天然气管道

输气管道

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。

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。

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。

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。

2023年，中国长输天然气管道总里程12.4万公里，较上年增加超4000公里，预计2024年还将新增管道里程超4000公里。

中国天然气

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，沟通全省的输气管道网，管径426毫米～720毫米，全长2,200多公里，设有集配气站178座，年输量50亿～60亿立方米。

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27440帕～41160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公里的输气管道；由奥地利到意大利的长774公里的管道；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。到1983年时，世界输气管道总长达到91.34万公里。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41160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、75460帕高压的气态和液态天然气管道输送试验。

运输优点

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、发生泄漏危险小、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分，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。

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。

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5000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

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（见管道穿越工程和管道跨越工程）、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7.71公里的试验段。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%。

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