书城童书科普知识百科全书——《交通知识篇》(下)
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第11章 高速铁路(2)

输煤管道属于固体料浆管道,固体的煤炭是无法通过管道运输的,怎么办呢?把煤炭制成可以流动的煤浆运输起来就会十分方便。输送煤的工艺流程以里梅萨输煤管道为例,具体来说是这样的:所输送的煤,先在露天煤矿进行精选;然后将煤粉碎成直径为50毫米以下的颗粒再运到制浆厂;制浆厂的棒磨机把煤粒湿磨为浓度约50%的煤浆;把煤浆输至储浆罐再掺水调剂至可供外输的煤浆,最后输入管道进行运输。

管道输送工艺技术看似简单,实则很复杂。首先,要确定好管道的流态,要想办法使浆液流体尽量均匀悬浮流动,以不出现固体颗粒沉淀为限。二是要选好团体料粒径,粒径过小,则需破碎、脱水设备多,耗时耗能多;粒径过大,则易造成浆液流体不稳定。里梅萨输煤管道全部颗粒粒径小于119毫米。三是选好管道坡度,一般不大于16°,否则容易堵塞。

如今输油管道已遍布全世界,不尽原油滚滚而来,极大地方便了石油的使用。70年代以后,超长距离的大型输油管道相继建成。比较著名的有:

前苏联至东欧五国的“友谊”管道,总长9739千米,管径为1220毫米和820毫米,年输原油1亿吨。美国的纵贯阿拉斯加管道,全长1280千米,管径1200毫米,穿过北极圈,年输原油12亿吨。美国科洛尼尔成品油管道,全长8413千米。沙特阿拉伯石油管道,全长1195千米,管径1220毫米。中国最早建成的克拉玛依到独山子的原油管道始于1958年,全长147千米。以后又陆续建成了大庆油田至大连的原油管道,长984千米,管径720毫米;铁岭至北京的原油管道,长823千米,管径720毫米和529毫米;华北油田至江苏仪征的原油管道,长962千米,管径720毫米和529毫米。

输油管道有原油管道和成品油管道两种。输送的油品不同,输送工艺也不尽相同。原油一般比重比较大,黏稠并易于凝固;而成品油又分汽油、煤油、柴油和燃料油以及液化石油气等。对于轻质成品油和凝固点、黏度比较低的原油一般采取等温输送方法,即将炼油厂出来的油或油田开采出的油直接输入管道运输,不进行加温。

而对容易凝固的高黏度油品要采用加温稀释等方法输送。对于成品油的多种油品则采取顺序输送的工艺输送。

输油管道

油品加热运输也是个颇为复杂的问题。试想,绵延数千千米的输油管道如何进行加热才能保持一定温度呢?这就需要在沿途设若干个加热站,以补充油品沿线损失的温度,使其始终保持一定的适宜温度。

成品油的顺序输送法就更为复杂些。这种工艺的特点是在一条管道中按顺序输送不同的油品。如美国科洛尼尔成品油管道的输送次序是:优质汽油→常规汽油→发动机燃料→煤油→柴油→不含铝汽油。在顺序输送工艺中,不同的油品之间产生混油怎么办?一般是采取隔离器或隔离液的办法,但也不能完全消除混油,产生的混油可以另作处理。

在管道运输中,天然气管道占据着半壁江山。在世界管道总长度中,天然气管道占了一半。

世界上输气管道的发展,在18世纪以前也是采用竹管,后来用铁管、钢管。输气压力开始靠井口天然气的压力,以后才发展到蒸汽机、发动机的驱动。

管道输气的工艺技术与输油、输煤均有所不同,这是由于输送的物质不同的缘故。天然气的成分主要是甲烷,其次是乙烷、丙烷、丁烷等,还含有硫化氢、二氧化碳以及一些杂质,其特点是比空气轻,遇火会发生爆炸。因此,输送天然气必须谨慎处理。一是去除杂质。天然气在进入输气管道前先要在集气站进行处理,先加热、降压、分离,再进入天然气处理厂,脱除水、硫化氢和二氧化碳,然后方可进入压气站增压冷却,再输送输气管道运输。二是确保安全。由于天然气的易燃易爆特性,发生泄漏和爆炸其后果不堪设想,因此安全运行是管道输气的重大问题。输气管道的全线包括与各压气站的连接是全封闭的,并有一套完善的监测监控系统,以确保安全运行。三是加压输气。现代输气管道靠天然气自然压力是无法完成输送任务的,必须沿途建立压气机,用压气机提供压力能,以保证天然气高效率地输送到用户。

如阿拉斯加天然气管道建有50个压气站,每站安装一台燃气轮机带动压气机,输气压力是陆上输气管道中最高的。

随着科学技术的发展,管道输气技术还不断地向新领域进军。现在正在研制更高强度的材料来制作管道所用的钢管,并在内壁涂层,以减少摩擦阻力。在输送技术上,开展了不同气体的顺序输送法、低温高压的输送法试验研究。

管道运输由于具有运量大、运输成本低、易于管理等特点而倍受青睐,呈快速发展的趋势,随着科学技术的发展,各国愈来愈重视输煤管道的研究和应用。在管道运行管理的自动化,进入21世纪后,管道运输将会发挥愈来愈大的作用。

天堑变通途

当你翻开城市地图的时候,你会发现大部分城市都是沿江、河、湖、海而建,其中有许多城市被江、河、湖、海分隔成几个部分。在我国,有好多大城市被江河贯穿其间,上海有黄浦江和苏州河,重庆有长江和嘉陵江,兰州有黄河,天津有海河,广州有珠江……等等;在国外,有江河贯穿其间的世界名城,伦敦有泰晤士河,巴黎有塞纳河,纽约有哈德逊河和海湾,莫斯科有莫斯科河,开罗有尼罗河……等等。

尤其是那些面宽、水深、流急的大江大河,形成了阻隔城市交通的天堑。还有一些海岛城市,各个部分之间既有海水相隔,又有陡山峡谷。是桥梁把“天堑”变成了通途。

桥梁是道路的延伸和组成部分,桥的历史差不多与路一样久远。有据可查的史料记载,桥梁至少已有3000多年的历史。

一般桥梁的结构分为上部结构,也就是桥身;下部结构,也就是桥墩、桥台和桥梁基础,用以支撑上部结构的;还有一部分是桥梁防护建筑物,如桥台两侧的翼墙和上下游设置的防洪堤等。

桥梁按本身的结构形式和受力情况可分为梁桥、拱桥、钢架桥、斜拉桥、吊桥等形式。

梁桥的承重构件是受弯力为主的主梁。主梁一般采用钢材和预应力混凝土、钢筋混凝土制造。目前世界跨度最大的梁桥当属加拿大的魁北克桥。

武汉长江大桥

魁北克桥建于20世纪初,后经改建,现成为公路铁路桥。该桥跨越魁北克附近的圣劳伦斯河,桥全长986米,主跨度54864米。世界第一座用熟铁板衔接的铁路箱形梁桥是英国的布列坦尼亚桥。该桥位于英国威尔士北部,是跨越梅奈海峡的铁路桥。桥全长460米,主跨度为140米,两边跨度各为70米,列车在箱形梁上通过,箱形梁即成为主要受力构件。这座桥始建于1850年,1980年完成重建。

20世纪50年代以后,箱形梁采用钢制造。德国于1961年在莱茵河建成了世界最大跨度的铁路钢箱形梁桥,跨度为113米。

中国的梁桥有郑州黄河新桥,是1960年建成的。新桥全长28898米,主要承力构件是钢板梁,全桥钢梁负重达12934吨。郑州黄河新桥建成后,原来由比利时承建的于1905年投入使用的郑州黄河内桥即变为备用桥。该旧桥曾是中华人民共和国成立前最长的桥,也属于梁桥的范畴。

中国正在建设中的虎门大桥,是国内跨度最大的梁桥,设计跨度为270米,建成后可居世界第六位。

海港纵横

港口,是具有一定面积的水域和陆域,是供船舶驶入和停泊、旅客和货物的集散地。与铁路的车站、航空运输的航空港相对应。

港口的水域包括供船舶进出港口的水道、船舶停泊和进行装卸作业的港池等。港口的陆域则主要包括码头、港口库场、港区铁路和道路等。

港口的历史很悠久,最早可以追溯到公元前2700年腓尼基人在地中海东岸建的港口。但是大规模建设港口,则是产业革命以后。目前世界上进行国际贸易的港口多达2000个以上。其中吞吐量超过1亿吨的有12个,鹿特丹港雄居榜首。