2.4 管道货物运输实务

2.4.1 管道运输概述

管道运输主要是利用管道，通过一定的压力差来完成商品（多为液、气体货物）运输的一种现代运输方式。

现代管道运输始于19世纪中叶，1885年美国宾夕法尼亚州建成第一条原油输送管道。然而它的进一步发展则是从20世纪开始的，随着二次大战后石油工业的发展，管道的建设进入了一个新的阶段，各产油国竞相兴建大量的石油及油气管道。20世纪60年代开始，输油管道的发展趋于大管径、长距离，并逐渐建成成品油输送的管网系统，同时开始了用管道输送煤浆的尝试。目前全球的管道运输承担着很大比例的能源物资运输，包括原油、成品油、天然气、油田伴生气、煤浆等，其完成的运量常常大大高于人们的想象（如在美国接近于汽车运输的运量）。近年来，管道运输也被进一步研究用于解决散状物料、成件货物、集装物料的运输，开始发展容器式管道输送系统。

2.4.2 管道运输的特点

1.运量大

一条输油管线可以源源不断地完成输送任务。根据其管径的大小不同，其每年的运输量可达数百万吨到几千万吨，甚至超过亿吨。例如：一条直径为720mm的管道可年输送石油2000万吨以上，而一条直径为1220mm的输油管道，年输油量可达1亿吨以上，大于铁路运输量。

2.占地少

运输管道通常埋于地下，其占用的土地很少。运输系统的建设实践证明，运输管道埋藏于地下的部分占管道总长度的95%以上，因而对于土地的永久性占用很少，分别仅为公路的3%，铁路的10%左右，在交通运输规划系统中，优先考虑管道运输方案，对于节约土地资源意义重大。

3.管道运输建设周期短、费用低

国内外交通运输系统建设的大量实践证明，管道运输系统的建设周期与相同运量的铁路建设周期相比，一般来说要短1/3以上。历史上，我国建设大庆至秦皇岛的输油管道（全长1152km）仅用了23个月，而若要建设一条同样运输量的铁路，则至少需要3年时间；目前新近完工的新疆至上海的天然气运输管道全长4200km，建设周期不超过两年，但是如果新建同样运量的铁路专线，建设周期则在3年以上，特别是当地质地貌条件和气候条件相对较差时，大规模修建铁路难度将更大，周期将更长。统计资料表明，管道建设比铁路建设的费用低60%左右。

4.管道运输安全可靠、连续性强

由于石油天然气易燃、易爆、易挥发、易泄露，采用管道运输方式既安全，又可以大大减少挥发损耗，同时也可大大减少由于泄露导致的对空气、水和土壤的污染。此外，由于管道基本埋藏于地下，其运输过程受恶劣多变的气候条件影响小，可以确保运输系统长期稳定地运行。

5.管道运输耗能少、成本低、效益好

发达国家采用管道运输石油，每吨千米的能耗不足铁路的1/7，大量运输时的运输成本与水运接近，因此在无水运条件下，采用管道运输是一种最为节能的运输方式。管道运输是一种连续工程，运输系统不存在空载行程，因而系统的运输效率高，理论分析和实践经验已证明，管道口径越大，运输距离越远，运输量越大，运输成本就越低。以运输石油为例，管道运输、水路运输、铁路运输的运输成本之比为1∶1∶1.7。

可见，管道运输的效益是十分好的。在能耗方面估算，液化天然气的耗能为3.76MJ/m3，而输送6000km天然气单位能耗约为3.21MJ/m3（采用1422 mm直径管道，10MPa输送压力）。所以，可以认为在一般情况下，采用管道输送天然气较为经济。

6.灵活性差

管道运输不如其他运输方式（如汽车运输）灵活，除承运的货物比较单一外，也不容随便扩展管线。对一般用户来说，要实现“门到门”的运输服务，管道运输常常要与铁路运输或汽车运输、水路运输配合完成。此外，如果运输量明显不足时，运输成本会显著地增大。

管道运输的上述特点，使得管道运输主要担负单向、定点、量大的流体状货物（如石油、油气、煤浆、某些化学制品原料等）的运输。另外，在管道中利用容器包装运送固态货物（如粮食、砂石、邮件等）也具有良好的发展前景。

相关知识：管道运输价格构成是以一桶（一桶等于42加仑）为单位报价。管道报价是典型的点对点、区对区。并且对于最小装载尺寸（也称装运量）也要求在500～10000桶之间。

2.4.3 管道运输的技术设施

管道运输系统与其他运输系统具有很大的差异性，其中最主要的差别在于：管道运输系统中，运输工具都是固定的，不需要凭借运输工具的移动来完成运输任务。因此，管道运输系统所需的基本设施也异于其他运输系统。

管道运输系统的基本设施包括管道、储存库、压力站（泵站）和控制中心。

1.管材

管道一般是用钢管焊接而成，能承受较高的压力，也有一些小口径管道使用无缝钢管。制管钢才种类很多，总的趋向是用高强度钢以减小壁厚，节约钢材，但必须易于焊接。

非金属管目前多用于低压管网，如城市内的煤气管网，很少用于长途运输管道上。

原油管道一般管径为273～1020mm，成品油管道一般都比原油管道的口径小一些，为159～920mm。

输气管道的口径则又比原油管道口径小一个档次，最大可达1400mm。我国管道运行压力都在5MPa以下，在国际上则多为6～8MPa。

2.动力机械

动力机械是管道的核心机械。世界上绝大多数管道主要是使用电动机驱动油泵或压缩机各流体加压，其优点是管理方便，维护量小，便于控制。但是管道所输送的介质本身就是能源，如天然气、成品油等。因此，管道动力的提供除依靠电动机外，还有更多的选择。

管道动力系统通常是无人值守的，所以要求动力机械能保持长期稳定运行，一般要求内燃动力机达到4万小时无大修。达到这样的指标除了使用最适用的燃料外，还要求设备性能好、润滑好。

3.阀件

管道输送流体的控制主要是依靠阀门。管道干线上用阀的特点是口径大、耐压高，并且是通径（通径是指当阀门全开启后与管道内径相同，以便清管器从中通过）。站内用阀与其他共有用阀大多相同，但由于阀门口径大、压力高，因此十分重视采用能自动开闭的机械，称为执行机构。根据泵站的要求和自动化的需要，阀门执行机构的动力源可以是电动、液动、气动和气液联动的。

4.管道防腐材料

管道埋于地下，如外部不涂敷防腐材料，就极易遭受土壤腐蚀，直接威胁管道寿命。为此，管道在未埋入地下以前，必须在外部涂敷防腐材料。

5.辅助系统

使用电力作为管道动力的管道系统，在管道建设的同时，必须建设供电的电网，这是管道最庞大的辅助系统。

其次是通信系统。通信系统对管道系统极为重要，任何一处出现故障，将影响全线的运行。近代的管道通信走向泵站自动化和遥控。采用较新的数据采集与监控系统，可使管道的自动化进一步提高，以使上千千米的管道运行由一处总调度室集中控制。

2.4.4 管道运输的分类

管道运输常按所输送的物品不同而分为原油管道、成品油管道、天然气管道和固体料浆管道（前两类常统称为油品管道或输油管道）。

（1）原油管道。原油一般具有比重大、粘稠和易于凝固等特性。用管道输送时，要针对所输原油的特性，采用不同的输送工艺。原油运输不外是自油田将原油输给炼油厂，或输给转运原油的港口或铁路车站。其运输特点是：输量大、运距长、收油点和交油点少，故特别适宜用管道输送。世界上原油约有85%以上是用管道输送的。

（2）成品油管道。成品油管道输送汽油、煤油、柴油、航空煤油和燃料油，以及从油气中分离出来的液化石油气等成品油。每种成品油在商业上有多种牌号、常采用在同一条管道中按一定顺序输送多种油品的工艺，这种工艺能保证油品的质量和准确地分批运到交油点。成品油管道的任务是将炼油厂生产的大宗成品油输送到各大城镇附近的成品油库，然后用油罐汽车转运给城镇的加油站或用户。有的燃料油则直接用管道输送给大型电厂，或用铁路油槽车外运。成品油管道运输的特点是批量多、交油点多，因此，管道的起点段管径大，输油量大，经多处交油分输以后，输油量减少，管径亦随之变小，从而形成成品油管道多级变径的特点。

（3）天然气管道。输送天然气和油田伴生气的管道，包括集气管道、输气干线和供配气管道。就长距离运输而言，输气管道系指高压、大口径的输气干线。这种输气管道约占全世界管道总长的一半。

（4）固体料浆管道。固体料浆管道是20世纪50年代中期发展起来的，到20世纪70年代初已建成能输送大量煤炭料浆管道。其输送方法是将固体粉碎，掺水制成浆液，再用泵按液体管道输送工艺进行输送。

运输管道按用途不同又可分为集输管道、输油（气）管道和配油（气）管道3种。

（1）集输管道。集输管道（集气管道）是指从油（气）田井口装置经集油（气）站到起点压力站的管道。主要用于收集从地层中开采出来的未经处理的原油（天然气）。

（2）输油（气）管道。以输气管道为例，它是指从气源的气体处理厂或起点压力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，是整个输气系统的主体部分。

（3）配油（气）管道。对于油品管道来说，它是指在炼油厂、油库和用户之间的管道。对于输气管道来说，是指从城市调压计量站到用户支线的管道，由于压力低、分支多、管网稠密、管径小，除大量使用钢管外，低压配气管道也可使用塑料或其他材质的管道。

2.4.5 国内外管道运输的建设和发展

国外工业发达国家的管道运输比较普遍。20世纪下半叶，俄罗斯曾在极其短暂的时期内建成了输送天然气、原油和成品油的干线管道系统，这一系统是20世纪世界上规模最大的工程设施，干线管道长度达21.5万千米。预计俄罗斯的干线管道运输业将会在21世纪得到更大的发展。

在美国，仅2000年就建设管线8333km，这些长输管道将把能源从数千公里外的生产国输送到消费市场。世界能源环境的变化影响着未来的管道建设，全世界目前在建和计划建设的管道总里程数达1.3万千米，表现出强劲的势头，其中，欧洲、中东、非洲、南太平洋、远东、中美洲、南美洲等地区均有大规模的管道工程项目。

我国的石油天然气管道工业的发展是随着我国石油工业的创建而发展起来的。我国在1958年建设了克拉玛依油田到独山子炼油厂双线输油管道，全长300 km，管径Φ159 mm，是我国建设的第一条长输管道。1970年，大庆油田原油产量突破2000万吨，依靠火车运油远远满足不了大庆油田快速发展的需要。为了解决大庆油田被迫限产、关井的难题，国务院于1970年8月3日决定展开东北“八三工程”会战，掀起了中国第一次建设油气管道的高潮。经过5年奋斗，于1975年建成了庆抚线、庆铁线、铁大线、铁秦线、抚辽线、抚鞍线、盘锦线、中朝线8条管线，总长2471km，率先在东北地区建成了输油管网。

至2003年年底，我国油气管道累计长度45865km，管道长度居世界第六位。其中，原油管道15915km，天然气管道21299km，成品油管道6525km，海底管道2126km。

20世纪90年代以来，我国天然气管道得到快速发展，天然气消费领域逐步扩大，城市燃气、发电、工业燃料、化工用气大幅度增长。2004年投产的西气东输工程横贯中国西东，放射型的支线覆盖中国许多大中城市，总投资预计超过1400亿元，其主要任务是将新疆塔里木盆地的天然气送往豫、皖、浙、沪等地区，该管线以新疆塔里木轮南油田为起点，沿线经过新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江10个省市区，最后抵达上海。西气东输工程包括塔里木盆地天然气资源勘探开发、塔里木至上海天然气长输管道建设以及下游天然气利用配套设施建设。主干管道全长4000 km左右，输气规模设计为年输商品气120亿立方米，目前已成为我国第一条大口径、长距离、高压力、多级加压、采用先进钢材并横跨长江下游宽阔江面的现代化、世界级天然气干线管道。并于2005年通过冀宁联络线与陕京二线连通，构成我国南北天然气管道环网。忠武输气管道也于2004年年底建成投产。到2005年初步形成西气东输、陕京二线、忠武线三条输气干线，川渝、京津冀鲁晋、中部、中南、长江三角洲五个区域管网并存的供气格局。

我国海底油气管道建设还不到20年时间，管道数量不多，但技术上都达到了国际先进水平。此外，我国还自行设计建成了山西省尖山矿区——太原钢铁厂铁精粉矿浆管道，管道全长102km，管径229.7mm，精矿运量200×104t/a，矿浆重量浓度63%～65%，以及长距离、大口径、高压力煤气管道。

在今后几年，我国将建设一批大型管道运输项目：

（1）在原油管道上，中国石油将建设从哈萨克斯坦到中国的管道，该管道近期就有可能启动，预计设计年输量将达到2000万吨，设计压力将达到6MPa，采用7.9，8.9，10.5，10.7壁厚的X60钢管。从东西伯利亚经二连浩特到北京也有可能建设一条管道，其中，中国境内预计有718km的管道，设计年输量为2000万～3000万吨；中国石化也将建设天津—燕山石化、沧州—天津、临邑—濮阳的原油管道，以及宁波—上海、宁波—南京的进口原油管道，同时，中石化还将要进行东临复线1800万吨/年增输改造工程、鲁宁线2000万吨/年技术改造工程和中洛线增输改造工程。这些原油管线的建设将进一步完善我国的原油运输管网，有效地促进我国经济的发展。

（2）天然气管道建设将是未来中国管道建设中的热点，在未来的一段时间内，中国将建设大批的天然气管道。继西气东输管线之后，中国还将启动“俄气南送”工程，该管线计划2005～2007年建成投产，该项目对我国东北和环渤海地区的发展将具有重大的政治和经济意义。此外，为了改善东南沿海地区经济增长迅速、能源缺少的状况，经国家批准，广东珠江三角洲地区将首先引进国外液化天然气资源，作为LNG项目的试点，其管道建设的前期工作目前已经全面启动（中国石油天然气集团公司管道局管道工程有限公司已经中标该工程的概念设计和基本设计），该管线由一条主干线及两条支线组成，全长327 km，主干线从深圳至广东，工程计划投资12亿元人民币，预计2005年完工。另外，为了使近海天然气登陆，我国还将建设山东胶东半岛天然气管网、从东海春晓气田向浙江供气的东海天然气管道、从南海气田向海南和广西供气的管线等。最后，由四川忠县到武汉全长700多千米的忠武天然气管道的建设也正在积极的准备之中，该管道将向湖南和湖北供气。

（3）成品油管道的建设是我国实行可持续性发展和西部大开发战略的又一举措。除正在建设的兰成渝管道外，我国还将建设一条由广东茂名至云南昆明的管线，该管线采用500 mm口径至700 mm口径的变径，全长2000 km，目前该工程正处于预研阶段。

未来10年是我国管道工业的黄金期，除得益于我国经济的持续快速发展和能源结构的改变，建设的中俄输气管线、内蒙古苏格里气田开发后将兴建的苏格里气田外输管线、土库曼和西西伯利亚至中国的输气管线等，不仅为中国，也为世界管道业提供了发展机遇。