天然氣管道

天然氣管道是指將天然氣（包括油田生產的伴生氣）從開採地或處理廠輸送到城市配氣中心或工業企業用戶的管道，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。

基本介紹

• 中文名：天然氣管道
• 又稱：輸氣管道
• 備註：世界管道總長天然氣管道約占一半
• 備註：中國是最早用木竹管輸送天然氣

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54.7千米。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多千米，設有集配氣站178座，年輸量50億～60億立方米。

中國天然氣幹線管道流向示意圖

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27,440帕～41,160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1780千米的輸氣管道；由奧地利到義大利的長774千米的管道；由阿爾及利亞經突尼西亞、地中海和突尼西亞海峽到義大利的全長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41,160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℃低溫、75,460帕高壓的氣態和液態天然氣管道輸送試驗。

世界最龐大的天然氣管道網路——俄羅斯統一供氣系統

運輸的優點

天然氣管道運輸具有運輸成本低、占地少、建設快、油氣運輸量大、安全性能高、運輸損耗少、無“三廢”排放、發生泄露危險小、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。

增效劑

天然氣管道增效劑是指天然氣套用於工業切割時，為提高天然氣的火焰溫度添加的一種特殊化學成份，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。

所以就出現了天然氣增效技術，這種技術通過智慧型混合設備向普通天然氣里添加增效劑，進而使其轉變成適應於高效節能環保的工業燃氣。增效劑通過銳鋒智慧型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，對燃氣有最佳化重組作用，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，增加火焰溫度。增效後 天然氣火焰溫度最高達到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，可廣泛套用於鋼廠、鋼結構、造船行業，可在船艙內安全使用，現市場上比較好的產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餘年）輸送滷水的竹木筧而發展起來的。

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。”清范聲山《花笑廎雜記》（1844年）記載管道輸氣的情況說：“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，說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。

塔里木油田的天然氣管道

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。

東海海底天然氣管道

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/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，促使管道朝著大口徑、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；由奧地利到義大利長774公里的管道;70年代末期施工的由阿爾及利亞經突尼西亞、地中海和突尼西亞海峽到義大利的全長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。

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，霍爾果斯區域實現進出口貨運量3574.26萬噸，同比增加23.3%；進出口貿易額1352億元人民幣，同比增長22%。貨運量、貿易額分別占新疆關區的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。

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/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/厘米2，管道全長可達數千公里。

③配氣管道：從城市調壓計量站到用戶支線的管道，壓力低、分支多，管網稠密，管徑小，除大量使用鋼管外，低壓配氣管道也可用塑膠管或其他材質的管道。

管道結構

輸氣管道是由單根管子逐根連線組裝起來的。現代的集氣管道和輸氣管道是由鋼管經電焊連線而成。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－保溫（保冷）層；簡單的則只有鋼管和外絕緣層，而內壁塗層及保溫（保冷）層均視輸氣工藝再加確定。

管道材料

管材廣泛採用X-60低合金鋼(強度極限42千克力/厘米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℃低溫、77千克力/厘米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。隨著管道鋼研究的不斷發展，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7.71km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。對於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量控制指標。

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、儲存到用戶使用，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。

5）發生事故時危害性大，波及範圍廣。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。

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占的比例達到10%。