第6章 管道运输

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2. 料浆管道设备 （1）浆液制备系统 以煤为例，煤浆制备过程包括洗煤、选煤、破碎、 场内运输、浆化、储存等环节。 （2）中间泵站 中间泵站的任务是为煤浆补充压力能。停运时则提 供清水冲洗管道。输送煤浆的泵也可分容积式与离心 式两种，其特性差异与输油泵大致相同。 （3）后处理系统 煤浆的后处理系统包括脱水、储存等部分。
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1. 输油管道的组成
长距离输油管道由输油站和管线两大部分组 成。 输油管道的起点称为首站，其任务是集油， 经计量后加压向下一站输送，故首站的设备除 输油机泵外，一般有较多的油罐。输油管道沿 途设有中间泵站，其任务是对所输送的原油加 压、升温。中间站的主要设备有输油泵、加热 炉、阀门等设备。输油管道末站接受输油管道 送来的全部油品，供给用户或以其它方式转运。
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3. 管道防腐
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管道和储罐被腐蚀会造成穿孔从而引起油、 气、水的跑漏甚至爆炸。根据金属管道腐蚀的 机理，可将其分为两大类：一是化学腐蚀，即 金属表面与周围介质发生作用而导致的破坏。 二是电化学腐蚀，它是指在腐蚀过程中有电流 产生的腐蚀。
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四、天然气管道运输
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尽管有许多人认为管道输送固体物质是经济、 可靠的方法之一，固体料浆管道的输送技术也 确实有了较大的发展，但在料浆管道的优化设 计与计算方法等方面还缺乏经过实践验证的、 普遍适用的工艺技术。固体料浆管道的输送技 术还在继续探索和发展之中。
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1. 料浆管道系统的组成 料浆管道的基本组成部分与输气、输油管道 大致相同，但还有一些制浆、脱水干燥设备。 以煤浆管道为例，整个系统包括煤水供应系统、 制浆厂、干线管道、中间加压泵站、终点脱水 与干燥装置。它们也可分为三个不同组成部分： 浆液制备厂、输送管道、浆液后处理系统。
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2. 输油管道的主要设备及其工作原理
（1）离心泵与输油泵站 ①离心泵 泵是一种将机械能（或其它能）转化为液体 能的水力机械，它也是国内外输油管线广泛采 用的原动力设备，是输油管线的心脏。 ②输油泵站 输油泵站的基本任务是供给油流一定的能量 （压力能或热能），将油品输送到终点站（末 站）
1. 输气管道的组成 输气管道系统主要由矿场集气管网、干线输 气管道（网）、城市配气管网以及与此相关的 站、场等设备组成。这些设备从气田的井口装 置开始，经矿场集气、净化及干线输送，再经 配气管网送到用户，形成一个统一的、密闭的 输气系统。
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2. 输气管道运输设备及工作原理
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3. 增加输气管输气能力
输气管道在生产过程中常需要进行扩建或改 造，目的在于提高输气能力并降低能耗。当输 气管最高工作压力达到管路强度所允许的最大 值时，可采用铺设副管、倍增压气站两种方法 来提高输气能力。前者需要扩建原有压气站、 增加并联机组；后者是通过在站间增建新的压 气站、减少站间管路长度，从而获得输气管通 过能力的提高。
（1）矿场集气 集气过程指从井口开始，经分离、计量、调 压、净化和集中等一系列过程，到向干线输送 为止。集气设备包括井场、集气管网、集气站、 天然气处理厂、外输总站等。 （2）输气站 输气站又称压气站。核心设备是压气机和压 气机车间。任务是对气体进行调压、计量、净 化、加压和冷却，使气体按要求沿着管道向前 流动。
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五、固体料浆管道运输
用管道输送各种固体物质的基本措施是将待 输送固体物质破碎为粉粒状，再与适量的液体 配置成可泵送的浆液，通过长输管道输送这些 浆液到目的地后，再将固体与液体分离送给用 户。目前浆液管道主要用于输送煤、铁矿石、 磷矿石、铜矿石、铝钒土和石灰石等矿物，配 制浆液的主要是水，还有少数采用燃料油或甲 醇等液体作载体。
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三、输油管道运输
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长距离输油管道是连接油田、炼厂、油库或 其它用油单位的长距离输送原油或成品油的管 道。
原油管道的起点大多是油田，终点则可能是 炼油厂，或转运原油的港口、铁路枢纽。成品 油管道的起点常是炼油厂或成品油库，沿途常 有较多的支线分油或集油。
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成品油管道输送的货物除了石油炼制产品外， 还包括油、气田生产的液态烃和凝析汽油等。
由于所输的油品品种繁多，成品油管道常采 用顺序输送的方法，在同一管道里分批连续地 顺序输送多种油品，甚至可将质地最轻的液化 石油气和重质燃料油，以及它们中间油品用同 一条管道输送。
输油管道也可按输油品的轻重不同，分为轻 油管道和重油管道。由于轻重油品的粘度和凝 固点相差较多，常需采用不同的输送方法。
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20世纪60年代开始，输油管道的发展趋于采 用大管径、长距离，并逐渐建成成品油输送的 管网系统。同时，开始了用管道输送煤浆的尝 试。全球的管道运输承担着很大比例的能源物 资运输，包括原油、成品油、天然气、油田伴 生气、煤浆等。其完成的运量常常大大高于人 们的想象(如在美国接近于汽车运输的运量)。
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（6）计量及标定装置
为保证输油计划的完成，加强输油生产管理， 长输管线上必须对油品进行计量，及时掌握油 品的收发量、库存量及耗损量。现代管道运输 系统中，流量计已不仅仅是一个油品计量器， 它还是监测输油管运行的中枢。如通过流量计 调整全线运行状态、校正输油压力与流速、发 现泄漏等。 计量系统包括流量计、过滤器、温度及压力 测量仪表、标定系统及排污管等五部分组成。
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由于管道中流动的浆液是固液两相的混合物，其输 送过程中除了要保证稳定流动外，还要考虑其沉淀的 可能，尤其是在流速降低情况下，不同流速、不同固 体粒径及浓度条件下，浆液管道中可能出现均质流、 非均质流、半均质流三种流态。非均质流浓度分布不 均，可能会出现沉淀，其摩阻高，输送费用大。
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现代管道运输始于19世纪中叶，1865年10月， 美国人锡克尔用管径50毫米的熟铁管，修建了 世界上第一条9千米长的管道，用于输送石油， 他在沿线设了三台泵，每小时输油13立方米。 然而它的进一步发展则是从20世纪开始的。
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第二次世界大战期间，美国修建了当时称雄 世界的两条长距离管道：一条是原油管道，从 得克萨斯州到宾尼亚州，全长2158千米、管径 600毫米，日输原油47770立方米；另一条是成 品油管道，从得克萨斯州到新泽西州，全长 2745千米，日输成品油37420立方米。随着二 次大战后石油工业的发展，管道的建设进入了 一个新的阶段，各产油国竞相开始兴建大量石 油及油气管道。
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（4）管道系统
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输油系统一般采用有缝或无缝钢管，大口径 者可采用螺旋焊接钢管。无缝钢管壁薄、质轻、 安全可靠，但造价高。多用于工作压力高、作 业频繁的主要输油管线上。
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（5）清管设备
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油品运输过程中，管道结蜡使管径缩小，造 成输油阻力增加、能力下降，严重时可使原油 丧失流动性，导致凝管事故。处理管道结蜡有 效而经济的方法是机械清蜡，即从泵站收发装 置处放入清蜡球或其它类型的刮蜡器械，利用 泵输送原油在管内顶挤清蜡工具，使蜡清除并 随油输走。进行管道清蜡要求不导致管道明显 变形，且清蜡工具易通过；同时，清蜡器具应 有足够强度，在清蜡过程中不易变形和损坏。
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20世纪70年代以后，由于科学技术的发展，
管道运输又有长足进步，一些大型管道相继问 世，1972年前苏联与东欧各国建成“友谊”输 油管道，总长9700千米，管径为1220和820毫 米，年输原油为1亿吨。沿线每隔80～110千米
设在一泵站，安装有离心泵油泵和程序控制系 统，保证输油管正常工作。1977年，美国在阿
拉斯加州也建设了世界著名的输油管道，这是 一条伸入北极圈的管道，全长1277千米，管径 1220毫米，沿线穿越3条山脉、34条河流和长 700千米的冻土带。
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世界著名的输气管道当属横贯加拿大全境的 管道，管道总长8500千米，管径500～1000毫 米，中间设46座压气站。年输气量达300亿立 方米。整个系统的管道和压气站，由多伦多市 中心控制室用计算机进行遥控，并在屏幕显示 有关数据。日常维护使用双螺旋桨飞机在低空 50米巡逻飞行，并定期派出人员在地面检查。
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（2）输油加热炉 在原油输送过程中对原油采用加热输送的目 的是使原油温度升高，防止输送过程中原油在 输油管道中凝结，减少结蜡，降低动能损耗。 通常采用加热炉为原油提供热能。
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（3）储油罐
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油罐是19世纪60年代发展起来的一种储存石 油及其产品的设备。油罐按建造方式可分为地 下油罐（罐内油品最高液面比邻近自然地面低 0.2m以上者）、半地下油罐（油罐高度的三分 之二左右在地下）和地上油罐（油罐底部在地 面或高于地面者）三种；按建造材料分为金属 油罐、非金属油罐；按罐的结构形式分为立式 圆柱形油罐、卧式油罐、双曲率形油罐三类。
从整个系统来看，要保证系统的经济性需要考虑并 确定合理的颗粒大小及浆液浓度。细颗粒含量多时虽 然可以降低管输费用，但制浆、脱水费用增加。
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六、世界管道运输发展史
中国是世界上最早使用管道运输流体的国家， 早在公元前200多年，古人已建造用打通的竹 管连接起来的管道，用于运输卤水。这可以说 是现代管道运输的雏形。
管道运输是利用管道，通过一定的压力差而 完成的物品（多为液、气体货物）运输的一种 运输方式。 只限于特定对象和固定流向。
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二、管道运输的优缺点
（一）优点 1、运量大 2、百万~亿吨/年占地少 3、建设周期短费用低安全可靠连续性强 4、耗能少、成本低、效益好 （二）缺点 1、承运货物单一 2、不容随意扩展管线 3、经常需要与其他运输方式结合 4、维护与维修成本大
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一、管道运输的概念
管道运输是利用管道输送气体、液体和粉状 固体的一种运输方式，其运输形式是靠物体在 管道内顺着压力的方向循序移动来实现的。 管道运输的发展与能源工业，特别是石油、 天然气工业的发展密切相关。
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管道运输已有130多年的历史，在各主要工业 国均已成为独立的技术门类，形成了庞大的工 业体系，与铁路、公路、水路和航空运输等并 列为五大现代运输方式之一。
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六、我国管道运输
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我国现代的管道运输起步较晚，发展也比较 缓慢。1958年，建成卡拉玛依一乌鲁木齐长距 离输油管道，全长295千米。1963年在四川修
建了从川南到重庆的输送天然气管道，全长 54.7千米。
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西气东输一线
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项目2002年7月4日正式开工建设。它是我国 油气管道建设史上距离最长的输气管道，总长 3900公里，2004年开始向上海等城市商业供气。 于2004年年底全线建成供气。
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（3）干线输气
干线是指从矿场附近的输气首站开始到终点配气站 为止。由于输气管道输送的介质是可压缩的，其输量 与流速、压力有关。压气站与管路是一个统一的动力 系统。压缩机的出站压力就是该站所属管路的起点压 力。终点压力为下一个压气站的进站压力。（4）城 市配气 城市配气指从配气站（即干线终点）开始，通过各 级配气管网和气体调压所按用户要求直接向用户供气 的过程。配气站是干线的终点，也是城市配气的起点 与枢纽。气体在配气站内经分离、调压、计量和添味 后输入城市配气管网。
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“西气东输二线”
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是由中石油独资建设的我国第二条西气东输管线， 主供气源为引进土库曼斯坦、哈萨克斯坦等中亚国家 的天然气，国内塔里木、准噶尔和鄂尔多斯盆地气源 联网备用或作补充气源。该线设计输气规模300亿立 方米/年，实际供气能力260亿立方米，该管线西起新 疆的霍尔果斯，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、 安徽、湖北、湖南、江西、广西、广东、浙江和上海 13个省、自治区、直辖市，主线全长5700公里，其中 国外1700公里，国内4000公里，加上支线共长7000 公里。