管道运输

nullnull管道运输 （Piping Transport）null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。 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。null一、输油管道运输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。 其终点和分油点则是转运油库或分配油库，在该处用铁路油槽车或汽车油罐车将各种型号的成品油送给城镇的加油站或用户，或用支线将油品直接送给大型用油企业。null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。null1. 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，故末站有较多的油罐和准确的计量装置。 输油站包括首站、末站、中间泵站等。null输油管道的线路（即管线）部分包括：管道、沿线阀室、穿越江河、山谷等的设施和管道阴极防腐保护设施等。为保证长距离输油管道的正常运营，还设有供电和通讯设施。 长距离输油管道的组成如图5-1所示null图5-1 长距离输油管道组成 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；15－车站；16－炼厂；17－火车装油线桥；18－油轮码头。null2. 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。泵的种类较多，按工作原理，可将其分为叶片式泵（如离心泵、轴流泵等）、容积式泵（如齿轮泵、螺杆泵等）和其它类型泵（如射流泵、水锤泵等）三类。 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）。null（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。 加热炉一般由四个部分组成，即辐射室（炉膛）、对流室、烟囱和燃烧设备；加热方法有直接加热和间接加热两种方式。直接加热方法是使原油在加热炉炉管内直接加热，即低温原油先经过对流室炉管被加热，再经辐射室炉管被加热到所需要的温度。直接加热炉的#工作#如图5-3所示。 除上述直接加热炉外，还有一类间接式加热炉，也称热媒炉。它利用某种中间热载体（又称热煤）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。null图5-2 离心泵基本构造 1－吸入室；2－叶轮；3－排除量； 4－扩压管；5－泵舌。图 5-3 直接加热炉 1－燃烧器（火嘴）；2－辐射室； 3－对流室；4－烟囱。 null（3）储油罐 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。在立式圆柱形油罐中，非金属油罐有砖砌油罐、预应力钢筋混泥土油罐等；金属油罐则有五种类型：锥顶油罐[图5－4a）]、悬链式无力矩顶油罐〔图5－4b）〕、拱顶油罐、浮顶油罐及套顶油罐等。null图5-4 储油罐的分类null（4）管道系统 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。无缝钢管的规格标称方法是：外径×壁厚，如φ108×4示外径为108mm、壁厚为4mm的无缝钢管。无缝钢管常用碳素结构钢轧制，常用10～45号钢，长度在4～12m，承受压力在20～40kg/cm2。 焊接钢管又称有缝钢管，是目前输油管路的主要用管。制造材料多为普通碳素钢和合金钢，制造工艺有单面焊和双面焊两种，一般可耐压30～50kg/cm2。其规格标称方法采用公称口径的毫米或英寸数，如Dgl0O表示公称直径100mm管（即4英寸管）。null（5）清管设备 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。清管器按功能可分为清蜡、封堵、检测三类。前二类清管器按结构也可分为皮碗式、球式、泡沫式和机械清蜡器四种。机械式清管器刮蜡效果好，使用寿命长，但遇到变形的管道和障碍物时通过能力较差，且较笨重。泡沫清管器的优缺点则相反，通常用于估计有较大变形的管道。国外近年研制了一些新型的清管器。null（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。输油管道上常用的流量计有容积式流量计和涡轮流量计两种，实际中应根据所输油品性质、流速与流量范围、计量要求（如精度等）与仪表安装要求（温度与压力等环境条件）来选择。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。null3. 管道防腐 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。null我国是世界上最早使用管道输送天然气的国家之一。1600年左右，竹管输气已有很大发展。但第一条现代意义的输气管道却是l963年在四川建成的管径426mm、长度55km的巴渝管线。从全世界来看，18世纪以前主要是用木竹管道输送，1880年首次出现蒸汽机驱动的压气机，19世纪90年代钢管出现后，管道运输进入工业性发展阶段。到20世纪80年代，全世界的输气管道约近90万km。美国、西欧、加拿大及前苏联国家均建成了规模较大的输气管网甚至跨国输气管道。二、天然气管道运输null1. 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。null2. 输气管道运输设备及工作原理 （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。null（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。null3. 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。null三、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。 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。null1. 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。null2. 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。null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。 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。null复习思考题1. 管道运输的特点？ 2. 输油管道由哪几部分组成？作用是什么？ 3. 天然气管道由哪几部分组成？作用是什么？ 4. 固体料浆管道由哪几部分组成？作用是什么？