管道输煤一直是我国煤炭界运输的一个梦想。
早在“六五”期间,我国就提出了通过管道实现“西煤东运、北煤南运”的设想。不仅如此,还把管道输煤作为一项高新技术,由原国家科委、国家计委、煤炭部抽调人员,组成专家组进行专题攻关。
按照当时的规划,要建设包括“长江管线”在内的数条横跨东西的输煤管道工程,有些工程甚至已经获得国务院批准立项。
然而,到目前为止,我国尚未建成一条长距离输煤管道。
或许这个梦想将在我省率先实现。本报从渭南市发展改革委员会获悉,陕西煤化工集团将在我省建设首条输煤浆长输管线。
“此项目是为了开发利用我省的煤炭产业优势,延长产业链,发展高附加值的煤化工产品,发挥渭北能源接续地的优势。”渭南市发改委相关部门负责人称,管道运煤技术难度较高,日前陕西省发改委已委托中国国际咨询公司对该项目进行了科研审查。
煤运新纪元
可解决陕煤化集团“十二五”在渭南建设煤化工项目年用煤1300万吨的需要。
煤炭是我国主要的一次性能源,煤炭工业是对我国工业影响极大的基础工业。但我国煤炭资源分布极不均衡。东少西多, 南少北多, 是我国煤炭分布的特点。
据了解,我国60%-70%的煤炭储量集中在山西、陕西和内蒙西部。因此,在北煤南运, 西煤东运的格局下,煤炭生产同煤炭运输之间存在较突出的矛盾。
然而煤炭运输只有水运、铁路、公路三种方式。北方缺少便于航运的大江大河;公路短途运输灵活便利,但长途运输不经济;长距离运输煤炭主要依靠铁路。
因此,管道运煤开创了煤炭外运的新纪元。
目前已有一条管道投入运营,即1997年7月投入使用的山西娄烦尖山煤矿-太(原)钢管道。该管道长104公里,管道直径229mm,年输送能力200万吨。
然而,渭南市发改委3月3日发布消息称,陕西煤化工集团将在我省建设首条输煤浆长输管线。该工程起点在榆林神木,终点到渭南蒲城煤化工基地、渭化工业园区、陕化工业区,线路全长742公里,工程总投资68亿元,年输煤浆1000万吨,其中蒲化300万吨、渭化180万吨、陕化120万吨,剩余煤浆脱水后可供渭南市电厂用煤或其他企业用煤。
据了解,该项目技术难度较高,我省提出此设想已非首次。
据公开资料显示,2009年就传出陕西煤业化工集团有限公司计划斥资67.8亿元,建设国内首条输煤管道的消息。
当年设计的输煤管道由一条主管道、两条支线管道和6个加压泵站构成。具体的设计标准是,主管道直径660毫米,设计输送能力为1000万吨(原煤)/年。
管道起点位于榆林市神木县的红柳河煤矿,途经榆林、延安、铜川、渭南4市16个县区,最终到达渭南市蒲城县东陈镇的煤化工产业园区。两条支线管道则从蒲城县东陈镇的煤化工产业园区出发,分别抵达渭南市高新技术产业开发区和渭南市华县工业园区。
据负责项目设计的中煤国际工程集团武汉设计研究院管道输煤所所长涂昌德介绍,陕煤化集团将采用湿法磨煤技术,将神木境内优质的气化用烟煤制成浓度为53%的常规水煤浆,经5级加压泵站加压后,将煤浆通过管道送往渭南市蒲城县东陈镇煤化工产业园区水煤浆接收站。
到达接收站的常规水煤浆,部分送往蒲城煤化工基地;另一部分常规水煤浆经末端加压泵站加压后,通过两条支线管道,分别送抵渭南市高新技术产业开发区和渭南市华县工业园区,供陕煤化集团正在两地建设的大型醋酸、醋酐、甲醇及化肥装置使用。
按照当年规划,管道输煤工程将于2012年上半年建成投用。
“此项工程可解决陕煤化集团‘十二五’在渭南建设煤化工项目年用煤1300万吨的需要。”渭南市发改委相关部门负责人称,输煤浆管道工程是一项高科技成果直接转化为生产力的系统工程,打破了煤炭运输的瓶颈,一水两用充分利用了西部地区稀缺的水资源,降低了运营成本。
同时还能开发利用我省的煤炭产业优势,延长产业链,发展高附加值的煤化工产品,发挥渭北能源接续地的优势。
“此项目仍在论证中,相关公司正在对项目可行性进行调研。” 渭南市发改委相关部门负责人表示,该管线输煤项目要尽快启动。
历史悠久的技术
管道输煤并不新鲜,早在1891年输煤管道技术就在美国萌芽了。
据专家介绍,管道输煤系统由制浆厂、管道与泵站、终端脱水厂三个主要部分构成, 同时还包括供水、供电、通信和自动控制等相关配套设施。
简单地说,管道运煤的步骤首先是,在原煤厂内, 通过初步分选和破碎矿石, 在泵驳机中加工成粒度、浓度符合管道输送要求的煤水混合浆体( 煤水比例各占50%), 然后采用多级泵沾, 把煤浆压入管道, 并选择一定的流速, 以稳流输送方式输送煤浆, 最后利用专门的脱水设备, 把煤浆制成含15%左右的粉煤供电厂使用。
其实管道输煤并不新鲜。早在1891年输煤管道技术就在美国萌芽了。
不过全美国也是全世界第一条商业性输煤管道在1957年才建成。这条连接俄亥俄州乔治城选煤厂和东图电厂的小型输煤管道,全长174公里,年运煤量130万吨。由于经营效果不错,使铁路倍感压力,促使铁路部门开行万吨运煤单元列车,降低成本与其竞争,最后,该管道被铁路公司收购改运废渣。
此后,为了输送亚利桑那州的煤炭,供给内华达州发电用煤, 美国南太平洋铁路公司经过同铁路运输的经济比较, 修建了从菲迈莎露天煤矿到莫哈夫电厂的跨州输煤管道(黑迈沙输煤管道)。这条管道1970年建成, 长439公里,年运煤量约500万吨,至今安全运行26年之久。
黑迈沙输煤管道曾使煤炭运输成本和发电成本大大降低,使莫哈夫电厂效益名列全美第二。但是, 由于铁路财团竭力反对通过立法授权输煤管道公司征用土地, 更由于美国铁路和交通十分发达,输煤管道再也没有新的发展。
“美国输煤管道没有继续发展,不是由于技术问题,而是由于政治问题,即铁路财团的反对。”从事管道运煤研究的专家称,但美国的管道运煤却给了中国以启示。
但无论是煤炭界还是管道运煤研究人员都没料到,中国对输煤管道的探索并不顺利。
我国为了开拓这项新技术,国家科委在“六五”期间把它列为国家重点科技攻关项目,并组织科研、设计、高校、制造等部门协同攻关。
1982年,清华大学和唐山煤矿学院开始了我国管道输煤的理论研究和实验工作,科研人员在煤浆的稳定性、输送速度和阻力特性等理论问题上取得了一系列成果。管道运输煤技术上已经成熟。
但为什么我国还没有一条长输煤管道投入建设?
对此, 煤炭部专家曾分析道:其一,输煤管道作为五大运输方式之一, 它要纳入大交通的范畴,不能就管道谈管道。在整体格局中,铁路是主角, 输煤管道只有作为最好的配角才能登场;其二,输煤管道起步规模不能太小,它的远距乘以年运输量之和要大于20亿吨公里才经济合理。
另一个不容忽视的原因是,管道和用户要紧密联系,要有一两个主要用户,形成一种长期的买卖伙伴关系。如果没有固定用户,或者固定用户没有同步建成,再好的计划也只能束之高阁。
陕煤化无奈之举
陕北能源基地距规划的渭化、陕化、蒲城3个煤化工园区远隔700余千米,交通运输不便。
通过管道运输,可部分改变现在用火车或汽车运输的方式。
据了解,两年前全国铁路煤运量就占煤运总量的60%以上,煤炭运输量占铁路货运总量的49%以上。
铁道部一位专家说,我国铁路是世界上最忙、负荷率最高的铁路,平均负荷是世界平均水平的4倍,许多铁路线尤其是运煤通道能力早已饱和甚至超饱和。如大秦线能力利用率已经达到120%,石太线为114%,丰沙大线达到115%。
据专家介绍,与公路和铁路运煤相比,管道输煤不仅投资省、费用低,而且不受气候条件影响,能够确保煤炭运输的安全性和供应的可靠性。
“铺设输煤管道,主要是解决煤炭运输难的问题。”煤化工专家、渭化集团总经理郭建功曾经说。
据了解,陕煤化集团规划了渭化、陕化、蒲城、彬长、神木等数个煤化工园区。其中,仅蒲城180万吨/年煤制烯烃项目一旦全部建成投产,每年所需的原料煤就将超过1000万吨,加上渭化和陕化续建项目,这3个煤化工园区每年所需的原料煤将超过1300万吨。
在上游陕煤化集团的煤矿遍布陕西省境内的主要富煤县市,近几年更加大了对国家级能源基地陕北能源基地的开发力度,在榆林的神木县规划了数个大型煤矿。
其中,仅神南张家峁矿业公司的设计能力就达600万吨/年。包括神木在内的榆林地区的煤炭,低硫、低磷、低灰、高挥发,是较为理想的煤化工原料。
由此可见,陕煤化集团在陕北的生产能力大,在渭南的需求量也大。但陕北的能源基地距陕煤化集团规划的渭化、陕化、蒲城3个煤化工园区远隔700余千米,交通运输十分不便。
“如果借公路运输解决渭南3大煤化工园区的原料煤供应问题,将面临运输费用高、运距远、路况差、没有安全保证的风险。”分析人士认为,陕煤化集团斥资修建一条专用的输煤管道,以解企业所面临的煤炭运输难题是无奈之举。
其实,陕煤化集团也曾设想把企业建到陕北地区,实施煤炭的就近转化。但陕北地区水资源严重短缺,难以承载耗水量巨大的煤化工项目。况且,就近转化的甲醇、二甲醚、化肥等产品,又远离消费地,受到运输制约的可能性更大。
煤化工缺水的问题正好在渭北煤化工业园得到解决。
据了解,目前陕西省积极实施省内南水北调工程,引汉江水入渭河,以破解关中地区工农业用水难题。“因此,今后包括陕煤化集团渭南3个煤化工产业园区的众多煤化工项目,将不会再受到水资源短缺的制约。但将面临因运输瓶颈限制无法获得充足原料煤供应的尴尬。”分析人士称,陕煤化修建输煤管道可以解决自身煤化工企业发展的后顾之忧。
技术可行 效益如何?
费用不足0.1元/吨·千米,仅相当于铁路运费的一半和公路运费的1/5。
据管道运煤专家介绍,全国输煤管道实验中心上万次的实验数据和美国黑迈萨的成功经验表明,只要将煤炭制成浓度不超过55%的常规水煤浆,煤粒最大直径不超过0.35毫米,并保证有近10%直径在40~47微米的煤粒存在,通过这些微粒形成一个煤的重介载体,将更多煤粒和水团聚在其周围,形成一个与水比重接近的混合胶体,再通过煤浆泵施以外力,确保煤浆的湍流速度在1.5米/秒以上,煤浆管道输送就不会有问题。
此外就地势来说,神府与渭南有800-900m的海拔落差,便于修建由西向东的输煤管道。“此项技术的应用为榆林煤炭外输开避了新的途径。同时给我国管道运煤提供借鉴经验。”渭南市发改委相关负责人称。
“管道运煤运输量大、能耗少、运费低,易于全面实现自动化管理,同时运输安全密闭,基本不受恶劣气候的影响,能长期安全稳定运行。重要的是基本不产生废渣废液,不对环境造成污染等。”煤炭运输界的专家表示煤炭管道运输具有很多优点。
技术可行只是项目实施的步骤之一,经济效益是项目成败的关键。
有专家表示,与修建同等运力的铁路、公路相比,管道输煤工程的综合投资只有前者的1/5~1/3,与目前的铁路、公路运费相比,管道输煤的费用不足0.1元/吨·千米,仅相当于铁路运费的一半和公路运费的1/5。
“更为重要的是,规划中的输煤管道将深埋至冻土层以下,不会受到异常极端气候条件的影响,能为用户提供可靠的煤炭供应。这对于连续运行的大型化工企业至关重要。”中煤国际工程集团武汉设计研究院管道输煤所所长涂昌德说。
“如果建成管道输煤工程,像2009年发生在陕西神木县至山西兴县公路上60多千米长的煤车堵塞事件,对需煤企业来说影响就不会很大了。”业内人士对管线输煤充满期待。