【正文】 泵站數(shù) .................................. 40 布站方案 ............................................. 43 各站運行參數(shù) ......................................... 44 其他設備的選取 ....................................... 45 5 經(jīng)濟效益分析 ............................................. 47 方案一經(jīng)濟效益分析 ................................... 47 方案二經(jīng)濟效益分析 ................................... 48 方案經(jīng)濟比較結(jié)果 ..................................... 50 6 結(jié) 論 ..................................................... 52 參考文獻 .................................................... 54 致謝 ........................................................ 57 附件 ........................................................ 59 1 緒論 1 1 緒論 原油管道工藝設計的目的的及意義 國內(nèi)盛產(chǎn)含蠟原油 , 據(jù)統(tǒng)計 , 蠟的質(zhì)量分數(shù)超過 10%的原油幾乎占整個產(chǎn)出原油的 90%, 而且大部分原油蠟的質(zhì)量分數(shù)均在 20%以上 , 有的甚至高達 40%～ 50%。 近年來，尤其是隨著我國西氣東輸一線、二線管道的鋪設，管道運輸特別是長距離輸油管道已經(jīng)成為原油和成品油最主要的運輸方式。在五大運輸方式中，對于油品及天然氣的運輸，采用水路運輸當前逐漸被認為是最為經(jīng)濟方式，但它要受到地理條件等自然環(huán)境的制約及各種人為因素的干擾；公路運輸雖然較為靈活，但 因其運輸量小且運費高，一般用于少量且短途的區(qū)域運輸；鐵路運輸成本較高，對于大量的油氣運輸是不經(jīng)濟的，而且鐵路總的運力的有限也使油氣的運輸量受到限制；航空運輸雖然快捷，但因其高昂的運輸價格使其只在特殊的情況下偶爾被采用。我國輸油管道建設、運營管理已取得不小的成但也面臨著不少的問題和挑戰(zhàn)績。這就給我們提出了更高的要求，因此很有必要對輸油管道的設計做比較詳盡的了解。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 石油是目前世界上最重要的戰(zhàn)略能源。到目前為止，估計世界各種管道的總長度超過 200 萬公里，其中油氣干線的總長度超過 150 萬公里。1963 年印度建成的納霍卡蒂亞 — 高哈蒂 — 伯勞尼輸油管線 , 加熱輸送工藝第一次在原油管輸系統(tǒng)中實施 ,迄今已發(fā)展到包括 :加熱輸送、熱處理輸送、添加化學劑輸送、摻水保溫輸送及稀釋輸送等多種輸送工藝技術(shù)。 1958 年建成克拉瑪依 — 獨山子輸油管道，這是我國的第一條原油管道。目前，管道運 1 緒論 3 輸已與鐵路、公路、水運、航空一起，成為我國的五大運輸行業(yè)。低耗、節(jié)能、提高管道輸送的經(jīng)濟社會效益，是管道運輸行業(yè)科研攻關(guān)的大目標。當前，含蠟粘性原油輸送工藝研究與實施情況分述如下： （ 1）加熱輸送， （ 2）熱處理輸送， （ 3）添加降凝劑、減阻劑輸送工藝， （ 4）稀釋輸送， （ 5）低粘液環(huán)輸送， （ 6）乳化輸送， （ 7）伴熱保溫輸送工藝 （ 8）水懸浮輸送， （ 9）天然氣飽和輸送， （ 10）漿料輸送， （ 11）壓力處理輸送。但這些工 1 緒論 4 藝普遍存在技術(shù)研發(fā)難度大，操作復雜，安全性差等不足。所以選擇合適的輸送管徑，合理確定建設規(guī)模，選擇正確站址，對于節(jié)省投資和運行費用，以及安全保障等都是此次研究的目標。 (2)經(jīng)濟管徑下的水力和熱力計算。 （ 4）站址確定及調(diào)整和工況校核。 1 緒論 5 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 6 2 工程概況及基本參數(shù) 工程概況 線路基本概況 本設計依據(jù)已給出的管長、任務輸量、所輸油品的性質(zhì)、沿線高程和加熱方式來設計某原油管道。管線設計采用密閉輸送方式，能夠支持長時間的運輸任務，外界環(huán)境對輸油時的影響比較小，油耗少，對環(huán)境的危害小，運行能耗少，運費經(jīng)濟低廉。使用的方案為：設立熱泵站兩座，設立泵站一座，即首站和三號中間站為熱泵站，二號中間站為泵站。選用加熱爐為直接加熱式。 基本參數(shù)的選取 設計 依據(jù) 《輸油管道工程設計規(guī)范》 GB 50253— 2021 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 7 《油氣管道設計與施工》 中國石化出版社 《油氣管道工程》 中國石化出版社 《輸油管道設計與管理》 中國石油大學出版社 其它有關(guān)法規(guī)及技術(shù)文件 設計原則 (1) 設計中遵守國家有關(guān)政策和設計規(guī)范，積極采用新的工藝、技術(shù)、設備和材料，做到經(jīng)濟合理、安全使用、確保質(zhì)量； (2) 在做到保護環(huán)境的前提下，盡量降低能源消耗，滿足管線設計要求的同時，還要充分利用管線的承壓能力來減少不必要的損耗； (3) 管道全線采用地下埋設方式。 原始數(shù)據(jù) (1) 最大設計輸量為 500 萬噸 /年； (2) 年最低月平均溫度 ? C； (3) 管道中心埋深 ； (4) 土壤導熱系數(shù) (m? C)； (5) 瀝青防腐層導熱系數(shù) （ m? C)； (6) 原油物性：① 20℃的密度 832kg/m3 ； ②初餾點 71℃；③反常點32℃ ； ④凝固點 28℃ ； ⑤熱熔 千卡 /kg； ⑥燃油熱值 10 4 kJ/kg。因為設計采取的加熱方式是先爐后泵，所以加熱溫度不能高于原油的初餾點，避免免影響油泵的吸入。同時考慮到管道的熱變形等因素，所以加熱溫度也不宜太高。 (2) 進站油溫 考慮進站原油溫度時主要取決于經(jīng)濟比較。隨熱處理條件不同，含蠟原油的粘溫特性及凝點都會隨之變得不同，所以最優(yōu)熱處理條件及經(jīng)濟比較是確定進出站溫度必須考慮的因素。 (3) 平均溫度 當管路中原油的流態(tài)處于紊流光滑區(qū)時，按平均溫度下的油流粘度來計算站間摩阻。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 10 其他參數(shù)的選擇 工作日 一年的工作天數(shù)為 350 天。 摩阻計算 當管路中的原油流態(tài)在紊流光滑區(qū)時，可按平均溫度下的油流粘度來計算站間摩阻。 最優(yōu)管徑的選擇 在一定輸量下，如果選用較大的管徑，可以降低管道輸送壓力，減少泵站的數(shù)量，從而減少泵站的建設費用，降低輸油的動力消耗，但是也增加了管道的建設費用。經(jīng)過計算，最終選定為外管徑400mm，壁厚 。目前重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 12 在國內(nèi)外大部分都是采用加入降凝劑或者給油品加熱的方法，促使油品的溫度升高，粘度降低，從而達到輸送目的。熱油管道與等溫輸送不同，在輸送中存在摩阻損失和熱能損失兩 種能量損失，而且這兩種損失之間相互影響，摩阻損失的大小對油品的粘度有決定性，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管道的散熱損失往往占去了能量損失的大部分。在對熱油管道的摩阻進行計算時，必須要考慮管道沿線的溫降情況和油品的粘溫特性。全線摩阻為各站摩阻的總和。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù) 2? ， 1? 值在紊流狀態(tài)下對傳熱系數(shù) k 值的影響可忽略。由于設計流量較大，據(jù)經(jīng)驗，將進站溫度取為Tz =36℃，出站溫度取為 TR =65℃。 經(jīng)計算 2021﹤ Remin﹤ Remax﹤ Re1，所以各流量下流態(tài)均處于水力光滑區(qū)。 加熱站數(shù)： R RlN l? 經(jīng)計算，需要設 2 個加熱站。由粘溫關(guān)系得出粘度等數(shù)據(jù)，為以后計算打好基礎。 (1) 確定出站油溫 不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計算最大輸量下的出站油溫 TR ? ?00RzT T b T T b eal? ? ? ? ? 25mmmQvi d???? 式中 β、 m— 由流態(tài)確定，水力光滑區(qū)： m=，β =； Q— 體積流量， m3/s。 (4) 泵的選型及泵站數(shù)的確定 因為流量較大，沿線地勢較平坦，且從經(jīng)濟角度考慮并聯(lián)效率高，便于自動控制優(yōu)化運行，所以選用串聯(lián)方式泵。 計算管道承壓確定站內(nèi)泵的個數(shù)： 管道承壓 2 slKP D?? ?? PH g?? 確定站內(nèi)泵的個數(shù) : cHn H? 確定泵站數(shù) : +()t slpcmH h hN n H H?? ?總 經(jīng)計算，需要設 3 個泵站。確定站址，除根據(jù)工藝設計要求外，還需按照地形、地址、文化、氣象、給水、排水、供電和交通 運輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護，以及職工生活等方面綜合考慮，當熱站數(shù)和泵站數(shù)合一后，既要考慮滿足最大輸量重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 16 下壓能的要求，又要考慮最小輸量下的熱能要求，應滿足： (1)進站油溫為 35℃； (2)根據(jù)進站油溫反算出的出站油溫應低于管道允許的最高出站油溫； (3)進站壓力應滿足泵的吸入性能； (4)出站壓力不超過管線承壓能力。求得站址改變后的進出站溫度、壓力，以確保管線的安全運行。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 17 進出站壓力校核 在規(guī)定輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，近而得出進出站壓力，出站壓力滿足摩阻等要求。 壓力越站校核 當輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動力費用，可以進行中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。壓力越站的計算目的是計算出壓力越站時需要的最小輸量，并根據(jù)此輸量計算越 站時所需壓力，并校核其是否超壓。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 工程概況及基本參數(shù) 18 (2) 靜水壓力校核 靜水壓力是指油流停止流動后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱 壓力，由縱斷面圖可知靜水壓力也滿足輸送要求。該系統(tǒng)決定了油品在站內(nèi)可能流動的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔的任務。輸油站的主要操作包括：①來油與計量；②正輸；③反輸；④越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；⑤收發(fā)清管器；⑥站內(nèi)循環(huán)或倒罐。 (3) 采用先進技術(shù)及設備，提高輸油水平。 (2) 中間站 正輸、反輸，越站，收發(fā)清管器。 流程簡介： (1) 來油計量 來油 — 計量 — 閥組 (2