陳光國(guó)

(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

我國(guó)長(zhǎng)距離漿體管道輸送系統(tǒng)的應(yīng)用概況與展望

陳光國(guó)

(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

長(zhǎng)距離漿體管道是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的運(yùn)輸方式，擁有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景。為了使我國(guó)漿體輸送從業(yè)人員更加全面、及時(shí)地了解管道輸送系統(tǒng)的現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)信息，以便進(jìn)一步推動(dòng)該技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展，著重介紹了國(guó)內(nèi)漿體輸送系統(tǒng)動(dòng)力泵、管材和閥門的研發(fā)、制造水平，總結(jié)了管道輸送系統(tǒng)主要設(shè)備和材料的應(yīng)用概況及最新進(jìn)展，并對(duì)未來漿體管道輸送系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

漿體管道 動(dòng)力泵 管材 漿體閥門 設(shè)備

我國(guó)漿體管道輸送方式經(jīng)歷了近60 a的發(fā)展，已有逾20條長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、復(fù)雜地形的現(xiàn)代化漿體管道工程陸續(xù)建成投產(chǎn)，漿體管輸系統(tǒng)的應(yīng)用取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著我國(guó)自主設(shè)計(jì)建設(shè)的世界上規(guī)模最大的長(zhǎng)距離輸煤管道——神渭管道工程的實(shí)施，我國(guó)漿體管道運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)⒂瓉硇碌陌l(fā)展契機(jī)。

長(zhǎng)距離漿體管道輸送系統(tǒng)主要包括動(dòng)力泵、管材和閥門3大部分。20世紀(jì)90年代以來，隨著我國(guó)甕福磷礦和尖山鐵精礦漿體管道工程成功運(yùn)行，帶動(dòng)了漿體管輸相關(guān)技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。隔膜泵、柱塞泵、渣漿泵和螺桿泵等漿體管道核心動(dòng)力設(shè)備從無到有，從有到優(yōu)，國(guó)內(nèi)泵類機(jī)械制造企業(yè)通過自主研發(fā)和消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，填補(bǔ)了多項(xiàng)技術(shù)空白，尤其是隔膜泵的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力經(jīng)過近20 a的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。漿體管道管材應(yīng)用也取得了飛躍性的進(jìn)展，隨著我國(guó)鋼鐵冶煉技術(shù)水平提高和國(guó)外先進(jìn)卷管焊接機(jī)械及加工工藝的引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)管材品種和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)充分與國(guó)際接軌[2]。漿體管道具有壓力高、磨腐蝕強(qiáng)、埋地敷設(shè)等特點(diǎn)，管材一般以鋼管為主。近10 a來，已被證實(shí)適用于漿體輸送的耐磨管道新材料主要有超高分子聚乙烯管、耐磨陶瓷管、增強(qiáng)尼龍管及各種鋼制復(fù)合管道，以上新材料與鋼管組合形成內(nèi)襯復(fù)合管，其耐磨腐蝕和降阻的性能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過純鋼管，對(duì)拓展苛刻條件和復(fù)雜地形漿體管道輸送具有重要意義。漿體管輸條件比清水和油氣等單相流體更加苛刻，漿體閥門與傳統(tǒng)的閥門相比，在密封性、耐磨蝕性和自動(dòng)化程度方面要求更高。我國(guó)漿體閥門與漿體管道同步誕生和發(fā)展，隨著高性能不銹鋼和合金鋼的出現(xiàn)，以及現(xiàn)代耐磨層噴涂技術(shù)和先進(jìn)密封技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)的漿體閥門尺寸規(guī)格越來越大，壓力等級(jí)越來越高。目前，國(guó)產(chǎn)閥門大多數(shù)已經(jīng)能夠符合國(guó)外嚴(yán)格的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并逐漸取代進(jìn)口閥門，出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)距離漿體管道工程中。

我國(guó)是世界上礦產(chǎn)資源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，當(dāng)前，漿體管道水力輸送仍處于起步階段，作為一種新興的節(jié)能環(huán)保運(yùn)輸方式，尚存在廣闊的應(yīng)用空間，與之配套的動(dòng)力泵、管材和閥門等漿體管道主要設(shè)備和材料也隨之不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，并呈現(xiàn)出專業(yè)化和多元化的發(fā)展趨勢(shì)。

1 主要設(shè)備及材料應(yīng)用概況

漿體管道工程一般分為首端工程、管線工程、終端工程3大單項(xiàng)工程，距離較長(zhǎng)或管線向上高差較大的管道，通常會(huì)設(shè)置中間接力泵站工程。首端工程通常包含供料系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、緩沖喂料系統(tǒng)和泵輸系統(tǒng)等單位工程；管線工程通常含管線系統(tǒng)、全線壓力監(jiān)測(cè)站和截?cái)嚅y站系統(tǒng)；終端工程通常包含儲(chǔ)漿系統(tǒng)、廢漿處理系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)等部分，地形復(fù)雜的管線終端通過設(shè)置消能站來防止加速流和空化危害。漿體管道輔助工程主要包括給排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。漿體管道工程各分系統(tǒng)主要由泵、管、閥等3大類設(shè)備和材料組成。

1.1 動(dòng)力泵

泵是漿體管道的心臟[3]，其選型是否合理，不僅直接影響管道工程基本建設(shè)投資，更重要的是關(guān)系到投產(chǎn)后管輸系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性和運(yùn)營(yíng)成本。目前，適用于漿體輸送的動(dòng)力泵主要有離心式渣漿泵、活塞隔膜泵、柱塞泵和螺桿泵4大類。

(1)離心式渣漿泵。離心式渣漿泵(又稱雜質(zhì)泵)是我國(guó)最早出現(xiàn)的漿體泵，也是當(dāng)前發(fā)展門類最齊全，適用漿體范圍最廣泛的泵種[4]。目前我國(guó)渣漿泵加工制造水平已經(jīng)位于世界前列，國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化泵廠很多，以石家莊強(qiáng)大泵業(yè)、石家莊工業(yè)泵廠、上海凱泉泵業(yè)等為代表的制造企業(yè)，紛紛引入了CFD、CAE等先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，在工業(yè)領(lǐng)域形成20多個(gè)系列，將近300多個(gè)品種的各類渣漿泵。

國(guó)內(nèi)渣漿泵幾經(jīng)更新?lián)Q代，性能明顯提升，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)渣漿泵串聯(lián)使用，最大工作壓力可達(dá)5 MPa，泵過流件通過采用高鉻耐磨合金或耐磨陶瓷涂層等新材料，能成倍延長(zhǎng)泵體使用壽命。同時(shí)，渣漿泵密封關(guān)鍵技術(shù)也有所突破，新型的集裝式機(jī)械密封比傳統(tǒng)的盤根填料密封、副葉輪密封和彈簧分離式機(jī)械密封泄漏量更小、使用壽命更長(zhǎng)，機(jī)械效率更高。離心式渣漿泵與漿體管道的發(fā)展息息相關(guān)，渣漿泵通常在低壓力、大顆粒、大流量的短距離漿體管道中普遍使用[5]。

(2)活塞隔膜泵。活塞隔膜泵是從傳統(tǒng)油隔離泵基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來的新型動(dòng)力泵，主要適應(yīng)于高溫、高壓、強(qiáng)磨腐蝕性的煤化工、氧化鋁和各類長(zhǎng)距離精尾漿體管道工程，隔膜泵主要有單缸、雙缸和三缸3種結(jié)構(gòu)形式，成套泵是由動(dòng)力端、液力端、液壓控制系統(tǒng)、電機(jī)減速系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等部件組成。

我國(guó)隔膜泵研發(fā)和制造起步較晚，由于泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且應(yīng)用領(lǐng)域有限，國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)能力的制造企業(yè)不到5家。中國(guó)有色沈陽(yáng)泵業(yè)和重慶水泵廠是我國(guó)隔膜泵的行業(yè)引導(dǎo)者，重慶水泵廠于1955年成功研制我國(guó)第1臺(tái)三缸高壓往復(fù)泵，20世紀(jì)80年代末在往復(fù)式柱塞泵及隔膜計(jì)量泵的基礎(chǔ)上開展了大型液壓隔膜泵的研制，1989年開始生產(chǎn)出我國(guó)第1臺(tái)活塞隔膜泵產(chǎn)品。中色沈陽(yáng)泵業(yè)于1991年啟動(dòng)了隔膜泵的研發(fā)和設(shè)計(jì)工作，1994年制造出第1臺(tái)雙缸雙作用隔膜泵，2007年開發(fā)出先進(jìn)的第3代雙缸雙作用、三缸單作用系列隔膜泵，現(xiàn)已具備年產(chǎn)大型隔膜泵100臺(tái)以上的能力。這兩家企業(yè)在自主研發(fā)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，使我國(guó)在短短20 a時(shí)間內(nèi)，就達(dá)到隔膜泵制造世界領(lǐng)先水平。目前，我國(guó)隔膜泵企業(yè)迅速做大做強(qiáng)，國(guó)產(chǎn)泵性能水平穩(wěn)步提高，部分測(cè)試指標(biāo)已可與國(guó)際知名的荷蘭GEHO(奇好)、德國(guó)WIRTH(維爾特)和FELUWA(菲魯瓦)隔膜泵產(chǎn)品比肩，尤其是神渭輸煤管道項(xiàng)目6級(jí)泵站34臺(tái)主隔膜泵全部國(guó)產(chǎn)化，將帶領(lǐng)我國(guó)隔膜泵產(chǎn)業(yè)走向國(guó)際舞臺(tái)。隔膜泵的出現(xiàn)，為我國(guó)長(zhǎng)距離和苛刻工況漿體管道工程建設(shè)創(chuàng)造了有利條件。

(3)柱塞泵。柱塞泵是往復(fù)式容積泵的一種，主要通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)柱塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使缸體容積發(fā)生變化來吸入和排出漿體。柱塞泵目前有單缸和雙缸2種結(jié)構(gòu)形式，主要適用于粗顆粒、高壓力、高濃度、高黏度等苛刻工況漿體管道，柱塞泵是長(zhǎng)距離漿體管道重要泵種，能夠很好地彌補(bǔ)隔膜泵在漿體顆粒粒徑方面的缺陷，已被廣泛應(yīng)用于建筑混凝土輸送、礦山金屬和非金屬充填、尾礦膏體輸送、污泥和電廠灰渣輸送等行業(yè)。

我國(guó)早在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)開始了柱塞泵雛形的研發(fā)和簡(jiǎn)單應(yīng)用，但進(jìn)展緩慢，隨著液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)和耐磨新材料的發(fā)展，柱塞泵于20世紀(jì)90年代初，在礦山充填開采中最先使用[6]。隨后，我國(guó)建筑行業(yè)開始引入混凝土泵送技術(shù)，柱塞泵作為混凝土泵，掀起了建筑業(yè)混凝土泵送澆筑方式的革命，并迅速在漿體領(lǐng)域其他行業(yè)擴(kuò)展。

我國(guó)柱塞泵技術(shù)從引進(jìn)到創(chuàng)新，研發(fā)制造能力不斷增強(qiáng)，以三一重工、中聯(lián)重科和飛翼股份為代表現(xiàn)代化泵企迅速崛起，2012年1月，我國(guó)最大的工程機(jī)械企業(yè)——三一重工，成功并購(gòu)全球最大的混凝土機(jī)械制造商——德國(guó)普茨邁斯特(Putzmeister)，標(biāo)志著我國(guó)柱塞泵技術(shù)水平和生產(chǎn)能力已經(jīng)全球領(lǐng)先。隨著我國(guó)粗顆粒煤炭管道運(yùn)輸、矸石充填及尾砂筑壩等新技術(shù)、新工藝出現(xiàn)，將帶動(dòng)柱塞泵往高壓力、大排量方向不斷演進(jìn)，柱塞泵有望成為未來長(zhǎng)距離漿體管道主力泵種。

(4)螺桿泵。螺桿泵是容積式轉(zhuǎn)子泵，它依靠螺桿和襯套形成的密封腔的容積變化來吸入和排出液體[7]。螺桿泵按螺桿數(shù)目可分為單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵。螺桿泵能適應(yīng)高濃度、高黏度和含粗顆粒(顆粒直徑不超過轉(zhuǎn)子偏心距)的漿體。

我國(guó)螺桿泵的研制始于20世紀(jì)60年代，天津市工業(yè)泵總廠于1984年引進(jìn)德國(guó)Allweiler公司的制造技術(shù)后開始批量生產(chǎn)。我國(guó)天津泵業(yè)機(jī)械集團(tuán)、重慶明珠機(jī)電有限公司等泵企在螺桿泵制造使用方面實(shí)力領(lǐng)先。在低壓力、高濃度、高黏度的漿體管道工程中，螺桿泵與離心式渣漿泵相比有一定的優(yōu)勢(shì)，但在高壓力、大流量的長(zhǎng)輸漿體管道中與隔膜泵和柱塞泵相比尚有差距。目前，螺桿泵主要在油氣田開采行業(yè)氣液混輸、原油外輸、聚合物輸送、污油污水輸送應(yīng)用較多，在漿體管道輸送領(lǐng)域還處于推廣應(yīng)用階段。

漿體管道系統(tǒng)4大類動(dòng)力泵(單泵)性能比較見表1。

表1 漿體管道系統(tǒng)4大類動(dòng)力泵(單泵)性能比較

隨著我國(guó)漿體管道技術(shù)的不斷發(fā)展，以上4種主要?jiǎng)恿Ρ镁?jīng)歷了多代技術(shù)革新，泵品種更繁多、功能更全面，現(xiàn)有各種物料漿體管道基本上都存在匹配的泵型可供選擇。此外，水隔離泵、轉(zhuǎn)子泵、潛水泵等諸多泵種也隨漿體管輸技術(shù)的進(jìn)步得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并應(yīng)用到漿體領(lǐng)域的方方面面，為我國(guó)漿體管道事業(yè)的飛躍提供著源源不斷的動(dòng)力。

1.2 管 材

管材是漿體管道工程的重要組成部分，材質(zhì)優(yōu)劣將直接影響管道運(yùn)行安全和投資成本。至今，我國(guó)還未啟動(dòng)漿體管道專用鋼管的研制和批量生產(chǎn)，漿體管道工程設(shè)計(jì)和建設(shè)執(zhí)行的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，鋼管選材主要依據(jù)《GB/T 9711 石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》和《API SPEC 5L 管線鋼管規(guī)范》，管線鋼管按生產(chǎn)工藝不同分為無縫鋼管、電阻焊鋼管、埋弧焊鋼管等8種[8]，目前使用最多的有無縫鋼管(SMLS)、直縫高頻電阻焊管(ERW)、直縫埋弧焊管(SAWL)、螺旋縫埋弧焊管(SSAW)等4種類型。

(1)無縫鋼管主要在短距離、小管徑流體管道應(yīng)用較多，也常用作各種復(fù)合鋼管的外套管。與焊接鋼管相比，較大口徑的無縫鋼管，其外觀質(zhì)量、焊接性、尺寸精度等方面都較差，且造價(jià)較高。

(2)螺旋焊縫管造價(jià)適中，但由于其焊縫較長(zhǎng)，焊縫缺陷的幾率較高，同時(shí)管道內(nèi)焊縫余高呈現(xiàn)螺旋狀，對(duì)漿體的流態(tài)有一定影響，螺旋焊縫管在我國(guó)長(zhǎng)距離、大口徑油氣管道廣泛使用，但作為磨蝕性和腐蝕性較強(qiáng)的漿體干線管材，仍存在少量的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)直縫焊鋼管克服了無縫管和螺旋管的諸多不足，是我國(guó)目前漿體管道使用最多的鋼管類型。直縫焊管主要分高頻電阻焊與埋弧焊鋼管兩類。在管徑系列上，二者可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；在焊縫強(qiáng)度上，高頻電阻焊由于沒有焊材填縫，其強(qiáng)度最高等于母材，與埋弧焊鋼管相比處于弱勢(shì)，但其采用鋼卷作原材料，生產(chǎn)成本比埋弧焊管稍低。我國(guó)目前已建成的長(zhǎng)距離漿體管道，如太鋼尖山、云南大紅山、包鋼白云鄂博、攀鋼新白馬等鐵精礦管道，由于管徑均偏小，所以采用直縫高頻焊管居多。

神渭輸煤管道的建設(shè)，帶動(dòng)了我國(guó)鋼企對(duì)漿體管線鋼的研發(fā)熱情，2011年在管線鋼行業(yè)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位的武鋼集團(tuán)研究院，專門針對(duì)煤漿管道的特點(diǎn)，率先研究開發(fā)出WJ系列管線鋼。神渭管道項(xiàng)目采用的WJ65鋼的生產(chǎn)工藝流程與X65鋼一致，其強(qiáng)度、韌性及可焊性等力學(xué)性能指標(biāo)均等同于甚至優(yōu)于X65管線鋼，尤其是耐磨性能比X65管線鋼高出10%以上，WJ65管線鋼的研制生產(chǎn)并在長(zhǎng)距離漿體管道正式投入使用，標(biāo)志著我國(guó)漿體管線鋼已經(jīng)逐漸專業(yè)化。

近10 a來，適用于漿體輸送的耐磨管道新材料不斷涌現(xiàn)，如超高分子聚乙烯管、耐磨陶瓷管、增強(qiáng)尼龍管及各種鋼制復(fù)合管道，其優(yōu)良的耐磨性能已經(jīng)在苛刻漿體工況中得到充分驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)近期開發(fā)研制的超高分子量聚乙烯管材(UHMW-PE)，提出了“以塑代鋼，比鋼更強(qiáng)”的質(zhì)量目標(biāo)，該產(chǎn)品聚合而成的平均分子量>350萬的熱塑性工程塑料，集中了其他非金屬管道耐磨、耐腐蝕、耐壓等多重優(yōu)點(diǎn)[9]，可在-70～90 ℃溫度條件下工作，管徑最大可達(dá)800 mm，最高耐壓可達(dá)2.5 MPa，目前已在國(guó)內(nèi)的金屬尾礦和疏浚工程中開始使用，并展現(xiàn)出優(yōu)良的性能?，F(xiàn)有耐磨新材料管材在輸送漿體時(shí)也存在各種各樣的缺陷和不足，如超高分子聚乙烯管承壓能力低、韌性差；陶瓷管道單節(jié)管較短(一般不超過3 m)、脆性大、不能單獨(dú)焊接；橡膠、尼龍管道易老化、使用壽命短等等。如今，上述耐磨新材料管材在短距離、低壓力、地勢(shì)平坦的漿體管道可獨(dú)立使用，在長(zhǎng)距離、高壓力、復(fù)雜地形條件下也大有用處，它們均可用作內(nèi)襯耐磨層，與鋼管形成復(fù)合管道，這樣既可利用鋼管的耐壓和可焊性，又兼具了耐磨材料的突出優(yōu)點(diǎn)[10]，不僅大幅提高了漿體管材的使用壽命，而且還能節(jié)省大量的鋼材，降低管道工程投資成本。

1.3 漿體閥門

我國(guó)漿體閥門與漿體管道同步誕生和發(fā)展，它是漿體管道系統(tǒng)的重要組成部分，其投資額最高約占管道工程總投資的1/5。目前常用的漿體閥門主要有球閥、旋塞閥、閘閥等幾大類。漿體閥門是在通用閥門結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上優(yōu)化、改進(jìn)而來，與其他通用閥門相比，漿體閥門使用工況更加苛刻，主要用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)磨蝕性等環(huán)境條件。漿體閥門需采用優(yōu)質(zhì)的耐磨材料、嚴(yán)格的密封結(jié)構(gòu)、特殊的防堵塞設(shè)計(jì)、且需配備功能強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此，漿體閥門結(jié)構(gòu)源于傳統(tǒng)閥門，質(zhì)量和造價(jià)高于通用閥門[11]。

(1)刀閘閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉，是漿體管道在低溫、低壓管路上普遍采用的閥門類型，國(guó)產(chǎn)漿體刀閘閥最大公稱直徑DN1 600，最大公稱壓力可達(dá)4.0 MPa，其主要缺點(diǎn)是使用壽命較短(一般5～10 a)、易泄漏、故障率較高、后期維護(hù)成本高。

(2)球閥是由旋塞閥演變而來的，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°實(shí)現(xiàn)閥門開啟和關(guān)閉。漿體球閥主要優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、耐高壓、耐磨腐蝕性強(qiáng)、流體阻力小、開關(guān)迅速、密封性能好、適用范圍廣，主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、造價(jià)昂貴、在漿體中開閉時(shí)容易卡閥嗤閥。隨著耐磨新材料和噴涂技術(shù)的不斷進(jìn)步，漿體球閥過流面通過噴涂司太立合金(STL)、鎳基合金、碳化鉻(Cr3C2)、碳化鎢(WC)等耐磨層，能成倍提高閥門使用壽命。全通徑、高壓力、大口徑、雙向密封、長(zhǎng)使用壽命的漿體球閥逐漸取代其他類型閥門，成為長(zhǎng)距離高壓漿體管道的首選閥類。我國(guó)球閥制造企業(yè)眾多，制造能力最大公稱壓力42 MPa，最大公稱直徑DN3 000，國(guó)內(nèi)漿體管道已投入使用的球閥最大口徑DN600，最高工作壓力25 MPa，已達(dá)到國(guó)際同等產(chǎn)品水準(zhǔn)，但是國(guó)產(chǎn)高壓耐磨閥門在加工精度、材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比仍存在差距，目前，無論是油氣管道還是漿體管道，關(guān)鍵位置球閥仍以進(jìn)口為主。

(3)漿體旋塞閥原理與球閥相似，主要分為規(guī)則型、短型、文丘里型和全通徑型4類。旋塞閥的閥塞為柱型或錐形，過流通道一般為梯形，因此與同類型的球閥相比，旋塞閥密封面遠(yuǎn)大于球閥，密封效果好、耐磨蝕和沖刷，而且漿體管道中可以作耐磨調(diào)節(jié)閥使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低。旋塞閥的缺點(diǎn)主要是扭矩偏大、操作不靈活，需要注脂密封、公稱尺寸較小(一般不大于DN800)。我國(guó)旋塞閥企業(yè)數(shù)量較多、但制造規(guī)模小，產(chǎn)品主要以小尺寸的旋塞閥為主，一般用于長(zhǎng)輸管道排污、泄空和截?cái)嗟任恢谩{體管道大尺寸、高壓力的耐磨旋塞閥以進(jìn)口為主，由于旋塞閥功能與球閥相當(dāng)，且造價(jià)低于球閥，因此，旋塞閥在漿體管道中仍有廣闊的應(yīng)用空間。

2 漿體管輸系統(tǒng)展望

2013中國(guó)國(guó)際管道大會(huì)上，國(guó)內(nèi)外專家共同展望：未來長(zhǎng)距離管道將朝著更大口徑、更高壓力、更高鋼級(jí)、更多介質(zhì)和更加智能的方向發(fā)展[12]。

現(xiàn)代長(zhǎng)距離漿體動(dòng)力泵總體發(fā)展方向是大流量、高揚(yáng)程、高效率、零泄漏、耐磨、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)。其中，大流量、高壓力的隔膜泵和柱塞泵是長(zhǎng)距離漿體管道應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的泵種，應(yīng)注重簡(jiǎn)化泵體結(jié)構(gòu)、提高泵體易損件使用壽命和對(duì)苛刻漿體顆粒的適應(yīng)性，增強(qiáng)泵的智能化和安全使用水平。

我國(guó)管線鋼正向管徑1 422 mm、X90/X100鋼級(jí)、0.8設(shè)計(jì)系數(shù)的高強(qiáng)度管材邁進(jìn)[13]，漿體輸送鋼管亟需系列化和專業(yè)化，同時(shí)，應(yīng)積極拓展高性能耐磨新材料管材和優(yōu)質(zhì)復(fù)合管材的研發(fā)與工程應(yīng)用。

國(guó)產(chǎn)漿體閥門應(yīng)加強(qiáng)通用閥門向漿體專用閥門在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和精加工水平等方面的轉(zhuǎn)化和改進(jìn)，努力提高大尺寸、高磅級(jí)、耐磨腐蝕性強(qiáng)、密封性好、自動(dòng)化程度高的漿體閥門設(shè)備，尤其是球閥的研發(fā)制造水平，提升閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能水平和可靠性。

此外，漿體管道系統(tǒng)專用設(shè)備，如進(jìn)排氣閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、孔板、爆破片等，在國(guó)內(nèi)還存在許多空白，需鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)，并提高現(xiàn)有產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。其他長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)通用設(shè)備，如自動(dòng)化控制設(shè)備、焊接設(shè)備、管道泄漏和爆管監(jiān)測(cè)與防控設(shè)備等，則可充分借鑒和吸收現(xiàn)代油氣管道成熟的產(chǎn)品和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

3 結(jié) 論

綜上所述，我國(guó)漿體管道技術(shù)發(fā)展至今，軟實(shí)力和硬件條件穩(wěn)步提升，泵、管、閥等主要設(shè)備和材料的研發(fā)、制造和應(yīng)用水平迅速提高，長(zhǎng)距離管輸系統(tǒng)核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備逐漸擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。盡管部分高壓、大流量國(guó)產(chǎn)管輸設(shè)備在加工精度、材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比仍存在一定差距，隨著我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的神渭輸煤管道工程的建設(shè)實(shí)施，長(zhǎng)距離漿體管道“中國(guó)制造”指日可待。我國(guó)漿體管道將努力實(shí)現(xiàn)數(shù)字管道、安全管道、綠色管道的宏偉目標(biāo)。

[1] 吳湘福.礦漿管道輸送技術(shù)的發(fā)展與展望[J].金屬礦山，2000(6)：1-7. Wu Xiangfu.Development and prospect of the pipe transportation technology of ore pulp[J].Metal Mine，2000(6)：1-7.

[2] 畢宗岳，張萬鵬，牛 輝，等.基于0.8管道設(shè)計(jì)系數(shù)的X80焊管性能研究[J].焊管，2014，37(1)：11-17. Bi Zongyue，Zhang Wanpeng，Niu Hui，et al.Study on X80 welded pipe performance designed by using 0.8 coefficient [J].Welded Pipe and Tube，2014,37(1)：11-17.

[3] 費(fèi)祥俊.漿體與粒狀物料輸送水力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994. Fei Xiangjun.Slurry and Granular Material Transport Hydraulics[M].Beijing：Tsinghua University Press，1994.

[4] 關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)[M].北京：宇航出版社，1995. Guan Xingfan.Handbook of Modern Pump Technology[M].Beijing:China Astronautic Press，1995.

[5] 王紹周.粒狀物料的漿體管道輸送[M].北京：海洋出版社，1998. Wang Shaozhou.Slurry Pipeline for Granular Material Transportation[M].Beijing:China Ocean Press,1998.

[6] 周愛民.礦山廢料膠結(jié)充填[M].長(zhǎng)沙:冶金工業(yè)出版社，2007. Zhou Aimin.Mine Waste Cemented Filling[M].Changsha：Metallurgical Industry Press,2007.

[7] 李福天.螺桿泵[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. Li Futian.Screw Pump[M].Beijing:China Machine Press，2010.

[8] American Petroleum Institute.ISO3183-2007 Steel pipe for pipeline transportation systems[S].Washington：American National Standards Institute，2007.

[9] 張春陽(yáng)，曹 平，仵鋒鋒，等.超高分子量聚乙烯耐磨性試驗(yàn)及應(yīng)用[J].金屬礦山，2008(7)：112-116. Zhang Chunyang，Cao Ping，Wu Fengfeng，et al.Wear resistance test of ultra-high molecular weight polyethylene and its application[J].Metal Mine，2008(7)：112-116.

[10] 周成湘，申明華.試論陶瓷復(fù)合鋼管在漿體管道中的應(yīng)用前景[J].冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)，2000，32(4)：34-38. Zhou Chengxiang，Shen Minghua.On application prospect of complex steel pipe lined with porcelain in slurry pipeline[J].Metal Mine Design & Construction，2000,32(4)：34-38.

[11] 錢桂華，曹 晰.漿體管道輸送設(shè)備實(shí)用選型手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社 1995. Qian Guihua，Cao Xi.Slurry Pipeline Transportation Equipment Practical Selection Manual[M].Beijing：Metallurgical Industry Press,1995.

[12] 中國(guó)石油新聞中心.中國(guó)管道發(fā)展趨勢(shì)探析[EB/OL].[2015-01-05].http:∥news.cnpc.com.cn/system/20131009001450438.shtml. China National Petroleum Corporation News Center.An analysis of the development trend of China pipeline[EB/OL].[2015-01-05].http:∥news.cnpc.com.cn/system/20131009001450438.shtml.

[13] 王曉香.當(dāng)前管線鋼管研發(fā)的幾個(gè)熱點(diǎn)問題[J].焊管，2014(4)：5-13. Wang Xiaoxiang.Several hot issues of current research and development of line pipe[J].Welded Pipe and Tube，2014(4)：5-13.

(責(zé)任編輯 羅主平)

Application Situation and Prospect of Long Distance Slurry Pipeline Transportation System in China

Chen Guangguo

(WuhanDesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup，CoalPipingDivision，Wuhan430064,China)

As a high efficiency，new energy-saving and environment-friendly modes of transportation，the long distance slurry pipelines has a broad application and development prospects.In order to make slurry workers understanding of the status and dynamic information of pipeline transportation system more comprehensive and immediate，so as to promote the application and development on the technology in China，manufacture development and application level of domestic pipeline transportation system is introduced on the aspects of power pump，pipes and valves.The latest progress and application situation of main equipments and material in pipeline transportation system are summarized.Future development trend of slurry pipeline transportation system is prospected.

Slurry pipeline，Power pump，Pipes，Slurry valves，Equipment

2015-02-02

中國(guó)煤炭科工集團(tuán)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(編號(hào)：2014QN036)。

陳光國(guó)(1985—)，男，工程師，碩士。

TD928.6，TD463

A

1001-1250(2015)-05-153-05