現代管道運輸是美國於19世紀中葉首先發明的,可是要尋根訪祖,溯本求源:中國卻是世界上最早使用管道運輸流體的國家。早在公元前200多年,古人就建造了用竹管連通起來的管道,用於運送鹵水,這可以說是現代管道運輸的雛形。

使用管道運輸的貨物是流體的,如油品、天然氣、煤漿和礦漿等。

世界上最大的輸煤管道是美國的裏梅薩煤漿管道,起點是亞利桑那州的卡因塔露天煤礦,終點是內華達州的莫哈夫電廠。全長439千米,管徑為457毫米和305毫米兩種。年輸煤量為450萬噸,該管道於1970年建成投入使用。

輸煤管道屬於固體料漿管道,固體的煤炭是無法通過管道運輸的,怎麽辦呢?把煤炭製成可以流動的煤漿運輸起來就會十分方便。輸送煤的工藝流程以裏梅薩輸煤管道為例,具體來說是這樣的:所輸送的煤,先在露天煤礦進行精選;然後將煤粉碎成直徑為50毫米以下的顆粒再運到製漿廠;製漿廠的棒磨機把煤粒濕磨為濃度約50%的煤漿;把煤漿輸至儲漿罐再摻水調劑至可供外輸的煤漿,最後輸入管道進行運輸。

管道輸送工藝技術看似簡單,實則很複雜。首先,要確定好管道的流態,要想辦法使漿液流體盡量均勻懸浮流動,以不出現固體顆粒沉澱為限。二是要選好團體料粒徑,粒徑過小,則需破碎、脫水設備多,耗時耗能多;粒徑過大,則易造成漿液流體不穩定。裏梅薩輸煤管道全部顆粒粒徑小於1.19毫米。三是選好管道坡度,一般不大於16°否則容易堵塞。

如今輸油管道已遍布全世界,不盡原油滾滾而來,極大地方便了石油的使用。70年代以後,超長距離的大型輸油管道相繼建成。比較著名的有:前蘇聯至東歐五國的“友誼”管道,總長9.739千米,管徑為1220毫米和820毫米,年輸原油1億噸。美國的縱貫阿拉斯加管道,全長1280千米,管徑1200毫米,穿過北極圈,年輸原油1.2億噸。美國科洛尼爾成品油管道,全長8413千米.沙特阿拉伯石油管道,全長1195千米,管徑1220毫米。中國最早建成的克拉瑪依到獨山子的原油管道始於1958年,全長147千米。以後又陸續建成了大慶油田至大連的原油管道,長984千米,管徑720毫米;鐵嶺至北京的原油管道,長823千米,管徑720毫米和529毫米;華北油田至江蘇儀征的原油管道,長962千米,管徑720毫米和529毫米。

輸油管道有原油管道和成品油管道兩種。輸送的油品不同,輸送工藝也不盡相同。原油一般比重比較大,黏稠並易於凝固;而成品油又分汽油、煤油、柴油和燃料油以及液化石油氣等。對於輕質成品油和凝固點、黏度比較低的原油一般采取等溫輸送方法,即將煉油廠出來的油或油田開采出的油直接輸入管道運輸,不進行加溫。而對容易凝固的高黏度油品要采用加溫稀釋等方法輸送。對於成品油的多種油品則采取順序輸送的工藝輸送。

油品加熱運輸也是個頗為複雜的問題。試想,綿延數千千米的輸油管道如何進行加熱才能保持一定溫度呢?這就需要在沿途設若幹個加熱站,以補充油品沿線損失的溫度,使其始終保持一定的適宜溫度。

成品油的順序輸送法就更為複雜些。這種工藝的特點是在一條管道中按順序輸送不同的油品。如美國科洛尼爾成品油管道的輸送次序是:優質汽油→常規汽油→鬥發動機燃料→煤油→柴油→不含鋁汽油。在順序輸送工藝中,不同的油品之間產生混油怎麽辦?一般是采取隔離器或隔離液的辦法,但也不能完全消除混油,產生的混油可以另作處理。

在管道運輸中,天然氣管道占據著半壁江山。在世界管道總長度中,天然氣管道占了一半。

世界上輸氣管道的發展,在18世紀以前也是采用竹管,後來用鐵管、鋼管。輸氣壓力開始靠井口天然氣的壓力,以後才發展到蒸汽機、發動機的驅動。 .

管道輸氣的工藝技術與輸油、輸煤均有所不同,這是由於輸送的物質不同的緣故。天然氣的成分主要是甲烷,其次是乙烷、丙烷、丁烷等,還含有硫化氫、二氧化碳以及一些雜質,其特點是比空氣輕,遇火會發生爆炸。因此,輸送天然氣必須謹慎處理。一是去除雜質。天然氣在進入輸氣管道前先要在集氣站進行處理,先加熱、降壓、分離,再進入天然氣處理廠,脫除水、硫化氫和二氧化碳,然後方可進入壓氣站增壓冷卻,再輸送輸氣管道運輸。二是確保安全。由於天然氣的易燃易爆特性,發生泄漏和爆炸其後果不堪設想,因此安全運行是管道輸氣的重大問題。輸氣管道的全線包括與各壓氣站的連接是全封閉的,並有一套完善的監測監控係統,以確保安全運行。三是加壓輸氣。現代輸氣管道靠天然氣自然壓力是無法完成輸送任務的,必須沿途建立壓氣機,用壓氣機提供壓力能,以保證天然氣高效率地輸送到用戶。如阿拉斯加天然氣管道建有50個壓氣站,每站安裝一台燃氣輪機帶動壓氣機,輸氣壓力是陸上輸氣管道中最高的。

隨著科學技術的發展,管道輸氣技術還不斷地向新領域進軍。現在正在研製更高強度的材料來製作管道所用的鋼管,並在內壁塗層,以減少摩擦阻力。在輸送技術上,開展了不同氣體的順序輸送法、低溫高壓的輸送法試驗研究。

管道運輸由於具有運量大、運輸成本低、易於管理等特點而備受青睞,呈快速發展的趨勢,隨著科學技術的發展,各國愈來愈重視輸煤管道的研究和應用。在管道運行管理的自動化,進入21世紀後,管道運輸將會發揮愈來愈大的作用。