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水煤浆管内流动特性试验研究及其数值模拟的开题报告1. 研究背景水煤浆是一种由煤、水和添加剂等组成的高浓度煤浆，广泛应用于燃煤锅炉、发电站和化工等领域。
在水煤浆的输送过程中，由于其高浓度和高黏度，容易出现管路堵塞、泵阻力增大等问题，影响了输送效率和稳定性。
因此，研究水煤浆在管路中的流动特性和输送规律，对于提高水煤浆输送效率和降低输送成本具有重要意义。
2. 研究目的本研究旨在通过试验和数值模拟的方法，研究水煤浆在管路中的流动特性和输送规律，探讨水煤浆输送参数对流动性能的影响，为水煤浆输送技术提供实验数据和理论支持。
3. 研究内容和方法（1）水煤浆管路流动特性试验通过建立合适的实验装置和测试系统，对水煤浆在不同流量和浓度下在管路中的流动特性进行试验研究。
在试验过程中，需要考虑管路长度、管径、角度、弯头连接、内壁光滑度等因素的影响，以探究各种因素对水煤浆流动性能的影响。
（2）水煤浆管路流动特性数值模拟基于CFD软件，通过建立水煤浆管路三维模型，进行流场数值计算，分析水煤浆在不同输送速度下的流动特性、压力分布、速度分布等参数，并对比试验结果进行验证。
（3）结果分析和优化设计通过对试验和数值模拟结果进行分析，提取有用的数据和结论，进一步探究水煤浆在管路中的流动规律和影响因素，并根据研究结果提出优化设计方案，以提高水煤浆输送效率和稳定性。
4. 预期成果（1）建立适用于水煤浆的管路流动特性试验系统和测试方法，获取水煤浆在不同流量和浓度下的流动数据。
（2）基于CFD软件建立水煤浆管路数值模型，模拟水煤浆在管路中的流动特性和传热性能，验证实验结果的准确性。
（3）深入探究水煤浆在管路中的流动规律和影响因素，提出优化设计方案，以提高水煤浆输送效率和稳定性。
5. 参考文献（1）杨永裕. 煤质热释能与水煤浆特性[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 2006.（2）刘丹. 水煤浆输送技术与应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2009.（3）詹勇. 管道输送工程流体力学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2015.。
水煤浆气化装置关键管道设计浅析摘要：水煤浆气化装置包括煤浆制备、气化和渣水处理三个工段。
本文主要从气化和渣水处理两个工段的生产工艺和其技术特点出发，以配管专业的角度对管道设计问题进行探讨分析，供后续同类装置设计参考和借鉴。
关键词：水煤浆关键管道浅析近年来，随着我国在能源多元化发展上面的持续投入，煤炭焦化、气化、液化等各方面的技术都取得了连续突破。
尤其水煤浆气化技术的突破，不仅大大提升了煤炭的利用效率，还减少了废气等污染物的排放。
对我国绿色、健康、环保的可持续性发展新策略起到不可估量的作用。
本文重点对水煤浆气化装置中涉及的氧气、水煤浆、冲洗水、蒸汽、火炬等关键管道配管进行设计浅析，从水煤浆气化装置流程简述、管道设计原则、管道设计要点等方面进行总结，希望能够为今后的煤气化管道设计提供参考和借鉴。
一、流程简述通过磨煤机制成的水煤浆与氧气进入气化炉反应，气化反应生成水煤气通过洗涤后作为本装置产品送入下游工序。
气化及洗涤系统中含有一定浓度的黑水，通过闪蒸、沉降、过滤、回收热量及渣水分离，分离后的灰水返回气化及洗涤系统循环利用，系统向外排出粗渣和细渣。
水煤浆气化装置工艺流程简图如下图：附图1二、管道设计原则水煤浆气化装置的管道设计，因为设备的特点以及生产工艺的要求，在管道设计时，根据相关设计标准，必须要求符合以下几个原则：1.安全性原则。
水煤浆气化装置在生产中，主要涉及的危害物有一氧化碳、氧气、氢气、硫化氢、甲烷和粉尘等；同时，由于水煤浆气化装置气化炉、破渣机、锁斗、渣池等核心设备的布置要求，框架通常较高。
在对管道进行设计时，首先必须考虑安全上的问题，避免火灾、爆炸、高温、高出坠落、机械伤害和触电等安全事故的发生。
2.规范性原则。
管道设计和设备安装必须符合有关标准和技术规范的规定，避免原则性错误的发生。
3.统筹性原则。
在对水煤浆气化装置的设备布局和管道分布设计之前，必须先做好统筹规划，然后在统筹规划的基础上进行总体设计和各分部设计的工作。
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２０，３０（６）水煤浆气化渣水管道堵塞及磨损的原因与对策李俊凯 杨 卉 中国五环工程有限公司 武汉 ４３０２２３摘要 水煤浆气化渣水处理系统能否稳定、高效运行，直接关系到整个煤气化装置的运行效率。
而渣水管道易堵塞及易磨损是目前亟待解决的技术瓶颈。
本文浅析渣水管道堵塞及磨损的原因，并结合水煤浆气化装置的工程实例，从工艺优化、设备布置、管道布置、材料选用等方面进行优化设计。
关键词 水煤浆气化 渣水处理 堵塞 磨损李俊凯：工程师。
２０１２年毕业于南京工业大学化学工程专业获硕士学位。
从事化工工程项目工程设计工作。
联系电话：１８１８６５１６６６４，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｕｎｋａｉ＠ｃｗｃｅｃ ｃｏｍ。
水煤浆气化技术至今已有半个多世纪，在这些年的运行和发展过程中，水煤浆气化因技术相对成熟、投资较少等特点发展较快。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学与兖矿集团合作开发的一种新型水煤浆气化技术，相对于传统水煤浆气化技术，在规模化、系统运行效率、可靠性和稳定性等具有较大的优势［１］。
而渣水管道易堵塞及易磨损是目前亟待解决的技术瓶颈，只有解决了这个问题，才能实现水煤浆气化技术新的突破和整个装置长周期稳定运行。
本文结合某新型水煤浆气化装置的工程实例，对渣水管道系统的优化设计进行探讨。
１ 渣水处理流程多喷嘴对置式水煤浆气化工艺的渣水处理流程见图１。
图１ 多喷嘴对置式水煤浆气化渣水处理流程 气化炉、旋风分离器和水洗塔的出口黑水通过黑水角阀进入蒸发热水塔中的蒸发室。
蒸发热水塔为渣水处理的关键设备，作用是将黑水中的固体和溶解在黑水中的气体分离，并回收黑水所含的热量。
然后，黑水依次去低压闪蒸罐和真空闪蒸罐闪蒸，真空闪蒸罐排出的黑水送往澄清槽。
澄清槽底部黑水经澄清槽底物泵送往压滤系统。
澄清槽上部的灰水溢流至灰水槽，一部分灰水送往蒸发热水塔的热水室，一部分送往锁斗冲洗水罐，剩下部分去废水处理。
1.项目情况了解设计输送量（年输送的煤量）设计年输送小时数（一般设计按7920小时考虑）了解煤选厂上部工艺流程了解管道输送下游工艺情况大概了解项目所在地人文、地质、政治等情况拟管道输送起点及终点位置坐标（可研可用GOOGLE EARTH坐标）2.试验工作常规试验:煤炭的内水、灰分、挥发分、硫分、发热量、灰熔融性的性能进行测试。
煤浆输送特性试验:煤的比重、粒度试验（如果粒度太粗，在保证下游工艺的前提下，根据输送工艺需要对煤的粒度进行调整-细磨）一定浓度的煤浆流变、沉降、安息角及滑动角试验煤浆磨蚀、腐蚀试验（米勒试验）煤浆输送水载体磨腐蚀试验3.长输管道线路工程设计工作根据Google earth上数据进行线路初步选择，再根据GOOGLE EARTH初选线路方案现场踏勘线路，通过现场踏勘情况完成长输管线线路报告。
4.输送工艺方案设计在以上3条完成的基础上进行工艺方案设计，工艺方案设计主要包括：确定设计输送量确定输送浓度范围确定输送管道尺寸（管道材质、尺寸、壁厚等参数）确定管道最低输送浓度确定管道铺设最大坡度多输送方案比选线路方案的工艺比选意见确定推荐输送方案及线路方案确定推荐方案输送泵站数推荐方案各泵站输送工艺流程设计（PFD设计）推荐方案各泵站输送工艺管道及仪表图设计（P&ID设计）推荐方案泵站布置设计（总图、管道系统等布置）5.公用工程设计供电设计总图设计给排水设计暖通设计6.工程估算根据输送工艺系统设计条件，采用以往的相关管道实施项目的造价、参照相关的造价文件、资料对工程进行估算。
并完成估算报告，根据项目深度要求，可对项目进行盈利性分析、敏感性分析、项目财务分析等。
7.可研报告编制汇总8.各种专篇编制汇总（如环境、安全等专篇）。
浅析水煤浆气化装置项目安全管理1. 爆炸危险：水煤浆气化装置项目中会产生一些易燃易爆的气体，如一氧化碳、氢气等，一旦泄漏或者积聚到一定程度，就会引发爆炸事故。
2. 高温高压危险：水煤浆气化装置项目中需要进行高温高压的气化反应，这就存在着高温高压设备和管道的安全风险，一旦发生泄漏或者突发故障，就会造成人员伤亡和设备损坏。
3. 化学品危险：在水煤浆气化装置项目中使用了一些化学品，如氨水、煤浆添加剂等，这些化学品对人体有一定的危害，一旦接触到人体就会导致中毒或者其他身体损害。
1. 风险评估分析：在水煤浆气化装置项目的前期阶段，需要进行详细的风险评估分析，确定项目存在的安全风险，并制定相应的应对措施。
2. 安全生产责任制：明确水煤浆气化装置项目的安全生产责任制，建立完善的安全管理组织架构，明确各级管理人员和相关人员的安全管理职责。
3. 安全技术措施：在水煤浆气化装置项目的设计、施工和运行中，要采取各种安全技术措施，如设置安全防护设施、安全警示标识、防火防爆设施等，确保安全生产。
4. 安全教育培训：加强对水煤浆气化装置项目相关人员的安全教育培训，提高员工的安全意识和安全技能，确保员工能够正确地应对突发情况。
5. 安全监测检查：建立完善的安全监测检查制度，定期对水煤浆气化装置项目的设备设施进行安全检查，及时发现并处理安全隐患。
6. 应急预案演练：制定水煤浆气化装置项目的应急预案，并进行定期演练，提高项目的应急处置能力，做好各类突发情况的应急处置准备。
三、水煤浆气化装置项目安全管理存在的问题与对策四、结语水煤浆气化装置项目是我国能源领域的重要项目，对于保障煤炭资源的高效利用具有重要意义。
水煤浆气化装置项目在进行施工、运行和维护过程中存在着一定的安全风险，因此项目安全管理至关重要。
通过对水煤浆气化装置项目的安全管理进行深入分析，并制定相应的安全管理对策，可以提高水煤浆气化装置项目的安全管理水平，保障工程施工、运行和维护中的安全。
水煤浆管道设计浅析管道室史伟2009年11月西安【摘要】：本文针对水煤浆的特性，简要探讨了水煤浆管道布置中应考虑的一些主要问题并提出见解，以供相关工程设计人员参考。
【关键词】：水煤浆、流动特性、腐蚀分析、管道布置水煤浆作为一种可输送的、特别的物料形式，目前广泛应用于煤制甲醇，煤制燃气，煤制油，煤制烯烃等煤化工项目中。
水煤浆的制备与输送是整个项目中的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个装置运行的好坏。
1．水煤浆的特性1.1水煤浆的浓度和粒度分布：水煤浆属于煤粉悬浮体系，特性除与原煤性质有关外，其粒度分布也将直接影响水煤浆的物理和工艺特性。
常用水煤浆的质量分数60 %～65 %，浓度太低会导致稳定性变差，不能满足输送和生产要求。
汽化装置中水煤浆浓度过低，会导致热能浪费，提高生产成本，同时还可能使合成气过氧，造成安全隐患。
水煤浆粒度分布主要与进磨机的原煤量、原煤粒度、磨机的级配、生产负荷等因素有关；煤浆浓度主要跟原煤性质、粒度分布、分散剂等因素有关。
纯粹的细粒子并不能制成高浓度的水煤浆，必须将粗细粒子适当搭配，使体系具有足够宽的粒度分布和适宜的分布结构，造成溶液中不同粒子间的相互镶嵌才有利于制备高浓度的水煤浆，同时也有利于水煤浆性能稳定。
1.2水煤浆的流动特性：水煤浆的流动情况非常复杂,不仅受到液固两相密度、固相含量、流速变化以及管道形状和布置方式的影响,而且还受到固体颗粒尺寸的影响。
高浓度水煤浆作为一种均质悬浮液在管内流动时不满足剪切应力与剪切应变的线性关系，属于非牛顿流体。
牛顿流体在固体壁面流动时,壁面上的流体贴附于壁面上而不会滑移。
而非牛顿流体在非均匀应力场中流动会诱发大分子离开边壁向中心漂移,使紧贴壁面流体的大分子浓度降低,因此粘度也降低。
霍国胜等认为液体在流动过程中要考虑滑移的依据是流动速度是否超过临界流速,若超过临界流速,则出现滑移,出现滑移就能实现减阻.水煤浆在管道中流动由于滑移产生减阻现象,其实质是由于煤粉颗粒向管中心主流区域漂移,致使管内壁面处形成一层煤粉浓度很低,粘度显著下降而剪切速率很大的薄层(称为滑移层)，随着水煤浆滑移层厚度的增加，水煤浆减阻现象明显。
水煤浆气化技术中水煤浆管道设计摘要：针对水煤浆气化工艺中水煤浆介质特性，本文以某省煤炭深加工示范项目设计，对水煤浆管道设计中应考虑的一些主要问题进行分析。
关键词：水煤浆；管道；设计（一）水煤浆管线工艺参数和配管要求水煤浆制备与输送是水煤浆气化技术中重要组成部分，其性能的优劣直接关系到气化装置运行的好坏。
涉及高压煤浆管线和低压煤浆管线，其中高压水煤浆管线是高压煤浆往复式泵出口到气化炉烧嘴入口输送高压水煤浆管线，输送介质为水煤浆，输送压力为9.8MPa，输送温度为68℃，介质密度为1265.08kg/m³；低压水煤浆主要管线是磨煤机出口到高压煤浆泵入口管线，输送介质为水煤浆输送压力为1.7MPa，输送温度为68℃，介质密度为1265.08kg/m³。
由于水煤浆输送与其他流体输送存在差异，须注意其管径、流速、管道材料选择、管件的选用、配管走向及冲洗点设置等诸多问题，防止管道堵塞、磨蚀及振动；应该在保证水煤浆性能稳定基础上，配管做到便于操作和走向简洁美观。
（二）管道材质及管件的选择为了提高气化效率、降低能耗，水煤浆的固体含量一般在60%（wt）以上，但水煤浆属于煤粉悬浮体系，如此高浓度固体和比较宽的粒度分布的水煤浆介质还会严重的磨蚀管道。
因此对于水煤浆管道材质的选择应该主要考虑磨蚀，气化装置的水煤浆管道采用碳钢管道，且磨蚀裕度+腐蚀裕度按6mm考虑；对于弯头优先选用5倍直径的弯头；对三通应尽量选择45°斜三通；对于阀门应选用全通径的球阀，并且阀芯应该喷涂硬质合金。
（三）配管设计应注意事项（1）为了防止装置停车时，水煤浆在管道的低点产生不流动区，在此段管道会内脱水沉淀，若冲洗不及时此段管道将被堵塞，给下次开车造成诸多不便，处理不当时会严重影响正常生产。
水煤浆管道在配管设计中禁止出现袋形，水煤浆回流管线必须设置坡度，其坡度不得小于千分之五。
（2）由于水煤浆特性，在配管设计时尽量减少不流动区的出现，所以尽量在其管道上不设置放空阀和排净阀。
神府煤水煤浆管道输送试验研究张胜局;段清兵;何国锋;刘烨炜;孙海勇【摘要】为获得神府煤水煤浆最佳管道输送参数，进行了水煤浆流变性试验，确定了水煤浆临界剪切速率。
通过水煤浆剪切速率和剪切应力的关系确定神府煤水煤浆流变性模型，拟合出适于神府煤水煤浆流变性的数学方程。
在不同管道直径和水煤浆浓度下，研究了水煤浆平均速率对管道压力损失的影响，得到了最佳水煤浆管道输送参数。
结果表明：神府煤水煤浆临界剪切速率为40�74 s-1，水煤浆拟合后的流变方程符合宾汉塑性体模型，适宜泵送和管道输送。
低浓度、低黏度的水煤浆更适合管道输送。
在水煤浆平均流速相同的条件下，管道直径越小，管道压力损失越大。
管道直径为200~300 mm时，神府煤水煤浆在管道输送中的压力损失在工业应用合理范围内，适宜管道输送。
%To obtain the optimum Shenfu coal water mixture ( CWM) pipeline transportation parameters,the CWM rheology test was con-ducted to determine its critical shear rate.Through the relationship between the shear rate and shear stress of Shenfu CWM determined its rheology model,fitted the mathematical equation which was suitable for Shenfu CWM.Under different pipe diameters and CWM concentra-tion,investigated the influence of CWM average rate on pipeline pressure loss,obtained the optimum CWM pipeline transportation parame-ters.The results show that the critical shear rate of CWM is 40.74 s-1,the fitting rheological equation follows the bingham plastic model.The pipeline is more suitable for low concentration and low viscosity CWM.Keep the average flow velocity of CWM unchanging,the smaller the pipe diameter,the bigger the pipeline pressure loss. When the pipe diameterranges from 200 mm to 300 mm,the pipeline pressure loss meets the demands of industrial application.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P36-39)【关键词】水煤浆;管道输送;输送特性;流变性;宾汉塑性体模型;压力损失【作者】张胜局;段清兵;何国锋;刘烨炜;孙海勇【作者单位】煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院，北京 100013; 国家水煤浆工程技术研究中心，北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013; 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京100013;煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院，北京 100013; 国家水煤浆工程技术研究中心，北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013; 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京100013;煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院，北京 100013; 国家水煤浆工程技术研究中心，北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013; 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京100013;煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院，北京 100013; 国家水煤浆工程技术研究中心，北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013; 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京100013;煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院，北京 100013; 国家水煤浆工程技术研究中心，北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013; 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京100013【正文语种】中文【中图分类】TQ536;TD8490 引言煤炭是中国重要的基础能源，在未来相当长时期内以煤炭为主的能源结构难以改变。
２０２１，３１（３）韩 建 煤浆制备装置的设备布置及管道布置浅析 煤浆制备装置的设备布置及管道布置浅析韩 建 华陆工程科技有限责任公司 西安 ７１００６５摘要 煤浆制备单元利用煤和水及添加剂，通过磨煤机制备成水煤浆，为后续煤气化装置提供反应原料。
本文结合工程经验，以某煤浆制备装置为例，从设备布置和管道布置两个方面进行分析探讨，阐述煤浆制备装置布置的设计思路和一些注意事项。
关键词 煤浆制备 磨煤机 设备布置 配管设计韩 建：工程师。
２０１３年３月毕业于华东理工大学化学工艺专业获硕士学位。
主要从事化工工艺管道设计工作。
联系电话：１８３９２６６２５８０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｊ２４４４＠ｈｌｅｔ ｃｏｍ。
近年来，国内煤化工产业迅速发展，煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等技术受到越来越多的关注。
在这些技术中，水煤浆气化技术是国内工业应用最广泛、行业认知度最高的一类成熟煤气化技术［１］。
煤浆制备单元是水煤浆气化技术的一个主要部分，主要作用是为后续气化单元提供合格、稳定的水煤浆原料。
它的长期稳定运行，对气化系统的安全稳定、长周期运行具有重大的意义。
下面以某项目煤浆制备单元为例，同时对比其它类似项目，对煤浆制备单元的设计重点和注意事项进行分析、探讨。
１ 工艺原理该单元采用国内某专利商的工艺技术，它将从原料贮存与制备工序输送来的煤块（＜２５ｍｍ）经称重给料机控制输送量送入磨煤机。
物料在磨煤机中与新鲜水和其它单元输送来的废水混合后进行湿法磨煤（为了控制煤浆粘度及保持水煤浆的稳定性需加入添加剂）。
出磨煤机的煤浆浓度约６０％～６２％，依靠重力流入磨机出料槽中，磨机出料槽搅拌器使煤浆均化并保持悬浮状态。
合格的煤浆再经低压煤浆泵加压后送至煤浆槽储存，再经高压煤浆泵输送至气化炉工艺烧嘴［２］。
生产过程中产生的废煤浆通过地沟排入废浆池，然后通过废浆池泵返回磨煤机中重复利用。
本单元整体的工艺流程示意见图１。
２ 设备布置设备布置除了严格按照《建筑设计防火规范》图１ 煤浆制备工艺流程简图和《石油化工企业设计防火规范》及其它现行有效的相关规定外，还应满足工艺专业的特殊要求，并遵守如下原则［３］：（１）根据业主要求及现场条件进行布置。
综述与专论2019·0332Chenmical Intermediate当代化工研究理中，XX矿对机电的监控主要以人工巡视为主。
但是这种方式的效果不够理想。
由于XX矿的机电设备较多，人工巡视的效果不佳，容易受到主管因素的影响，造成部分设备质量问题与安全问题。
而且，部分检测手段和监测设备不够健全，无法实现对机电的实施监控，不利于煤矿安全生产。
3.煤矿机电管理的强化措施结合XX矿当前存在的机电管理问题，本文提出几点具有针对性的强化措施，达到综合提升管理效果的目的，保障煤矿机电的安全系数与可靠性。
（1）实施全面的机电维保。
为迎合XX矿的需求，具体机电设备的管理中，需要实施全面的机电设备维保措施，首先，结合煤矿机电的统计结果，对煤矿机电设备的基本情况进行分析，并针对具体设备工作环境和功能，为设备制定个性化的维保周期，并实施不定期抽查，确保机电的可靠性。
再结合信息技术，构建机电设备管理系统。
（2）构建高质量管理队伍。
针对人员素质的问题，制定完善的人员培训机制，从工作人员和管理人员入手，定期实施考核制度，确认具体机电人员的整体水平，并对不合格人员进行集中培训，进而达到增强技术人员整体技术水平的效果。
再制定合理人才留住机制，为推动煤矿机电人才的整体技术水平奠定基础。
（3）制定完善的机电管理制度。
具体机电管理中，首先需要结合机电设备的基本情况，制定严格机电设备管理制度，从细节入手，对具体操作规范和流程进行控制。
再制定机电管理的保障机制，将责任制度贯彻到机电维护中，将维护人员绩效与薪资相结合，尤其是维护成本构成，当成本超出一定范围后，则实施惩罚机制，当成本控制到理想范围内，则实施激励机制，进而推动各项制度的顺利落实。
提高对机电设备管理的重视程度，正确认识机电管理的意义，结合综合管理维护模式，提高管理的效果。
（4）构建在线监测系统。
为增强煤矿机电设备监控效果，可结合物联网、信息技术、传感器等，对机电设备的电压、压力、温度等参数进行采集，再根据采集的数据结果，实现对设备的管理与控制。
水煤浆气化灰水管线弯头穿孔原因分析与对策邹 杰（中石化宁波工程有限公司，浙江省宁波市３１５１０３）摘要：水煤浆气化装置中灰水系统的管道弯头处经常出现腐蚀穿孔问题，给装置的正常运行带来不利影响。
固相的冲刷腐蚀和液相的电化学腐蚀的耦合加速了弯头的穿孔。
通过对１Ｄ，１．５Ｄ，３Ｄ和５Ｄ的９０°管道弯头进行模拟计算，结果表明，在同等条件下随着弯头曲率半径的增大，固体颗粒的随流性也在增强，其冲刷腐蚀率逐渐减小，磨蚀面积逐渐增大，弯头使用寿命逐渐延长，１Ｄ弯头的冲刷腐蚀速率约是５Ｄ弯头的２．４倍。
根据分析结果从材料选择、管道布置、工艺系统设计和监测管理等方面提出了解决方法。
关键词：水煤浆气化 灰水 弯头 穿孔 腐蚀 冲刷 水煤浆气化制备合成气装置中，灰水处理系统管道弯头腐蚀、穿孔等损毁现象时有发生，频繁地堵漏或焊补造成装置非计划停车，给企业正常生产带来了严重影响。
例如某装置开车后灰水系统管道弯头多次出现腐蚀穿孔现象，严重时甚至使用不到７～１０ｄ［１］。
１ 弯头穿孔原因分析灰水处理系统中存在大量的液固两相流体，液相中溶解的ＣＯ２，Ｈ２Ｓ，ＮＨ＋４，ＣＮ－，Ｃｌ－组分对管道造成电化学腐蚀，夹带的固相煤灰颗粒对管道造成冲刷腐蚀。
１．１ 电化学腐蚀１．１．１ ＣＯ２腐蚀水煤浆气化反应产生的高温粗合成气中含有大量ＣＯ２，高温粗合成气进入气化炉激冷室用激冷水进行激冷，有少部分ＣＯ２会溶解于激冷水中形成Ｈ２ＣＯ３，最终进入灰水系统。
Ｈ２ＣＯ３会释放出Ｈ＋并与管道材料中的Ｆｅ元素分别在阴、阳极发生离解反应，在金属表面生成ＦｅＣＯ３。
１．１．２ Ｈ２Ｓ和ＣＮ－腐蚀煤中的可燃硫在水煤浆气化炉中生成Ｈ２Ｓ，Ｈ２Ｓ在水中通常离解为Ｈ＋和ＨＳ－，腐蚀反应中阳极反应：Ｆｅ＋ＨＳ→ －ＦｅＳ＋Ｈ＋＋２ｅ－，阴极反应：２Ｈ＋＋２ｅ→ －Ｈ２↑。
腐蚀过程中产生的氢原子极易渗入钢的内部并停留在晶格之中引起局部脆化，此时在外加拉应力或残余应力作用下造成材料应力开裂。
水煤浆管道设计浅析管道室史伟2009年11月西安【摘要】：本文针对水煤浆的特性，简要探讨了水煤浆管道布置中应考虑的一些主要问题并提出见解，以供相关工程设计人员参考。
【关键词】：水煤浆、流动特性、腐蚀分析、管道布置水煤浆作为一种可输送的、特别的物料形式，目前广泛应用于煤制甲醇，煤制燃气，煤制油，煤制烯烃等煤化工项目中。
水煤浆的制备与输送是整个项目中的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个装置运行的好坏。
1．水煤浆的特性1.1水煤浆的浓度和粒度分布：水煤浆属于煤粉悬浮体系，特性除与原煤性质有关外，其粒度分布也将直接影响水煤浆的物理和工艺特性。
常用水煤浆的质量分数60 %～65 %，浓度太低会导致稳定性变差，不能满足输送和生产要求。
汽化装置中水煤浆浓度过低，会导致热能浪费，提高生产成本，同时还可能使合成气过氧，造成安全隐患。
水煤浆粒度分布主要与进磨机的原煤量、原煤粒度、磨机的级配、生产负荷等因素有关；煤浆浓度主要跟原煤性质、粒度分布、分散剂等因素有关。
纯粹的细粒子并不能制成高浓度的水煤浆，必须将粗细粒子适当搭配，使体系具有足够宽的粒度分布和适宜的分布结构，造成溶液中不同粒子间的相互镶嵌才有利于制备高浓度的水煤浆，同时也有利于水煤浆性能稳定。
1.2水煤浆的流动特性：水煤浆的流动情况非常复杂,不仅受到液固两相密度、固相含量、流速变化以及管道形状和布置方式的影响,而且还受到固体颗粒尺寸的影响。
高浓度水煤浆作为一种均质悬浮液在管内流动时不满足剪切应力与剪切应变的线性关系，属于非牛顿流体。
牛顿流体在固体壁面流动时,壁面上的流体贴附于壁面上而不会滑移。
而非牛顿流体在非均匀应力场中流动会诱发大分子离开边壁向中心漂移,使紧贴壁面流体的大分子浓度降低,因此粘度也降低。
霍国胜等认为液体在流动过程中要考虑滑移的依据是流动速度是否超过临界流速,若超过临界流速,则出现滑移,出现滑移就能实现减阻.水煤浆在管道中流动由于滑移产生减阻现象,其实质是由于煤粉颗粒向管中心主流区域漂移,致使管内壁面处形成一层煤粉浓度很低,粘度显著下降而剪切速率很大的薄层(称为滑移层)，随着水煤浆滑移层厚度的增加，水煤浆减阻现象明显。
在工程设计中，正是利用水煤浆的滑移减阻特性，来优化水煤浆的输送，减少输送过程中对管道的磨蚀和堵塞现象的发生。
2．介质流速的确定由水煤浆的特性知道：当管道内水煤浆流速过慢时，会使水煤浆的表观粘度变大、流动变差、稳定性下降。
如果管道内水煤浆流速低于临界速度时，水煤浆会出现脱水沉淀现象，严重时将堵塞管道，造成无法通过管道输送。
随着管道内水煤浆流速增大到一定程度，水煤浆将达到均相流动，水煤浆的表观粘度变小、流动性变好，易于管道输送。
但是必须考虑到，水煤浆中含有大量固体且粒度分布较宽，若管道内水煤浆流速过快，在相对较高的流速下流动时水煤浆具有很大的磨蚀性，将大大影响管道的使用寿命。
工程设计及生产操作时，要避免管道内水煤浆流速较慢造成水煤浆的稳定性下降和输送困难；也要避免管道内水煤浆流速过快造成输送管道严重磨蚀。
根据实际工程设计经验，水煤浆在管道内的流速一般应该选择在0．5m—1.0m／s之间。
3．腐蚀分析：水煤浆管道中为多相流,主要为液固两相流。
在这种流动状态中材料的损伤形式主要是电化学腐蚀和磨损腐蚀。
根据水煤浆的化学成分，合理选择相应的合金管道材料，可以很好的抵抗电化学腐蚀。
这里主要讨论水煤浆的磨损腐蚀。
在水煤浆管道压力不变，流动正常的情况下，磨损和冲刷并不严重,而当压力突然降低,在湍流场合,磨损和冲刷现象就较为突出。
冲蚀：不锈钢的不锈性和耐蚀性源自其表面上形成的钝化膜,而在水煤浆管道中,流体中的硬颗粒对管道进行着冲刷、侵蚀。
由于水煤浆在管道中正常输送需要一定流速（0．5m—1.0m／s）,而当经调节阀减压后,根据伯努利方程式,静压能转变为动能,水煤浆流速急剧增加,流动状态呈湍流,钝化膜无法形成或被夹带着固体颗粒的高速流体给击穿。
尤其在调节阀节流口,介质高速流动,具有强大动能,它可以很快将阀芯、阀座冲出流线型的细槽，新鲜的材料表面暴露在腐蚀性流体中,进一步承受腐蚀和冲蚀。
当流体流经管道转弯处时,由于弯曲管壁的导流作用,弯头处流线成曲线运行,并产生离心力,使流体向外侧集中,导致弯头出口外侧流速变大,内侧流速变小。
因此冲刷腐蚀在调节阀后和弯头出口外侧非常激烈,水煤浆管线调节阀后弯头容易出现穿孔就是这个原因。
气蚀：水煤浆与金属构件作高速相对运动时,由于内部压力不断地起伏、突变,使得流体中的蒸汽以及溶于水中的气体在金属表面反复出现气泡并溃灭。
气泡在溃灭时产生的冲击对金属表面产生强烈的锤击作用,破坏钝化膜和膜下金属,使得正在使用的阀芯、阀座表面的材料被冲击成蜂窝状的小孔,这就是所谓的气蚀现象。
4．管道布置探讨：4.1放料阀相关问题：1)设备布置方面：煤浆槽、压滤机给料槽、滤液受槽罐底出料口一般均采用柱塞式放料阀, 柱塞式放料阀可消除管线中的死区,从而防止煤浆沉降引起的堵塞。
放料阀的柱塞要有不小于管口深度的运动距离，因此放料阀需要有足够的安装空间。
在做设备布置的时候，要保证出料管口有足够的高度，以便满足放料阀的安装和操作。
2)放料阀管口设计方面：由于煤浆槽等管口均有衬里,衬完后的管口内表面凹凸不平,这对确定下料阀柱塞的直径有一定的难度,过大会导致下料阀无法使用,过小则关闭效果较差,影响下料阀的效果。
所以工程设计时管口应该尽量不用衬里。
由于下料阀的进口和出口间有一定的角度关系(45°或30°) ,且下料阀直接与设备管口连接，如果设备管口法兰的螺栓孔与下料阀进口法兰的螺栓孔方位不符,会造成放料阀的出料口偏移而不能与管道按原来设计走向进行连接。
最好由管道专业确定好放料阀的管口法兰的螺栓孔方位，同时在设备管口方位图上画出下料阀接口法兰的螺栓方位,与管口方位图一起提供给制造厂商。
相关专业应该对放料管口螺栓孔大小和深度提出明确要求（一般放料阀带配套螺栓），以保证安装的顺利进行。
某项目中，煤浆槽放料口的螺栓孔与放料阀螺栓孔孔径大小不一致，且煤浆槽放料口螺栓孔过浅，导致放料阀无法紧固，现场对煤浆槽螺栓孔做了多次扩孔。
3)管道布置方面：放料阀出口管线一般直接与泵连接，加压后输送出去。
在这种情况下，一定要算好出料阀出口标高，根据出料阀出口标高确定好泵的进口的标高，从而确定泵的支撑点标高。
因为下料阀的进口和出口间有一定的角度关系，如果泵的进口标高不合适，会出现泵进口中心线和放料阀出口中心线不相交的情况，从而导致管线无法连接。
某项目煤浆槽出料管线，就出现了无法正常连接的现象，最终现场制作马蹄口，才解决了连接问题，见附图。
马蹄口的连接方式降低了整个系统的使用性能，且施工困难，焊接工作量很大。
4)下料阀最好选用气动,因在下料阀频繁开启和关闭的情况下和在潮湿的环境下,下料阀如果选用电动的可靠性不易保证。
煤浆槽放料阀配管4.2冲洗水管线设计：1)为防止水煤浆积聚在管道内，堵塞管道和管件，在煤化工装置开停车时均必须对水煤浆管道进行冲洗。
冲洗水的连接形式宜采用临时连接，即在使用时将冲洗水软管通过快速接头连接到水煤浆管道上，不用时将冲洗水软管拆除。
如果工艺严格要求采用硬管连接冲洗，冲洗水管和水煤浆管连接处必须设置双切断阀，见附图。
其原因是：对于低压水煤浆管道，在正常生产时如果冲洗水管和水煤浆管连接处的切断阀出现泄漏，冲洗水将进入水煤浆管道内，稀释水煤浆，轻则不能满足生产要求，严重时会造成生产安全问题。
反之，对于高压水煤浆管道，水煤浆会泄露至冲洗水系统内，污染冲洗水，堵塞管道，造成冲洗水系统无法正常使用。
2)在工艺包中一般要求在水煤浆管道的高点和低点均应设置冲洗水接头，或每隔十米水煤浆管道就应设置一个冲洗水接头。
虽然多设置冲洗水接头有利于水煤浆管道的冲洗，但是每一个冲洗水接头都是一个潜在的煤浆泄漏点，冲洗水接头越多煤浆泄漏的可能性就越大，越不利于装置稳定安全生产。
如果严格按照工艺包的要求去设计，其中部分冲洗水接头上的阀门是无法操作的，也就失去了实际意义。
所以设计中应在满足工艺要求的基础上，结合实际配管情况，充分考虑冲洗水接头上的阀门的可操作性，合理设置冲洗水接头。
下图所示的是煤浆泵到煤浆槽回流线上冲洗水的配管。
根据配管情况可知，如果把冲洗点设置在最高点，并不能起到冲洗作用，而且阀门无法操作。
正确的配管应该是把冲洗点设置在最低点，尽可能靠近切断球阀的地方。
当需要冲洗的时候，关闭切断球阀，利用高压冲洗水把高浓度水煤浆稀释并冲刷返回煤浆槽。
3)对于水煤浆管线，水平管道上的冲洗水接头应从主管道的上部接入，垂直管道上的冲洗水接头应向上45度角接入，且根部阀到主管距离尽可能短。
管道布置时尽可能让冲洗水管系高于水煤浆管系，对于冲洗水管路防堵有重要作用。
4.3水煤浆管线设计：1)装置停车时，水煤浆在管道的低点产生不流动区，水煤浆在此段管道内会脱水沉淀，若冲洗不及时此段管道将被堵塞，给下次开车造成诸多不便，处理不当会严重影响正常生产，故水煤浆管道在配管设计中禁止出现液袋。
2)泵入口要有一定的坡度，管线应尽量短，采用尽量少的管件以减少入口管线的压降，防止气蚀现象发生。
泵出口在配管时既要考虑管线的柔性、阀门的可操作性、泵的可检修性,同时还要考虑在管道分支处阀门要尽可能地靠近,因为在泵一开一备或管线有轮流使用的情况下要尽可能地减少死角,以免频繁堵死管线（见附图：泵出口典型配管）。
3)水平管道必须设置坡度，其坡度不应小于千分之五，坡向下游的设备；管线每6米设置拆卸法兰一对，用于打开清除管线内的沉积物。
4)配管设计应采用大半径弯头R=5D（或者更大），同时尽量减少弯头数量。
应选用45度斜三通，或者Y型三通,顺介质流向斜接，普通的90度三通无法满足水煤浆高磨蚀性的要求。
由于水煤浆高压、高黏度、高磨蚀等特性,要求阀门的密封性能较好,具有一定的开关速度，所以阀门应选用全通径的耐磨球阀。
5)工艺阀门、仪表阀门、流量计和相连接管道的直径应保持一致，避免直径忽然缩小，在缩径处产生较高流速，造成对阀门、管件和管道的严重磨蚀。
如果工艺需要变径，尽量在阀门、仪表元件下游变径。
附图是XX改造项目中水煤浆管线的配管，因送料管线由DN100扩大为DN150，而调节阀是利旧（DN100），因此需要在调节阀前变径。
在正常设计中，需要尽量避免这种情况发生。
6)工艺阀门之后要保证一定的直管段。
附图是XX项目压滤机进料和回流线配管。
由于回流线气动阀后直管段太短，且球阀直接与弯头连接，每次进料线与回流线切换的时候，高流速煤浆直接冲击弯管，导致回流管线震动厉害。
时间过长，弯头也会受到严重磨蚀。
4.4取样点、排放点、仪表元件的设置：1)取样点：水煤浆水平管道上的取样接口，应从主管的上面接出；垂直管道上的取样接口应向上45度角接出，且根部阀到主管距离尽可能短。
