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天然氣管道
鎖定
利用天然氣管道輸送天然氣,是陸地上大量輸送天然氣的方式。在世界管道總長中,天然氣管道約佔一半。
- 中文名
- 天然氣管道
- 外文名
- Natural gas pipeline
- 別 名
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天然氣鋼管
輸氣管道
天然氣管道歷史沿革
據史料記載,公元前61年中國就在鴻門(今陝西省臨潼東北)、臨邛(今四川省邛崍縣)等地已有火井(天然氣井)。西晉張華《博物志》有“盆蓋井上,煮鹽得鹽”的記載;東晉常璩《華陽國志》有“以竹筒盛其光,藏之曳行,終日不滅”的記載。明宋應星《天工開物》(1637年)對於用竹管輸氣作為燃料有詳細的描述:“長竹剖開,去節,合縫,漆布,一頭插入井底,其上曲接,以口緊對釜臍。”清範聲山《花笑廎雜記》(1844年)記載管道輸氣的情況説:“一井口接數十竹者,並每竹中間復橫嵌竹以接之。”可見輸氣的竹管已發展到多管輸送和縱橫銜接的分輸的程度。輸送距離也從“周圍砌灶”(《川鹽記要》)的就地取材使用發展到“以竹筒引之百步千步”(《富順縣誌》)的長度。公元1600年前後,四川省自流井氣田不但在平地敷設管道,而且“高者登山,低者入地”,輸滷水的“渡水之梘,則於河底掘溝置筧,鑿石為槽覆其上,又用敞鹽鍋鎮之,以防水漲衝激”,並有“凌空構木若長虹……縱橫穿插,逾山渡水”等記載,説明當時管道地面建設的技術發展已達一定水平。由於木竹管道製作簡單,又能耐腐蝕和便於就地取材,因而從古代直到中華人民共和國成立以前,在中國淺氣層低壓天然氣集輸中起過巨大作用。
中國的現代天然氣管道工業,多集中在天然氣主要產地四川省。1963年建成了第一條巴渝輸氣管道,管徑為426毫米,全長54.7公里。到1983年已建成從川東經重慶、瀘州、威遠至成都、德陽等地,溝通全省的輸氣管網,管徑426~720毫米,全長2200多公里,設有集配氣站178座,年輸量50~60億立方米。此外在大慶、勝利、華北等油田,建有向石油化工廠輸送伴生氣的管道。
天然氣管道中國天然氣
中國是最早用木竹管輸送天然氣的國家。1600年前後,四川省自流井氣田不但在平地敷設管道,而且“高者登山,低者入地”,“於河底掘溝置筧,鑿石為槽覆其上”。中國現代天然氣運輸管道,多集中在天然氣主要產地四川省。1963年建成了第一條巴渝輸氣管道,管徑為426毫米,全長54.7公里。到1983年已建成從川東經重慶、瀘州、威遠至成都、德陽等地,溝通全省的輸氣管道網,管徑426毫米~720毫米,全長2,200多公里,設有集配氣站178座,年輸量50億~60億立方米。
世界輸氣管道也經歷了與中國相似的發展過程。18世紀以前,輸氣管道也使用木竹管。18世紀後期用鑄鐵管,19世紀90年代開始使用鋼管。輸氣動力開始全靠天然氣井口壓力,1880年,美國採用蒸汽驅動的壓氣機。20世紀20~30年代採用了雙燃料發動機驅動的壓氣機給管內天然氣加壓,輸氣壓力從原來5883.6帕上升到27440帕~41160帕。輸送距離也越來越長。後來又出現了規模巨大的管網系統。60年代開始,在天然氣進出口國之間,相繼建成了許多跨國管道,如由蘇聯經原捷克和斯洛伐克、奧地利、德國的1780公里的輸氣管道;由奧地利到意大利的長774公里的管道;由阿爾及利亞經突尼斯、地中海和突尼斯海峽到意大利的全長2500公里的管道等。到1983年時,世界輸氣管道總長達到91.34萬公里。長距離輸氣管道普遍採用壓氣機增壓輸送。輸氣管道在管材選用、提高輸送效率、實現全線自動化等方面的技術也有了迅速的發展。管材廣泛採用X—60低合金鋼(度極限41160帕),並開始採用X-65、X-70等更高強度的材料。為降低管道內的摩擦阻力,426毫米以上的新鋼管已普遍採用內塗層。此外還開展了不同物性的氣體在同一管道中順序輸送,以及-70℃低温、75460帕高壓的氣態和液態天然氣管道輸送試驗。
天然氣管道運輸優點
天然氣管道運輸具有運輸成本低、佔地少、建設快、油氣運輸量大、安全性能高、運輸損耗少、無“三廢”排放、發生泄漏危險小、對環境污染小、受惡劣氣候影響小、設備維修量小、便於管理、易於實現遠程集中監控等優勢。
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天然氣管道增效劑
所以就出現了天然氣增效技術,這種技術通過智能混合設備向普通天然氣裏添加增效劑,進而使其轉變成適應於高效節能環保的工業燃氣。增效劑通過混合設備進入氣體後均勻擴散,形成特定的氫氧原子團,在燃燒過程中發生裂變,對燃氣有優化重組作用,產生二次燃燒改善燃氣的燃燒性能,使燃氣得以充分霧化完全燃燒,從而提高熱效率,增加火焰温度。增效後 天然氣火焰温度最高達到3300℃。混合後的天然氣可用於工業切割、矯形、烤校,可完全取代乙炔氣、丙烷氣,可廣泛應用於鋼廠、鋼結構、造船行業,可在船艙內安全使用。
天然氣管道運輸體系
18世紀以前,管道也是竹木管。18世紀後期用鑄鐵管,19世紀90年代開始採用鋼管。輸氣動力開始全靠天然氣井口壓力,1880年後才用蒸汽驅動的壓氣機。20世紀20~30年代採用了雙燃料發動機驅動的壓氣機給天然氣加壓,輸氣壓力從而由6千克力/釐米2上升到28~42千克力/釐米2。輸送距離也愈來愈長。隨着現代科學和工程技術的發展,以及世界對天然氣需求量的日益增加,促使管道朝着大口徑、高壓力方向發展,出現了規模巨大的管網系統。如蘇聯的中亞細亞-中央區輸氣管道系統,由4條輸氣管道組成,全長94000多公里,年輸量650億立方米;加拿大的管網系統年輸量達 300億立方米。
60年代開始,在天然氣進出口國之間,相繼建造了許多跨國管道,到1977年共有20多個國家建有跨國管道。如由蘇聯經捷克斯洛伐克、奧地利、民主德國到聯邦德國的1780公里的輸氣管道;由奧地利到意大利長774公里的管道;70年代末期施工的由阿爾及利亞經突尼斯、地中海和突尼斯海峽到意大利的全長2500公里的管道等。
1974年全世界約有74萬公里輸氣管道,其中美國為42.3萬公里,蘇聯為9萬公里,歐洲經濟共同體為8.4萬公里。到1983年,世界輸氣管道總長增加到91.34萬公里。長距離輸氣管道普遍採用壓氣機增壓輸送。
1983年則增加到3053萬千瓦。輸氣管道在管材選用、提高輸送效率、實現全線自動化等方面的技術也在迅速發展中。
2015-2019年全國天然氣運輸和儲存一體化系統發展五年發展規劃”中,墨西哥能源部宣佈將新建12條天然氣管道和一座壓縮站,這12條管道總長5000公里,經過16個州,所需投資總額為100億比索(約合6億美元)
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中國—中亞天然氣管道全長1830公里,每年從中亞國家輸送到國內的天然氣,約佔中國同期消費總量的15%以上,惠及27個省、直轄市、自治區和香港特別行政區。自2009年12月投產以來,截至2018年12月31日,中亞天然氣管道A/B/C三線累計進口天然氣2476.25億標方。
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天然氣管道用途分類
①集氣管道:從氣田井口裝置經集氣站到氣體處理廠或起點壓氣站的管道,主要用於收集從地層中開採出來未經處理的天然氣。由於氣井壓力很高,一般集氣管道壓力約在100千克力/釐米2以上,管徑為50~150毫米。
②輸氣管道:從氣源的氣體處理廠或起點壓氣站到各大城市的配氣中心、大型用户或儲氣庫的管道,以及氣源之間相互連通的管道,輸送經過處理符合管道輸送質量標準的天然氣(見管道輸氣工藝),是整個輸氣系統的主體部分。輸氣管道的管徑比集氣管道和配氣管道管徑大,最大的輸氣管道管徑為1420毫米。天然氣依靠起點壓氣站和沿線壓氣站加壓輸送,輸氣壓力為70~80千克力/釐米2,管道全長可達數千公里。
天然氣管道管道結構
輸氣管道是由單根管子逐根連接組裝起來的。現代的集氣管道和輸氣管道是由鋼管經電焊連接而成。鋼管有無縫管、螺旋縫管、直縫管多種,無縫管適用於管徑為529毫米以下的管道,螺旋縫管和直縫管適用於大口徑管道。集輸管道的管子橫斷面結構,複雜的為內塗層-鋼管-外絕緣層-保温(保冷)層;簡單的則只有鋼管和外絕緣層,而內壁塗層及保温(保冷)層均視輸氣工藝再加確定。
天然氣管道管道材料
管材廣泛採用X-60低合金鋼(強度極限42千克力/釐米2),並開始採用X-65、X-70等更高強度的材料。為降低管道內的摩擦阻力,426毫米以上的新鋼管已普遍採用內塗層。
不同物性的氣體在同一管道中順序輸送,以及-70℃低温、77千克力/釐米2高壓的氣態和液態天然氣管道輸送試驗。天然氣管道輸送系統由管道輸氣站和線路系統兩部分組成。線路系統包括管道、沿線閥室、穿跨越建築物(見管道穿越工程和管道跨越工程)、陰極保護站(見管道防腐)、管道通信系統、調度和自動監控系統(見管道監控)等。
鋼管是管道的主要材料。天然氣輸送鋼管是板(帶)經過深加工而形成的較特殊的冶金產品。管道鋼的組織形態,由於工藝技術的差別,各廠商生產的管道鋼存在一定的差異。20世紀60年代,一般採用X52鋼級,70年代採用X60、X65鋼級,80-90年代以X70鋼為主。外國一些國家輸氣管道已開始採用X80鋼。隨着管道鋼研究的不斷髮展,加拿大等國已鋪設了X100和X120管道鋼的試驗段。我國在冀寧聯絡線管道工程中,首次把X80級管道鋼用於7.71公里的試驗段。長達4843km的西氣東輸二線幹線管道全部採用了直徑為1219mm的X80鋼級管道鋼,將輸氣壓力提高到12Mpa。一般來説,X80鋼為鐵素體和貝氏體雙相組織,X100管道鋼為貝氏體組織,X120管道鋼為超低碳貝氏體和馬氏體。對於天然氣管道的管材來説,強度、韌性和可焊性是三項最基本的質量控制指標
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天然氣管道管道特點
(1)輸氣管道系統是個連續密閉輸送系統。
(2)從輸送、儲存到用户使用,天然氣均處於帶壓狀態。
(3)由於輸送的天然氣比重小,靜壓頭影響遠小於液體,設計時高差小於200米時,靜壓頭可忽略不計,線路幾乎不受縱向地形限制。
(4)不存在液體管道水擊危害。
天然氣管道發展前景
中國天然氣產業的快速發展僅是一個新階段的開始。從整個天然氣上下游一體化的系統工程來看,中國天然氣產業依然年輕。與其他成熟天然氣市場相比,中國發展成為成熟天然氣市場的用時將更短。
無論如何,中國的環境壓力和快速的城市化極大地擴大了天然氣市場。中國天然氣需求未來十幾年將高速增長,預計平均增速將達11%至13%,2010年需求量將達到1400億立方米。這樣,供需缺口大約在500億立方米左右。中國規劃到2020年天然氣的使用量在一次性能源中所佔的比例達到10%。
- 參考資料
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- 1. 石油天然氣管道運輸的5大優勢剖析 .油氣儲運網[引用日期2017-05-26]
- 2. 中國的陸上氣田地圖、項目名錄和報告 .中華天然氣全圖、配套項目名錄和報告[引用日期2013-03-01]
- 3. 中國的海上氣田地圖、項目名錄和報告 .中華天然氣全圖、配套項目名錄和報告[引用日期2013-03-01]
- 4. 墨西哥:2018年天然氣管道將比2012年接近翻倍 .電纜網[引用日期2015-10-19]
- 5. 2018年中亞天然氣管道向中國輸氣逾474億標方 .人民網[引用日期2019-01-13]
- 6. 崔健,王玉梅.2009世界管道概覽[M].北京:石油工業出版社,2010:151-153