热油管道优化设计的特点在线视频

确定了温降

摩阻

和加热站和泵站以后

热油管道的设计呢

还需要进行

各方面的优化

以实现我们总的费用最低

实现经济安全的输送

那下面一节呢

就介绍热油管道的优化设计的特点

具体的优化设计

以及优化设计用到的最优化的方法

会在其他课程中介绍

在此就不详细展开

第一

加热系统与保温结构的技术经济比较

是方案比选中的重要方面

因为热油管道里面

加热能耗是比较大的

所以热油管道一般是要采用保温结构的

而保温材料呢

它的成本也是比较高的

因此呢

需要进行技术经济比较

在设计运行中降低热能损失

以降低总能耗

对于降低输油成本

提高经济效益

影响重大

因为降低的热能损失

不仅是

对保温系统加热系统有影响

而且温度会对黏度产生较大的影响

因此呢

会影响到泵站的相关的参数

所以

就应该是最优化计算与方案的比选相结合

来确定热油管道的最优设计方案

那其中都有哪些

需要优化的参数呢

第一就是管道的埋深

管道的埋深

一般而言是不小于0.8米

他的目的是尽量不占或少占耕地

保证农作物的正常的耕作生长

同时呢

可以防止地表的机械伤害

对于管道造成一定的破坏

所以呢

这个埋深不应该小于0.8米

第二

埋深超过三到四倍的管径

这个时候

它的热损失呢

减少是

不太显著了

施工和维修那是增加困难

如地下水位较高呢

还会增大热损失和腐蚀

所以呢

一般不推荐

埋深过深

超过管径的三到四倍

一般而言呢

埋深大多在管径的两到三倍

或者

管顶覆土1.2到1.5米之间

同时埋深还要考虑

冻土的影响

埋深要略低于冰冻线

对于加热或者不加热管道

可以减少热损失

避免融沉

和油流中水分的冻结

如果高于冰冻线的话

容易使油流中的水分冻结而影响安全输送

同时呢也会增大热损失

并且呢

如果高于冰冻线的话

会使得冻土部分融化

从而在管道下方形成

塌陷区造成管道的应力安全的隐患

对于高寒地区的埋设方式

是浅挖深埋

也就是用土堤

那进行

埋设

就是在高寒地区

由于它的冻土

这个

挖沟施工作业比较困难

因此呢

可以管沟挖的比较浅

管沟挖的比较浅

但此时为了减少热损失

可以深埋

在高于地表的

给他造这样的一个土地

这样呢

就相当于

加深了他的埋深

除了管道埋深的确定

还要确定管道的保温层

管道保温层的作用就是

可以减少所需加热站和泵站

降低运行能耗

但同时呢

会增加保温材料及施工费用以及运行后的维护费用

对于架空管道均有保温层

对于埋地管道

高温输送的重油管道

管径较小的原油管道

高寒地区的管道

加热站间距较长的管道

一般都会加装保温层

保温层的材料

一般是选择聚氨酯硬质泡沫塑料

就是如图所示的这个

一般我们称为黄夹克

它的好处是

容重小

导热系数低

导热系数一般在0.026

到0.035瓦每米摄氏度之间

吸水率低

抗压强度强

吸水率低

就不容易受到地下水的干扰

从而破坏它的保温效果

抗压强度高呢

就不容易受到施工等机械破坏

并且呢

这个黄夹克呢与

钢铁表面的粘结性好

施工方便

因此呢

在热油管道上有较多的应用

管道保温层的厚度

显然

管道保温层越厚

它的传热系数越小

就可以减少热泵站的投资和运行能耗

但是增大保温层的厚度会提高材料费和施工费

并且保温层厚到一定程度以后

保温效果的提高就不明显

因此

这个里面必然是有一个最优的保温层厚度

这是需要

优化的

因此呢

需要从技术和经济两个角度比较

确定保温层的厚度

根据一般的工程经验呢

是保温层一般取30至50毫米

如果管道已经投入运行了

此时呢

加热站的间距以及运行的油温都已经确定了

就可以根据沿程的温降公式来反算总传热系数

再由总传热系数

的定义式

以及管道内壁和

外侧的

换热系数

就可以求得所需的保温层的厚度

这是一个反算的方法

另外呢

还需要确定

加热系统

以及运行参数的一个优选

加热系统主要是在输油站内

因此这牵扯到输油站的工艺流程

具体的内容呢

可以见教材第七章第二节

输油站的工艺流程

是指油品在站内的流动过程

实际上就是站内管道

管件

阀门所组成的

并与其他输油设备

相连的输油管道系统

这个输油设施设备包括泵机组

加热炉和油罐

该系统决定了油品在站内可能的流动方向

输油站的性质和所承担的任务

这个就是首站的工艺流程

它的主要特点就是

是由油田来油

并且呢有

标定和计量装置

这是标定装置

这是计量装置

通过干线呢去下游

这是中间站密闭输送的一个流程

这里呢

有清管

收发清管球的装置

当然有

这个换热器和输油泵

这是末站的输油流程

输油站的工艺设计

要遵循以下原则

第一呢

是工艺流程要满足

各输油生产环节的需要

也就是能满足试运投产

正常输油和停输再启动等等等等

因此呢

工艺流程要具有一定的灵活性和可调节性

第二是中间输油站的工艺流程

要和采用的输送方式相适应

便于事故处理和检修

经济和节约

能促使采用最新科学技术成果

不断提高技术水平

输油站的主要流程及其应用范围呢

给大家

简单介绍一下

首先是来油与计量流程

这个主要存在于首站

以及末站

来油

经过流量计

经过阀组

进罐

它是用于与外输系统的油品交接计量

第二是站内循环流程

它的主要流程是从罐倒泵

进加热炉

经过阀组进罐

它主要的目的是

第一是管道投产时

做站内联合试运

第二

输油干线故障或者检修

防止战略系统的管道或设备凝油

所以需要让油在站内先循环起来

第三

是下罐位超高或发生冒罐事故

本站罐位超低或发生抽空现象

第四呢

是本站出站压力

紧急超压

最后呢

是作为流程切换时的一个过渡流程

正输流程

对于管线的正常输油

它分为先泵后炉流程

以及先炉后泵流程

这两种流程的主要区别就在于

是先进泵还是先进炉

反输流程

它也分为先泵后炉和先炉后泵

它主要目的是

因各种原因使停输时间过长

需要反输活动管线

防止凝管

第二

如果管道输量太低的时候

必须正反输交替运行

这是前面也介绍过的一个临时的

应急的

一种输送方式

第三

是清管器在进站管段受阻

此时就需要进行反冲

把清管器呢

冲出受阻段

第四呢

是投产前的管子的预热也是需要

正输和反输

热水

压力越站流程

是上站来油

经过阀组经过炉

再经过阀组到下一站

压力越站流程

顾名思义

在这一站呢

是不经过泵的

是不对它进行加压的

那么

它的应用范围就是

当输量较小的时候

防止泵的入口

抽空

所以此时要

压力越站

另外呢

如果输油泵机组发生故障的时候

显然是不能加压的

并且呢

如果冷却水系统中断

也不能保证输油泵机组润滑的时候

这个时候也是需要压力越战的

另外呢

供电系统发生故障

或者是站内低压系统的管道或设备检修

等等

或者作为流程切换时的一个过渡流程

都是要需要采用压力越站

热力越长站流程

上站来油经过阀组经过泵

再到下一站

它不经过加热炉

当加热炉停炉检修的时候

显然是需要

热烈越站的

此外呢

地温高输量大

热损失小的时候

可以不需要加热这是

气温或者季节变化的时候

在运行当中

我们可以适时的进行热力越站

另外呢

如果加热炉系统发生故障

但可以

断开油源的时候

此时呢

我们就可以只让它进泵

而不进入加热炉

也可以采用热力越站

还有就是全越站流程

上站来油

既不经过

泵也不经过加热炉

直接通过阀组到下一站

什么时候要运用这样的一个流程呢

就是当加热炉

管道破裂着火

无法切断油源的时候

此时油也不能进入泵了

第二呢

是加热炉看火间着火

无法进入处理

非全越战不能进行站内管道

设备施工检修或事故处理

也就是在站内管道的设备施工

检修或事故处理的时候

是必须要进行全越站流程的

收发清管器流程

只有在清管时才使用

这是发送清管器的流程

这是接收清管器的流程

也分为先泵后炉和先炉后泵这两种方式

从以上介绍可以看到

各种流程中

往往都有先泵后炉和先炉后泵的区别

我国70年代建设的管道大多呢

采用先泵后炉的流程

但是先泵后炉的流程

存在以下的缺点

由于

上站来油先进入泵

因此呢进泵油温是低的

泵效比较低

因为整个站间对于整个站间而言

上站来油的进站温度是站间的最低温度

因此呢

此时的原油的黏度是最高的

使得泵的效率下降

如任丘原油

60度时

它的黏度是34

平方毫米每秒

如果油温降为40度了

它的黏度呢

就激增为80平方毫米每秒

使得泵效率降低0.8%

而对于大庆原油从60度降到30度的时候

泵效率降低1.8%

可能这个数字呢

看起来比较小

但是

对于泵的这个输送能耗来说

会影响很大

第二

站内油温低

使得输油站内的管道

结蜡严重站内阻力大

站内管线常年在低温下运行

又无法在站内清管

因为站内管道一般管径比较小

而且呢连接比较复杂

没有办法投放清管器

进行清管

因此呢

结蜡层

就会比较厚

流通面积呢逐渐减小

使站内阻力增加

造成电能的极大浪费

例如一条年输量2,000万吨的管线

若一个站的站内

损失增加十米油柱的话

这一个站全年多耗电约80万度

第三

加热炉承受高压

投资大危险性大

由于是先泵后炉

因此呢

进入加热炉的油流的压力呢

就是泵的出口压力

可以高达数兆帕

这样对加热炉的炉管以及附件呢

都造成了很大的压力

它们都需要

处于高压下工作

因此呢

需要加热炉的

制造的加热炉呢

压力等级更高

钢材的耗量更大

投资相应的增加

并且加热炉在高压下工作

易出事故

且难以处理

严重时呢

可能引起加热炉的爆炸

因此呢

我国过去建设的管道采用先泵后炉的流程呢

有这样的一些

安全隐患

但这个呢是有

历史条件的制约的

因为当时呢

是旁接罐流程

在旁接罐流程下

如果采用先炉后泵

则进站压力较低

加热炉受上一站的控制

那现在新设计的密闭输送管道呢

都应该设计为先炉后泵的流程

但进站压力呢

一定要满足加热炉工作压力的需要

而不能超高

那改为先炉后泵流程以后呢

上述先泵后炉流程的一些问题呢

就迎刃而解

解决了先炉后泵

还是先泵后炉的流程以后

具体的加热炉内的加热方式

又分为直接加热与间接加热两种方式可供选择

直接加热

就是原油直接在加热炉内加热

炉膛四周并列排有炉管

原油从管内流过

被火焰和烟气直接加热

加热炉直接加热油品

设备简单

投资省

占地少

但热效率低

并且不安全

因为加热炉炉膛温度高达700到840度以上

若管内原油流速过低

或者偏流了

那么就会在某个部位

可能发生过热

进而发生结焦

从而使局部过热更严重

容易引起烧穿炉管事故

运行时要求炉内保持一定的流速

但流速

太大了

又会使是炉内的

压降增大

一般炉内压降都应该保持在0.1兆帕左右

所以

直接加热有这样的一些弊端

因此呢

现在一般采用间接加热

也就是用我们前面介绍的导热油为中间载体

或者说热媒来进行加热

那加热的方式呢

就是在换热器中

对原油进行加热

间接加热呢

可以在低压下运行

大约是在0.5兆帕

不直接加热原油

可以避免结焦

安全可靠

热效率高

比直接加热压力损失呢要减少一半以上

体积小重量轻

便于实现轻型化和预制化

同时呢

间接加热要求的自控水平

和操作水平更高

必须用氮气密封热媒

避免接触空气

热媒氧化而失效

本节课的内容就到此为止

同学们再见