某熱油管道輸送工藝

1、重慶科技學(xué)院管道輸送工藝課程設(shè)計報告 院（系）: 石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級: 油氣儲運10-2班 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 2010440 設(shè)計地點（單位） K713 設(shè)計題目: 某熱油管道工藝設(shè)計（二期） 完成日期： 2013年 12月 25日 指導(dǎo)教師評語: _ _ _ _ _ 成績（五級記分制）: _ _ 指導(dǎo)教師（簽字）: 重慶科技學(xué)院本科生設(shè)計 目錄 目 錄1 總論11.1 概述11.1.1 設(shè)計內(nèi)容11.1.2 設(shè)計依據(jù)11.1.3 設(shè)計原則12 工程概況23 工藝計算 43.1 熱站數(shù)計算43.2 水力計算53.2.1 平均溫度53.2.2油品粘度53.2.3判斷流態(tài)63.2.

2、4計算摩阻63.3 泵站布置計算73.3.1輸量換算73.3.2泵站布置73.4 校核動靜水壓93.4.1動水壓力的校核：93.4.2靜水壓力校核93.5 最小輸量94 設(shè)計結(jié)果11參考文獻(xiàn)12重慶科技學(xué)院本科生設(shè)計 1 總論 1 總論 1.1 概述1.1.1 設(shè)計內(nèi)容按照設(shè)計要求進(jìn)行某熱油管道工藝設(shè)計。本設(shè)計主要就二期（700萬噸/年）條件下，泵站數(shù)和熱站數(shù)，以及它們的布置，還有靜水壓和動水壓的校核，最小輸量。 1.1.2 設(shè)計依據(jù) （1）國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范； （2）相似管道的設(shè)計經(jīng)驗；（3） 設(shè)計任務(wù)書。1.1.3 設(shè)計原則 （1）嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

3、 （2） 采用先進(jìn)、實用、可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新的管理體制，保證工程項目的高水平、高效益，確保管道安全可靠，長期平穩(wěn)運行。 （3）節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊發(fā)展緊密結(jié)合。 （4） 在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實現(xiàn)主要安全性保護(hù)設(shè)施遠(yuǎn)程操作。 （5）以經(jīng)濟(jì)效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險投資，力爭節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。 13重慶科技學(xué)院本科生設(shè)計 2 工程概況 2 工程概況某油田初期產(chǎn)量油400萬噸，五年后原油產(chǎn)量達(dá)到700萬噸/年，計劃將原油輸送到520Km外的煉

4、油廠，需要設(shè)計一條輸油管道，輸送壓力8MPa。采用密閉輸送方式。1.目前設(shè)計情況管道管材為X70，規(guī)格為529×7。導(dǎo)熱系數(shù)K=1.94，比熱容C=2100J（kg·）。一期熱站數(shù)4個，熱站間距130km，熱負(fù)荷為6994kJ，每個熱站包含1個加熱爐，型號為GW7000；泵站數(shù)為1個，3臺泵并聯(lián)，其中1臺備用。輸油泵型號為DQ280-100B×8，流量為300m3/h，揚程為800m，效率77%，轉(zhuǎn)速為2980r/min，功率2000W。2.設(shè)計內(nèi)容及要求為：（1） 確定二期（700萬噸/年）條件下，泵站數(shù)及熱站數(shù)；（2）二期熱站、泵站的布置；（3）靜水壓以及動水

5、壓校核；（4）最小輸量；（5）繪制二期工程中間站、熱泵站工藝流程圖一張（2#）。3.相關(guān)設(shè)計參數(shù)如下：表2-1 某原油性質(zhì)含蠟量，%瀝青質(zhì)，%密度，kg/m3初餾點，凝固點，粘度，50，mPa.s37.875.98537732.58.6 表2-2 里程和高程表里程，km080173236292353430480520高程，m450520470427490380410445415圖2-1 管道走向縱斷面圖表2-3 管道經(jīng)過區(qū)域地溫月 份123456789101112地溫45689111213121086最大運行壓力8.0MPa，末站剩余壓頭80m，局部摩阻為沿程摩阻的1.1%，20相對密度為0.

6、85,50粘度為8.6mPa·s。粘溫指數(shù)0.034.進(jìn)站溫度控制在38。保溫層采用黃夾克，35mm。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.1W/(m·),埋地深度1.8m。最高輸送溫度67，最低輸送溫度35。重慶科技學(xué)院本科生設(shè)計 3 工藝計算 3 工藝計算3.1 熱站數(shù)計算 (3-1)式中，G質(zhì)量流量，kg/s；Q年輸量,m3/s；T時間，取350天,S。當(dāng)年輸量為700萬噸時，由公式（3-1），得： 假設(shè)出站溫度為50，進(jìn)站溫度為38， （3-2）式中， -原油質(zhì)量流量，；-加熱站的進(jìn)站溫度，；-加熱站的出站溫度，；-比熱容，；-加熱站間距，m；K-管道總傳熱系數(shù)，；-管道內(nèi)徑，m；-管道

7、周圍的自然溫度，；所以由式（3-2），得：熱油管全長520km，則加熱站數(shù), 取4個。所以，熱站間距為：管道埋深處平均地溫：出站溫度為： （3-3）式中， G原油質(zhì)量流量，kg/s；C比熱容，kJ/(kg·) ；L加熱站間距，m；K管道總傳熱系數(shù)，W /(m·)；D管道內(nèi)徑，m；由式3-33，得TR=50，與假設(shè)相符。每個加熱站的熱負(fù)荷為 （3-4）式中，q 加熱站的熱負(fù)荷，kJ/s；加熱站的效率,此處取0.88。由式（3-4），得：q=6.629×106J/S。加熱站的熱負(fù)荷與一期熱負(fù)荷接近，所以，二期加熱站仍采用一期加熱爐，型號為GW7000，每個熱站兩個加熱

8、爐。3.2 水力計算 3.2.1 平均溫度 (3-5)式中，-加熱站的起點，終點溫度，。由式3-10，得Tpj為42。 3.2.2油品粘度 （3-6）式中，t、20溫度為t及20時油品的密度，kg/m3；溫度系數(shù)，=1.825-0.001315t ，kg/(m3.)。代入，得50為798.3kg/m3。運動粘度 （3-7）式中，-溫度為平均溫度、時油品的運動黏度，；-粘溫指數(shù)，1/。由式（3-11 ），得： 3.2.3判斷流態(tài)假設(shè)油品處于水力光滑區(qū)，雷諾數(shù)為 （3-8） （3-9）式中，u黏溫指數(shù)，1/,；v輸送溫度下原油的運動黏度，m2/s；Q管路中原油的體積流量，m3/s；e管壁的絕對粗糙

9、度，m。由公式（3-16），得：Re=46300由公式（3-17），得：Re1=925860因為3000<Re<925860，所以其是處于水力光滑區(qū)，故前面的假設(shè)是正確的。 3.2.4計算摩阻一個加熱站間的摩阻為： （3-10）總摩阻為： （3-11）全線所需總壓頭為： （3-12）式中 ， 沿線總摩阻，m；剩余壓頭，m；加熱站之間的高程差，m；H全線所需要的總壓頭，m。由公式（3-10）、（3-11）得：hR=458.2m由公式（3-12）得：H=1952.8m3.3 泵站布置計算 3.3.1輸量換算 （3-13）式中，Q體積流量，m3/s或m3/h；G年輸量，kg；油品在平均溫

10、度時的相對密度，kg/ m3。當(dāng)年輸量為700萬噸時，由公式（3-13），得： =975.6m3/h 3.3.2泵站布置泵站選用泵型號為D300-150×8型輸油泵，其額定流量為360，揚程為1125m,配帶電動機(jī)轉(zhuǎn)速為2985r/min，功率為1192kW，效率為78%。每個泵站選用4臺，3臺泵并聯(lián)，其中1臺為備用泵。則泵產(chǎn)生的壓力故所選泵類型及數(shù)量合格。泵站數(shù)為： （3-14）式中，n泵站數(shù)，個；H全線所需的總壓頭，m；泵所提供的揚程，m。由公式（3-14）得：n=2.034向下取整，取n=2個；為了保證任務(wù)輸量不變，可對泵站中的泵機(jī)組采取減小級數(shù)等措施。采用平均法布站，其站間距

11、為： （3-15）式中， 泵站站間距，km ； L管線總長，km。由公式（3-15），得：LR=260km取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進(jìn)口壓力控制在3080m范圍內(nèi)。當(dāng)采用平均法布站時：（1） 當(dāng)首站與第二站站間距取260km時，對應(yīng)高程為Z=454m時，其進(jìn)口壓力為： （3-16） （3-17）式中，泵站進(jìn)口的剩余壓頭，m；H泵站所提供的揚程，m；i水力坡降；L兩泵站的站間距，m；兩泵站間的高程差，m；泵站內(nèi)壓頭損失，m。由公式（3-16）、（3-17），得：由于泵站進(jìn)口壓力控制在3080m范圍內(nèi)，不符合要求，故要縮小布站距離。（2）取首站與第二站的站間距為210km，對應(yīng)高程為Z=445m時，

12、進(jìn)口壓力為：符合要求，故第二站布置在距離首站210km處。（3）末站進(jìn)口壓力為： 80m與任務(wù)書要求末站剩余壓頭80m相符，故所選泵符合要求。3.4 校核動靜水壓 3.4.1動水壓力的校核： （3-18） 最大動水壓力為： （3-19）式中， Hi高程為i點處的動水壓頭，m；H泵站輸出的壓頭，m；X泵站與低點處的距離，m；ZX，Z1低點處、泵站的高程，m；P動水壓力，Pa。由公式（3-18）、（3-19），得： 故動水壓力校核符合要求。 3.4.2靜水壓力校核靜水壓力的校核： （3-20） 式中， P 靜水壓力，Pa；沿線的最大高程差，m。由公式（3-20），得： 故靜水壓力校核符合要求。3.

13、5 最小輸量管道的最小輸量： （3-21） 式中，管道最小輸量，kg/s；K總傳熱系數(shù)，；D管道外徑，m；L加熱站間距，m；C原油比熱容，； 管道周圍的自然溫度，；加熱站的最低進(jìn)站溫度，；加熱站的最高出站溫度，。由公式（3-21），得： 重慶科技學(xué)院本科生設(shè)計 4 設(shè)計結(jié)果 4 設(shè)計結(jié)果表4-1 管道設(shè)計結(jié)果管材最小屈服強(qiáng)度（MPa）外 徑（mm）壁 厚（mm）X70直縫鋼管4825297表4-2 熱站設(shè)計結(jié)果熱站數(shù)站間距（km）進(jìn)站溫度（）出站溫度（）熱負(fù)荷（kJ/s）效率41303850662988%表4-3 加熱爐型號加熱爐型號加熱爐數(shù)量GW70002表4-4 泵站布置結(jié)果首站末站里程（km）0210高程（m）450454表4-5 泵設(shè)計結(jié)果型號臺數(shù)(臺)流量(m3/h)揚程（m）轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)效率(%)功率（KW）D300-150×8436011252985782950重慶科技學(xué)院