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1、第四章 热油管道的工艺计算主要内容：4.1 热油管道的概念4.2 热油管道稳态热力计算4.3 热油管道摩阻计算4.4 液化气管道简介原油的分类与输送工艺原油的组成极其复杂，二种常用的分类法：1. 分类国际原油市场将 作为评价、划分原油的标准之一。=141.5/d60F-131.5 F=32+9t/5 大庆油 33 第四章 热油管道的工艺计算4.1 热油管道的概念2. 特性因素分类根据计算出的特性因数进行分类K=1.216Tk油品的平均沸点，d60F 相对密度K12.1 称石蜡基原油K=11.512.1 称中间基原油K=10.511.5 称环烷基原油第四章 热油管道的工艺计算4.1 热油管道的概
2、念加热输送目的：对高粘原油，提高温度，降低粘度，减少输送摩阻。对含蜡原油，提高温度，保持原油温度始终高于凝点。第四章 热油管道的工艺计算4.1 热油管道的概念苏霍夫公式：考虑摩擦升温第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算苏霍夫温降公式的应用 1. 确定热油管道沿线的油温2. 为使原油输到下站进站时仍有一定的温度TJ，确定所必须的出站温度TC。3. 出站温度TC、进站温度TJ一定后，加热站间距的确定。或第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算4. 加热站数和加热站的热负荷化整 NR加热站应尽可能与泵站合站布置加热站热负荷：第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳
3、态热力计算5. 反算管路的总传热系数K（稳定运行）6. 管路允许的最小输量第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算其他因素对输油温度的影响1. 过泵温升绝热压缩温升例：密度656kg/m3的汽油，进泵温度26.7，泵进出口压差6.89MPa，压缩温升2.06 。油品密度小、进泵温度高、泵扬程高，压缩温升大。第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算过泵摩擦温升泵输出功率：泵输入功率：第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算含蜡原油温度低于析蜡点后，原油中的蜡会逐渐析出，同时放出相变潜热。DSC分析实验可确定析蜡放热和析蜡量。2. 析蜡对原油温度的影响第四
4、章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算设从析蜡起始温度至进站温度间单位质量原油析出的蜡量为，蜡的结晶相变热为，则单位 温度内的平均放热量为：温度降至析蜡起始温度的管段长度：第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算考虑析蜡后，原油的热容为：则进站温度变为：第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算1. 热油至管内壁放热回顾几个无量纲数：热油管道的总传热系数第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算层流 Re第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算2. 管壁导热钢管壁、防腐绝缘层、保温层等，属多层圆筒壁导热问 题。第四章 热油管道的工
5、艺计算4.2 热油管道稳态热力计算取各层直径：管内径 d1管外径（防腐绝缘层内径） d2 （防腐绝缘层厚度小于10mm）防腐绝缘层外径（保温层内径） d3保温层(3050mm厚)外径 d4（一般取保温层内外直径的平均值）第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算钢管导热系数 =160 kJ/(mhr) 沥青防腐绝缘层导热系数=0.585 kJ/(mhr) 保温层(聚胺酯泡沫塑料)导热系数=0.0920.125 kJ/(mhr) 第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算3. 管外壁对土壤放热该过程以土壤导热为主，但用换热系数的形式表示。对不保温管道：土壤导热系数（不含水
6、沙土为0.788 kJ/ m hr ）管中心埋深第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算当D/ 的比值较小时，可近似地将热油管路看做是半无 限大土壤介质中的线热源。 热源发出的热流线是径向辐射的，但所有热流线在地面 处变为垂直于地面。设热流线流出地表后汇聚于地表上 方与线热源的对称处，即热汇(冷源)，冷源温度与热源相反，冷源至地表面间仍为土壤，地表面温度为 。第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算对不保温埋地管道，当埋深具有一定深度、管内油流流动为紊流时，总传热系数主要取决与管道与土壤 的换热。第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算D、h、 决定了
7、 (或K)。正确地选择 是确定总传热系数K的关键。的几个影响因素： 土壤的含水率 土壤的土质 土壤的颗粒大小 土壤的密实程度第四章 热油管道的工艺计算4.2 热油管道稳态热力计算1. 平均油温（粘度）算法适用紊流、粘温关系平缓（起终点粘度差2倍）的条件。（1）计算站间平均油温第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算（2）由平均油温确定平均粘度粘温曲线 （3）计算站间摩阻第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算2. 理论计算法粘温关系符合不考虑摩擦升温、忽略内外管径之差、计算管段 内流态一致。第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算进出站温度区间粘温关系较陡进出站温
8、度区间流态有变化进出站温度区间原油流变性有变化可能出现的流态组合：牛顿紊流牛顿层流非牛顿层流牛顿紊流非牛顿紊流非牛顿层流3. 分段计算法第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算牛顿紊流非牛顿紊流非牛顿层流(1) 确定流态变化的位置第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算由 ，在粘温关系上找到若表明沿程有流态变化。根据 由温降公式确定流态变化位置。第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算（2）区分牛顿紊流与非牛顿紊流根据反常点温度 区分牛顿流非牛顿流牛顿紊流 非牛顿紊流 非牛顿层流第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算在 内进行试算，步长（3）牛顿段紊流
9、摩阻第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算在 内进行试算，步长（4）非牛顿段紊流摩阻第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算在 内进行试算，步长（5）非牛顿段层流摩阻第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算第四章 热油管道的工艺计算4.3 热油管道摩阻计算LNG经过脱水、脱酸性气和重烃后压缩、膨胀、液化而成。临界压力4.5MPa，临界温度-82。常压下沸点 为-16
10、3，液体比重0.43-0.48，气态与液态体积比600，无毒、无腐蚀性。外观如自来水。气化至常温、常压有约840KJ/Kg冷热放出，可用于空气分离、冷热发电、冷冻仓库等。 第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介目前世界上韩国、日本、法国、西班牙、芬兰等国拥有 LNG船建造技术。现建造的最大LNG运输船承载容量已 达13.8万立方米，造价1.45亿美元。可服役3540年。日 本将造14.7万立方米LNG运输船。 全球2005年达151艘、2010年达192艘。 第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介LNG专用船抵达接收终端专用码头后，通过卸料臂（四根400MM，其中3根液相，
11、1根气相）和卸料管线，借 助船上卸料泵将LNG送进接收终端的储罐内。卸料初期 储罐内将会产生的蒸气增压后经回流管线返回LNG船的 料舱，以平衡料舱内压力；另一部分与外输LNG一起进气化器。第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介除完整的消防系统外，接收终端设有火炬装置和氮气系统。火炬装置燃烧超量的LNG蒸气以保安全。氮气系统用于卸料臂与LNG船分开前的吹扫清洗及吹扫清洗设备以便进行维修保养。同时氮气也可于储罐在低压时 注入，以避免真空的形成。第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介气化器利用海水喷淋（开架式）或者热水（浸燃式）使 LNG气化成气态天然气，最后进行加味，调压，计量
12、后送进输气管网。海水开架式负责基本负荷，浸没燃烧式 作为备用和调峰使用。 第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介由于需在极低温度下液化、输送，管道输送时沿途需设制冷站；管线要有极好的保温；管材的低温韧 性要好；耐压强度要高；费用较高。与陆上其它运 输方式相比，只有在大输量、长距离、低地温时输 送LNG才可能是经济的，目前尚无长距离LNG管道。目前LPG最长的管道是加拿大的科钦管道，管径 324mm，长3200km，输量范围159636m3/h，流速 0.542.14m/s，最大出站压力9.93MPa。第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介设计液化石油气管道时，委托设计合同中
13、应明确液态液化石油气的最大、最小年输量、月输量及日输量、组分、比例。如在委托设计合同中无法提供液化石油气的组分时，设计最高压力按丙烯组分考虑。 第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介液态液化石油气在管道中的流态一般为紊流混合摩擦区，管壁粗糙度对摩阻影响较大，当管壁结垢或有轻度腐蚀时，取1.11.2的流态阻力增加系数。规范规定液态液化石油气在管道中的最大流速不超过3m/s。美国科洛尼尔管道的流速范围为2.23.3m/s。第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介为保持液态输送，确保安全稳定，管道沿线任何一点的压力都必须高于输送温度下液化石油气的饱和蒸汽压，沿线各中间泵站的进站压力应比同温度下的液化石油气的饱和蒸汽压高1Mpa，末站进储罐前的压力应比同温度下液化石油气的饱和蒸汽压高0.5MPa。 第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介LPG在管内流速大时，摩阻损失增加，同时也提高了LPG温度，温度过高，LPG蒸汽压上升，为避免管道超压，需对LPG进行冷却降温，因此LPG管道在高流速时应计算管道温升、确定冷却方式。 第四章 热油管道的工艺计算4.4 液化气管道简介
