管道運(yùn)輸課件

1、第6章管道運(yùn)輸2022/8/1第6章管道運(yùn)輸一、管道運(yùn)輸?shù)母拍罟艿肋\(yùn)輸是利用管道輸送氣體、液體和粉狀固體的一種運(yùn)輸方式，其運(yùn)輸形式是靠物體在管道內(nèi)順著壓力的方向循序移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。 管道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展與能源工業(yè)，特別是石油、天然氣工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。2022/8/12第6章管道運(yùn)輸管道運(yùn)輸已有130多年的歷史，在各主要工業(yè)國均已成為獨(dú)立的技術(shù)門類，形成了龐大的工業(yè)體系，與鐵路、公路、水路和航空運(yùn)輸?shù)炔⒘袨槲宕蟋F(xiàn)代運(yùn)輸方式之一。管道運(yùn)輸是利用管道，通過一定的壓力差而完成的物品（多為液、氣體貨物）運(yùn)輸?shù)囊环N運(yùn)輸方式。只限于特定對(duì)象和固定流向。2022/8/13第6章管道運(yùn)輸二、管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)（一）優(yōu)點(diǎn)

2、 1、運(yùn)量大 2、百萬億噸/年占地少 3、建設(shè)周期短費(fèi)用低安全可靠連續(xù)性強(qiáng) 4、耗能少、成本低、效益好（二）缺點(diǎn) 1、承運(yùn)貨物單一 2、不容隨意擴(kuò)展管線 3、經(jīng)常需要與其他運(yùn)輸方式結(jié)合 4、維護(hù)與維修成本大2022/8/14第6章管道運(yùn)輸三、輸油管道運(yùn)輸長距離輸油管道是連接油田、煉廠、油庫或其它用油單位的長距離輸送原油或成品油的管道。原油管道的起點(diǎn)大多是油田，終點(diǎn)則可能是煉油廠，或轉(zhuǎn)運(yùn)原油的港口、鐵路樞紐。成品油管道的起點(diǎn)常是煉油廠或成品油庫，沿途常有較多的支線分油或集油。2022/8/15第6章管道運(yùn)輸成品油管道輸送的貨物除了石油煉制產(chǎn)品外，還包括油、氣田生產(chǎn)的液態(tài)烴和凝析汽油等。由于所輸?shù)?/p>

3、油品品種繁多，成品油管道常采用順序輸送的方法，在同一管道里分批連續(xù)地順序輸送多種油品，甚至可將質(zhì)地最輕的液化石油氣和重質(zhì)燃料油，以及它們中間油品用同一條管道輸送。輸油管道也可按輸油品的輕重不同，分為輕油管道和重油管道。由于輕重油品的粘度和凝固點(diǎn)相差較多，常需采用不同的輸送方法。2022/8/16第6章管道運(yùn)輸1. 輸油管道的組成長距離輸油管道由輸油站和管線兩大部分組成。輸油管道的起點(diǎn)稱為首站，其任務(wù)是集油，經(jīng)計(jì)量后加壓向下一站輸送，故首站的設(shè)備除輸油機(jī)泵外，一般有較多的油罐。輸油管道沿途設(shè)有中間泵站，其任務(wù)是對(duì)所輸送的原油加壓、升溫。中間站的主要設(shè)備有輸油泵、加熱爐、閥門等設(shè)備。輸油管道末站接

4、受輸油管道送來的全部油品，供給用戶或以其它方式轉(zhuǎn)運(yùn)。2022/8/17第6章管道運(yùn)輸2. 輸油管道的主要設(shè)備及其工作原理（1）離心泵與輸油泵站離心泵泵是一種將機(jī)械能（或其它能）轉(zhuǎn)化為液體能的水力機(jī)械，它也是國內(nèi)外輸油管線廣泛采用的原動(dòng)力設(shè)備，是輸油管線的心臟。輸油泵站輸油泵站的基本任務(wù)是供給油流一定的能量（壓力能或熱能），將油品輸送到終點(diǎn)站（末站）2022/8/18第6章管道運(yùn)輸（2）輸油加熱爐在原油輸送過程中對(duì)原油采用加熱輸送的目的是使原油溫度升高，防止輸送過程中原油在輸油管道中凝結(jié)，減少結(jié)蠟，降低動(dòng)能損耗。通常采用加熱爐為原油提供熱能。2022/8/19第6章管道運(yùn)輸（3）儲(chǔ)油罐油罐是19

5、世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種儲(chǔ)存石油及其產(chǎn)品的設(shè)備。油罐按建造方式可分為地下油罐（罐內(nèi)油品最高液面比鄰近自然地面低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）三種；按建造材料分為金屬油罐、非金屬油罐；按罐的結(jié)構(gòu)形式分為立式圓柱形油罐、臥式油罐、雙曲率形油罐三類。2022/8/110第6章管道運(yùn)輸（4）管道系統(tǒng)輸油系統(tǒng)一般采用有縫或無縫鋼管，大口徑者可采用螺旋焊接鋼管。無縫鋼管壁薄、質(zhì)輕、安全可靠，但造價(jià)高。多用于工作壓力高、作業(yè)頻繁的主要輸油管線上。2022/8/111第6章管道運(yùn)輸（5）清管設(shè)備油品運(yùn)輸過程中，管道結(jié)蠟使管徑縮小，造成輸油

6、阻力增加、能力下降，嚴(yán)重時(shí)可使原油喪失流動(dòng)性，導(dǎo)致凝管事故。處理管道結(jié)蠟有效而經(jīng)濟(jì)的方法是機(jī)械清蠟，即從泵站收發(fā)裝置處放入清蠟球或其它類型的刮蠟器械，利用泵輸送原油在管內(nèi)頂擠清蠟工具，使蠟清除并隨油輸走。進(jìn)行管道清蠟要求不導(dǎo)致管道明顯變形，且清蠟工具易通過；同時(shí)，清蠟器具應(yīng)有足夠強(qiáng)度，在清蠟過程中不易變形和損壞。2022/8/112第6章管道運(yùn)輸（6）計(jì)量及標(biāo)定裝置為保證輸油計(jì)劃的完成，加強(qiáng)輸油生產(chǎn)管理，長輸管線上必須對(duì)油品進(jìn)行計(jì)量，及時(shí)掌握油品的收發(fā)量、庫存量及耗損量。現(xiàn)代管道運(yùn)輸系統(tǒng)中，流量計(jì)已不僅僅是一個(gè)油品計(jì)量器，它還是監(jiān)測輸油管運(yùn)行的中樞。如通過流量計(jì)調(diào)整全線運(yùn)行狀態(tài)、校正輸油壓力與

7、流速、發(fā)現(xiàn)泄漏等。計(jì)量系統(tǒng)包括流量計(jì)、過濾器、溫度及壓力測量儀表、標(biāo)定系統(tǒng)及排污管等五部分組成。2022/8/113第6章管道運(yùn)輸3. 管道防腐管道和儲(chǔ)罐被腐蝕會(huì)造成穿孔從而引起油、氣、水的跑漏甚至爆炸。根據(jù)金屬管道腐蝕的機(jī)理，可將其分為兩大類：一是化學(xué)腐蝕，即金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而導(dǎo)致的破壞。二是電化學(xué)腐蝕，它是指在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生的腐蝕。2022/8/114第6章管道運(yùn)輸四、天然氣管道運(yùn)輸1. 輸氣管道的組成輸氣管道系統(tǒng)主要由礦場集氣管網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)以及與此相關(guān)的站、場等設(shè)備組成。這些設(shè)備從氣田的井口裝置開始，經(jīng)礦場集氣、凈化及干線輸送，再經(jīng)配氣管網(wǎng)送到用戶

8、，形成一個(gè)統(tǒng)一的、密閉的輸氣系統(tǒng)。2022/8/115第6章管道運(yùn)輸2. 輸氣管道運(yùn)輸設(shè)備及工作原理（1）礦場集氣集氣過程指從井口開始，經(jīng)分離、計(jì)量、調(diào)壓、凈化和集中等一系列過程，到向干線輸送為止。集氣設(shè)備包括井場、集氣管網(wǎng)、集氣站、天然氣處理廠、外輸總站等。（2）輸氣站輸氣站又稱壓氣站。核心設(shè)備是壓氣機(jī)和壓氣機(jī)車間。任務(wù)是對(duì)氣體進(jìn)行調(diào)壓、計(jì)量、凈化、加壓和冷卻，使氣體按要求沿著管道向前流動(dòng)。2022/8/116第6章管道運(yùn)輸（3）干線輸氣干線是指從礦場附近的輸氣首站開始到終點(diǎn)配氣站為止。由于輸氣管道輸送的介質(zhì)是可壓縮的，其輸量與流速、壓力有關(guān)。壓氣站與管路是一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)力系統(tǒng)。壓縮機(jī)的出站壓

9、力就是該站所屬管路的起點(diǎn)壓力。終點(diǎn)壓力為下一個(gè)壓氣站的進(jìn)站壓力。（4）城市配氣城市配氣指從配氣站（即干線終點(diǎn)）開始，通過各級(jí)配氣管網(wǎng)和氣體調(diào)壓所按用戶要求直接向用戶供氣的過程。配氣站是干線的終點(diǎn)，也是城市配氣的起點(diǎn)與樞紐。氣體在配氣站內(nèi)經(jīng)分離、調(diào)壓、計(jì)量和添味后輸入城市配氣管網(wǎng)。2022/8/117第6章管道運(yùn)輸3. 增加輸氣管輸氣能力輸氣管道在生產(chǎn)過程中常需要進(jìn)行擴(kuò)建或改造，目的在于提高輸氣能力并降低能耗。當(dāng)輸氣管最高工作壓力達(dá)到管路強(qiáng)度所允許的最大值時(shí)，可采用鋪設(shè)副管、倍增壓氣站兩種方法來提高輸氣能力。前者需要擴(kuò)建原有壓氣站、增加并聯(lián)機(jī)組；后者是通過在站間增建新的壓氣站、減少站間管路長度，

10、從而獲得輸氣管通過能力的提高。2022/8/118第6章管道運(yùn)輸五、固體料漿管道運(yùn)輸用管道輸送各種固體物質(zhì)的基本措施是將待輸送固體物質(zhì)破碎為粉粒狀，再與適量的液體配置成可泵送的漿液，通過長輸管道輸送這些漿液到目的地后，再將固體與液體分離送給用戶。目前漿液管道主要用于輸送煤、鐵礦石、磷礦石、銅礦石、鋁釩土和石灰石等礦物，配制漿液的主要是水，還有少數(shù)采用燃料油或甲醇等液體作載體。2022/8/119第6章管道運(yùn)輸盡管有許多人認(rèn)為管道輸送固體物質(zhì)是經(jīng)濟(jì)、可靠的方法之一，固體料漿管道的輸送技術(shù)也確實(shí)有了較大的發(fā)展，但在料漿管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)與計(jì)算方法等方面還缺乏經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的、普遍適用的工藝技術(shù)。固體料漿

11、管道的輸送技術(shù)還在繼續(xù)探索和發(fā)展之中。2022/8/120第6章管道運(yùn)輸1. 料漿管道系統(tǒng)的組成料漿管道的基本組成部分與輸氣、輸油管道大致相同，但還有一些制漿、脫水干燥設(shè)備。以煤漿管道為例，整個(gè)系統(tǒng)包括煤水供應(yīng)系統(tǒng)、制漿廠、干線管道、中間加壓泵站、終點(diǎn)脫水與干燥裝置。它們也可分為三個(gè)不同組成部分：漿液制備廠、輸送管道、漿液后處理系統(tǒng)。2022/8/121第6章管道運(yùn)輸2. 料漿管道設(shè)備（1）漿液制備系統(tǒng)以煤為例，煤漿制備過程包括洗煤、選煤、破碎、場內(nèi)運(yùn)輸、漿化、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)。（2）中間泵站中間泵站的任務(wù)是為煤漿補(bǔ)充壓力能。停運(yùn)時(shí)則提供清水沖洗管道。輸送煤漿的泵也可分容積式與離心式兩種，其特性差異

12、與輸油泵大致相同。（3）后處理系統(tǒng)煤漿的后處理系統(tǒng)包括脫水、儲(chǔ)存等部分。2022/8/122第6章管道運(yùn)輸由于管道中流動(dòng)的漿液是固液兩相的混合物，其輸送過程中除了要保證穩(wěn)定流動(dòng)外，還要考慮其沉淀的可能，尤其是在流速降低情況下，不同流速、不同固體粒徑及濃度條件下，漿液管道中可能出現(xiàn)均質(zhì)流、非均質(zhì)流、半均質(zhì)流三種流態(tài)。非均質(zhì)流濃度分布不均，可能會(huì)出現(xiàn)沉淀，其摩阻高，輸送費(fèi)用大。從整個(gè)系統(tǒng)來看，要保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性需要考慮并確定合理的顆粒大小及漿液濃度。細(xì)顆粒含量多時(shí)雖然可以降低管輸費(fèi)用，但制漿、脫水費(fèi)用增加。2022/8/123第6章管道運(yùn)輸六、世界管道運(yùn)輸發(fā)展史中國是世界上最早使用管道運(yùn)輸流體的國

13、家，早在公元前200多年，古人已建造用打通的竹管連接起來的管道，用于運(yùn)輸鹵水。這可以說是現(xiàn)代管道運(yùn)輸?shù)碾r形。2022/8/124第6章管道運(yùn)輸現(xiàn)代管道運(yùn)輸始于19世紀(jì)中葉，1865年10月，美國人錫克爾用管徑50毫米的熟鐵管，修建了世界上第一條9千米長的管道，用于輸送石油，他在沿線設(shè)了三臺(tái)泵，每小時(shí)輸油13立方米。 然而它的進(jìn)一步發(fā)展則是從20世紀(jì)開始的。2022/8/125第6章管道運(yùn)輸?shù)诙问澜绱髴?zhàn)期間，美國修建了當(dāng)時(shí)稱雄世界的兩條長距離管道：一條是原油管道，從得克薩斯州到賓尼亞州，全長2158千米、管徑600毫米，日輸原油47770立方米；另一條是成品油管道，從得克薩斯州到新澤西州，全長

14、2745千米，日輸成品油37420立方米。隨著二次大戰(zhàn)后石油工業(yè)的發(fā)展，管道的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段，各產(chǎn)油國競相開始興建大量石油及油氣管道。2022/8/126第6章管道運(yùn)輸20世紀(jì)60年代開始，輸油管道的發(fā)展趨于采用大管徑、長距離，并逐漸建成成品油輸送的管網(wǎng)系統(tǒng)。同時(shí)，開始了用管道輸送煤漿的嘗試。全球的管道運(yùn)輸承擔(dān)著很大比例的能源物資運(yùn)輸，包括原油、成品油、天然氣、油田伴生氣、煤漿等。其完成的運(yùn)量常常大大高于人們的想象(如在美國接近于汽車運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)量)。2022/8/127第6章管道運(yùn)輸20世紀(jì)70年代以后，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，管道運(yùn)輸又有長足進(jìn)步，一些大型管道相繼問世，1972年前蘇聯(lián)與東

15、歐各國建成“友誼”輸油管道，總長9700千米，管徑為1220和820毫米，年輸原油為1億噸。沿線每隔80110千米設(shè)在一泵站，安裝有離心泵油泵和程序控制系統(tǒng)，保證輸油管正常工作。1977年，美國在阿拉斯加州也建設(shè)了世界著名的輸油管道，這是一條伸入北極圈的管道，全長1277千米，管徑1220毫米，沿線穿越3條山脈、34條河流和長700千米的凍土帶。2022/8/128第6章管道運(yùn)輸世界著名的輸氣管道當(dāng)屬橫貫加拿大全境的管道，管道總長8500千米，管徑5001000毫米，中間設(shè)46座壓氣站。年輸氣量達(dá)300億立方米。整個(gè)系統(tǒng)的管道和壓氣站，由多倫多市中心控制室用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遙控，并在屏幕顯示有關(guān)數(shù)據(jù)

16、。日常維護(hù)使用雙螺旋槳飛機(jī)在低空50米巡邏飛行，并定期派出人員在地面檢查。 2022/8/129第6章管道運(yùn)輸六、我國管道運(yùn)輸我國現(xiàn)代的管道運(yùn)輸起步較晚，發(fā)展也比較緩慢。1958年，建成卡拉瑪依一烏魯木齊長距離輸油管道，全長295千米。1963年在四川修建了從川南到重慶的輸送天然氣管道，全長54.7千米。2022/8/130第6章管道運(yùn)輸西氣東輸一線項(xiàng)目2002年7月4日正式開工建設(shè)。它是我國油氣管道建設(shè)史上距離最長的輸氣管道，總長3900公里，2004年開始向上海等城市商業(yè)供氣。于2004年年底全線建成供氣。2022/8/131第6章管道運(yùn)輸“西氣東輸二線”是由中石油獨(dú)資建設(shè)的我國第二條西氣

17、東輸管線，主供氣源為引進(jìn)土庫曼斯坦、哈薩克斯坦等中亞國家的天然氣，國內(nèi)塔里木、準(zhǔn)噶爾和鄂爾多斯盆地氣源聯(lián)網(wǎng)備用或作補(bǔ)充氣源。該線設(shè)計(jì)輸氣規(guī)模300億立方米/年，實(shí)際供氣能力260億立方米，該管線西起新疆的霍爾果斯，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、廣西、廣東、浙江和上海13個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，主線全長5700公里，其中國外1700公里，國內(nèi)4000公里，加上支線共長7000公里。2022/8/132第6章管道運(yùn)輸西氣東輸三線工程全線包括1干8支3庫1LNG應(yīng)急調(diào)峰站。干支線沿線經(jīng)過新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、湖南、江西、福建和廣東共10個(gè)省、自治區(qū)，干線、支線

18、總長度為7378公里。干線設(shè)計(jì)壓力1210兆帕，管道直徑1219毫米/1016毫米，設(shè)計(jì)輸量300億立方米/年。2022/8/133第6章管道運(yùn)輸2022/8/134第6章管道運(yùn)輸中國已將一條起點(diǎn)在緬甸的天然氣管道投入運(yùn)營。中緬兩國于2013年7月28日為這條近800公里長的線路舉行了正式的開通典禮。此外，一條輸油管道正在修建中，把通過印度洋運(yùn)輸?shù)骄挼榈闹袞|石油引入中國。通過這條天然氣管道每年能往中國輸送120億立方米天然氣，通過輸油管道每年能將2200萬噸石油輸送至中國。2022/8/135第6章管道運(yùn)輸2022/8/136第6章管道運(yùn)輸2022/8/137第6章管道運(yùn)輸2022/8/138

19、第6章管道運(yùn)輸七、管道運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀目前世界上共有美國、瑞士、中國3個(gè)國家正在研究真空管道磁懸浮技術(shù)，我國已經(jīng)開始著手試驗(yàn)了，美國和瑞士還在理論階段。在公路，鐵軌，空中，水域的四種交通渠道之外，德國波鴻大學(xué)的研究人員又提出了未來交通的“第五個(gè)選擇”，這就是地下貨物自動(dòng)運(yùn)輸渠道。 2022/8/139第6章管道運(yùn)輸天然氣管道運(yùn)輸設(shè)備的組成及其工作原理輸氣管道的組成輸氣管道系統(tǒng)主要由礦場集氣網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)以及與此相關(guān)的站、場等設(shè)備組成。這些設(shè)備從氣田的井口裝置開始，經(jīng)礦場集氣、凈化及干線輸送，再經(jīng)配氣網(wǎng)送到用戶，形成一個(gè)統(tǒng)一的、密閉的輸氣系統(tǒng)。2022/8/140第6章管道運(yùn)輸輸氣管道運(yùn)輸設(shè)備及工作原理1、礦場集氣集氣過程從井口開始,經(jīng)分離、計(jì)量、調(diào)壓、凈化和集中等一系列過程，到向干線輸送為止。集氣設(shè)備包括井場、集氣管網(wǎng)、集氣站、天然氣處理廠、外輸總站等。2022/8/141第6章管道運(yùn)輸2、輸氣站又稱壓氣站。核心設(shè)備是壓氣機(jī)和壓氣機(jī)車間。任務(wù)是對(duì)氣體進(jìn)行調(diào)壓、計(jì)量、凈化、加壓和冷卻,使氣體按要求沿著管道向前流動(dòng)。由于長距離輸氣需要不斷供給壓力能,故沿途每隔一