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另外,本设计中输送的是高含蜡原油,其在凝点附近的粘温区线很陡,而当温度高于凝固点30-40℃以上时,粘度随温度变化很小。又由于含蜡原油往往在紊流状态下输送,摩阻与粘度的0.25次方成正比,提高油温对摩阻的影响很小,而热损失却显著增大,故加热温度不宜过高。
综合考虑以上种种因素,以及以往设计中所的经验,确定最高出站温度
TR?60℃。
2.3.2 进站油温TZ
加热站的进站油温是经过经济比较而确定的。对于输送任何油品,为防止停输后凝管,同时考虑到通过提高油温来改变油品的粘度,从而提高输送的经济性,故进站温度应高于油品的凝点。对于本次设计中的输送原油,其含蜡量和胶质的含量均比较高,而对于凝点较高的含蜡原油,由于其在凝点附近的粘温曲线很陡,所以经济进站温度常常略高于油品的凝固点。
根据经验,确定最低进站温度为TZ?30℃。
由于本次设计输量大,油流温降小,故在初步计算中根据经验取进站油温TZ?34℃,出站油温TR?45℃。
2.2.3周围介质温度T0
对于埋地管道,T0一般取中心管道埋深处的最低月平均地温。T0是随季节和地区变化的,设计热油管道时,至少应分别按其最低月和最高月的月平均温度计算温降及热负荷。
2.3.4平均温度Tpj
由于管道的摩阻与其流态有一定的关系,当管路的流态在紊流光滑区时,可按平均温度下的油流粘度来计算站间摩阻。计算平均温度可采用下式:
12Tpj?TR?TZ
332.4 其他参数的选取
2.4.1 工作日:全年按350天,每天24小时计算 2.4.2 油品密度
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根据20℃时油品的密度按下式换算成计算温度下的密度:
?t??20??(t?20)其中,?t,?20—分别为温度为t℃和20℃下的油品密度,kg/m3; ?—温度系数,??1.825?0.001315?20。 2.4.3 油品的比热容 比热容可按下式确定:
Cy?115d4 (1.687?3.39?10?3T)1520其中,d4—油品在15℃的相对密度,d4?d4??(T?20);
T —油品温度,℃;
Cy—油品的比热容,kJ/kg,℃。 2.4.4土壤及沥青层的导热系数
本设计中土壤为亚粘土,且含水量为15%,可查得?t?1.454W/m,℃; 沥青层导热系数按经验一般取?L?0.15 W/m.℃。 2.4.5管道设计参数
(1)热站,泵站或热泵站站内压头损失hm为15m; (2)进站压力Hs的范围一般为30-80m;
3. 最优管径的选择
在设计输量下,若选用较大的管径,可降低输送压力,减少泵站数,从而减少了泵站的建设费用,降低了输油的动力消耗,但同时也增加了管路的建设费用。
根据目前国内加热输油管道的实际经验,热油管道的经济流速在1.5-2.0m/s范围内。在此基础上选定1.8m/s为经济流速。由经济流速和输量来确定经济管径,选择合适的值,最终选定为外管径φ711,壁厚8mm。
4. 工艺计算说明
4.1 概述
对于高含蜡及易凝易粘油品的管道输送,如果直接在环境温度下输送,
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则油品粘度大,阻力大,管道沿途摩阻损失大,导致了管道压降大,动力费用高,运行不经济,且在冬季极易凝管,发生事故,所以为了安全输送,在油品进入管道前必须采取降凝降粘措施。目前国内外很多采用加入降凝剂或给油品加热的办法,使油品温度升高,粘度降低,从而达到降凝目的。
本设计采用加热的办法,提高油品温度以降低其粘度,减少摩阻损失,降低管输压力,使输油总能耗小雨不加热输送,并使管内最低油温维持在凝点以上,保证安全输送。
热油管道不同于等温输送的特点在于在输送过程中存在摩阻损失和散热损失两种能量损失,因此我们必须从两方面给油流供应能量,由加热站供应热能,由泵站供应压力能。此外这两种损失相互影响,摩阻损失的大小决定于油品的粘度,而粘度大小又取决于输送温度的高低,通常管子的散热损失往往占能量损失的主导地位。当热油沿管路流动时,温度不断降低,粘度不断增大,水力坡降也不断变化。计算热油管道的摩阻时,必须考虑管路沿线的温降情况及油品的粘温特性。因此设计管路时,必须先进行热力计算,然后进行水力计算。此外,热油管的摩阻损失应按一个加热站间距来计算,全线摩阻为各站间摩阻之和。
4.2 确定加热站及泵站数
4.2.1 热力计算
埋地不保温管线的散热传递过程是由三部分组成的,即油流至管壁的放热,沥青绝缘层的热传导和管外壁至周围土壤的传热,由于本设计中所输介质的要求不高,而且管径和输量较大,油流到管壁的温降比较小,故管壁到油流的散热可以忽略不记。而总传热系数主要取决于管外壁至土壤的放热系数?2,?1值在紊流状态下对传热系数k值的影响可忽略。
由于本设计中所输介质为高粘原油,故而在热力计算中考虑了摩擦生热对温升的影响。
计算中周围介质的温度T0取最冷月土壤的平均温度,以加权平均温度作为油品的物性计算温度。
由于设计流量较大,据经验,将进站温度取为Tz?34℃,出站温度取
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为TR?45℃。然后由苏霍夫公式计算站间距LR,从而进一步求得加热站数
N。
4.2.2 水力计算
当管路的流态在紊流光滑区时,摩阻仅与粘度的0.25次方成正比,可按平均温度下的油流粘度,用等温输送的方法计算加热站间摩阻。
先根据流量和管径判断流态。在大于34℃时一直处于紊流水力光滑区,由平均温度求出平均粘度,再由列宾宗公式计算站间摩阻。
为了便于计算和校核,本设计中将局部摩阻归入一个加热站的站内摩阻,而忽略了站外管道的局部摩阻损失。
4.2.3 初步确定热站、泵站数
由热力计算可确定加热站数,加以化整。
确定泵站数时,要考虑到管线的承压能力选定输油主泵,再根据流量及其扬程确定泵机组的组合方式,最后由全线所需的压头求出所需的泵站数,并结合水力计算定出。
4.2.4站址确定
根据地形的实际情况,本着热泵合一的原则,进行站址的调整。确定站址,除根据工艺设计要求外,还需按照地形、地址、文化、气象、给水、排水、供电和交通运输等条件,并结合施工、生产、环境保护,以及职工生活等方面综合考虑,最终确定站址如下:
站 号 站 类 别 1# 热泵站 2# 热泵站 80 27.5 3# 热泵站 160 37.5 里 程( km) 0 高 程 (m) 5.4 5. 校核计算说明
5.1 热力、水力校核
由于对站址的综合考虑,使热站、泵站的站址均有所改变,因此必须进
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