輸油管道設(shè)計(jì)與管理33

1、（參閱教材第七章相關(guān)內(nèi)容）（參閱教材第七章相關(guān)內(nèi)容）一、輸油站工藝流程一、輸油站工藝流程輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動過程，實(shí)際上輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動過程，實(shí)際上就是站內(nèi)管道、管件、閥門所組成的、并與其它輸油設(shè)就是站內(nèi)管道、管件、閥門所組成的、并與其它輸油設(shè)備（包括泵機(jī)組、加熱爐和油罐）相連的輸油管道系統(tǒng)。備（包括泵機(jī)組、加熱爐和油罐）相連的輸油管道系統(tǒng)。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)和所承擔(dān)的任務(wù)。質(zhì)和所承擔(dān)的任務(wù)。 1、工藝流程設(shè)計(jì)原則、工藝流程設(shè)計(jì)原則第四節(jié)第四節(jié) 熱泵站設(shè)計(jì)的幾個問題熱泵站設(shè)計(jì)的幾

2、個問題 (1) 工藝流程要滿足各輸油生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要。工藝流程要滿足各輸油生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要。輸油管建成后，存在三個生產(chǎn)環(huán)節(jié)：試運(yùn)投產(chǎn)、正輸油管建成后，存在三個生產(chǎn)環(huán)節(jié)：試運(yùn)投產(chǎn)、正常輸油和停輸再啟動。常輸油和停輸再啟動。(2) 中間輸油泵站的工藝流程要和采用的輸送方式中間輸油泵站的工藝流程要和采用的輸送方式(開式、開式、閉式閉式)相適應(yīng)；相適應(yīng)；(4) 經(jīng)濟(jì)、節(jié)約；經(jīng)濟(jì)、節(jié)約；(5) 能促使采用最新科學(xué)技術(shù)成就，不斷提高輸油水平。能促使采用最新科學(xué)技術(shù)成就，不斷提高輸油水平。2、輸油站主要流程及其應(yīng)用范圍、輸油站主要流程及其應(yīng)用范圍(3) 便于事故處理和檢修；便于事故處理和檢修；(1) 來油與計(jì)量

3、流程來油與計(jì)量流程來油來油流量計(jì)流量計(jì)閥組閥組罐罐該流程僅存在于首、末站，用于與該流程僅存在于首、末站，用于與 外系統(tǒng)的油品交接計(jì)量。外系統(tǒng)的油品交接計(jì)量。(2) 站內(nèi)循環(huán)流程站內(nèi)循環(huán)流程 罐罐泵泵爐爐閥組閥組罐罐應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：管道投產(chǎn)時作站內(nèi)聯(lián)合試運(yùn)；管道投產(chǎn)時作站內(nèi)聯(lián)合試運(yùn)；輸油干管發(fā)生故障或檢修，防止站內(nèi)系統(tǒng)的管道或設(shè)備凝油；輸油干管發(fā)生故障或檢修，防止站內(nèi)系統(tǒng)的管道或設(shè)備凝油；下站罐位超高或發(fā)生冒罐事故，本站罐位超低或發(fā)生抽空現(xiàn)象；下站罐位超高或發(fā)生冒罐事故，本站罐位超低或發(fā)生抽空現(xiàn)象；本站出站壓力緊急超壓；本站出站壓力緊急超壓；作為流程切換時的過渡流程。作為流程切換時的過渡流程

4、。采用密閉輸油流程時，該流程僅存在于首、末站。采用密閉輸油流程時，該流程僅存在于首、末站。(3) 正輸流程正輸流程 先泵后爐流程：先泵后爐流程： 罐罐閥組閥組泵泵爐爐閥組閥組下站下站(首站首站) 上站來油上站來油閥組閥組泵泵爐爐閥組閥組下站下站(中間站中間站)先爐后泵流程先爐后泵流程： 罐罐給油泵給油泵閥組閥組爐爐泵泵閥組閥組下站下站(首站首站) 上站來油上站來油閥組閥組爐爐泵泵閥組閥組下站下站(中間站中間站)用于管線的正常輸油。用于管線的正常輸油。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 因各種原因使停輸時間過長，需反輸活動管線。因各種原因使停輸時間過長，需反輸活動管線。 管道輸量太低，必須正反輸交替運(yùn)行。管

5、道輸量太低，必須正反輸交替運(yùn)行。 清管器在進(jìn)站管段受阻需進(jìn)行反沖。清管器在進(jìn)站管段受阻需進(jìn)行反沖。 投產(chǎn)前管子預(yù)熱。投產(chǎn)前管子預(yù)熱。 先泵后爐流程：先泵后爐流程：下站來油下站來油閥組閥組泵泵爐爐閥組閥組上站上站 先爐后泵流程先爐后泵流程：下站來油：下站來油閥組閥組爐爐泵泵閥組閥組上站上站(4) 反輸流程反輸流程 上站來油上站來油閥組閥組爐爐閥組閥組下站下站應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 輸量較?。惠斄枯^??； 輸油機(jī)組發(fā)生故障不能加壓；輸油機(jī)組發(fā)生故障不能加壓； 供電系統(tǒng)發(fā)生故障或計(jì)劃檢修；供電系統(tǒng)發(fā)生故障或計(jì)劃檢修； 站內(nèi)低壓系統(tǒng)的管道或設(shè)備檢修；站內(nèi)低壓系統(tǒng)的管道或設(shè)備檢修； 作為流程切換時的過渡流程

6、；作為流程切換時的過渡流程； 冷卻水系統(tǒng)中斷，使輸油泵機(jī)組潤滑得不到保證。冷卻水系統(tǒng)中斷，使輸油泵機(jī)組潤滑得不到保證。(5) 壓力越站流程壓力越站流程 上站來油上站來油閥組閥組下站下站應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：加熱爐管破裂著火，無法切斷油源加熱爐管破裂著火，無法切斷油源;加熱爐看火間著火，無法進(jìn)入處理加熱爐看火間著火，無法進(jìn)入處理;非全越站不能進(jìn)行站內(nèi)管道、設(shè)備施工檢修或事故處理。非全越站不能進(jìn)行站內(nèi)管道、設(shè)備施工檢修或事故處理。(6) 全越站流程全越站流程上站來油上站來油閥組閥組泵泵閥組閥組下站下站應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 停爐檢修；停爐檢修； 地溫高，輸量大，熱損失小，可不加熱；地溫高，輸量大，熱損

7、失小，可不加熱； 加熱爐系統(tǒng)發(fā)生故障，但可以斷油源。加熱爐系統(tǒng)發(fā)生故障，但可以斷油源。(7) 熱力越站流程熱力越站流程(8) 收發(fā)清管器流程收發(fā)清管器流程發(fā)送清管器：發(fā)送清管器： 罐罐(或上站或上站)閥組閥組泵泵爐爐閥組閥組發(fā)送筒發(fā)送筒下站下站 罐罐(或上站或上站)閥組閥組爐爐泵泵閥組閥組發(fā)送筒發(fā)送筒下站下站接收清管器：接收清管器： 上站上站接收筒接收筒閥組閥組泵泵爐爐閥組閥組下站下站 上站上站接收筒接收筒閥組閥組爐爐泵泵閥組閥組下站下站該流程只有在清管時才使用。該流程只有在清管時才使用。以上幾個工藝流程并非每一個生產(chǎn)過程都使用，也不以上幾個工藝流程并非每一個生產(chǎn)過程都使用，也不是每個站都具備

8、，要根據(jù)各條管線及輸油站的具體情是每個站都具備，要根據(jù)各條管線及輸油站的具體情況選擇。況選擇。 二、熱泵站上先泵后爐流程的缺點(diǎn)二、熱泵站上先泵后爐流程的缺點(diǎn)熱泵站上，根據(jù)輸油主泵與加熱爐的相對位置，站內(nèi)流程熱泵站上，根據(jù)輸油主泵與加熱爐的相對位置，站內(nèi)流程可以是可以是“先泵后爐先泵后爐”也可以是也可以是“先爐后泵先爐后泵”流程。我國流程。我國70年代建設(shè)的管道大多采用先泵后爐流程。年代建設(shè)的管道大多采用先泵后爐流程?！跋缺煤鬆t先泵后爐”流流程存在以下缺點(diǎn)：程存在以下缺點(diǎn)：1、進(jìn)泵油溫低，泵效低、進(jìn)泵油溫低，泵效低 進(jìn)泵油溫即為上站來油的進(jìn)站油溫，是站間最低溫度。進(jìn)泵油溫即為上站來油的進(jìn)站油溫，

9、是站間最低溫度。由于原油粘度高，使泵效下降。如任丘原油由于原油粘度高，使泵效下降。如任丘原油60時粘度時粘度為為34mm2/s，40時為時為80mm2/s，泵效下降，泵效下降0.8，大慶原，大慶原油，油溫從油，油溫從60降到降到30，泵效降低，泵效降低1.8。站內(nèi)管線常年在低溫下運(yùn)行，又無法在站內(nèi)清管，結(jié)蠟站內(nèi)管線常年在低溫下運(yùn)行，又無法在站內(nèi)清管，結(jié)蠟層較后，流通面積減小，使站內(nèi)阻力增加，造成電能的層較后，流通面積減小，使站內(nèi)阻力增加，造成電能的極大浪費(fèi)。如一條年輸量極大浪費(fèi)。如一條年輸量2000萬噸的管線，若一個站的萬噸的管線，若一個站的站內(nèi)損失增加站內(nèi)損失增加10m油柱，則一個站全年多耗

10、電約油柱，則一個站全年多耗電約80萬度萬度（約（約40萬元）。萬元）。2、站內(nèi)油溫低，管內(nèi)結(jié)蠟嚴(yán)重，站內(nèi)阻力大、站內(nèi)油溫低，管內(nèi)結(jié)蠟嚴(yán)重，站內(nèi)阻力大3、加熱爐承受高壓，投資大，危險(xiǎn)性大、加熱爐承受高壓，投資大，危險(xiǎn)性大 加熱爐內(nèi)壓力為泵的出口壓力，高達(dá)加熱爐內(nèi)壓力為泵的出口壓力，高達(dá)6.0MPa，爐管及，爐管及附件都處于高壓下工作，鋼材耗量大，投資增加，加熱附件都處于高壓下工作，鋼材耗量大，投資增加，加熱爐在高壓下工作，易出事故，且難以處理，嚴(yán)重時可能爐在高壓下工作，易出事故，且難以處理，嚴(yán)重時可能引起加熱爐爆炸。引起加熱爐爆炸。我國過去建設(shè)的管道采用先泵后爐的流程，是與旁接罐流我國過去建設(shè)的

11、管道采用先泵后爐的流程，是與旁接罐流程分不開的。在旁接罐流程下，若采用先爐后泵，則進(jìn)站程分不開的。在旁接罐流程下，若采用先爐后泵，則進(jìn)站壓力較低，加熱爐受上一站的控制。目前我國有些管線已壓力較低，加熱爐受上一站的控制。目前我國有些管線已經(jīng)將先泵后爐的流程改為先爐后泵流程。新設(shè)計(jì)的管線，經(jīng)將先泵后爐的流程改為先爐后泵流程。新設(shè)計(jì)的管線，不論是采用不論是采用“泵到泵泵到泵”輸送還是采用輸送還是采用“旁接罐旁接罐”輸送，都輸送，都應(yīng)設(shè)計(jì)為先爐后泵流程，但進(jìn)站壓力一定要滿足加熱爐工應(yīng)設(shè)計(jì)為先爐后泵流程，但進(jìn)站壓力一定要滿足加熱爐工作壓力的需要。作壓力的需要。三、直接加熱和間接加熱三、直接加熱和間接加熱

12、加熱輸送是目前輸送含蠟多、粘度大、凝點(diǎn)高的原油的普遍方加熱輸送是目前輸送含蠟多、粘度大、凝點(diǎn)高的原油的普遍方法。對原油的加熱主要有兩種方式：直接加熱和間接加熱。法。對原油的加熱主要有兩種方式：直接加熱和間接加熱。 1、直接加熱、直接加熱 即原油直接在管式加熱爐內(nèi)加熱，爐膛四周并列排有爐管，即原油直接在管式加熱爐內(nèi)加熱，爐膛四周并列排有爐管，原油從管內(nèi)流過，被火焰和煙氣直接加熱。原油從管內(nèi)流過，被火焰和煙氣直接加熱。 加熱爐直接加熱油品，設(shè)備簡單，投資省，占地少，但熱加熱爐直接加熱油品，設(shè)備簡單，投資省，占地少，但熱效率低且不安全。加熱爐爐膛溫度高達(dá)效率低且不安全。加熱爐爐膛溫度高達(dá)700-80

13、0以上，以上，若管內(nèi)原油流速過低或偏流，在某個部位就可能發(fā)生過熱、若管內(nèi)原油流速過低或偏流，在某個部位就可能發(fā)生過熱、結(jié)焦，從而使局部過熱更嚴(yán)重，容易引起燒穿爐管事故，結(jié)焦，從而使局部過熱更嚴(yán)重，容易引起燒穿爐管事故，運(yùn)行時要求爐內(nèi)保持一定的流速，但流速大又會使?fàn)t內(nèi)的運(yùn)行時要求爐內(nèi)保持一定的流速，但流速大又會使?fàn)t內(nèi)的壓降增大，一般爐內(nèi)壓降都在壓降增大，一般爐內(nèi)壓降都在0.1MPa左右。左右。我國過去所建管線使用的加熱爐多為方箱式加熱爐，我國過去所建管線使用的加熱爐多為方箱式加熱爐，爐膛大、熱慣性大，升溫降溫都需要較長的時間，一爐膛大、熱慣性大，升溫降溫都需要較長的時間，一般在正式投入運(yùn)行前要先

14、用木材等烘爐般在正式投入運(yùn)行前要先用木材等烘爐5天左右。若管天左右。若管線突然停輸，由于爐內(nèi)溫度很高，爐管內(nèi)的存油會汽線突然停輸，由于爐內(nèi)溫度很高，爐管內(nèi)的存油會汽化，使?fàn)t管內(nèi)壓力過高，或結(jié)焦穿孔，易發(fā)生事故?；?，使?fàn)t管內(nèi)壓力過高，或結(jié)焦穿孔，易發(fā)生事故。以某種中間熱載體為熱媒，燃料直接加熱熱媒，在換以某種中間熱載體為熱媒，燃料直接加熱熱媒，在換熱器中熱媒加熱原油。熱器中熱媒加熱原油。目前油田上廣泛采用的水套式加熱爐即為一種間接加目前油田上廣泛采用的水套式加熱爐即為一種間接加熱系統(tǒng)。另外，在東黃復(fù)線上，我國從國外引進(jìn)的熱熱系統(tǒng)。另外，在東黃復(fù)線上，我國從國外引進(jìn)的熱媒爐間接加熱系統(tǒng)是長輸管線上

15、廣泛使用的原油加熱媒爐間接加熱系統(tǒng)是長輸管線上廣泛使用的原油加熱系統(tǒng)，并已開始在老線的改造中使用。系統(tǒng)，并已開始在老線的改造中使用。2、間接加熱、間接加熱間接加熱的優(yōu)點(diǎn)：間接加熱的優(yōu)點(diǎn)： 運(yùn)行安全可靠運(yùn)行安全可靠 一方面熱媒蒸汽壓低，加熱爐可在低壓下運(yùn)行一方面熱媒蒸汽壓低，加熱爐可在低壓下運(yùn)行(運(yùn)行運(yùn)行壓力約為壓力約為0.5MPa)；另一方面，由于被加熱爐直接加；另一方面，由于被加熱爐直接加熱的是熱媒而不是原油，熱媒最高使用溫度在熱的是熱媒而不是原油，熱媒最高使用溫度在316以上，熱媒進(jìn)爐溫度為以上，熱媒進(jìn)爐溫度為121，即熱媒的進(jìn)出爐溫差，即熱媒的進(jìn)出爐溫差可達(dá)可達(dá)195，加熱爐直接加熱熱媒

16、，一般沒有結(jié)焦問，加熱爐直接加熱熱媒，一般沒有結(jié)焦問題，因而避免了在加熱爐管內(nèi)的結(jié)焦問題。題，因而避免了在加熱爐管內(nèi)的結(jié)焦問題。原油在熱媒原油換熱器中走殼程，壓力損失為原油在熱媒原油換熱器中走殼程，壓力損失為50100kPa，與直接加熱相比，壓力損失可減少，與直接加熱相比，壓力損失可減少1/2以上。以上。 熱效率高且效率基本上不隨熱負(fù)荷變化，因而對輸量和熱熱效率高且效率基本上不隨熱負(fù)荷變化，因而對輸量和熱負(fù)荷的適應(yīng)性強(qiáng)。加熱爐的效率可達(dá)負(fù)荷的適應(yīng)性強(qiáng)。加熱爐的效率可達(dá)92%以上，考慮到熱以上，考慮到熱媒系統(tǒng)設(shè)備的動力消耗和熱媒罐、加熱管線及熱媒原油換媒系統(tǒng)設(shè)備的動力消耗和熱媒罐、加熱管線及熱媒

17、原油換熱器的熱損失又增加了能源損失，所以整個間接加熱系統(tǒng)熱器的熱損失又增加了能源損失，所以整個間接加熱系統(tǒng)的綜合熱效率要比熱媒加熱爐低的綜合熱效率要比熱媒加熱爐低5%左右，可達(dá)左右，可達(dá)87%。 體積小體積小,重量輕重量輕,便于實(shí)現(xiàn)加熱爐系統(tǒng)的輕型化和預(yù)制化。便于實(shí)現(xiàn)加熱爐系統(tǒng)的輕型化和預(yù)制化。間接加熱的缺點(diǎn)：間接加熱的缺點(diǎn)： 設(shè)備多，占地面積大，投資大；設(shè)備多，占地面積大，投資大； 要求的自控水平和操作水平高；要求的自控水平和操作水平高； 熱媒為一種低毒有機(jī)化合物，當(dāng)熱媒溫度高于熱媒為一種低毒有機(jī)化合物，當(dāng)熱媒溫度高于60時，熱時，熱媒與大氣接觸發(fā)生氧化，所以必須用氮?dú)饷芊?。媒與大氣接觸發(fā)生

18、氧化，所以必須用氮?dú)饷芊?。例?某某3257的熱油管道全線有的熱油管道全線有5座熱泵站，管道允許的最高、最低輸油座熱泵站，管道允許的最高、最低輸油溫度分別為溫度分別為65和和30，管道中心埋深處自然地溫為，管道中心埋深處自然地溫為2，所輸油品，所輸油品比熱為比熱為2100J/kg，平均密度為，平均密度為852kg/m3，油品，油品65時的運(yùn)動粘度為時的運(yùn)動粘度為5.310-6m2/s，粘溫指數(shù)為，粘溫指數(shù)為0.036，熱泵站間距及管路總傳熱系數(shù)（以，熱泵站間距及管路總傳熱系數(shù)（以鋼管外徑計(jì)）見下表，各站維持進(jìn)站油溫鋼管外徑計(jì)）見下表，各站維持進(jìn)站油溫30不變運(yùn)行，摩擦升溫忽不變運(yùn)行，摩擦升溫忽

19、略不計(jì)，站間距及各站間總傳熱系數(shù)略不計(jì)，站間距及各站間總傳熱系數(shù)K見下表。見下表。站間編號站間編號 12345站間距站間距 (km) 42.037.538.245.043.0K (w/m2) 1.952.202.401.802.001、求該管道的允許最小輸量、求該管道的允許最小輸量Gmin；2、用平均溫度法計(jì)算輸量為、用平均溫度法計(jì)算輸量為300t/h時第時第3站間的沿程摩阻損失站間的沿程摩阻損失 (已知已知流態(tài)為水力光滑區(qū)流態(tài)為水力光滑區(qū))。 1、熱力條件最差（即、熱力條件最差（即KLR最大）的站間的允許最小輸量即為全線的允最大）的站間的允許最小輸量即為全線的允許最小輸量。許最小輸量。5個站間的個站間的KLR分別為分別為