第十一讲 管道运输

第十一讲管道运输本章需了解管道运输的历史、现状和发展趋势，管道运输新设备和新技术；理解管道运输的特点及应用的范围；掌握输油管道、天然气管道、固体管道运输设备的组成及工作原理。

本章重点：输油管道运输设备及工作原理。

本章难点：输油管道运输设备及工作原理。

一、管道运输的概念管道运输是通过管道输送气体或液体物资的一种运输方式，其原理相当于自来水管道将水输送到各家各户。

管道运输的工具本身就是管道，是固定不动的，只是货物本身在管道内移动，它是运输通道和运输工具合而为一的一种专门运输方式。

管道运输是石油、天然气最经济、最方便、最主要的运输方式之一，在世界上某些发达国家，油气管道输送约占油气总输送量的三分之二。

现代管道不仅可以输送原油、各种石油成品、化学品、天然气等液体和气体物品，还可以输送矿砂、煤浆等。

随着石油、天然气生产和消费速度的增长，管道运输发展步伐不断加快。

目前，管道运输已成为一种独立的重要运输方式。

管道运输的重要性：事关能源战略安全英国网站“港口世界”最近的研究报告称，到2015年时中国将需要近150艘巨型油轮才能满足其日益上升的能源需求。

而中国前五名远洋运输公司目前所有的巨型油轮加起来才只有27艘。

美国合众国际社分析称，目前中国能源进口有超过3/4来自中东和非洲，短期内，中国石油进口将更加依赖海洋运输。

到2011年时，中国的油轮船队估计只能增加到63艘，仅够运输中国原油进口量的大约58%，进一步增强了内陆运输管道的重要性。

管道运输的类型1.原油管道2.成品油管道3.天然气管道4.固体料浆管道二、管道运输的发展1.世界1865年10月美国人S.V.锡克尔用管径50 mm、长4.6 m搭焊的熟铁管，修建了一条全长9.756m的管道，由美国宾夕法尼亚州皮特霍尔铺至米勒油区铁路车站。

沿线设三台泵，每小时输送原油13m3。

1880年和1893年相继出现管径100mm的成品油管道和天然气管遭。

1886年在俄国巴库修建了一条管径100 mm的原油管道。

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年代以后，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1 220 mm和820 mm，全系统总长9739 km，年输送原油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1200 mm，全长1289km，设计年输送原油1.2亿t。

中东国家的管道运输也在迅速发展。

随着北海油田、气田的开发，海洋管道逐渐由浅海走向深海，如从北海油田至英国的原油管道和北海油田至德国的天然气管道都已建成投产。

2007年，全世界油气管道的总长度约为230万公里。

2.我国我国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147 km。

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重庆市，总长54.7 km。

20世纪60年代以后，随着我国石油工业的蓬勃发展，大庆、胜利等油田的建设，管道运输得到了较大发展。

目前，中国已建成投入运营的长输油气管道达6 万多公里，可绕地球赤道 1 周多。

其中，原油管道1.7 万公里、成品油管道1.2 万公里、天然气管道3.3 万公里、海底管道3000 公里。

2007，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”末，油气管网总长度将达到9 万多公里，构成东北、西北、西南、海上四大油气通道。

三、管道运输的技术经济特征（一）优点1.运量大，一条720mm的管道年输原油2000万吨以上，相当于一条铁路的运量；一条1220mm的管道年输原油1亿吨以上；2.运输成本低，无需包装，节约包装成本；无需装卸，节约装卸成本；能耗少，输送每吨公里轻质原油的能耗只有铁路的1/12～1/17；3.安全可靠，连续性好；4.受天气影响小；5.占用土地资源少；6.经营管理简单；（二）局限性1.运输货物过于专门，主要用于液体和气体货物，也可运输固体货物，但种类非常有限；2.只能单向运输；3.机动灵活性小；4.一次性固定投资大；5.资产具高度沉没性；6.必须量大才具有经济性。

7.服务范围小。

四、管道运输设施设备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。

1.输油管种类●等温输油管●热油输油管2.组成：（1）输油站——沿管道干线为输送油品而建立的各种站场。

●包括：首站、中间站、末站●首站：长输管道的起始点，主要任务是集油、输送。

●中间站：为油流提供能量，即加压泵站和加热站。

●末站：位于管道的终点，往往是受油单位的油库或转运油库。

（2）管线●管道、沿线阀室、穿越设备、管道防腐保护措施、供电和通讯设施等。

1—井场；2—输油站；3—来自油田的输油管；4—首站罐区和泵房；5—全线调度中心；6—清管器发放室；7—首站锅炉房；8—微波通讯塔；9—线路阀室；10—维修人员住所；11—中间输油站；12—穿越铁路；13—穿越河流；14—跨越工程；15—车站；16—炼厂；17—火车装油线桥；18—油轮码头。

长距离输油管组成及油的流程输油管道的主要设备：1.离心泵与输油泵站2.输油加热炉3.储油罐4.管道系统5.清管设备6.计量及标定装置1.离心泵与输油泵站离心泵：是输油站的核心设备，是将机械能变成液体动能的动力装置。

一般采用电动机、柴油机或燃气轮机驱动。

离心泵和驱动机组成泵机组，通常一个泵站设几个泵机组，根据需要采用串联或并联连接。

当泵内充满液体时，叶轮旋转产生离心力，叶轮槽中的液体因此被甩向外围而流进泵壳，使叶轮中心压力降低并低于水池叶面压力，液体在此压力差下由吸入池流进泵壳，通过泵的不断吸入和压出，完成液体输送。

输油泵站：设于首站和中间站，为油流提供能量。

2.输油加热炉在输送原油的过程中，为降低能量消耗，防止凝结，减少结腊，通常采用加热炉加热。

直接加热炉1—燃烧器（火嘴）；2—辐射室；3—对流室；4—烟囱直接加热炉流程图间接加热炉间接式加热炉，也称热煤炉，它利用某种中间载体(又称热媒)通过换热器加热油品(原油)。

间接加热炉的优点是安全、可靠，但系统复杂，不易操作，造价亦较高。

3.储油罐（1）作用：储存石油和产品。

（2）油罐分类：按建造方式分按建造材料分按结构形式分（a）桁架式锥顶油罐（b）悬链式无力矩顶油罐（c）立式圆柱形拱顶钢罐储油罐示意图4.管道系统有缝钢管、无缝钢管埋设深度：不小于0.8m5.清管设备清理管道结腊，保证管道通常。

1—前皮碗；2—钢刷；3—刮板；4—后皮碗。

6.计量及标定装置掌握油品的首发量、库存量、损耗量。

在现代化的管道运输系统中，还可以调整运行状态、矫正压力与流量、检查泄露等。

三、管道防腐措施化学腐蚀、电化学腐蚀● 1.采用防腐材料管道● 2.在管道中加入缓蚀剂● 3.管壁涂防腐涂层● 4.阴极保护法（外接电源）第二节天然气输送一、输气管道的组成输气管道系统主要由矿场集气网、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，再经配气网送到用户，形成一个统一的、密闭的输气系统。

输气管道由以下四部分组成：1、矿场集气：集气过程从井口开始，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：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。

由于长距离输气需要不断供给压力能，故沿途每隔一定距离(一般为110～150km)设置一座中间压气站(或称压缩机站）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。

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。

第三节固体料浆管道运输设备固体浆料管道运输：将待运输的固体物质破碎成粉粒状，用适量的液体配制成可输送的浆液，通过长输管道输送浆液到目的地，再将固体与液体分离后送给用户。

主要输送物——煤、铁矿石、磷矿石、铜矿石、铝钒土、石灰石等配制浆液——主要是水，还有少量的燃料油或甲醇●以煤浆管道为例，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一、用管道输送固体物质方法：基本措施：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、铝钒士和石灰石等矿物，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。

二、固体料浆管道设备固体料浆管道设备由浆液制备系统、中间泵站、后处理系统3部分组成。

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。

为清除煤中所含硫及其它矿物杂质，一般要采用淘选、浮选法对煤进行精选，也可采用化学法或细菌生物法。

煤浆管道首站一般与制浆厂合在一起，首站的增压泵从外输罐中抽出浆液，经加压后送入干线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。

为了减少浆液对活塞泵缸体、活塞杆、密封圈的的磨蚀，国外研制了一种油隔离泵，可避免浆液进入活塞缸内，活塞只对隔离油加压并通过它将压力传给浆液。

3、后处理系统煤浆的后处理系统包括脱水、储存等部分。

管输煤浆可脱水储存，也可直接储存。

影响脱水的因素主要有浆液温度与细颗粒含量。

管道中流动的浆液是固液两相的混合物，其输送过程中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、不同固体粒和不同浓度条件下，浆液管道中可能出现均质流、非均质流、半均质流三种流态。

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。