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天然氣管道（將天然氣輸送到用戶的管道）

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天然氣管道

將天然氣輸送到用戶的管道

天然氣管道是指將天然氣（包括油田生產(chǎn)的伴生氣）從開采地或處理廠輸送到城市配氣中心或工業(yè)企業(yè)用戶的管道，又稱輸氣管道。

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，天然氣管道約占一半。

基本信息

中文名	天然氣管道
外文名	Natural gas pipeline
別名	天然氣鋼管
備注	世界管道總長天然氣管道約占一半
又稱	輸氣管道
歷史	中國是最早用木竹管輸送天然氣

收起

中國天然氣

中國天然氣干線管道流向示意圖

中國是最早用木竹管輸送天然氣的國家。1600年前后，四川省自流井氣田不但在平地敷設(shè)管道，而且“高者登山，低者入地”，“于河底掘溝置筧，鑿石為槽覆其上”。中國現(xiàn)代天然氣運輸管道，多集中在天然氣主要產(chǎn)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54.7千米。到1983年已建成從川東經(jīng)重慶、瀘州、威遠至成都、德陽等地，溝通全省的輸氣管道網(wǎng)，管徑426毫米～720毫米，全長2,200多千米，設(shè)有集配氣站178座，年輸量50億～60億立方米。

世界最龐大的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)——俄羅斯統(tǒng)一供氣系統(tǒng)

世界輸氣管道也經(jīng)歷了與中國相似的發(fā)展過程。18世紀以前，輸氣管道也使用木竹管。18世紀后期用鑄鐵管，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，美國采用蒸汽驅(qū)動的壓氣機。20世紀20～30年代采用了雙燃料發(fā)動機驅(qū)動的壓氣機給管內(nèi)天然氣加壓，輸氣壓力從原來5883.6帕上升到27,440帕～41,160帕。輸送距離也越來越長。后來又出現(xiàn)了規(guī)模巨大的管網(wǎng)系統(tǒng)。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(lián)經(jīng)原捷克和斯洛伐克、奧地利、德國的1780千米的輸氣管道；由奧地利到意大利的長774千米的管道；由阿爾及利亞經(jīng)突尼斯、地中海和突尼斯海峽到意大利的全長2,500千米的管道等。到1983年時，世界輸氣管道總長達到91.34萬千米。長距離輸氣管道普遍采用壓氣機增壓輸送。輸氣管道在管材選用、提高輸送效率、實現(xiàn)全線自動化等方面的技術(shù)也有了迅速的發(fā)展。管材廣泛采用X—60低合金鋼（度極限41,160帕），并開始采用X—65、X—70等更高強度的材料。為降低管道內(nèi)的摩擦阻力，426毫米以上的新鋼管已普遍采用內(nèi)涂層。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℃低溫、75,460帕高壓的氣態(tài)和液態(tài)天然氣管道輸送試驗。

運輸?shù)膬?yōu)點

天然氣管道運輸具有運輸成本低、占地少、建設(shè)快、油氣運輸量大、安全性能高、運輸損耗少、無“三廢”排放、發(fā)生泄露危險小、對環(huán)境污染小、受惡劣氣候影響小、設(shè)備維修量小、便于管理、易于實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控等優(yōu)勢。

增效劑

天然氣管道增效劑是指天然氣應(yīng)用于工業(yè)切割時，為提高天然氣的火焰溫度添加的一種特殊化學(xué)成份，天然氣增效劑主要分為壓縮天然氣增效劑，管道天然氣增效劑和液化天然氣增效劑。

所以就出現(xiàn)了天然氣增效技術(shù)，這種技術(shù)通過智能混合設(shè)備向普通天然氣里添加增效劑，進而使其轉(zhuǎn)變成適應(yīng)于高效節(jié)能環(huán)保的工業(yè)燃氣。增效劑通過銳鋒智能混合設(shè)備進入氣體后均勻擴散，形成特定的氫氧原子團，在燃燒過程中發(fā)生裂變，對燃氣有優(yōu)化重組作用，產(chǎn)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，增加火焰溫度。增效后天然氣火焰溫度最高達到3300℃。混合后的天然氣可用于工業(yè)切割、矯形、烤校，可完全取代乙炔氣、丙烷氣，可廣泛應(yīng)用于鋼廠、鋼結(jié)構(gòu)、造船行業(yè)，可在船艙內(nèi)安全使用，現(xiàn)市場上比較好的產(chǎn)品有銳鋒天然氣增效劑。

歷史沿革

中國是最早用木竹管道輸送天然氣的國家。木竹管作為特殊運輸工具是沿用秦漢時期（公元前200余年）輸送鹵水的竹木筧而發(fā)展起來的。

塔里木油田的天然氣管道

據(jù)史料記載，公元前61年中國就在鴻門（今陜西省臨潼東北）、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(yīng)星《天工開物》(1637年)對于用竹管輸氣作為燃料有詳細的描述：“長竹剖開，去節(jié)，合縫，漆布，一頭插入井底，其上曲接，以口緊對釜臍。”清范聲山《花笑庼雜記》（1844年）記載管道輸氣的情況說：“一井口接數(shù)十竹者，并每竹中間復(fù)橫嵌竹以接之。”可見輸氣的竹管已發(fā)展到多管輸送和縱橫銜接的分輸?shù)某潭取］斔途嚯x也從“周圍砌灶”（《川鹽記要》）的就地取材使用發(fā)展到“以竹筒引之百步千步”（《富順縣志》）的長度。公元1600年前后，四川省自流井氣田不但在平地敷設(shè)管道，而且“高者登山，低者入地”，輸鹵水的“渡水之枧，則于河底掘溝置筧，鑿石為槽覆其上，又用敞鹽鍋鎮(zhèn)之，以防水漲沖激”，并有“凌空構(gòu)木若長虹……縱橫穿插，逾山渡水”等記載，說明當時管道地面建設(shè)的技術(shù)發(fā)展已達一定水平。由于木竹管道制作簡單，又能耐腐蝕和便于就地取材，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。

東海海底天然氣管道

中國的現(xiàn)代天然氣管道工業(yè)，多集中在天然氣主要產(chǎn)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(jīng)重慶、瀘州、威遠至成都、德陽等地，溝通全省的輸氣管網(wǎng)，管徑426～720毫米，全長2200多公里，設(shè)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。

運輸體系

18世紀以前，管道也是竹木管。18世紀后期用鑄鐵管，19世紀90年代開始采用鋼管。輸氣動力開始全靠天然氣井口壓力，1880年后才用蒸汽驅(qū)動的壓氣機。20世紀20～30年代采用了雙燃料發(fā)動機驅(qū)動的壓氣機給天然氣加壓，輸氣壓力從而由6千克力/厘米2上升到28～42千克力/厘米2。輸送距離也愈來愈長。隨著現(xiàn)代科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展，以及世界對天然氣需求量的日益增加，促使管道朝著大口徑、高壓力方向發(fā)展，出現(xiàn)了規(guī)模巨大的管網(wǎng)系統(tǒng)。如蘇聯(lián)的中亞細亞－中央?yún)^(qū)輸氣管道系統(tǒng)，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(wǎng)系統(tǒng)年輸量達300億立方米。

天然氣管道

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(lián)經(jīng)捷克斯洛伐克、奧地利、民主德國到聯(lián)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(jīng)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(lián)為9萬公里，歐洲經(jīng)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采用壓氣機增壓輸送。

1977年全世界約有2700座管道壓氣站投入運行，總裝機功率為2200萬千瓦。

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(xiàn)全線自動化等方面的技術(shù)也在迅速發(fā)展中。

2015-2019年全國天然氣運輸和儲存一體化系統(tǒng)發(fā)展五年發(fā)展規(guī)劃”中，墨西哥能源部宣布將新建12條天然氣管道和一座壓縮站，這12條管道總長5千公里，經(jīng)過16個州，所需投資總額為100億比索(約合6億美元)。

截至2018年12月31日，2018年中亞天然氣管道向中國輸氣474.93億標方，同比增長23.08%。

2018年，霍爾果斯區(qū)域?qū)崿F(xiàn)進出口貨運量3574.26萬噸，同比增加23.3%；進出口貿(mào)易額1352億元人民幣，同比增長22%。貨運量、貿(mào)易額分別占新疆關(guān)區(qū)的60.2%和45.6%，居新疆口岸之首。

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(nèi)的天然氣，約占中國同期消費總量的15%以上，惠及27個省、直轄市、自治區(qū)和香港特別行政區(qū)。自2009年12月投產(chǎn)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。

用途分類

輸氣管道可按其用途分集氣管道、輸氣管道、配氣管道等三種。

①集氣管道：從氣田井口裝置經(jīng)集氣站到氣體處理廠或起點壓氣站的管道，主要用于收集從地層中開采出來未經(jīng)處理的天然氣。由于氣井壓力很高，一般集氣管道壓力約在100千克力/厘米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、大型用戶或儲氣庫的管道，以及氣源之間相互連通的管道，輸送經(jīng)過處理符合管道輸送質(zhì)量標準的天然氣（見管道輸氣工藝），是整個輸氣系統(tǒng)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/厘米2，管道全長可達數(shù)千公里。

③配氣管道：從城市調(diào)壓計量站到用戶支線的管道，壓力低、分支多，管網(wǎng)稠密，管徑小，除大量使用鋼管外，低壓配氣管道也可用塑料管或其他材質(zhì)的管道。

管道結(jié)構(gòu)

輸氣管道是由單根管子逐根連接組裝起來的。現(xiàn)代的集氣管道和輸氣管道是由鋼管經(jīng)電焊連接而成。鋼管有無縫管、螺旋縫管、直縫管多種，無縫管適用于管徑為529毫米以下的管道，螺旋縫管和直縫管適用于大口徑管道。集輸管道的管子橫斷面結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的為內(nèi)涂層-鋼管-外絕緣層－保溫（保冷）層；簡單的則只有鋼管和外絕緣層，而內(nèi)壁涂層及保溫（保冷）層均視輸氣工藝再加確定。

管道材料

天然氣管道

管材廣泛采用X-60低合金鋼(強度極限42千克力/厘米2)，并開始采用X-65、X-70等更高強度的材料。為降低管道內(nèi)的摩擦阻力,426毫米以上的新鋼管已普遍采用內(nèi)涂層。

不同物性的氣體在同一管道中順序輸送，以及－70℃低溫、77千克力/厘米2高壓的氣態(tài)和液態(tài)天然氣管道輸送試驗。天然氣管道輸送系統(tǒng)由管道輸氣站和線路系統(tǒng)兩部分組成。線路系統(tǒng)包括管道、沿線閥室、穿跨越建筑物（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(tǒng)、調(diào)度和自動監(jiān)控系統(tǒng)（見管道監(jiān)控）等。

鋼管是管道的主要材料。天然氣輸送鋼管是板（帶）經(jīng)過深加工而形成的較特殊的冶金產(chǎn)品。管道鋼的組織形態(tài)，由于工藝技術(shù)的差別，各廠商生產(chǎn)的管道鋼存在一定的差異。20世紀60年代，一般采用X52鋼級，70年代采用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采用X80鋼。隨著管道鋼研究的不斷發(fā)展，加拿大等國已鋪設(shè)了X100和X120管道鋼的試驗段。我國在冀寧聯(lián)絡(luò)線管道工程中，首次把X80級管道鋼用于7.71km的試驗段。長達4843km的西氣東輸二線干線管道全部采用了直徑為1219mm的X80鋼級管道鋼，將輸氣壓力提高到12Mpa。一般來說，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。對于天然氣管道的管材來說，強度、韌性和可焊性是三項最基本的質(zhì)量控制指標。

管道特點

1）輸氣管道系統(tǒng)是個連續(xù)密閉輸送系統(tǒng)。

2）從輸送、儲存到用戶使用，天然氣均處于帶壓狀態(tài)。

3）由于輸送的天然氣比重小，靜壓頭影響遠小于液體，設(shè)計時高差小于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。

5）發(fā)生事故時危害性大，波及范圍廣。管道一旦破裂，釋放能量大，撕裂長度較長，排出的天然氣遇有明火，還易釀成火災(zāi)。

發(fā)展前景

中國天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)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(tǒng)工程來看，中國天然氣產(chǎn)業(yè)依然年輕。與其他成熟天然氣市場相比，中國發(fā)展成為成熟天然氣市場的用時將更短。

無論如何，中國的環(huán)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(yù)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(guī)劃到2020年天然氣的使用量在一次性能源中所占的比例達到10%。

天然氣管道

2022年4月2日，中國天然氣管道建設(shè)技術(shù)獲突破，三條超大口徑天然氣管道首次實現(xiàn)了最小間距并行建設(shè)。

參考資料

[1]

石油天然氣管道運輸?shù)?大優(yōu)勢剖析 · 油氣儲運網(wǎng)[引用日期2017-05-26]

[2]

墨西哥:2018年天然氣管道將比2012年接近翻倍 · 電纜網(wǎng)[引用日期2015-10-19]

[3]

2018年中亞天然氣管道向中國輸氣逾474億標方 · 人民網(wǎng)[引用日期2019-01-13]

[4]

我國天然氣管道建設(shè)技術(shù)獲突破三條超大口徑管道實現(xiàn)最小間距并行建設(shè) · 今日頭條[引用日期2022-04-02]

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