸管線距離長(zhǎng)、壓力大，運(yùn)行的過(guò)程中需隨時(shí)掌握各點(diǎn)的信息、參數(shù)，出現(xiàn)信息不穩(wěn)定、通暢，對(duì)管道運(yùn)行危害較大。因此在管線的日常運(yùn)行中，首端需隨時(shí)能掌控管道的首尾兩端流量、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力、首尾兩端的管路閥門開閉狀態(tài)；同時(shí)也應(yīng)當(dāng)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(yīng)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(shè)計(jì)，如物料比重、濃度、粒級(jí)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(lái)的就是管道內(nèi)介質(zhì)性質(zhì)的變化，此種情況極有可能導(dǎo)致管道磨損異常、運(yùn)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(yùn)行中，上游生產(chǎn)工藝的是否穩(wěn)定，也關(guān)乎輸送管線的安全問(wèn)題。

3.5 管道磨蝕檢測(cè)

管道長(zhǎng)期運(yùn)行，磨損難以避免。為及時(shí)了解掌握管道現(xiàn)狀，需定期對(duì)管道進(jìn)行超聲波壁厚檢測(cè)，并按照?qǐng)D3要求做好記錄。

圖3 壁厚檢測(cè)記錄表

通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)不同檢測(cè)點(diǎn)的壁厚進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，掌握管道磨損趨勢(shì)，并適當(dāng)調(diào)整輸送模式。

3.6 陰極保護(hù)檢測(cè)

管道系統(tǒng)建立陰極保護(hù)系統(tǒng)后，為確保陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需定期對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的性能進(jìn)行如下監(jiān)測(cè)：

（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(cè)管道與臨近絕緣接頭之間的電位值。

（2）每半年對(duì)全管段進(jìn)行一次管道對(duì)土壤的保護(hù)電位測(cè)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(jìn)行適當(dāng)維護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

自第一條漿體輸送管線建成到甕福磷礦當(dāng)前運(yùn)行的精礦管線投入運(yùn)行以來(lái)，泵站、管道及終端的各項(xiàng)參數(shù)均在設(shè)計(jì)值以內(nèi)，2019年的全年輸送干基量達(dá)到了571.89萬(wàn)t。

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)漿體輸送管線的管理，可較好地掌控管道運(yùn)行情況，能夠在滿足生產(chǎn)需求的同時(shí)，較好地保護(hù)管道，提高漿體輸送系統(tǒng)的安全性。