天然气管道

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天然气管道是指将天然气(包括油田生产的伴生气)从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道,又称 输气管道

利用天然气管道输送天然气,是陆地上大量输送天然气的方式。在世界管道总长中,天然气管道约占一半。

中国天然气

中国天然气干线管道流向示意图 中国是最早用木竹管输送天然气的国家。1600年前后,四川省自流井气田不但在平地敷设管道,而且“高者登山,低者入地”,“于河底掘沟置 笕 ,凿石为槽覆其上”。中国现代天然气运输管道,多集中在天然气主要产地四川省。1963年建成了第一条巴渝输气管道,管径为426毫米,全长54.7千米。到1983年已建成从川东经重庆、泸州、威远至成都、德阳等地,沟通全省的输气管道网,管径426毫米~720毫米,全长2,200多千米,设有集配气站178座,年输量50亿~60亿立方米。

世界最庞大的天然气管道网络——俄罗斯统一供气系统 世界输气管道也经历了与中国相似的发展过程。18世纪以前,输气管道也使用木竹管。18世纪后期用 铸铁管 ,19世纪90年代开始使用钢管。输气动力开始全靠天然气井口压力,1880年,美国采用蒸汽驱动的 压气机 。20世纪20~30年代采用了 双燃料发动机 驱动的压气机给管内天然气加压,输气压力从原来5883.6帕上升到27,440帕~41,160帕。输送距离也越来越长。后来又出现了规模巨大的管网系统。60年代开始,在天然气进出口国之间,相继建成了许多跨国管道,如由苏联经原捷克和斯洛伐克、奥地利、德国的1780千米的输气管道;由奥地利到意大利的长774千米的管道;由阿尔及利亚经突尼斯、 地中海突尼斯海峡 到意大利的全长2,500千米的管道等。到1983年时,世界输气管道总长达到91.34万千米。长距离输气管道普遍采用压气机增压输送。输气管道在管材选用、提高输送效率、实现全线自动化等方面的技术也有了迅速的发展。管材广泛采用X—60低合金钢(度极限41,160帕),并开始采用X—65、X—70等更高强度的材料。为降低管道内的摩擦阻力,426毫米以上的新钢管已普遍采用内涂层。此外还开展了不同物性的气体在同一管道中 顺序输送 ,以及-70℃低温、75,460帕高压的气态和液态天然气管道输送试验。

运输的优点

天然气管道运输具有运输成本低、占地少、建设快、油气运输量大、安全性能高、运输损耗少、无“三废”排放、发生泄露危险小、对环境污染小、受恶劣气候影响小、设备维修量小、便于管理、易于实现远程集中监控等优势。

增效剂

天然气管道增效剂是指天然气应用于工业切割时,为提高天然气的 火焰温度 添加的一种特殊化学成份, 天然气增效剂 主要分为压缩天然气增效剂,管道天然气增效剂和液化天然气增效剂。

所以就出现了天然气增效技术,这种技术通过智能混合设备向普通天然气里添加增效剂,进而使其转变成适应于高效节能环保的 工业燃气 。增效剂通过锐锋智能混合设备进入气体后均匀扩散,形成特定的氢氧原子团,在燃烧过程中发生裂变,对燃气有优化重组作用,产生 二次燃烧 改善燃气的燃烧性能,使燃气得以充分雾化完全燃烧,从而提高热效率,增加火焰温度。增效后天然气火焰温度最高达到3300℃。混合后的天然气可用于工业切割、矫形、烤校,可完全取代乙 炔 气、丙烷气,可广泛应用于钢厂、钢结构、造船行业,可在船舱内安全使用,现市场上比较好的产品有锐锋天然气增效剂。

历史沿革

中国是最早用 木竹 管道输送天然气的国家。木竹管作为特殊运输工具是沿用秦汉时期(公元前200余年)输送 卤水 的竹木笕而发展起来的。

塔里木油田的天然气管道 据史料记载, 公元前61年 中国就在鸿门(今陕西省临潼东北)、临邛(今四川省 邛崃 县)等地已有火井(天然气井)。 西晋 张华博物志 》有“盆盖井上,煮盐得盐”的记载; 东晋 常璩华阳国志 》有“以竹筒盛其光,藏之曳行,终日不灭”的记载。明 宋应星天工开物 》(1637年)对于用竹管输气作为燃料有详细的描述:“长竹剖开,去节,合缝,漆布,一头插入井底,其上曲接,以口紧对釜脐。”清范声山《花笑庼杂记》(1844年)记载管道输气的情况说:“一井口接数十竹者,并每竹中间复横嵌竹以接之。”可见输气的竹管已发展到多管输送和纵横衔接的分输的程度。输送距离也从“周围砌灶”(《川盐记要》)的就地取材使用发展到“以竹筒引之百步千步”(《 富顺县志 》)的长度。公元1600年前后,四川省自流井气田不但在平地敷设管道,而且“高者登山,低者入地”,输卤水的“渡水之 枧 ,则于河底掘沟置笕,凿石为槽覆其上,又用敞盐锅镇之,以防水涨冲激”,并有“凌空构木若长虹……纵横穿插,逾山渡水”等记载,说明当时管道地面建设的技术发展已达一定水平。由于木竹管道制作简单,又能耐腐蚀和便于就地取材,因而从古代直到中华人民共和国成立以前,在中国浅气层低压天然气集输中起过巨大作用。

东海海底天然气管道 中国的现代天然气管道工业,多集中在天然气主要产地四川省。1963年建成了第一条巴渝输气管道,管径为426毫米,全长54.7公里。到1983年已建成从川东经重庆、泸州、威远至成都、德阳等地,沟通全省的输气管网,管径426~720毫米,全长2200多公里,设有集配气站178座,年输量50~60亿立方米。此外在大庆、胜利、华北等油田,建有向石油化工厂输送伴生气的管道。

运输体系

18世纪以前,管道也是竹木管。18世纪后期用铸铁管,19世纪90年代开始采用钢管。输气动力开始全靠天然气井口压力,1880年后才用蒸汽驱动的压气机。20世纪20~30年代采用了双燃料发动机驱动的压气机给天然气加压,输气压力从而由6 千克力 /厘米2上升到28~42千克力/厘米2。输送距离也愈来愈长。随着现代科学和工程技术的发展,以及世界对天然气需求量的日益增加,促使管道朝着大口径、高压力方向发展,出现了规模巨大的管网系统。如苏联的中亚细亚-中央区输气管道系统,由4条输气管道组成,全长94000多公里,年输量650亿立方米;加拿大的管网系统年输量达300亿立方米。

天然气管道 60年代开始,在天然气进出口国之间,相继建造了许多跨国管道,到1977年共有20多个国家建有跨国管道。如由苏联经捷克斯洛伐克、奥地利、民主德国到联邦德国的1780公里的输气管道;由奥地利到意大利长774公里的管道;70年代末期施工的由阿尔及利亚经突尼斯、地中海和突尼斯海峡到意大利的全长2500公里的管道等。

1974年全世界约有74万公里输气管道,其中美国为42.3万公里,苏联为9万公里,欧洲经济共同体为8.4万公里。到1983年,世界输气管道总长增加到91.34万公里。长距离输气管道普遍采用压气机增压输送。

1977年全世界约有2700座管道压气站投入运行,总装机功率为2200万千瓦。

1983年则增加到3053万千瓦。输气管道在管材选用、提高输送效率、实现全线自动化等方面的技术也在迅速发展中。

2015-2019年全国天然气运输和储存一体化系统发展五年发展规划”中,墨西哥能源部宣布将新建12条天然气管道和一座压缩站,这12条管道总长5千公里,经过16个州,所需投资总额为100亿 比索 (约合6亿美元) 。

截至2018年12月31日,2018年中亚天然气管道向中国输气474.93亿标方,同比增长23.08%。

2018年,霍尔果斯区域实现进出口货运量3574.26万吨,同比增加23.3%;进出口贸易额1352亿元人民币,同比增长22%。货运量、贸易额分别占新疆关区的60.2%和45.6%,居 新疆口岸 之首。

中国— 中亚 天然气管道全长1830公里,每年从中亚国家输送到国内的天然气,约占中国同期消费总量的15%以上,惠及27个省、直辖市、自治区和香港特别行政区。自2009年12月投产以来,截至2018年12月31日,中亚天然气管道A/B/C三线累计进口天然气2476.25亿标方。

用途分类

输气管道可按其用途分集气管道、输气管道、配气管道等三种。

①集气管道:从气田 井口装置 经集气站到气体处理厂或起点压气站的管道,主要用于收集从地层中开采出来未经处理的天然气。由于气井压力很高,一般集气管道压力约在100千克力/厘米2以上,管径为50~150毫米。

②输气管道:从气源的气体处理厂或起点压气站到各大城市的配气中心、大型用户或 储气库 的管道,以及气源之间相互连通的管道,输送经过处理符合管道输送质量标准的天然气(见 管道输气工艺 ),是整个输气系统的主体部分。输气管道的管径比集气管道和配气管道管径大,最大的输气管道管径为1420毫米。天然气依靠起点压气站和沿线压气站加压输送,输气压力为70~80千克力/厘米2,管道全长可达数千公里。

③配气管道:从城市调压计量站到用户支线的管道,压力低、分支多,管网稠密,管径小,除大量使用钢管外,低压配气管道也可用 塑料管 或其他材质的管道。

管道结构

输气管道是由单根管子逐根连接组装起来的。现代的集气管道和输气管道是由钢管经电焊连接而成。钢管有无缝管、螺旋缝管、直缝管多种, 无缝管 适用于管径为529毫米以下的管道,螺旋缝管和直缝管适用于大口径管道。集输管道的管子横断面结构,复杂的为内涂层-钢管-外绝缘层-保温(保冷)层;简单的则只有钢管和外绝缘层,而内壁涂层及保温(保冷)层均视输气工艺再加确定。

管道材料

天然气管道 管材广泛采用X-60低合金钢(强度极限42千克力/厘米2),并开始采用X-65、X-70等更高强度的材料。为降低管道内的摩擦阻力,426毫米以上的新钢管已普遍采用内涂层。

不同物性的气体在同一管道中顺序输送,以及-70℃低温、77千克力/厘米2高压的气态和液态天然气管道输送试验。天然气管道输送系统由 管道输气站 和线路系统两部分组成。线路系统包括管道、沿线阀室、穿跨越建筑物(见 管道穿越工程管道跨越工程 )、阴极保护站(见管道防腐)、管道通信系统、调度和自动监控系统(见 管道监控 )等。

钢管是管道的主要材料。天然气输送钢管是板(带)经过深加工而形成的较特殊的冶金产品。管道钢的组织形态,由于工艺技术的差别,各厂商生产的管道钢存在一定的差异。20世纪60年代,一般采用X52 钢级 ,70年代采用X60、X65钢级,80-90年代以X70钢为主。外国一些国家输气管道已开始采用X80钢。随着管道钢研究的不断发展,加拿大等国已铺设了X100和X120管道钢的试验段。我国在冀宁联络线管道工程中,首次把X80级管道钢用于7.71km的试验段。长达4843km的 西气东输二线干线管道 全部采用了直径为1219mm的X80钢级管道钢,将输气压力提高到12Mpa。一般来说,X80钢为 铁素体 和贝氏体双相组织,X100管道钢为贝氏体组织,X120管道钢为超低碳贝氏体和马氏体。对于天然气管道的管材来说,强度、韧性和可焊性是三项最基本的质量控制指标。

管道特点

1)输气管道系统是个连续密闭输送系统。

2)从输送、储存到用户使用,天然气均处于带压状态。

3)由于输送的天然气比重小,静压头影响远小于液体,设计时高差小于200米时, 静压头 可忽略不计,线路几乎不受纵向地形限制。

4)不存在液体管道水击危害。

5)发生事故时危害性大,波及范围广。管道一旦破裂,释放能量大,撕裂长度较长,排出的天然气遇有明火,还易酿成火灾。

发展前景

中国天然气产业的快速发展仅是一个新阶段的开始。从整个天然气上下游一体化的系统工程来看,中国天然气产业依然年轻。与其他成熟天然气市场相比,中国发展成为成熟天然气市场的用时将更短。

无论如何,中国的环境压力和快速的城市化极大地扩大了天然气市场。中国天然气需求未来十几年将高速增长,预计平均增速将达11%至13%,2010年需求量将达到1400亿立方米。这样,供需缺口大约在500亿立方米左右。中国规划到2020年天然气的使用量在 一次性能源 中所占的比例达到10%。

天然气管道 2022年4月2日,中国天然气管道建设技术获突破,三条超大口径天然气管道首次实现了最小间距并行建设。

引用来源

中文名
天然气管道
外文名
Natural gas pipeline
别名
天然气钢管
备注
世界管道总长天然气管道约占一半
又称
输气管道
历史
中国是最早用木竹管输送天然气