码头热油管道节能优化计算.pdf

《码头热油管道节能优化计算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1I期张敬业等．码头热油管道节能优化计算码头热油管道节能优化计算张敬业周靖林(北京化工大学信息科学与技术学院，北京100029)摘要在已有热油管道稳态优化模型的基础上，结合码头的实际运行情况，对热油管道的各个流量运行区间的平均输油单位电耗进行计算，分析得到各流量区间中最优泵组合运行方案，利用线性规划的基本理论计算了输油现场每天的最佳调度方案，开发了码头的节能优化系统。关键词热油管道优化调度节能系统中圈分类号TQ055．8+l文献标识码A文章编号1000—3932(2012)11—1473-05目前，我国的热油管道大多由输油站和管道两部分构成，管道输送是原油运输的主要方式。输油站分为泵

2、站和加热站，泵站主要是为输油管道提供压力，加热站主要为输油管道提供热能。热油管道的运行过程实质上是一个热力学的能量平衡过程，在该系统中，一方面原油的温度和压力随着沿管道原油流动而降低，另一方面原油在输油站上被加热、加压以平衡其通过管路而产生的能量损失⋯。热油管道的运行能耗包括加热炉消耗的燃料和输油泵消耗的电力两部分。通过对热油管进行优化可以降低输送过程中的燃料和电力消耗，从而达到节能减排的作用。2。。在现有设备和工艺流程不变的前提下，如何选择合理的优化节能方案，使热油管道以最少的能耗完成给定的输油任务是一个值得研究的问题。笔者在现场实际运行数据的基础上计算了各个流量区间的输油电耗，针对

3、不同的流量区间得到该区间的最优原油泵组合运行方案，计算每天的最佳原油调度方案，并开发了码头热油管道优化节能系统。1热油管道稳态优化模型在稳态运行工况条件下，热油管道的运行方案一般由输油温度及在给定流量和输油温度下与管路匹配的一个全线泵组合组成。热油管道稳态优化运行问题可划分为两个层次：在给定输油温度下全线泵组合的优化；全线各站输油温度的优化。在管道各段的流量及所有不可控因素为给定的前提下，热油管道稳态优化运行问题可用以下模型来描述”o：minS=工[T。，c，(TR)]+五[TR，C。(TR)]S·t·QRfY。≤QR。≤Qm”y。(1)tR；’≤tR．≤tR。”Yi=0，1iEJ7其

4、中正和五分别表示单位时间内全线的燃料费和电费，目标函数．s即为单位时间内全线的总能耗费用；，’是全线热站的序号集合；Q。。是第i站的实际热负荷，Q。i’和Q。i”是相应的下限和上限；凡是第i站是否开加热炉的逻辑变量；T。是全线的输油温度(出站温度)向量，其分量r。i为第i站的出站温度，r姒’和r。；”是相应的下限和上限；C。(T。)表示在给定流量及输油温度r。下全线管道匹配的一个全线最优的泵组合。当输油温度确定后，热油管道稳态优化运行问题就转化为泵组合与管道最优匹配问题，主要包括各泵站中输油泵的最优组合和各泵站之间的压头分配。2码头热油管道优化计算码头站原油长输系统全长17kin，原油

5、通过长输管道从码头直接输送到末站。原油输送系统年接卸能力200万t，全年能耗约700万元，其中长输系统年耗电约130万元。长输系统设备根据生产要求以多泵组合方式运行，目前码头站3台长输泵P2—103、P2-104、P2．105和两台混输泵P2．113、P2-115，年耗电约为占码头输油总电耗的收稿日期：2012-09-29(修改稿)基金项目：国家自然科学基金资助项目(61004045)；中央高校科研基本业务费资助项目(ZZlOt3)化工自动化及仪表第39卷60％。码头站输油泵的运行组合比较单一，实际操作全凭操作经验，能量损耗较大，各个输油泵组合不能有效利用，特别在最高流量或最低流量时效

6、率更低，因此有必要对码头站的热油管道进行优化计算。由于到达码头的原油输送温度较高，原油不需要经过加热站的加热就可以直接输送，原油输送温度确定，热油管道的稳态优化只需要考虑输送泵的最优组合即可。2．1平均输油单位电耗原油输送过程中需要消耗一定的电量，因此定义单位时间内输送单位质量原油所消耗的电量为平均输油单位电耗，单位kW·h／t。针对不同流量区间的泵组合，平均输油单位电耗最低的泵组合方式即为该流量区间的最优平均输油单位电耗一o。采用改泵组合方式输送原油所消耗的电量最低，也即改流量区间的最优泵组合输送方式。原油码头各泵采用三相电动机带动，平均输油单位电耗计算如下：N。=N／Q=乒暑(￡，

7、．，ICOS0．)／Q(2)式中，．——输油泵的线电流；i——码头输油泵的编号(i=l，2，3，⋯，n)；Ⅳ_平均输油单位电耗；J『＼，——输油管线的总功率；Q——当前输油管道的流量；uj——输油泵的线电压；cos口『_一输油泵的功率因数(一般取o．85～o．92)。根据现场原油输送的实际情况，划分不同的流量区间，根据各个流量区间上不同的泵组合方案计算相应的输油电耗，从而计算改流量区间最优的泵组合方案。2．2最优泵组合方案输油管道运行优化的目的