管道运输系统 （供参考）金永兴
一、 管道运输系统的发展过程
管道运输是使用管道输送流体货物的一种运输方式，所输送的货物主要是油品(原油和成品油)、天然气(包括油田伴生气)、煤浆以及其他矿浆。近20年来，固体料浆管道的问世给大量运输煤炭等开辟了途径，为管道运输开创了新领域，管道运输的发展正方兴未艾。
我国是最早使用管子输送流体的国家。约在公元前200多年，已经出现用打通竹节的竹子连接起来输送卤水的管道。由于竹子可以就地取材，耐腐蚀，这项技术流传至今。
现代管道运输始于19世纪中叶。1859年8月在美国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔打出第一口油井，开始了油溪地区的石油开发。开采出来的原油要经泰特斯维尔河运到120km以外的匹兹堡炼油厂，运原油的船舶最多时达100艘。
1863-1865年开始试用铸铁管修建输油管道，因漏失量大而未能实际应用。
1895年生产出质地较好的钢管。1911年输气管道的钢管连接采用了乙炔焊焊接技术。 1928年用电弧焊代替了乙炔焊，并生产出无缝钢管和高强度钢管，使修建管道的耗钢量显著降低，至此管子及其连接技术得到初步解决。
20世纪50年代石油开发迅速发展，各产油国开始大量兴建油、气管道。70年代以来，管道运输技术又有较大提高，大型管道相继建成。1972年建成原苏联至东欧五国的友谊输油管道，管径为1 220z mm 和820mm，全系统总长9 739km，年输原油1亿t。1977年建成纵贯美国阿拉斯加州南北、穿过北极圈的原油管道，管径1200mm，全长1 289km，设计年输原油1．2亿t。
我国1958年在新疆建成从克拉玛依到独山子的第一条原油管道，全长147km。1963年在四川，建成了第一条长距离的输气管道，将四川南部的天然气输送到四川的重庆市，总长 54．7km。截至1986年，我国巳建成输油管道10090.16km，天然气管道9171.20mm。截至2002年，我国巳建成输油管道11111.1km（中石油公司拥有11100 km， 占全国天然气管道的95%），天然气管道11684km（中石油公司拥有8756 km， 占全国天然气管道的78。8%）。 本报讯 记者从燃气浦东销售公司了解到，从本月起，本市东海平湖油气田天然气的日供应量一跃跨上了120万立方米的大关，确保了浦东作为目前全市唯一全天然气化城区的安全平稳供应。
据了解，目前上海的天然气供应来自于距上海370公里的东海平湖油气田，自1999年4月18日天然气首次登陆上海供应浦东以来，已相继超越了60万、80万和100万三个发展阶段。
天然气销售量连年突破新高。目前浦东已有近50万户、浦西有近10万户居民家庭用 上了洁净高效的天然气，全市4000余户商业和100余家工业单位也加入到了使用天然气的行列。预计目前的天然气供应量，能够基本满足今冬明春全市天然气使用高峰时段的需求。
上海整个黄浦江以西地区天然气取代煤气的转换工作现正在进行，出租车“油改气”已大面积推广，目前使用液化石油气的出租车近3.6万辆，日均使用液化石油气500多吨；
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到明年底，上海还将有300辆公交车开始改用天然气。可见，上海天然气市场的缺口日益凸显。
据预计，“东气”扩建工程2005年全部建成。这一油气田向上海市的日供气量将上升至200万立方米，是现在供气量的1.6倍。
管道运输是我国目前石油和天然气最主要的运输方式，2003年油气长输管道总长度约3.67X 104km，其中：原油输送干线管道总长度1.6X104km，已形成贯通东北、华东、华中和中南地区的东部输油管网和西北局部管网，承担着油田向炼厂、石油化工厂、港口输送原油的主要任务，长输管道原油管输量2002年12000X104t，原油周转量837~lO8t·km；成品油干线管道6条，总长约3800km。2002年成品油管道运输量为250X104t，占全国成品油运输量的2％-3％：天然气干线管道总里程为1.69X104km，主要分布在川渝、华北、西北和海上，在川渝地区和京津冀鲁晋地区形成了区域性供气管网。2002年天然气管输量约230X108m3。
20世纪90年代以来，我国天然气管道得到快速发展，天然气消费领域逐步扩大，城市燃气、发电、工业燃料、化工用气大幅度增长，北京、天津、上海、重庆、成都、乌鲁木齐、兰州、西安等一批大中城市开始使用天然气。随着正在建设的西气东输、忠武线等管道工程的建成投产，将会有更多的大中城市使用天然气洁净能源。
进入本世纪以来，国家加快了成品油管道建设，全长1247km的兰成渝成品油管道于2002年建成投产，全长2 0 8 5km的华南一西南成品油管道也于2003年开工建设，近年内还将建设长江三角洲、珠江三角洲等成品油管道，计划在“十五”期间建设成品油管道4 0 8 5km，标志着我国成品油管道将进入一个发展期，管道运输成品油运量比例将大幅提高，并将成为—种主要运输方式。
管道建设技术方面，在“九五”、“十五”期间先后建成鄯乌、陕京、涩宁兰等陆上输气管道，南海崖13--1至香港海底输气管道，库鄯、轮库输送原油管道，兰成渝成品油管道，这些管道都可以实现全线自动控制和正常运行下的无人操作。正在建设的“西气东输”和忠武输气管道、华南——西南成品油管道，无论设计、建设和投产后的运行，多项技术具有当前国际先进水平。这些管道工程项目表明我国油气管道已向长距离、大口径、高压力和高度自动化的方向发展。
2009年新年伊始，我国首条跨国输气管道——中亚天然气管道管线焊接里程已超过700公里。中亚天然气管道与西气东输二线衔接后，总长度超过1万公里，是迄今为止世界上距离最长、等级最高的油气输送管道。这是继首条跨国原油管道——中哈石油管道之后，中国跨国油气管道建设的又一里程碑。中俄油气管道、中哈原油管道、中乌合建天然气运输管道等多条跨国管道的建设，不仅为中国，也为世界管道业提供了发展机遇。
目前，我国油气管道建设进入了一个新的发展时期。随着西气东输、西部原油成品油管道等重点工程建成投产，一个西油东送、北油南运、西气东输、北气南下、海气登陆的油气供应格局正在形成。
“十一五”期间，我国将新建油气管网2.8万公里，总投资1.8万亿元，到“十一五”期末油气管网总长度将达到8万多公里，构成东北、西北、西南、海上四大油气通道。 据中国石油天然气管道局的部署，2009年，除在建的中亚、西二线等重点工程外，还将陆续开工建设陕京三线、秦皇岛-沈阳、山东天然气管网、惠宁复线等油气管道，争取开工建设中缅油气管道，启动国家二期储备库和商业储备库建设。2010年起，还规划建设西三线天然气管道，以及独乌鄯、长兰、银、大锦原油管道和锦郑成品油管道。
可以预见，未来几年，中国油气管道运输业将得到更大发展，区域性管网将进一步完善，对环境保护和提高人民生活质量将产生更加积极的影响。
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二、管道运输的特性
用车、船舶、飞机等运输货物，是驱动装运货物的运输工具将货物运往目的地；用管道运输货物，管道是静止的，它通过输送设备(如泵、压缩机等)驱动贷物，使之通过管道流向目的地。因此，管道运输的特性是：
(1)运量大 一条管径720mm的管道，可年输易凝高粘原油2000万t以上，相当于一条铁路的运量，一条管径1 220mm的管道，年输量可达1亿t以上。
(2)永久性占用土地少，易选取捷径缩短运距 管道多埋于地下，其埋入地下部分一般占管道总长度的95％以上，永久占用土地少；管道可以从河流、湖泊乃至海洋的水下穿过；也可以翻越高山，横越沙漠，允许敷设坡度较铁路、公路大，易选取捷径缩短运距。 (3)可长期稳定运行 由于受恶劣气候条件的影响较小，可以长期、连续不断地稳定运行。
(4)便于管理 便于运输管理，易于远程监控；维修量小，劳动生产率高。
(5)损耗少，安全可靠 易燃的油、气密闭于管道中，既可减少挥发损耗，又较其他运输方式安全，且系统机械故障率低。
(6)耗能低，运输费用低 输道每吨公里轻质原油的能耗只有铁路的1／12—1／17。成品油运费仅为铁路的1／6-1／3，接近于海运，且无需装卸、包装，无空车回程问题。 (7)沿途无噪声、漏失污染少 不仅沿途无噪声，且据近10年西欧石油管道的统计，漏失污染量仅为输送量的4％。
但管道运输不如其他运输方式灵活输。承运的货物比较单一，贷源减少时不能改变路线，当输量降低较多并超出其合理运行范围时，优越性就难以发挥。适于定点、量大、单向的流体运管道运输。
三、管道运输系统的基本设施
管道运输系统与其运输系统具有很大的差异性，其中最主要的差别在于：管道运输系
统中，运输工具都是固定的，不需要凭借运输工具的移动来完成运输任务。因此，管道运输系统所需的基本设施也异于其他运输系统。
管道运输系统的基本设施包括管道、储存库、压力站(泵站)和控制中心。
管道是管道运输系统中最主要的部分，它的制造材料可以是金属、混凝土或塑胶，完全依靠输送的货物种类及输送过程中所要承受的压力大小而决定。 由于管道运输的过程是连续进行的，因此管道两端必须建造足够容纳其所承载货物的储存槽。
货物经由管道从甲地输送到乙地，必须靠压力来推动，压力站就是管道运输动力的来源。一般管道运输压力的来源可有气压式、水压式、重力式及最新的超导体磁力式。通常气体的输送动力来源靠压缩机来提供，这类压力站彼此的设置距离一般为80-160km，液体的输送动力来源则是靠泵提供，这类的压力站设置距离为30~160km。
管道运输虽具有高度自动化，但它仍需要有良好的控制中心。并配合最现代的监测器盐热练的管理与维护人员，随时检测、监视管道运输设备的运转情况，以防止意外事故发生时所造成的漏损及危害。
四、运输管道的分类
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运输管道常按所输送的物品不同而分为：原油管道(前两类常统称为油品管道或输油管道)。
1．原油管道 2．成品油管道 3．天然气管道 4．固体料浆管道
运输管道按用途不同，可分为三种：
1．集输管道
集输管道（或集气管道）是指从油田井口装置经集油（气）站到起点的管道。主要用于收集地层中采出的未经处理的原油（天然气）。
2．输油(气)管道 以输气管道为例，它是指从气油的气体处理厂或起点压气站到各大城市的配气中心、大型用户或储气库的管道，以及气源之间相互连通的管道，输送经过处理符合管道输送质量标准的天然气，是整个输气系统的主体部分。天然气依靠起点压力站和沿线压气站加压输送，输气压力为70-80kgf/cm，管道全长可达数千公里。 3．配油(气)管道
对于油品管道来说，它是指在炼油厂、油库和用户之间的管道；对于输气管道来说，是指从城市调压计量站到用户支线的管道，压力低、分支多、管网稠密、管径小，除大量使用钢管外，低压配气管道也可用塑料管或其他材质的管道。
管道输油工艺是指实现管道油品输送的技术和方法，即根据油品性质和输量，确定输送方法和流程、输油站类型和位置，选择钢材和主要设备，制定运行方案和输量调节措施。
五、油品输送方法
油品的输送方法根据油品性质和管道所处的位置确定。轻质成品油和低凝固点、低粘度的原油常采取等温输送方法，即炼油厂或油田采出的油品直接进入管道，其输送温度等于管道周围的环境温度。油品开始进入长输埋地管道时的温度可能不等于入口处的地温，但由于输送过程中管内油品与周围介质间的热交换，在沿线大部分管段中，油温将等于地温。对轻质成品油大多采用顺序输送方法；对易凝高粘油品目前常用加热、掺轻油稀释、热处理、水悬浮、加改性剂和减阻剂等输送方法。 1．油品顺序输送方法
油品顺序输送是在—条管道中按一定顺序连续输送多种油品的管道输油工艺。 2．易凝高粘油品输送方法
易凝高粘油品常采取降粘和减阻等方法输送，目前主要方法有：
(1) 加热 (2) 高速流动
(3) 稀释
(4)改变蜡在油品中的结构形态
(5)用水分散易凝高粘油品或改变管壁附近的液流形态
油品输送的流程
1、开式流程
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