長輸原油管道能耗關(guān)鍵影響因素研究.pdf

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1、第43卷第3期化工機(jī)械311長輸原油管道能耗關(guān)鍵影響因素研究?1121梁宏寶馬百濤姜勇李博(1.東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院;2.北京油氣調(diào)控中心)摘要對長輸原油管道的能耗進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,通過實(shí)例分析了影響長輸原油管道能耗的主要因素和變化規(guī)律。提出了降低管道能耗的具體措施,有效降低了長輸原油管道的運(yùn)行費(fèi)用、提高了經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞原油管道能耗數(shù)學(xué)建模運(yùn)行成本+中圖分類號TQ055．81文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0254-6094(2016)03-0311-05管道運(yùn)輸是運(yùn)輸原油的主要方式,截止2013KπDgia=,b=Gcc

2、a年12月,我國油氣管道總長度達(dá)到8.70萬公里,式中b———與摩擦有關(guān)的系數(shù);其中,天然氣管道約4.85萬公里,原油管道約c———均溫下原油的比熱容,J/(kg·℃);2.31萬公里,成品油管道約1.53萬公里。輸油管道的運(yùn)行是一個復(fù)雜的過程,它受到出站溫度、管D———管道外徑,m;線環(huán)境狀況及油品的粘溫關(guān)系等影響[1,2]。長輸G———原油的質(zhì)量流量,kg/s;管道在運(yùn)行的過程中,各種因素對能耗的影響各i———油流的水力坡降;2不相同,為了降低長輸原油管道的能耗,許多國內(nèi)K———管道的總傳熱系數(shù),W/(m·℃);外

3、的專家和學(xué)者對熱油管道的優(yōu)化進(jìn)行了大量的L———管道加熱輸送長度,m;研究,取得了一定進(jìn)展。針對我國輸油管道的不T———周圍介質(zhì)溫度,℃;0同工況,一些研究人員從目標(biāo)函數(shù)、決策變量及約T———距起點(diǎn)為L處的油溫,℃;L[3]束條件等方面進(jìn)行研究。但是,研究人員在降T———管道起點(diǎn)油溫,℃。R低原油管道能耗方面,并沒有對原油管道運(yùn)行過若忽略摩擦的影響,令b=0,代入式(1)可以程進(jìn)行能耗的具體分析與計(jì)算。為此,筆者通過得到蘇霍夫公式:實(shí)例分析管道能耗費(fèi)用的主要影響因素,并給出-aLT=T+(T-T)e(2)L0R0優(yōu)化運(yùn)

4、行措施。1.2熱能消耗的計(jì)算1建立長輸原油管道能耗的數(shù)學(xué)模型原油經(jīng)過加熱站時(shí),加熱站中的加熱爐對原1.1長輸原油管道的穩(wěn)態(tài)軸向溫降油進(jìn)行加溫、加壓以保證油流運(yùn)輸流暢。加熱站原油管道運(yùn)輸過程中,當(dāng)原油進(jìn)入管道之前燃料一般采用原油或油渣。加熱站的熱能消耗也需要在加熱站加熱,以便運(yùn)輸順暢,要保證當(dāng)加熱[4,5]是能耗的重要組成部分。加熱站的有效熱負(fù)到一定溫度時(shí),原油在流動過程中向管道外散發(fā)荷計(jì)算公式為:熱量后,原油的溫度仍不會太低。當(dāng)原油經(jīng)過加熱站后,再經(jīng)過泵站加壓,以便保證原有的流速。q=Gc(T-T)(3)R0假定原油管

5、道的流量和原油物性不變時(shí),管道沿加熱站工作過程中,在t時(shí)間(單位h)內(nèi),燃程的溫度分布可表示為:-aL料油的消耗總量和把10kt原油輸送1km的距離T=(T+b)+[T-(T+b)]e(1)L0R0所消耗的燃料總量的計(jì)算公式分別為:?梁宏寶,男,1966年8月生,教授。黑龍江省大慶市,163318。312化工機(jī)械2016年3600tGc(TR-TZ)原油的有效能頭為:S=(4)oEηnH=(Z-Z)+h+∑h(6)7ZQfmi3600tGc(TR-TZ)1110c(TR-TZ)i=1S==opEη3600tGLEηL式

6、中h———沿程摩阻損失,m;f1000×10000h———各站站內(nèi)摩阻,m;mi式中c———均溫下的油品比熱容,kJ/(kg·℃);Z———管段起點(diǎn)處高程,m;QE———燃料油低位熱值,kJ/kg;Z———管段終點(diǎn)處高程,m。ZT———出站溫度,℃;R泵的有效功率為:T———進(jìn)站溫度,℃;ZpghQN=(7)有效1000η———加熱系統(tǒng)效率。1.3原油管道的摩阻計(jì)算式中h———揚(yáng)程,m;N———泵的有效功率,kW;經(jīng)加熱站加熱的原油在管道里面流動時(shí),需有效3要進(jìn)行摩阻計(jì)算。過去人們計(jì)算原油管道摩阻的Q———泵排量,m;

7、3時(shí)候,一般根據(jù)平均溫度法將原油的物性參數(shù)當(dāng)ρ———原油密度,kg/m。做定值,同時(shí)忽略流態(tài)變化的影響,以及流型轉(zhuǎn)變2原油管道能耗的影響因素的研究的影響,在這樣的情況下必然會帶來一些計(jì)算誤2.1加熱原油管道熱能消耗的影響因素差。筆者考慮到流態(tài)和流型因素會隨著油溫以及燃料油單耗是加熱管道熱能耗的主要影響因外界溫度的變化而變化,從而對加熱站間管路的素之一,它不但取決于加熱爐的效率,而且還受到摩阻損失計(jì)算進(jìn)行了區(qū)間劃分并且采用了數(shù)值解管道輸入量輸出的影響。燃料油單耗計(jì)算公式法。熱油管道的摩阻計(jì)算公式為。為:2-mm107c(

8、T-T)QvRZhl=β5-mL(5)Sop=Eη(8)d8A-aLKπDβ=m2-m將TZ=T0+(TR-T0)e,a=代入式4πg(shù)Gc式中d———管道內(nèi)徑,m;(8)得:3kπDQ———體積流量,m/s;107c(T-T)(eGcL-1)Z02Sop=(9)v———油品運(yùn)動粘度,m/s。Eη在式(5)中,達(dá)西參數(shù)A、β、m的值