15-何建明-自流矿浆输送管道系统设计的关键技术与应用.pdf

1、何建明何建明 成都科斯管道工程技术有限公司成都科斯管道工程技术有限公司/中南大学中南大学 2023.4.20-23 2023.4.20-23，湖南长沙，湖南长沙 主题报告主题报告 矿浆 2023第五届浆体浓缩与管道输送技术研讨会典型自流输送管道工艺：自流输送矿浆管道的水力设计是实现管道系统无动力自流输送的关键，即管道进出口的自然高差（H）应该等于管道的矿浆阻力（包括沿程阻力和部阻力损失或消能）:自流输送管道系统典型工艺：自流输送矿浆管道的特点与优势：1.工艺简单设备少投资成本低2.无动力消耗绿色环保3.管道运行压力低安全可靠性高4.管线系统可实现无法兰/弯头/阀门，风险很低5.更容易实现完全自

2、动控制，几乎不需要人工操作6.全自动智能化超远程控制无能耗，运行费用极低2023第五届浆体浓缩与管道输送技术研讨会 管道线路：管道线路：必须满足自流输送条件，从管道起点到终点的管道线路是影响矿浆管道自流输送的重要因素,许多工程即使起点与终点之间有足够的高程落差，但因受管道线路的地理条件影响也不一定能够实现管道的自流输送。管道线路受多因素的影响，如地形地貌变化、高山河流、建筑物、征地成本、施工可行性与造价等，管道线路需要通过反复现场考察和模拟计算来逐渐优化。精准设计精准设计：自流输送矿浆管道的设计依赖于的精确的矿浆特性试验结果，精准的管道矿浆阻力和沉降流速计算公式和基于类似项目运行结果的判断标准

3、来确保设计的准确性，而且设计误差不能依赖通常的安全余量来保障。通常的带安全余量不仅不能保障管道的安全，反而使得管道系统的投资浪费和运行成本提高。管道尺寸：管道尺寸：矿浆管道的尺寸主要取决于管道的输送产能，由于管道的矿浆水力损失与管道直径的5次方成反比，矿浆输送量越大，需要的管道尺寸就越大，管道的矿浆水力坡度就越小，因此完全以管道线路的坡度来判断是否可以实现自流输送是不科学的。另一方面，管道直径直接影响矿浆流速，而矿浆流速受矿浆的物理特性的影响，因此如何在容许的矿浆流速范围内通过改变管道直径来改变管道的水力坡度以此保持与管道线路坡度一致。消能站设计消能站设计：如果管道线路的落差远大于最大矿浆流速

4、下的沿程水力损失，就需要设计管道系统的局部消能站。局部消能站主要由不同内径的消能板组成，通常设置在管道终端，也可以根据需要在管道沿线设置多个消能站。消能站的另外一个功能就是用来调节管道输送产能。没有局部消能系统管道输送的流量是固定不变的，管道输送产能的变化只有通过浓度的变化来实现。为了确保管道系统的安全可靠性和操作运行的灵活性，消能站的设计需要考虑如下因素：1)合理布置可变消能孔板环路，实现对不同产能工况下的浓度控制，确保在矿山产能波动情况下管道系统仍能够在可操作的范围。2)消能站的合理布局，是决定整个管道系统设计安全可靠性、投资与维护成本的重要环节，优化设计确保消能站同时兼顾安全性与经济性。

5、3)消能站设计需满足复杂工况条件。由于消能站的消能孔板通过矿浆和通过水时所降低的压头几乎一样，但消减的压力差是不一样的，因此设计消能孔板时需要考虑矿浆批量输送工况下的复杂运行。4)消能站设计应满足在换修时不能影响管道正常运行。由于消能孔板是一种耗材，如果矿浆颗粒较粗，2-3个月就需要更换消能孔板，因此为了不影响管道系统的正常运行，需要设置临时检修环路，确保维护孔板时整个系统能够正常运行。5)消能站设计应考虑过压保护。在异常极端情况下有可能出现消能孔板的局部或全部堵塞，因此消能站的过压安全保护必须充分考虑，一般采用带压力破裂片的旁通环路来保护管道。6)消能站设计应考虑汽蚀系数。多个消能孔板的设计

6、需要验证矿浆通过的气蚀系数，一般要求气蚀系数小于1.0，否则会造成消能孔板的快速气蚀破坏，同时产生气蚀噪声。7)消能孔板参数应根据不同介质选型。单个矿浆消能孔板的最大消能一般不得高于50m。如果只用于清水工况的消能，单个消能孔板的消能要求不高于100m。8)消能孔板设计应考虑磨损因素，内径流速不得超过20m/s，否则会造成消能孔板的快速磨损。9)消能孔板的安全余量设计，不应该包括管道水力计算时采用的各种安全因子，而且还要预留多个消能孔板的位置，便于调整因设计误差和运行工况的改变所造成的变化。10)消能站的设计要考虑噪声，避免出现水力噪声而影响环境。工艺设